CN109562321B - 分离气体的方法和设备 - Google Patents

分离气体的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN109562321B
CN109562321B CN201780047035.2A CN201780047035A CN109562321B CN 109562321 B CN109562321 B CN 109562321B CN 201780047035 A CN201780047035 A CN 201780047035A CN 109562321 B CN109562321 B CN 109562321B
Authority
CN
China
Prior art keywords
retentate
separation stage
stream
membrane
feed stream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780047035.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109562321A (zh
Inventor
吴志敏
陈晓珏
R·L·维勒曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Specialty Chemicals Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Evonik Specialty Chemicals Shanghai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Specialty Chemicals Shanghai Co Ltd filed Critical Evonik Specialty Chemicals Shanghai Co Ltd
Publication of CN109562321A publication Critical patent/CN109562321A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109562321B publication Critical patent/CN109562321B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/225—Multiple stage diffusion
    • B01D53/226—Multiple stage diffusion in serial connexion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/58—Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • B01D71/64—Polyimides; Polyamide-imides; Polyester-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/104—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D2053/221—Devices
    • B01D2053/223—Devices with hollow tubes
    • B01D2053/224—Devices with hollow tubes with hollow fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B01D2256/245—Methane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/11—Noble gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/502—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/05—Biogas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/18—Specific valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/22—Cooling or heating elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02—Elements in series
    • B01D2317/022—Reject series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/06—Heat exchange, direct or indirect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/10—Recycling of a stream within the process or apparatus to reuse elsewhere therein
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/46—Compressors or pumps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • C10L2290/548—Membrane- or permeation-treatment for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有降低的维护成本的用于分离气体混合物的方法和设备。该方法和装置由进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)组成，其中两者都是膜分离阶段，其中在将第一保留物流(7)引入保留物分离阶段(2)前将其加热至高于进料流(5)温度的温度，保留物分离阶段(2)中使用的膜的总容量高于进料流分离阶段(1)中使用的膜的总容量。

Description

分离气体的方法和设备
发明领域
本发明涉及具有降低的投资和维护成本的用于分离气体混合物的方法和设备。
背景
众所周知，由于各种气体的不同渗透性，气体混合物可以借助气体分离膜而进行分离。在一种方式中，为了制备这种气体分离膜，对聚合物进行加工以得到中空纤维膜或平膜。所述膜的特征在于分离层非常薄，以使膜的渗透度尽可能大。
除了新的膜材料之外，在现有技术中还研究了不同的连接膜的方法。用于分离气体的一系列单级或多级膜的互连在文献中是已知的。例如，这里可以提及文献：Baker，IndEngChemRes，Natural Gas Processing with Membranes，47(2008)；Bhide MemSci，Hybrid processes for the removal of acid gases from natural gas，1998；Hhenar，MemSci Application of Cardo-type polyimide(PI)and polyphenylene oxide(PPO)hollow，2008；EP 0 603 798；EP 0 695 574；US 5,753,011；EP 1 634 946；EP 0 596 268；US 6,565,626 B1；US 6,168,649 B1和EP 0 799 634。所指定的方法的缺点在于它们部分地包括多个再压缩步骤，或者可以仅获得高纯度的渗透气体或仅获得高纯度的保留气体。
WO2012/00727、WO2013/098024、WO2014/075850、KR10-1327337、KR10-1327338、US6,565,626 B1、US 6,168,649 B1、JP 2009-242773 A各自公开了具有三个膜分离阶段的膜分离方法，其中来自阶段3的保留物流和来自阶段2的渗透物流再次循环到粗气流中。WO2012/00727、WO2013/098024和WO2014/075850代表所有这些方法中最优化的。在所述专利中，描述了装置和方法，其在产物纯度和最低能耗方面进行了优化。换句话说，这些方法以能量优化的方式提供了两种高纯度的产物流。
然而，近来出现了通过现有技术的装置和方法而无法充分解决的新问题。该问题是某些气体分离厂在能源非常便宜的地方进行操作。在这些地方，分离厂的运营商的重点在于投资和维护成本，而不是节能。在现有技术中没有找到针对该问题的充分解决方案。
发明概况
因此，本发明的一个目的是提供用于分离和纯化气体混合物的装置和方法，其使现有技术的缺点，如果有的话，具有降低的程度。
更具体而言，提供了能够同时以较高的纯度(例如至少95体积％的纯度，优选至少97体积％的纯度)提供渗透气体和保留气体的方法和设备。
在另一具体目的中，这些方法和装置在成本方面是有利的，特别是在投资和维护成本方面。特别是像膜这样的消耗材料的成本应该尽可能低。
在下一个具体目的中，为任何所需的气体混合物提供了可用于最大通用性的方法/装置。更具体地而言，应该可以使在生产生物气和天然气时获得的气流得以分离，或者在其他气体诸如水、氢气、硫化氢存在下而分离包含二氧化碳和甲烷的气流。
本发明的另一个具体目的是提供一种方法或装置，其能够净化含甲烷的粗气流，与现有技术方法相比，在相同的产量下会减少甲烷排放，从而减少由这种强大的温室气体所致的环境污染。
还未明确说明的其他目的从下面的权利要求书、说明书、实施例和附图的总体上下文中是显而易见的。
现在令人惊讶地发现，根据权利要求1的方法和根据权利要求2的装置可以提供较纯的渗透物流和保留物流，而不需要相应地多于一个的压缩机，并且不需要通过其他方法而进一步纯化所述渗透物流或保留物流。因此，本发明的装置能够以较高的纯度同时得到渗透物流和保留物流。如实施例中所示，与现有技术方法，特别是WO2012/00727相比，所述新方法可以以显著降低的总膜容量而进行操作，以得到类似的纯化结果。因此，作为消耗品并且必须随时间而必须更换的膜的成本得以显著降低。
本发明的发明人们惊奇地发现，存在优于WO2012/00727中公开的三阶段膜分离的最佳投资和维护成本。这可以在由进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)组成的两阶段方法或装置中通过如下得以实现：
-在将第一保留物流(7)引入保留物分离阶段(2)之前，将其温度升高至高于进料流(5)的温度，并且
-与分离阶段(1)的总膜容量相比，增加保留物分离阶段(2)的总膜容量。
以下实施例显示了相对于WO2012/00727的投资和维护成本的改进。
因此，本发明提供了如权利要求1至13要求保护的以及并且如下面的说明书、实施例和图1中详细所述的方法、装置及其用途。
发明详述
在下文对本发明进行详细描述之前，对某些重要的术语进行定义。
本发明中使用的膜容量定义为膜表面与在操作温度下在标准条件下对于氮气(4.8级)测得的膜渗透度的乘积。标准条件在下面的测量方法部分中进行详细描述。膜表面相应地膜面积是膜的如宏观可见的外表面。对于其测定，假设所述膜不具有孔且外表面是均匀和光滑的。换句话说，将平膜的膜表面计算为平板的长度和宽度的乘积，并且将中空纤维膜的膜表面计算为中空纤维的长度和外周的乘积。
若相同材料的膜在不同的分离阶段进行操作，并且若操作温度相同的话，则它们的渗透度是相同的。因此，在两个分离阶段中所用的膜容量的比例与膜表面的比例有关。然而，若不同材料的膜在不同阶段使用，和/或若在一个阶段中使用了不同的膜，和/或若在不同阶段使用不同的温度的话，则所述容量的比例通常不同于膜表面的比例。由于本发明也涵盖这种“混合体系”，因此所述“膜容量”而不是“膜表面”用作区别特征。
在本发明中还可以在分离阶段使用多于一个膜。因此，必须计算每个阶段的总膜容量，这是该阶段中使用的所有单个膜容量的总和。
渗透度(Permeance)定义为每单位时间、面积和压差下通过膜的材料流量。另一方面，渗透性(Permeability)定义为每单位时间、面积、压差和层厚度下通过膜的材料流量。
在本发明中使用和要求保护的用于表征膜的术语“选择性”在每种情况下都是纯气体的选择性，无论膜是否用于分离两种或多种气体混合物。中空纤维膜的选择性计算为两种纯气体的渗透度的商，因此表明相对于两种组分，膜可以分离气体混合物的程度。对于平板膜，使用两种纯气体的渗透性而不是渗透度计算选择性。
渗透物是指在膜、膜组件或膜分离步骤的低压侧而获得的总物流。在每种情况下，渗透气体是指相对于膜处、膜组件处或膜分离步骤中相应的进料流而在渗透物流中富集的组分(一种或多种)。
保留物是指在膜、膜组件或膜分离步骤的高压侧而得到的没有通过膜的整个物流。
保留气体是指在每种情况下在膜、膜组件或膜分离步骤中相对于相应的进料流而在保留物流中富集的组分(一种或多种)。
粗气体或粗气体混合物或粗气流(17)是指两种或更多种气体的气体混合物，相应地是指使用本发明的方法和/或装置而分离这种气体混合物的物流。术语“粗气体”和“原料气体”在本发明中同义使用。
进料流(5)是指供应到进料流分离阶段(1)的气流。在本发明的方法或装置的操作开始时，这种流可对应于原料气流(17)，相应地对应于由压缩机(4)压缩的原料气流(17)。有时，所述原料气体来自已经具有足以在膜上产生所需驱动力的压力的来源，而无需额外的压缩或额外的驱动力的产生，例如在膜分离阶段的渗透物侧上的真空装置或具有冲洗气流。然而，在大多数情况下，本发明的方法和装置的配置使得使用在进料流分离阶段(1)的上游的压缩机和/或至少一个渗透物流中至少一个真空装置，或使其产生驱动力。
在第二渗透物流(9)再循环之后，进料流(5)由粗气流(17)和第二渗透物流(9)的气体组成。此时，进料流(5)可以通过将物流(9)与未压缩的粗气流(17)进行混合，或将物流(9)与压缩的粗气流(17)进行混合，或通过在压缩机内将物流(9)与粗气流(17)进行混合而形成。用于上述混合步骤的组合和未明确描述的替代方案也包括在本发明中。
进料流分离阶段(1)是指用于将进料流(5)分离成第一渗透物流(6)和第一保留物流(7)的膜分离阶段。
保留物分离阶段(2)是指用于将第一保留物流(7)分离为第二渗透物流(9)和第二保留物流(8)的膜分离阶段。
现在，以下描述的本发明方法的优选和具体实施方案以及优选和特别合适的设计以及附图和附图说明将用于提供本发明的仅为说明性的进一步说明；即，本发明并不限于这些示例性的实施方案和用途，或者各个示例性的实施方案的特征的特定组合。
与具体示例性的实施方案有关所指出的和/或描绘的各个特征并不限于这些示例性的实施方案或与这些示例性实施方案的其他特征的组合，而是可以在技术上可以与任何其他版本结合，即使本文件中对于这些没有单独进行讨论。
各个附图中的相同参考标记和附图的图示表示以相同或相似方式起作用的相同或相似的组件。附图中的描绘还表示没有参考标记的那些特征，而不管随后是否对这些特征进行了描述。另一方面，包括在本说明书中但在附图中没有看见或未显示的特征对于本领域技术人员而言也是显而易见的。
本发明的方法是分离气体的方法，该方法在一种也是本发明一部分的装置中进行，其由以下组成：
进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)，和
任选存在地，布置在进料流分离阶段(1)上游的压缩机(4)和/或并未在图中示出，布置在进料流分离阶段(1)和/或保留物分离阶段(2)中的至少一个渗透物流中的至少一个真空装置，优选真空泵或鼓风机(15)，
其中，
将所述第二渗透物流(9)加入进料物流(5)中，
进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)为膜分离阶段。
是否需要压缩机或真空装置的问题可能取决于原料气源的压力。若其压力已经高到足以确保了在膜上具有足够的驱动力，即分压差，则不需要额外的驱动力产生装置。
在本发明的一个实施方案中，将冲洗气流，优选渗透物侧的冲洗气流，单独使用或与其它装置组合使用以产生必要的分压差。
进料流分离阶段(1)将包含至少两种组分的进料流(5)分离成第一渗透物流(6)和第一保留物流(7)。所述保留物分离阶段(2)将第一保留物流(7)分离成第二渗透物流(9)和第二保留物流(8)。将所述第二渗透物流(9)供入进料流(5)中。
本发明的方法和装置的配置使得所述第二保留物流(8)可以作为第一产物而移去或者可以进一步处理。也可以仅在第一渗透物流(6)作为产物而取出或进一步处理时而将所述第二保留物流(8)丢弃。类似地，所述第一渗透物流(6)可以作为第二产物而移去或可以进一步加工。然而，仅在第二保留物物流(8)为所需产物而取出或进一步处理的情况下，可以将第一渗透物流(6)丢弃。
本发明的方法和装置的特征如下：
在将第一保留物流(7)引入保留物分离阶段(2)之前，将其加热至高于进料流(5)的温度的温度，并且
该方法和装置的配置使得在保留物分离阶段(2)中所用的膜在标准条件(所述标准条件如下面测量方法部分中所描述)下对于氮气等级4.8测量的容量总计高于在进料流分离阶段(1)中所用的膜在标准条件(所述标准条件如下面测量方法部分中所描述)下对于氮气等级4.8测量的总容量。
本发明的方法和装置允许同时生产具有较高纯度的保留气流和渗透气流。然而，若需要的话，还具有仅分离一种高纯度气流的灵活性。与根据WO2012/000727的三个阶段的方法和常规两个阶段的方法相比，本发明的方法和装置允许所有分离阶段总共所需的膜容量得以降低。因此，可以显著降低投资成本，特别是维护成本。
必须承认的是，所实现的总膜容量的降低包括在两个膜分离阶段之间的加热过程的能量消耗，这可能会增加操作成本。因此，本发明的方法和装置特别设计用于其中能量即操作成本非常便宜并且投资成本和维护成本是关键问题的工厂地点。
根据本发明，所述气体分离膜优选具有组分A和B的至少30，优选至少35，更优选至少40，甚至更优选至少45，并且特别优选至少45-80的纯气体选择性(＝物流A与物流B通过该膜的比例)。具有更高选择性的膜具有以下优点：使分离变得更有效并且保留物分离阶段(2)再循环更少的渗透物。因此，特别是在使用一级压缩机(4)的情况下，需要两次压缩较少的气体，这在工厂的运行中具有经济优势。在选择性为45的具有非常选择性的膜组件的情况下，作为粗气体而引入进料流分离阶段(1)的仅约35％气体需要压缩两次；对于选择性仅为10的的膜组件，可能是双重压缩高达300％的情况。35％和300％的值基于实验，其中施加具有等摩尔量的组分A和B(＝进料)的气体混合物，在阶段(2)的保留气体中存在98.5％的组分B并且在阶段(3)的渗透物流中存在99％的组分B。优选，气体分离膜具有对以下气体对如上所定义的纯气体选择性：二氧化碳和甲烷，氢气和甲烷，一氧化碳和甲烷，氦气和甲烷，氦气和氮气，氢气和一氧化碳，二氧化碳和烃，氮气和烃。
如前所述，本发明的方法和装置的配置使得在将第一保留物流(7)引入保留物分离阶段(2)之前，将所述第一保留物流(7)加热至高于进料流(5)的温度的温度。
为了限制上述操作成本的增加，优选在将第一保留物流(7)引入保留物分离阶段(2)之前，将所述第一保留物流(7)加热至比进料流(5)的温度高5-50℃，优选高10-30℃的温度。还优选在将进料流(5)引入进料流分离阶段(1)之前，使进料流(5)的温度为15-45℃，优选20-35℃。
节省运行成本的另一种方法是对在第二渗透物流(9)中再循环的气体体积进行控制。因此，本发明的方法和装置的优选配置，使在第二渗透物流(9)中再循环的气体体积总计小于粗气体流(17)的体积的40体积％，更优选小于粗气体流(17)的体积的30体积％。待循环的气流的体积可以例如通过在膜分离阶段(1)至(2)中选择相应的膜组件或通过系统中的压力或者通过流量而进行控制。
对于本发明，重要的是使两个膜分离阶段之间的加热过程与保留物分离阶段(2)中的总膜容量相结合，其中所述保留物分离阶段(2)中的总膜容量高于进料流分离阶段(1)的总膜容量。这与其中所有分离阶段具有相同的膜容量的WO2012/000727形成对比。优选，在保留物分离阶段(2)中所用的膜在如本说明书中所述的标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量与在进料流分离阶段(1)中所用的膜在如本说明书中所述的标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量的比例为1.05-10，特别优选1.1-8，更优选1.2-7，最优选1.5-6。
现在将更详细地对相应地用于本发明方法的本发明装置进行描述。
通过实例参见图1，本发明的装置由两个膜分离阶段的互相联合而组成。每个阶段由一个或多个物理气体分离组件而组成，它们在一个阶段内直接或间接并联和/或串联地连接。组件中用于气体分离的驱动力是在相应的膜分离阶段中在保留物侧和渗透物侧之间所产生的渗透气体的分压差。如前所述，若原料气流(17)具有足够的压力的话，通过原料气流(17)本身相应地进料流(5)即组合的原料气流(17)和再循环料流(9)可以产生驱动力。然而，在大多数情况下，所述分压差将借助布置在在进料流分离阶段的上游，即在进料流分离阶段(1)的进料侧的压缩机(4)，和/或借助布置在进料流分离阶段(1)和/或保留物分离阶段(2)的至少一个渗透物流中的至少一个，优选一个或两个，真空装置(15)(在图1中未示出)而产生。优选，真空装置(15)位于保留物分离阶段(2)的渗透物侧的第二渗透物流(9)中。任选地，有利的是在一个或多个膜分离阶段中，借助吹扫气流，优选渗透物侧吹扫气流而可以产生或提高所述分压差。
在本发明的优选构造中，压缩机(4)将粗气流(17)或粗气流(17)和第二渗透物流(9)的混合物而作为整体或部分地带入所需压力中，其中所需压力为1-100bar，但优选压力为5-80bar，特别优选压力为10-70bar的压力。已经压缩的物流代表进料流(5)或在压缩机(4)的下游与第二渗透物流(9)的全部或部分结合以形成进料流(5)。
可以将在本发明的装置或方法的操作开始时的原料气流(17)或进料流(5)引入进料流分离阶段(1)中。然而，本发明的方法和装置的配置使原料气流(17)和/或进料流(5)和/或原料气流(17)和最终进料流(5)之间的中间阶段中的物流在进料流分离阶段(1)的上游进行预处理。优选的预处理步骤可以是纯化步骤；特别优选的是除湿步骤或脱硫步骤。在进料流分离阶段(1)的上游用于预处理步骤的若干选择在本领域中是已知的，并且可以由本领域技术人员容易地添加到该方法或装置中。例如，在KR10-1327337和KR10-1327338中描述了这些步骤。因此，这些文献的全部内容通在此整体通过引用加入。
在进料流分离阶段(1)中，将进料流(5)的气体混合物预分离成更容易渗透的组分(渗透气体A)，其主要进入到第一阶段的渗透物中，并且得到了渗透较慢的组分(保留气体B)，其主要通过膜而保留并其富集在保留物中。
本发明的方法和装置的显著之处在于，优选地配置成使在将第二渗透物流(9)再循环之后，进料流分离阶段(1)的至少一种渗透气体的浓度在进料流(5)中得以增加，优选增加至少2体积％，特别优选2-40体积％，更优选2-30体积％，最优选3-25体积％，在每种情况下与粗气流(17)中的浓度进行比较。该增加可以取决于粗气流(17)的组成，并且在低浓度的渗透气体(10-20体积％)的情况下尤其高。优选，当粗气流(17)中的渗透气体含量为25-75体积％时，则渗透气体之一的浓度增加为2-40体积％，更优选4-25体积％，若粗气流(17)中的渗透气体含量为25-55体积％时，渗透气体之一的浓度增加相应地为9-25体积％。这是因为当进料流分离阶段(1)中的渗透气体浓度增加时整个过程中保留气体的产率得以增加，并因此保留气体的损失得以减少。
对于待纯化的进料流(5)中50％浓度的组分A或渗透气体A，在分离阶段中的截留(cut)为10-60％，优选15-55％，更优选10-50％。在本发明特别优选的实施方案中，本发明的方法和装置的配置使进料流(5)中进料流分离阶段(1)的渗透气体(一种或多种)含量在第二渗透物流(9)再循环之后大于或等于40体积％，优选大于45体积％，基于进料流(5)的体积。
如已经解释，进料流(5)中渗透气体浓度的增加提高了进料流分离阶段(1)的效率，这进一步导致更少的保留气体B进入第一渗透物流(6)中。特别是在分离含甲烷的粗气体的情况下，这导致了对气候有害的甲烷的不希望排放得以显著降低的优点。
通常而言，可以认为，在进料流分离阶段(1)中，优选20-100％，更优选40-70％的组分A或渗透气体A由进料流(5)转移至渗透物中。
优选，进料流分离阶段(1)生产了组分A或渗透气体A的含量大于90％，更优选大于95％的渗透物。在第一渗透物流(6)中富集的渗透气体可以作为产物而从本发明的装置或方法中排出。或者，它可以进一步加工，例如进一步纯化或改性或与其他气体进行混合或液化。这些技术在本领域中是公知的，并且这些技术与本发明的方法和装置的组合也是本发明的一部分。公开了例如KR10-1327337、KR10-1327338和JP2009-242773A中用于进一步处理第一渗透物流(6)的方法可以与本发明方法结合。
在一个特别优选的实施方案中，本发明的方法和装置的配置使与粗气流(17)一起引入装置中的进料流分离阶段(1)中不超过10％，优选不超过5％的保留物组分B包含在第一渗透物流(6)中。
进料流分离阶段(1)的保留物借助第一保留物流(7)而供入保留物分离阶段(2)，在其中进行精细纯化。在所述保留物分离阶段(2)的保留物侧，即在第二保留物流(8)中，优选存在背压调节阀(13)，通过该背压调节阀而使系统中的主压力(分离阶段(1)和(2)的操作压力＝阶段(1)和(2)的保留物压力)可以得以保持并保持恒定。在保留物分离阶段(2)中，不易渗透的组分或保留物气体B的含量进一步得以增加，使得第二保留物流(8)中的组分B或保留物气体B的含量可以大于90％，优选大于95％，更优选大于97％。因此，在一个特别优选的变型方案中，本发明的方法和装置的显著之处在于，在第二保留物流(8)中得到了与粗气体流(17)一起引入装置的进料流分离阶段(1)的保留物组分的至少95％，优选至少97％。
如前所述，可以对第二保留物流(8)进行进一步处理，例如进一步纯化或改性或与其他气体进行混合或液化。这些技术在本领域中是公知的，并且这些技术与本发明的方法和装置的组合也是本发明的一部分。
对于在粗气体(17)中由50体积％的组分A和50体积％的组分B组成的气体混合物，保留物分离阶段(2)的阶段截留优选10-80％，更优选30-70％。
将第二渗透物流(9)进行再循环，供应至进料流(5)并进行再加工。如上所述，这可以以不同的方式而实现，并且可以例如取决于是否使用压缩机(4)或甚至使用多级压缩机(4)。在单级压缩机(4)的情况下，优选将物流(9)供应到压缩机(4)的吸入侧(参见图1)。如果使用多级压缩机，优选在两个压缩阶段之间而将物流(9)引入压缩机中。在一个优选的实施方案中，将物流(9)在没有完全减压的情况下再循环到压缩机(4)的升高的压缩阶段中和/或将第二阶段的渗透物再循环到压缩机(4)的升高的压缩阶段中。
由于保留物分离阶段(2)，在减压至进料压力的情况下，通常将在选择性限制范围内进行操作，因此建议将第二渗透物流(9)仅减压至多阶段增压单元即多级压缩机(4)的较高的压力水平，这是因为这降低了压缩单元的运行成本，而没有明显使分离结果恶化。因此，在本发明的一个特别优选的实施方式中，使用多级压缩机(4)，并且在两个压缩阶段之间而将气流(9)供应给该压缩机。
原则上，本发明的装置或方法可以用所有能够分离二元气体混合物或多种气体混合物的膜而实施。所用的膜材料优选但并不限于聚合物。分离活性层中可用的聚合物更优选聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酰胺、聚苯并
Figure BDA0001961282500000113
唑、聚苯并噻唑、聚苯并咪唑、聚酰胺、聚砜、乙酸纤维素和衍生物、聚苯醚、聚硅氧烷、具有固有微孔的聚合物、混合基质膜、促进传输的膜、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、碳膜或沸石、或其混合物。
特别优选的膜包括作为分离活性层的材料，或作为完整膜的材料、由单体单元A和B组成的聚酰亚胺，其中：
Figure BDA0001961282500000111
0≤x≤0.5且1≥y≥0.5，并且其中R对应于一个或多个、相同或不同的选自基团L1、L2、L3和L4中的基团
Figure BDA0001961282500000112
Figure BDA0001961282500000121
特别优选使用其中x＝0，Y＝1且R为64mol％L2、16mol％L3和20mol％L4的聚合物。该聚合物可由Evonik Fibers GmbH以商品名P84或P84 70型(CAS号9046-51-9)而获得。另一种特别优选的聚合物是具有组成x＝0.4，y＝0.6和R为80mol％L2和20mol％L3的聚合物。该聚合物可从Evonik Fibers GmbH以商品名P84HT或P84 HT 325(CAS号134119-41-8)而获得。同样优选使用所述聚酰亚胺的混合物。
由优选的聚酰亚胺而制成的膜可以以商品名
Figure BDA0001961282500000122
而由Evonik Fibers GmbH获得。在WO2011/009919A1中公开了制备这些优选膜的方法。在本发明的方法中，优选使用公开于Offenlegungsschrift的膜。为了避免纯重复，该专利申请的内容通过在此整体通过引用并入。发现这些膜具有非常好的分离结果。
所述膜优选以中空纤维膜和/或平膜的形式使用。将膜组装成组件，然后将其用于分离任务中。所用的组件可以是现有技术中已知的所有气体分离组件，例如但并不限于中空纤维气体分离组件、螺旋缠绕气体分离组件、缓冲气体分离组件或管束气体分离组件。
本发明的方法和装置具有特别的优点，即对于许多应用可以无需对渗透物流(6)和/或保留物流(8)进行任何额外的纯化。例如，在纯化生物气或天然气(＝从甲烷中除去二氧化碳)的情况下，不再需要变压吸附或胺洗涤以对保留物进行精细纯化，因此其可以供入天然气网。然而，如上所述，在本发明的方法或装置之后，可以进行另外的纯化或进一步的处理步骤。如前所述，不需要进对物流(6)和(8)进行进一步处理的事实并未从本发明范围内排除这些步骤。
在生物气和天然气的纯化中，本发明的方法和装置可用于在同时生产较纯的保留物流(8)和较纯的渗透物流(6)。因此，二氧化碳可以释放到大气中而没有甲烷的大量损失并且没有对环境具有严重损害，而不需要在热电联合工厂的燃烧或利用之后通过催化或加热而对气体进行进一步处理。因此不需要其他的工厂设施的资本支出，这导致更加经济的生物气和天然气的纯化过程。
另一个优点认为是本发明的方法和装置需要比常规装置和方法更低的装置复杂性。
特别是通过两个膜分离阶段之间的加热过程、以及与进料流分离阶段(1)相比在保留物分离阶段(2)中提高的膜容量的本发明特征的组合，与现有技术的方法相比，可以提供具有优异得多的投资成本，特别是维护成本的方法或装置。
根据本发明的方法和装置可特别用于分离生物气或天然气或空气或包括：二氧化碳和甲烷，氢气和甲烷，一氧化碳和甲烷，氦气和甲烷，氦气和氮气，氢气和一氧化碳，在1个大气压下沸点小于110开的永久气体以及在1个大气压下沸点高于或等于110开的非永久性气体，二氧化碳和烃、或氮气和烃的其他气体混合物。
附图
图1显示了本发明的膜组件的示意性连接布置，其中数字是指以下项目：
1：进料流分离阶段
2：保留物分离阶段
4：单级或多级压缩机
5：进料流
6：第一渗透物流
7：第一保留物流
8：第二保留物流
9：第二渗透物流
12：加热器
17：粗气流
测量方法：
膜的选择性
气体渗透性以barrers(10-10cm3.cm-2.cm.s-1.cmHg-1)报告。中空纤维膜对气体的渗透度以GPU(气体渗透单位，10-6cm3.cm-2.s-1.cmHg-1)报告。
平膜
为了测定平膜的选择性，通过压力升高法而对纯气体的渗透性进行测量。对于厚度为10-70μm的平板膜，纯气体从一侧施加。另一方面，在渗透物侧在试验开始时存在真空(约10-2mbar)。然后，记录渗透物侧压力随时间的升高。
聚合物的渗透性可通过以下公式进行计算：
Figure BDA0001961282500000141
P...以barrers(10-10cm3.cm-2.cm.s-1.cmHg-1)计的渗透性
Vdead...以cm3计渗透物侧的体积，
MWgas..以g.mol-1计的气体摩尔质量
l...以厘米计的膜厚度
ρ...以g.cm-3计的气体密度
R......以cm3.cmHg.K-1.mol-1计的气体常数，
T...开尔文温度(室温，～23℃)
A...以cm2计的膜面积(～12cm2)
Δp...以cmHg计的进料侧和渗透物侧之间的压差，
dp/dt以cmHg.s-1计的渗透物侧每单位时间的压力升高。
本发明的平膜对不同气体对的选择性是纯气体选择性。它按如下由纯气体的渗透性的比例而计算：
Figure BDA0001961282500000142
S纯气体选择性
P1气体1的渗透性
P2气体2的渗透性
中空纤维膜
使用体积升高法而对中空纤维的渗透度进行测量。为此，在恒定压力下对渗透位置处的通量(在标准温度和标准压力下)进行测量。
对于中空纤维，必须测量渗透度P/l，这是因为分离层的厚度是未知的。渗透度通过以下公式计算：
Figure BDA0001961282500000151
P/l以GPU(气体渗透单位10-6cm3.cm-2.s-1.cmHg-1)计的渗透度
Q以cm3计的渗透物侧的气体通量(STP)/s
R以cm3.cmHg.K-1.mol-1计的气体常数
T开尔文温度(室温，～23℃)
A膜表面，即中空纤维的如上定义的外部区域，cm2计(60-80cm2)
Δp以cmHg计的进料侧和渗透物侧之间的压差
本发明的中空纤维膜对各种气体对的选择性是纯气体选择性。它按如下由纯气体的渗透度计算：
Figure BDA0001961282500000152
S纯气体选择性
P1气体1的渗透度
P2气体2的渗透度
以下实施例旨在对本发明进行详细说明和描述，但不以任何方式对本发明进行限制。
膜容量
下面对计算方法以及参考气体和标准条件进行描述。
中空纤维膜：
中空纤维膜(HFM)的膜容量计算如下：
容量(HFM)＝渗透度(HFM)*表面(HFM)
其中渗透度(HFM)在以下标准条件下进行测试：
参考气体：氮气，4.8级
温度：代替上面用于渗透度测量的以计算选择性的室温；对于容量计算，渗透度是在膜的平均操作温度下进行测定，该温度通常是分离阶段的操作温度
保留物压力：11bara
渗透物压力：1.1bara
并且表面(HFM)与本公开中的定义部分中所述的外膜表面有关。
平膜：
平膜(FM)的膜容量计算如下：
容量(FM)＝渗透度(FM)*表面(FM)
其中渗透性(FM)在以下标准条件下进行测试：
参考气体：氮气，4.8级
温度：代替上面用于渗透性测量的以计算选择性的室温；对于容量计算，渗透性是在膜的平均操作温度下进行测定，该温度通常是分离阶段的操作温度
保留物压力：11bara
渗透物压力：1.1bara
然后，通过将渗透性除以FM的厚度而计算渗透度。表面(FM)与本公开中定义部分中所述的外膜表面有关。
以下提供的实施例旨在更详细地说明本发明以进行更深入的理解。它们不能以任何方式理解为对本发明的范围进行限制。
实施例
在所有实施例和对比例中，膜容量涉及氮气(等级4.8)，并且在上述标准条件下进行测量。
模拟的概述：
模拟是基于以下假设：
-稳定状态
-理想气体
-膜组件的理想逆流
-没有粘度影响(保留物或渗透物流量无压力损失)
-没有吹扫气体
-每个分离阶段内具有恒温。除非另有说明，实施例中的所有分离阶段均在相同温度下进行操作。
模拟如下进行：
使用由膜(双点划线)而分开的两个流动通道的以下示意图而推导模拟所需的方程。NFi是在膜高压侧组分i的摩尔流量。NPi是在膜低压侧组分i的摩尔流量。关于该示意图，进入膜的进料是进入膜的所有摩尔组分流量NFi(z＝0)的总和。因此，离开膜的保留物流量是所有摩尔组分流量NFi(z＝L)的总和。离开膜的渗透物流是所有摩尔组分流量NPi(z＝0)的总和。由于在渗透物出口的相对侧没有吹扫流进入膜，因此将这些摩尔组分流量NPi(z＝L)设定为零。
Figure BDA0001961282500000171
通过膜的组分i的局部摩尔流量是其摩尔渗透度Pi乘以膜面积Udz乘以其局部驱动力，即进料侧和渗透物侧之间的分压的局部差。pF和pP是进料压和渗透物压。组分i在进料侧或渗透物侧的局部摩尔浓度可以通过将组分i的局部摩尔进料或保留物流量除以所有局部摩尔组分流量的总和而得到。
由此可以导出以下的方程组。
Figure BDA0001961282500000172
Figure BDA0001961282500000173
包括上述边界条件，所述方程在软件Aspen Custom Modeler(ACM)中得到解决，然而，也可以使用其他软件，如MATLAB、MathCad。
实施例1
用聚酰亚胺膜分离混合比为60-40的甲烷和二氧化碳的混合物
使用图1显示的连接布置。每个阶段由中空纤维膜组件而组成，其中所述膜组件由来自Evonik Fibers GmbH的中空聚酰亚胺纤维(
Figure BDA0001961282500000181
Green 4英寸，1.2米长)组成。所用的膜对二氧化碳与甲烷的纯气体选择性为50。
通过模拟而达到1000m3/h的生物气升级过程，其中进料分离阶段(1)由12个膜组件而组成，保留物分离阶段(2)由24个膜组件而组成。在标准条件下，所有膜组件具有相同的膜面积并且对4.8等级的N2具有相同的渗透度。因此，保留物分离阶段(2)的膜的总容量高达进料流分离阶段(1)的总容量的两倍。
达到稳定状态后，将包含粗气体(17)和第二渗透物流(9)的进料流(5)压缩至13bar并调节至25℃，然后通入进料流分离阶段(1)。随后通过加热器(12)将进料流分离阶段(1)的保留物流(7)加热至50℃，然后通入保留物分离阶段(2)。将保留物分离阶段(2)的保留物侧的背压调节阀(13)设定为13bar，因此测定了膜分离阶段(1)和(2)通过膜的驱动力。
进料分离阶段(1)的渗透物的甲烷含量为4.4％和二氧化碳含量为95.7％。该混合物以401m3/h而作为废气离开所述进料分离阶段(1)。保留物分离阶段(2)的保留物的甲烷含量为97.3％并且二氧化碳的含量为2.7％。该混合物以598m3/h作为产物气体而离开保留物分离阶段(2)。保留物分离阶段(2)的渗透物的体积流速为284m3/h，甲烷含量为30.9％，二氧化碳含量为69.1％，并经由第二渗透物流(9)再循环到混合室中并通过压缩机(4)再次进行压缩。
下表1显示了工艺参数和结果。
对比例1
重复实施例1，不同在处在于未对保留物流(7)进行加热。下表2显示了工艺参数和结果。
与实施例1相比，对比例1得到更低的甲烷纯度，其表明在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)之间的加热步骤改进了保留物分离阶段(2)的保留物流的甲烷纯度。
对比例2
重复实施例1，不同在处在于将进料流(5)而不是保留物流(7)加热至50℃。下表3显示了工艺参数和结果。
与实施例1相比，对比例2得到更低的甲烷产率，其表明就甲烷产率而言在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)之间的加热步骤优于在进料流分离阶段上游(1)的加热步骤。
对比例3
重复实施例1，不同在处在于进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)具有相同的膜容量。下表4显示了工艺参数和结果。
与实施例1相比，对比例3得到更低的甲烷产率，其表示保留物分离阶段(2)比进料流分离阶段(1)更高的膜容量导致了更好的甲烷产率。它进一步表明，第一渗透物流(6)中二氧化碳的纯度得以降低。因此，若希望除去作为唯一或第二纯产物的第一渗透物流(6)的话，由于再循环物流(9)的容量的影响，在保留物分离阶段(2)中具有更高的膜容量的实施例1提供了显著更好的结果。
对比例4
重复实施例1，不同在处在于未对进料流分离阶段(1)的保留物流(7)进行加热，并且对保留物分离阶段(2)的膜容量进行调节。
通过模拟直到保留物分离阶段由34个膜组件组成才达到具有与实施例1类似的甲烷纯度和产率的1000m3/h的生物气升级过程。下表5显示了工艺参数和结果。
实施例1和对比例4得到完全相同的甲烷纯度和产率。然而，实施例1对于保留物分离阶段(2)需要更少的膜组件(容量)。
对比例5
模拟WO2012/00727的图12的三个阶段过程以供参考，每个阶段具有相同的膜容量。该对比例中使用的膜组件与实施例1相同。
对比例5与实施例1的不同之处在于：
1)第一保留物流(7)没有加热；
2)将第一渗透物流(6)引入第三个膜阶段；
3)将第三保留物流(10)和第二渗透物流(9)一起再循环到混合室中并通过压缩机(4)再次压缩；
4)将第三渗透物流(11)作为废气而排出。
通过模拟直到每个分离阶段由23个膜组件组成才达到具有与实施例1的甲烷纯度的1000m3/h的生物气升级过程。下表6显示了工艺参数和结果。
尽管与实施例1相比，对比例5得到略高的甲烷产率，但膜组件的总数(膜容量)几乎是实施例1的膜组件总数(膜容量)的两倍，其表示实施例1在投资和维护成本方面具有显著优势。
实施例2
用聚酰亚胺膜分离混合比为60-40的甲烷和二氧化碳的混合物
使用图1显示的连接布置。每个阶段由中空纤维膜组件而组成，其中所述膜组件由来自Evonik Fibers GmbH的中空聚酰亚胺纤维(
Figure BDA0001961282500000201
Green 4英寸，1.2米长)而组成。所用的膜对二氧化碳与甲烷的纯气体选择性为40。
通过模拟而达到1000m3/h的生物气升级过程，其中进料分离阶段由11个膜组件而组成，并且保留物分离阶段由25个膜组件而组成。在标准条件下，所有膜组件具有相同的膜面积并且对4.8等级的N2具有相同的渗透度。因此，保留物分离阶段(2)的膜的总容量比进料流分离阶段(1)的总容量高2.27倍。
达到稳定状态后，将包含粗气体(17)和第二渗透物流(9)的进料流(5)压缩至13Bar并调节至25℃，然后通入进料流分离阶段(1)。随后通过加热器(12)将进料流分离阶段(1)的保留物流(7)加热至50℃，然后通入保留物分离阶段(2)。将保留物分离阶段(2)的保留物侧的背压调节阀(13)设定为13Bar，因此测定了膜分离阶段(1)和(2)的通过膜的驱动力。
进料分离阶段(1)的渗透物的甲烷含量为4.8％和二氧化碳含量为95.2％。该混合物作为废气以404m3/h离开所述进料分离阶段(1)。保留物分离阶段(2)的保留物的甲烷含量为97.4％并且二氧化碳的含量为2.6％。该混合物以596m3/h作为产物气体而离开保留物分离阶段(2)。保留物分离阶段(2)的渗透物的体积流速为359m3/h，甲烷含量为31.3％，二氧化碳含量为68.7％，并经由第二渗透物流(9)再循环到混合室中并通过压缩机(4)再次进行压缩。
下表7显示工艺参数和结果。
实施例3
用聚酰亚胺膜分离混合比为80-20的甲烷和氮气的混合物
对80摩尔％甲烷和20摩尔％氮气的天然气重复实施例1的模拟计算，膜对氮气与甲烷的混合气体选择性为4，纯气体选择性为5.8，44个膜组件的进料分离阶段(1)，和100个膜组件的保留物分离阶段(2)。
下表8显示了工艺参数和结果。
对比例6
重复实施例3，不同之处在于保留物流(7)没有加热。对比例6对应于US 6,565,626的实施例16。
下表9显示了工艺参数和结果。
与实施例3相比，对比例6得到较低的甲烷纯度，其显示在将进料流分离阶段(1)的保留物供入保留物分离阶段(2)之前将其加热改进了保留物分离阶段(2)的保留物流的甲烷纯度。
表1：实施例1
Figure BDA0001961282500000221
表2：对比例1
Figure BDA0001961282500000222
表3：对比例2
Figure BDA0001961282500000231
表4：对比例3
Figure BDA0001961282500000232
表5：对比例4
Figure BDA0001961282500000241
表6：对比例5
Figure BDA0001961282500000242
表7：实施例2
Figure BDA0001961282500000251
表8：实施例3
Figure BDA0001961282500000261
表9：对比例6
Figure BDA0001961282500000262

Claims (58)

1.一种分离气体的装置，其由以下组成：
进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)，和任选存在地，布置在进料流分离阶段上游的压缩机(4)和/或布置在进料流分离阶段(1)和/或保留物分离阶段(2)的至少一个渗透物流中的至少一个真空装置，其中：
进料流分离阶段(1)将包含至少两种组分的进料流分离为第一渗透物流(6)和第一保留物流(7)，并且
保留物分离阶段(2)将所述第一保留物流(7)分离为第二渗透物流(9)和第二保留物流(8)，并且
所述第一渗透物流(6)作为产物而移去或者进行进一步加工，或者若将第二保留物流(8)移去或进一步处理则任选地能将所述第一渗透物流(6)丢弃，并且
所述第二保留物流(8)作为第一产物而移去或进行进一步加工，或者若将所述第一渗透物流(6)移去或进一步加工则任选地能将所述第二保留物流(8)丢弃；并且
将所述第二渗透物流(9)供入进料流，并且
所述进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)为膜分离阶段，其特征在于，
加热器(12)布置在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)之间，并且
在保留物分离阶段(2)中所用的膜在标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量高于在进料流分离阶段(1)中所用的膜在标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量，其中膜容量定义为膜表面与在操作温度下在标准条件下对于等级4.8的氮气测得的膜渗透度的乘积。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于在保留物分离阶段(2)中所用的膜在标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量与在进料流分离阶段(1)中所用的膜在标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量的比例为1.05-10。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述比例为1.1-8。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述比例为1.2-7。
5.根据权利要求2所述的装置，其中所述比例为1.5-6。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少30。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少35。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少40。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少45。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少45至80。
11.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)中，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少35。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)中，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少40。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)中，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少45。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)中，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少45至80。
15.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于用于膜的分离活性层的材料是选自由如下组成的名单中的至少一种：聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚芳酰胺、聚苯并
Figure FDA0003512631760000021
唑、聚苯并噻唑、聚苯并咪唑、聚砜、乙酸纤维素、乙酸纤维素衍生物、聚苯醚、聚硅氧烷、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚酰亚胺。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述聚酰亚胺是由单体单元A和B组成的聚酰亚胺，其中：
Figure FDA0003512631760000031
其中0≤x≤0.5且1≥y≥0.5，并且其中R对应于一个或多个、相同或不同的选自由基团L1、L2、L3和L4组成的组中的基团R，
Figure FDA0003512631760000032
17.根据权利要求15所述的装置，其中所述聚酰亚胺是CAS号为9046-51-9的聚酰亚胺和/或CAS号为134119-41-8的聚酰亚胺。
18.根据权利要求15所述的装置，其中用于膜的分离活性层的材料选自混合基质膜、促进传输膜。
19.根据权利要求15所述的装置，其中用于膜的分离活性层的材料选自具有固有微孔的聚合物。
20.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于使用多级压缩机，和/或在两个压缩阶段之间将第二渗透物流(9)引入所述压缩机中。
21.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于一个或多个气体分离膜组件由中空纤维膜组成。
22.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于借助第二保留物流(8)中的背压调节阀而将保留物分离阶段(2)的保留物压力调节至1-100bar。
23.根据权利要求22所述的装置，其中借助第二保留物流(8)中的背压调节阀而将保留物分离阶段(2)的保留物压力调节至5-80bar。
24.根据权利要求22所述的装置，其中借助第二保留物流(8)中的背压调节阀而将保留物分离阶段(2)的保留物压力调节至10-70bar。
25.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于用于分离任务的驱动力是在相应的膜分离阶段中在保留物侧和渗透物侧之间的渗透气体的分压差，所述分压差通过进料流中的压缩机和/或通过第二渗透物流中的真空装置和/或通过渗透物侧的吹扫气流而产生。
26.一种分离气体的方法，其中：
所述方法在由以下组成的装置中进行：进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)，和任选存在地，布置在进料流分离阶段上游的压缩机(4)和/或布置在进料流分离阶段(1)和/或保留物分离阶段(2)的至少一个渗透物流中的至少一个真空装置，其中：
进料流分离阶段(1)将包含至少两种组分的进料流(5)分离为第一渗透物流(6)和第一保留物流(7)，并且
保留物分离阶段(2)将所述第一保留物流(7)分离为第二渗透物流(9)和第二保留物流(8)，并且
所述第一渗透物流(6)作为产物而移去或者进行进一步加工，或者若将第二保留物流(8)移去或进一步处理则任选地能将所述第一渗透物流(6)丢弃，并且
所述第二保留物流(8)作为第一产物而移去或进行进一步加工，或者若将所述第一渗透物流(6)移去或进一步加工则任选地能将所述第二保留物流(8)丢弃；并且
将所述第二渗透物流(9)供入进料流，并且
所述进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)为膜分离阶段，其特征在于，
在将所述第一保留物流(7)引入保留物分离阶段之前，将其加热至比进料流(5)的温度更高的温度，并且
在保留物分离阶段(2)中所用的膜在标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量高于在进料流分离阶段(1)中所用的膜在标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量，其中膜容量定义为膜表面与在操作温度下在标准条件下对于等级4.8的氮气测得的膜渗透度的乘积。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于在保留物分离阶段(2)中所用的膜在标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量与在进料流分离阶段(1)中所用的膜在标准条件下对于等级4.8的氮气测量的总容量的比例为1.05-10。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述比例为1.1-8。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述比例为1.2-7。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述比例为1.5-6。
31.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少30。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少35。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少40。
34.根据权利要求31所述的方法，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少45。
35.根据权利要求31所述的方法，其特征在于至少在进料流分离阶段(1)，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少45至80。
36.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)中，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少35。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)中，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少40。
38.根据权利要求36所述的方法，其特征在于在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)中，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少45。
39.根据权利要求36所述的方法，其特征在于在进料流分离阶段(1)和保留物分离阶段(2)中，所用的气体分离膜的纯气体选择性为至少45至80。
40.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于用于膜的分离活性层的材料是选自由如下组成的名单中的至少一种：聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚芳酰胺、聚苯并
Figure FDA0003512631760000061
唑、聚苯并噻唑、聚苯并咪唑、聚砜、乙酸纤维素、乙酸纤维素衍生物、聚苯醚、聚硅氧烷、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚酰亚胺。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述聚酰亚胺是由单体单元A和B组成的聚酰亚胺，其中：
Figure FDA0003512631760000071
其中0≤x≤0.5且1≥y≥0.5，并且其中R对应于一个或多个、相同或不同的选自由基团L1、L2、L3和L4组成的组中的基团R，
Figure FDA0003512631760000072
42.根据权利要求40所述的方法，其中所述聚酰亚胺是CAS号为9046-51-9的聚酰亚胺和/或CAS号为134119-41-8的聚酰亚胺。
43.根据权利要求40所述的方法，其中用于膜的分离活性层的材料选自具有混合基质膜、促进传输膜。
44.根据权利要求40所述的方法，其中用于膜的分离活性层的材料选自具有固有微孔的聚合物。
45.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于使用多级压缩机，和/或在两个压缩阶段之间将第二渗透物流(9)引入所述压缩机中。
46.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于一个或多个气体分离膜组件由中空纤维膜组成。
47.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于借助第二保留物流(8)中的背压调节阀而将保留物分离阶段(2)的保留物压力调节至1-100bar。
48.根据权利要求47所述的方法，其中借助第二保留物流(8)中的背压调节阀而将保留物分离阶段(2)的保留物压力调节至5-80bar。
49.根据权利要求47所述的方法，其中借助第二保留物流(8)中的背压调节阀而将保留物分离阶段(2)的保留物压力调节至10-70bar。
50.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于用于分离任务的驱动力是在相应的膜分离阶段中在保留物侧和渗透物侧之间的渗透气体的分压差，所述分压差通过进料流中的压缩机和/或通过第二渗透物流中的真空装置和/或通过渗透物侧的吹扫气流而产生。
51.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于在将第一保留物流(7)引入保留物分离阶段(2)之前，将其加热至比进料流(5)的温度高5-50℃的温度。
52.根据权利要求51所述的方法，其中在将第一保留物流(7)引入保留物分离阶段(2)之前，将其加热至比进料流(5)的温度高10-30℃的温度。
53.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于在将进料流(5)引入进料流分离阶段(1)前，进料流(5)的温度为15-45℃。
54.根据权利要求53所述的方法，其中在将进料流(5)引入进料流分离阶段(1)前，进料流(5)的温度为20-35℃。
55.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于在第二渗透物流中再循环的气体体积总计为少于粗气体流的40体积％。
56.根据权利要求55所述的方法，其中在第二渗透物流中再循环的气体体积总计为少于粗气体流的30体积％。
57.根据权利要求55所述的方法，其中所述粗气体流为生物气或天然气或空气或者其它气体混合物，该其它气体混合物包括：氢气和甲烷，一氧化碳和甲烷，氦气和甲烷，氦气和氮气，氢气和一氧化碳，沸点在1atm下小于110开的永久气体和沸点在1atm下高于或等于110开的非永久气体，二氧化碳和烃，或氮气和烃。
58.根据权利要求57所述的方法，其中该其它气体混合物包括二氧化碳和甲烷。
CN201780047035.2A 2016-05-31 2017-05-31 分离气体的方法和设备 Active CN109562321B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNPCT/CN2016/084152 2016-05-31
PCT/CN2016/084152 WO2017206069A1 (en) 2016-05-31 2016-05-31 Process and apparatus for separating gases
PCT/CN2017/086623 WO2017206908A1 (en) 2016-05-31 2017-05-31 Process and apparatus for separating gases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109562321A CN109562321A (zh) 2019-04-02
CN109562321B true CN109562321B (zh) 2022-04-26

Family

ID=60478003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780047035.2A Active CN109562321B (zh) 2016-05-31 2017-05-31 分离气体的方法和设备

Country Status (14)

Country Link
US (1) US11498026B2 (zh)
EP (1) EP3463624B1 (zh)
JP (2) JP7332297B2 (zh)
KR (1) KR102351162B1 (zh)
CN (1) CN109562321B (zh)
BR (1) BR112018074835A2 (zh)
CA (1) CA3025949A1 (zh)
DK (1) DK3463624T3 (zh)
ES (1) ES2882511T3 (zh)
MY (1) MY194627A (zh)
PL (1) PL3463624T3 (zh)
RU (1) RU2744439C2 (zh)
SG (1) SG11201810666SA (zh)
WO (2) WO2017206069A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108815999A (zh) * 2018-06-12 2018-11-16 合肥丰洁生物科技有限公司 一种用于空气净化的膜分离设备
EP3632525A1 (en) 2018-10-02 2020-04-08 Evonik Fibres GmbH A device and a process for separating methane from a gas mixture containing methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide
EP3695897A1 (en) 2019-02-12 2020-08-19 Haffmans B.V. System and method for separating a gas mixture
WO2020263076A1 (en) * 2019-06-25 2020-12-30 Petroliam Nasional Berhad (Petronas) System and method for the processing of lng
US11717787B2 (en) * 2021-01-04 2023-08-08 Saudi Arabian Oil Company High free volume membrane for gas separation
WO2022230096A1 (ja) * 2021-04-28 2022-11-03 株式会社日立製作所 ガス分離システム
JPWO2023026783A1 (zh) * 2021-08-25 2023-03-02
JP7468822B1 (ja) 2022-07-14 2024-04-16 Ｕｂｅ株式会社 ガス分離システム及びメタン富化ガスの製造方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0463535A1 (en) * 1990-06-18 1992-01-02 Praxair Technology, Inc. Hybrid prepurifier for cryogenic air separation plants
CN1057817A (zh) * 1990-06-06 1992-01-15 联合碳化工业气体技术公司 改进的膜分离氮的方法和系统
CN1063053A (zh) * 1990-12-10 1992-07-29 联合碳化工业气体技术公司 三级膜气体分离方法和系统
EP0887099A2 (en) * 1997-06-23 1998-12-30 Praxair Technology, Inc. Process for separating oxygen from a gas mixture using a solid electrolyte membrane
US6128919A (en) * 1998-04-08 2000-10-10 Messer Griesheim Industries, Inc. Process for separating natural gas and carbon dioxide
US6565626B1 (en) * 2001-12-28 2003-05-20 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas separation using nitrogen-selective membranes
CN101559311A (zh) * 2009-06-02 2009-10-21 大连理工大学 炼厂气集中梯级回收方法
US8192524B2 (en) * 2009-01-29 2012-06-05 Chevron U.S.A. Inc. Process for upgrading natural gas with improved management of CO2
CN104445106A (zh) * 2013-09-13 2015-03-25 李普华 一种膜分离制氮方法
CN105339078A (zh) * 2013-06-21 2016-02-17 赢创纤维有限公司 制备聚酰亚胺膜的方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5240471A (en) * 1991-07-02 1993-08-31 L'air Liquide Multistage cascade-sweep process for membrane gas separation
JPH06205924A (ja) 1992-10-06 1994-07-26 Praxair Technol Inc 多純度膜方法
US5378263A (en) 1992-12-21 1995-01-03 Praxair Technology, Inc. High purity membrane nitrogen
DE69507549T2 (de) 1994-08-04 1999-07-29 Praxair Technology Inc Gastrennung mit Spülgas zur Vor- oder Nachreinigung
US5709732A (en) * 1996-04-02 1998-01-20 Praxair Technology, Inc. Advanced membrane system for separating gaseous mixtures
US5753011A (en) 1997-01-17 1998-05-19 Air Products And Chemicals, Inc. Operation of staged adsorbent membranes
EP0908219B1 (en) * 1997-10-09 1999-12-08 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Multi-stage process for the separation/recovery of gases
EP0945163A1 (en) * 1997-10-09 1999-09-29 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh A process for the separation/recovery of gases
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
MY128178A (en) * 2001-09-07 2007-01-31 Exxonmobil Upstream Res Co High-pressure separation of a multi-components gas
US6648944B1 (en) 2003-01-28 2003-11-18 Membrane Technology And Research, Inc. Carbon dioxide removal process
US6986802B2 (en) * 2003-08-28 2006-01-17 Bp Corporation North America Inc. Selective separation of fluid compounds utilizing a membrane separation process
DE102004044645B3 (de) 2004-09-13 2006-06-08 RÜTGERS Carbo Tech Engineering GmbH Umweltschonendes Verfahren zur Gewinnung von Bioerdgas
RU2322284C1 (ru) * 2006-07-11 2008-04-20 Владимир Михайлович Воротынцев Способ разделения и/или очистки газовых смесей
CN101168116A (zh) * 2006-10-26 2008-04-30 北京萃亨科技有限公司 一种四氟乙烯生产尾气的回收方法
CN101070266A (zh) * 2007-06-20 2007-11-14 北京萃亨科技有限公司 一种二氟一氯甲烷/六氟丙烯共沸物分离及回收方法
JP2009242773A (ja) 2008-03-14 2009-10-22 Air Water Inc メタンガス濃縮装置および方法ならびに燃料ガスの製造装置および方法
US20110077446A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 American Air Liquide, Inc. Membrane Separation of a Mixture of Close Boiling Hydrocarbon Components
MY165009A (en) * 2010-07-01 2018-02-28 Evonik Fibres Gmbh Process for separation of gases
RU2456061C1 (ru) * 2011-01-28 2012-07-20 Закрытое Акционерное Общество "Грасис" Способ многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
JP5948853B2 (ja) * 2011-12-20 2016-07-06 宇部興産株式会社 ガス分離システム
EP3338876B1 (de) 2011-12-27 2020-07-01 Evonik Fibres GmbH Verfahren zur trennung von gasen mittels membranen
US20150174524A1 (en) * 2012-03-16 2015-06-25 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane-Based Gas Separation Process Using Ejector-Driven Gas Recycle
BR112015010492B8 (pt) 2012-11-14 2023-04-25 Evonik Fibres Gmbh Aparelhagem para separação de gases, instalação para produção de biogás, e métodos para seu controle
KR101327338B1 (ko) 2013-05-24 2013-11-11 주식회사 삼천리이에스 바이오메탄 생산 및 이산화탄소 회수를 위한 시스템 및 그 방법
KR101327337B1 (ko) 2013-05-24 2013-11-08 주식회사 삼천리이에스 바이오메탄 생산 및 이산화탄소 회수를 위한 다단 막분리 시스템 및 그 방법
RU145348U1 (ru) * 2014-06-04 2014-09-20 Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" (ДОАО ЦКБН ОАО "Газпром") Установка мембранного разделения газовой смеси высокого давления
CN105521690B (zh) * 2014-10-21 2018-07-31 中国石油化工股份有限公司 一种安全气的处理方法
CN107106972B (zh) * 2014-12-29 2020-09-15 赢创纤维有限公司 具有降低的维护成本的气体分离方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1057817A (zh) * 1990-06-06 1992-01-15 联合碳化工业气体技术公司 改进的膜分离氮的方法和系统
EP0463535A1 (en) * 1990-06-18 1992-01-02 Praxair Technology, Inc. Hybrid prepurifier for cryogenic air separation plants
CN1063053A (zh) * 1990-12-10 1992-07-29 联合碳化工业气体技术公司 三级膜气体分离方法和系统
EP0887099A2 (en) * 1997-06-23 1998-12-30 Praxair Technology, Inc. Process for separating oxygen from a gas mixture using a solid electrolyte membrane
US6128919A (en) * 1998-04-08 2000-10-10 Messer Griesheim Industries, Inc. Process for separating natural gas and carbon dioxide
US6565626B1 (en) * 2001-12-28 2003-05-20 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas separation using nitrogen-selective membranes
US8192524B2 (en) * 2009-01-29 2012-06-05 Chevron U.S.A. Inc. Process for upgrading natural gas with improved management of CO2
CN101559311A (zh) * 2009-06-02 2009-10-21 大连理工大学 炼厂气集中梯级回收方法
CN105339078A (zh) * 2013-06-21 2016-02-17 赢创纤维有限公司 制备聚酰亚胺膜的方法
CN104445106A (zh) * 2013-09-13 2015-03-25 李普华 一种膜分离制氮方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019520198A (ja) 2019-07-18
CA3025949A1 (en) 2017-12-07
MY194627A (en) 2022-12-07
KR102351162B1 (ko) 2022-01-17
EP3463624A4 (en) 2019-12-18
SG11201810666SA (en) 2018-12-28
KR20190014551A (ko) 2019-02-12
RU2018145796A3 (zh) 2020-07-22
BR112018074835A2 (pt) 2019-03-06
CN109562321A (zh) 2019-04-02
US11498026B2 (en) 2022-11-15
EP3463624A1 (en) 2019-04-10
WO2017206908A1 (en) 2017-12-07
PL3463624T3 (pl) 2022-01-03
JP7332297B2 (ja) 2023-08-23
US20200316516A1 (en) 2020-10-08
ES2882511T3 (es) 2021-12-02
RU2744439C2 (ru) 2021-03-09
RU2018145796A (ru) 2020-07-14
DK3463624T3 (da) 2021-09-13
WO2017206069A1 (en) 2017-12-07
JP2022107005A (ja) 2022-07-20
JP7365453B2 (ja) 2023-10-19
EP3463624B1 (en) 2021-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109562321B (zh) 分离气体的方法和设备
KR102401146B1 (ko) 감소된 유지 비용으로 가스들을 분리하기 위한 프로세스
KR102005593B1 (ko) 기체 분리 방법
KR101985551B1 (ko) 가스의 분리 방법
JP2010500272A (ja) 水素精製方法
JP2019520198A5 (zh)
KR20210122136A (ko) 비투과 가스의 높은 회수율을 위한 멤브레인 공정 및 시스템
Harasimowicz et al. Application of Gas Separation Membranes for Processing of Biogas

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant