CN108530251A - 用于膜渗透处理包含甲烷和二氧化碳的气态进料流的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于膜渗透处理至少包含甲烷和二氧化碳的气态进料流(6)以产生富含甲烷的气态料流(12)的设备，包括：‑第一膜分离单元(1)，其能够接收气态进料流并产生第一富含二氧化碳的透过物(4)和第一富含甲烷的保留物(7)，‑第二膜分离单元(2)，其能够接收第一保留物(7)并产生第二富含二氧化碳的透过物(5)和第二富含甲烷的保留物(8)，‑气体‑气体喷射器(11)，其能够将第一透过物(4)的压力提高至2‑6巴，更优选3‑4巴的压力，以及‑第三膜分离单元(3)，其能够接收在喷射器中压缩的第一透过物(4)并且产生第三富含甲烷的保留物(9)和第三富含CO2的透过物(10)。
Description
本发明涉及一种用于膜渗透处理至少含有甲烷和二氧化碳的气态料流以产生富含甲烷的气态料流的设备和方法。
更具体地，本发明涉及生物气的纯化，目的是生产符合注入天然气网络的规格的生物甲烷。
生物气是在无氧存在下有机物分解(也称为甲烷化)过程中(厌氧发酵) 产生的气体。这可能是一种自然分解-因此可以在沼泽或城市垃圾填埋场所观察到-但是生物气的产生也可能是由专用反应器(称为甲烷化装置(methanizer)或蒸煮器(digester))中的废物的甲烷化造成的。
由于其主要成分-甲烷和二氧化碳-生物气是一种潜在的温室气体；同时，在化石能源日益稀缺的背景下，它也是一种可再生能源的重要来源。
生物气主要含有甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)，其比例取决于获得的方式而变化，而且还含有较小的比例的水、氮气、硫化氢、氧气以及微量其他有机化合物。
取决于分解的有机物质和所用技术，各组分的比例不同；然而，生物气基于干气平均包含30％至75％的甲烷、15％至60％的CO2、0％至15％的氮气、0％至5％的氧气和微量化合物。
价值以各种方式由生物气得到。它可以在轻微处理后在生产场所附近进行加工而提供热、电力或两者的混合物(热电联产(cogneration))；高二氧化碳含量降低了它的热值，提高了压缩和运输成本，并且限制了加工它以在这附近使用的经济优势。
更彻底的生物气纯化允许更广泛地使用生物气；更具体地，生物气的彻底纯化产生了纯化至天然气规格且可用作该气体的替代物的生物气；由此纯化的生物气是“生物甲烷”。因此，生物甲烷利用区域内产生的可再生部分补充天然气资源；它可以用于与化石来源的天然气完全相同的用途。它可以供给天然气网络、车辆加油站，并且还可以液化而以液化天然气(LNG)等形式储存。
根据当地情况确定由生物甲烷得到价值的方式：当地能源需求，作为生物甲烷燃料加工的选项，特别是在用于分配或运输天然气的网络附近存在。在一个区域工作的不同运营者(农民、制造商、公共团体)之间建立协同作用，生物甲烷的生产有助于各地区在能源方面获得更大的自给自足。
在收集生物气和生产生物甲烷(可以压缩或液化的终产品)之间必须进行许多步骤。
更特别地，在目的是分离二氧化碳以产生纯化的甲烷料流的处理之前，必需许多步骤。第一步是压缩在大气压力下生产和运输的生物气；该压缩可以-通常地-通过润滑的螺杆压缩机获得。随后的步骤旨在分离出生物气的腐蚀性组分，这些组分是硫化氢和挥发性有机化合物(VOC)。所用技术通常是变压吸附(PSA)和在活性炭上俘获。接下来的步骤是分离二氧化碳，从而最终以其后续使用所需的纯度提供甲烷。
二氧化碳是通常存在于天然气中的污染物，通常必须将它由天然气分离出。为此，取决于各情况使用各种技术：在这些技术中，膜技术在CO2 含量高时特别有效；因此它对于分离生物气中，更特别是在填埋气体中存在的CO2特别有效。
在收集生物气和生物甲烷生产之间必须完成许多步骤，生物甲烷是可以压缩或液化的最终产品。
更特别地，在处理目的是分离二氧化碳以产生纯化的甲烷流之前，需要许多步骤。第一步是压缩在大气压力下生产和运输的生物气；这种压缩可以-通常通过润滑螺杆压缩机获得。随后的步骤旨在剥离腐蚀性组分的生物气，这些组分是硫化氢和挥发性有机化合物(VOC)。所使用的技术通常是变压吸附(PSA)和捕获在活性炭上。接下来的步骤是分离二氧化碳，以便最终以提供后续使用所需的纯度提供甲烷。
二氧化碳是通常存在于天然气中的污染物，通常它必须被汽提。根据具体情况采用了各种技术：在这些技术中，膜技术在CO2含量高时特别有效；因此它对于分离生物气，更特别是填埋气体中的CO2特别有效。
无论是使用一个或多个膜阶段，用于纯化气体的气体分离膜方法必须能够以低成本生产具有所需质量的气体，同时最小化其的价值要提高的气体的损失。因此，在生物气纯化的情况下，所进行的分离主要是CH4/CO2 分离，其必须能够生产含有(取决于其用途)超过85％的CH4，优选超过95％的CH4的气体，更优选超过97.5％的CH4的气体，同时使残留气体中CH4 的损失和纯化成本最小，纯化成本显著部分与用于压缩膜上游的气体的装置的电力消耗有关。
一种已知的解决方案涉及使用三阶段膜体系(图1)，其中第一阶段的透过物4在第三膜阶段中经受第二次分离，然后混入第二阶段的透过物5而再循环。该三阶段系统在不再压缩第一阶段的透过物下使用，且将第二阶段的透过物和第三阶段的残留产物再循环至膜系统的入口。相对于两阶段膜系统，该三阶段膜系统改善了甲烷产量。
三阶段构造的一个关键参数是第一阶的段透过物的压力，这是第三阶段的入口压力。因此，两个相互矛盾的目标是相互对立的：
1.必须使压力最小以提高第一阶段的效率；
2.必须使压力最大以提高第三阶段的效率或减少需要安装的膜组件数。
为了证实第一阶段的透过物压力的作用，图2显示了CH4产率和标准化具体成本随第一阶段的透过物压力的变化。
图2显示如果保留所有其他参数，则压力的最小化更大。
然而，为了由第三阶段的最大效率中受益，希望提高该阶段的进入压力，这可以通过机械压缩机来进行。
根据本发明的一个解决方案是用于膜渗透处理至少包含甲烷和二氧化碳的气态进料流6以产生富含甲烷的气态料流12的设备，所述设备包括：
-第一膜分离单元1，其能够接收气态进料流并且产生第一富含二氧化碳的透过物4和第一富含甲烷的保留物7，
-第二膜分离单元2，其能够接收第一保留物7并且产生第二富含二氧化碳的透过物5和第二富含甲烷的保留物8，
-气体-气体喷射器11，其能够将第一透过物4的压力提高至2-6巴，更优选3-4巴的压力，和
-第三膜分离单元3，其能够接收在喷射器中压缩的第一透过物4并产生第三富含甲烷的保留物9和第三富含CO2的透过物10。
在适当的情况下，根据本发明的设备可以具有一个或多个以下特征： -所述设备包括用于将气态进料流的部分B输送至气体-气体喷射器的装置，并且气体-气体喷射器是使用气态进料流的部分B作为动力气体(motive gas)的气体-气体喷射器，
-所述设备包括压缩机，其能够将在第一膜分离单元上游的气态进料流的压力提高至大于8巴，更优选地大于13巴的压力，
-所述设备包括第四膜分离单元，其能够接收第三透过物并且产生第四富含甲烷的保留物和第四富含CO2的透过物，
-所述设备包括用于在压缩机上游联合再循环第三保留物和第二透过物的装置，
-所述设备包括用于在压缩机上游联合再循环第四保留物和第二透过物的装置，
-所述设备包括用于在设备外部排出第三透过物的装置，
-所述设备包括用于在设备外部排出第四保留物的装置，
-三个膜分离单元的膜具有相同的选择性或不同的选择性。
本发明的另一个主题是一种膜渗透处理至少包含甲烷和二氧化碳的气态进料流6以产生富含甲烷的气态料流12的方法，其采用如本发明所定义的设备并包括：
a)在第一膜分离单元1中膜分离气态进料流以产生第一富含二氧化碳的透过物4和第一富含甲烷的保留物7的第一步骤，
b)在第二膜分离单元2中膜分离第一保留物7以产生第二富含二氧化碳的透过物5和第二富含甲烷的保留物8的第二步骤，
c)借助气体-气体喷射器11将第一透过物4压缩至2-6巴的压力的步骤，
d)在第三膜分离单元3中膜分离喷射器11中压缩的第一透过物4以产生第三富含甲烷的保留物9和第三富含CO2的透过物10的第三步骤。
在适当的情况下，根据本发明的方法可以具有以下一个或多个以下特征：
-气体-气体喷射器11采用气态进料流的部分B作为动力气体。
-在第一膜分离单元1的上游，将气态进料流6压缩至大于8巴，更优选地大于13巴的压力。
-所述方法包括膜分离第三透过物以产生第四富含甲烷的保留物和第四富含CO2的透过物的第四步骤。
-将第三保留物9和第二透过物5在压缩机上游联合再循环。
-将第四保留物和第二透过物在压缩机上游联合再循环。
就本发明而言，气态进料流优选为源自例如浸煮器、发酵装置、废物处理设施或WTP(WTP＝污水处理厂)的生物气。
根据本发明的设备和方法通过将第一透过物的压力提高至2-6巴的压力，换句话说，通过使压力“温和”提高，使得减低第三阶段中安装的膜表面积，并且因此在保持恒定产量的同时降低资本成本，或者提高根据本发明的设备/方法的效率。
由于气体-气体喷射器使用的动力气体是来自第一阶段的气态进料流，因此不存在污染风险。此外，喷射器具有不含移动部件的优点。
附图说明
图1显示了一种已知的解决方案涉及使用三阶段膜体系。
图2显示了CH4产率和标准化具体成本随第一阶段的透过物压力的变化。
图3显示了根据本发明的一个解决方案的用于膜渗透处理至少包含甲烷和二氧化碳的气态进料流6以产生富含甲烷的气态料流12的设备。
Claims (15)
1.一种用于膜渗透处理至少包含甲烷和二氧化碳的气态进料流(6)以产生富含甲烷的气态料流(12)的设备，包括：
-第一膜分离单元(1)，其能够接收气态进料流并产生第一富含二氧化碳的透过物(4)和第一富含甲烷的保留物(7)，
-第二膜分离单元(2)，其能够接收第一保留物(7)并产生第二富含二氧化碳的透过物(5)和第二富含甲烷的保留物(8)，
-气体-气体喷射器(11)，其能够将第一透过物(4)的压力提高至2-6巴，更优选3-4巴的压力，以及
-第三膜分离单元(3)，其能够接收在喷射器中压缩的第一透过物(4)并且产生第三富含甲烷的保留物(9)和第三富含CO2的透过物(10)。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于所述设备包括用于将气态进料流的部分B由第一膜分离单元输送至气体-气体喷射器的装置，并且气体喷射器是使用气态进料流的部分B作为动力气体的喷射器。
3.根据权利要求1或2的设备，其特征在于所述设备包括压缩机，所述压缩机能够在第一膜分离单元上游将气态进料流的压力提高至大于8巴，更优选大于13巴的压力。
4.根据权利要求3的设备，其特征在于所述设备包括第四膜分离单元，所述第四膜分离单元能够接收第三透过物并且产生第四富含甲烷的保留物和第四富含CO2的透过物。
5.根据权利要求3的设备，其特征在于所述设备包括用于在压缩机上游联合再循环第三保留物和第二透过物的装置。
6.根据权利要求4的设备，其特征在于所述设备包括用于在压缩机上游联合再循环第四保留物和第二透过物的装置。
7.根据权利要求3的设备，其特征在于所述设备包括用于在设备外部排出第三透过物的装置。
8.根据权利要求4的设备，其特征在于所述设备包括用于在设备外部排出第四保留物的装置。
9.根据权利要求1-8中任一项的设备，其特征在于所述三个膜分离单元的膜具有相同的选择性或不同的选择性。
10.膜渗透处理至少包含甲烷和二氧化碳的气态进料流(6)以产生富含甲烷的气态料流(12)的方法，所述方法使用如权利要求1-9中任一项所定义的设备并且包括如下步骤：
a)在第一膜分离单元(1)中膜分离气态进料流以产生第一富含二氧化碳的透过物(4)和第一富含甲烷的保留物(7)的第一步骤，
b)在第二膜分离单元(2)中膜分离第一保留物(7)以产生第二富含二氧化碳的透过物(5)和第二富含甲烷的保留物(8)的第二步骤，
c)借助气体-气体喷射器(11)将第一透过物(4)压缩至2-6巴的压力的步骤，
d)在第三膜分离单元(3)中膜分离喷射器(11)中压缩的第一透过物(4)以产生第三富含甲烷的保留物(9)和第三富含CO2的透过物(10)的第三步骤。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于所述气体-气体喷射器(11)采用气态进料流的部分B作为动力气体。
12.根据权利要求10或11的方法，其特征在于在第一膜分离单元的上游将气态进料流(6)压缩至大于8巴，更优选大于13巴的压力。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于所述方法包括膜分离第三渗透物以产生第四富含甲烷的保留物和第四富含CO2的透过物的第四步骤。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于第三保留物(9)和第二透过物(5)在压缩机的上游联合再循环。
15.根据权利要求13的方法，其特征在于第四保留物和第二透过物在压缩机的上游联合再循环。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111321022A (zh) * | 2018-12-14 | 2020-06-23 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 利用调节的第二渗透物的吸气压力通过膜渗透处理气流的设备和方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11155760B2 (en) * | 2019-04-30 | 2021-10-26 | Honeywell International Inc. | Process for natural gas production |
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| FR3097774B1 (fr) * | 2019-06-26 | 2021-05-28 | Air Liquide | Installation pour le traitement d’un flux de méthane et de dioxyde de carbone au moyen d’un compresseur à palettes et d’une unité de séparation par membrane |
| FR3112085B1 (fr) * | 2020-07-03 | 2023-11-17 | Air Liquide | Utilisation d’un flux de dioxyde de carbone issu de la séparation membranaire de biogaz pour inerter un moyen de stockage d’au moins une denrée agricole |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4386944A (en) * | 1980-07-24 | 1983-06-07 | General Electric Company | System and process for increasing the combustible component content of a gaseous mixture |
| EP2196252A1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-16 | General Electric Company | System and method for CO2 capture with membrane and ejector |
| EP2735355A1 (de) * | 2012-11-27 | 2014-05-28 | Technische Universität Wien | Permeatorsystem zur Trennung von Gasgemischen |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4339917A (en) * | 1979-06-13 | 1982-07-20 | The Garrett Corporation | Fuel delivery system and method |
| JPS63248418A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-14 | Ube Ind Ltd | 混合気体の分離方法 |
| FR2724327B1 (fr) * | 1994-09-12 | 1996-10-25 | Air Liquide | Procede de separation membranaire par cascade de membranes de selectivites differentes |
| US6168649B1 (en) * | 1998-12-09 | 2001-01-02 | Mg Generon, Inc. | Membrane for separation of xenon from oxygen and nitrogen and method of using same |
| US6630011B1 (en) * | 2002-09-17 | 2003-10-07 | Membrane Technology And Research, Inc. | Nitrogen removal from natural gas using two types of membranes |
| ITMI20040648A1 (it) * | 2004-03-31 | 2004-06-30 | Saipem Spa | Procedimento per il trattamento di fluidi provenienti da giacimenti petroliferi sottomarini |
| US9630141B2 (en) * | 2009-02-20 | 2017-04-25 | Cameron Solutions, Inc. | Membrane filter element with multiple fiber types |
| US9017451B2 (en) * | 2012-03-16 | 2015-04-28 | Membrane Technology And Research, Inc. | Membrane-based gas separation process using ejector-driven gas recycle |
| KR101559201B1 (ko) * | 2013-02-19 | 2015-10-12 | 주식회사 엘지화학 | 막 분리 장치 |
| EP2832421B1 (en) * | 2013-07-30 | 2016-05-25 | Haldor Topsøe A/S | Process for producing high purity co by membrane purification of soec-produced co |
| AT515137B1 (de) * | 2013-12-02 | 2016-01-15 | Johann Gruber-Schmidt | Verfahren zur Trennung, Aufreinigung und Aufkonzentration von Gasgemischen |
| KR101535026B1 (ko) * | 2014-06-12 | 2015-07-07 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 가습장치 |
| US20190358582A1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | James Khreibani | System and process for separating gas components using membrane filtration technology |
-
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-
2018
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- 2018-03-02 US US15/910,241 patent/US20180250627A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4386944A (en) * | 1980-07-24 | 1983-06-07 | General Electric Company | System and process for increasing the combustible component content of a gaseous mixture |
| EP2196252A1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-16 | General Electric Company | System and method for CO2 capture with membrane and ejector |
| EP2735355A1 (de) * | 2012-11-27 | 2014-05-28 | Technische Universität Wien | Permeatorsystem zur Trennung von Gasgemischen |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111321022A (zh) * | 2018-12-14 | 2020-06-23 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 利用调节的第二渗透物的吸气压力通过膜渗透处理气流的设备和方法 |
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