CN110234418A

CN110234418A - 用于从沼气中去除h2s和co2的集成ptsa/膜方法及系统

Info

Publication number: CN110234418A
Application number: CN201880009048.5A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·J·米塔里滕
Original assignee: Liquid Air Advanced Technology American LLC
Current assignee: Liquid Air Advanced Technology American LLC
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-09-13
Also published as: PT3585500T; US10450522B2; EP3585500B1; WO2018144888A3; US20190169517A1; US10179883B2; WO2018144888A2; US20180223205A1; CA3052458A1; EP3585500A2

Abstract

通过使用PTSA去除H₂S并且使用两级气体分离膜去除CO₂来升级含有H₂S和CO₂的沼气。第一级渗透物可任选地用作再生气流。第二级渗透物可任选地用作冷却气流。PTSA单元包括两个或更多个吸附剂床，每个吸附剂床相比CO₂对水、VOC和H₂S具有选择性并且相比甲烷对H₂S具有选择性。可以任选地使用PTSA进料气流、PTSA产物气流、第一级截留物流和第二级截留物流中的一种或多种进行再加压。

Description

用于从沼气中去除H2S和CO2的集成PTSA/膜方法及系统

背景技术

技术领域

本发明涉及使用包括TSA和膜的集成气体分离系统来净化沼气，特别是消化池气体或填埋气体。

相关技术

沼气含有H₂S、挥发性有机化合物(VOC)、水、CO₂和空气的杂质。去除这些杂质可能产生几乎纯的甲烷作为天然气出售。两种典型的沼气是填埋气体和消化池气体。填埋气体从填埋场获得，在那里微生物将废物主要是转化为甲烷和CO₂。消化池厌氧发酵农业的、人类的废物或其他含有机物来源(主要产生甲烷和CO2)。尽管沼气的主要成分是甲烷和CO₂，它们还包括较小水平的水蒸气、VOC、CO₂、H₂S，以及有时硅氧烷(即，在填埋气体中)。沼气中存在的H₂S，特别是消化池气体中常见的高H₂S水平，由于产物天然气必须满足相对较低的H₂S水平的要求才能使其作为燃料有用或满足管道规格，因此产生了经济和技术挑战。例如，尽管天然气管道典型地要求4ppm(v/v)或更低的H₂S水平和2％(v/v)或更低的CO₂水平，消化池气体通常含有25％-45％(v/v)的CO₂水平和相对高的100ppm-1％(v/v)的H₂S水平。

当今许多技术用于对沼气进行升级，包括由美国先进液化空气技术公司(AirLiquide Advanced Technologies,US)提供的专利(US 7,025,803)净化系统。该系统包括变压吸附(PSA)单元，随后是活性炭床(用于去除水和VOC)。然后将贫含水和VOC的气体进料至两级气体分离膜单元以去除CO₂。第一级去除沼气中存在的大部分的CO₂。来自第一级的低压富含CO₂的截留物流被用于再生PSA单元以产生载有杂质的富含CO2的截留物流，其含有甲烷(经由渗透通过第一级的膜从进料气体中损失)、被截留CO₂和解吸的VOC和水。该流典型地被送至热氧化器以在排放之前破坏VOC。富含甲烷的第二级渗透物也处于低压，因此它被再循环到PSA单元上游的压缩机的吸入口。尽管该系统表现非常好，但它不能令人满意地处理相对较高水平的H₂S，并且因此，对于含有较高H₂S水平的原始沼气，可能要求单独的H₂S去除系统(如脱硫(Sulfa Treat)或其他处理方法)。包括单独的H₂S去除系统增加了整个系统的成本和复杂性。

上述用于处理来自填埋场的沼气的液化空气系统的关键优点是通过膜单元去除沼气中的大部分O₂以及CO₂。尽管O₂的管道规格可能不同，但典型的要求是O₂水平不高于0.2％(v/v)。尽管由于消化池的厌氧条件，从消化池获得的沼气应该不含O₂，但消化池是低压操作，可能允许引入一些量的空气。因此，在消化池获生的沼气中通常会遇到一定量的O₂。

另一种消化池气体升级系统由吉尔德配件公司(Guild Associates,Inc.)提供。一个吉尔德系统包括PSA系统，该系统能够在单个单元中吸附H₂O、H₂S和CO₂。该系统的一个关键属性是它能够同时吸附和解吸H₂S、水和CO₂。然而，该技术限于含有O₂和N₂的进料，因为PSA单元在产物气体中富集O₂和N₂，典型地为进料气体浓度的约1.7X的因子。因此，对于含有2000ppm O₂(v/v)的产物，供给PSA单元的原料气体被限制在仅为1200ppm(v/v)的O₂水平。如果超过原料气体的O₂限制，则要求附加的一个或多个去除O₂的处理单元。包括一个或多个用于去除O₂的附加的处理单元增加了整个系统的成本和复杂性。

已经提出了用于消化池气体升级的其他PSA系统。然而，许多此种系统典型包括用于去除H₂S的预处理系统，因此增加了成本和复杂性。

已经提出了用于升级消化池气体的水洗系统。此种系统包括空气汽提的水流，其在填料床上与上升的进料流接触。存在于进料流中的CO₂溶解到水流中。随后使载有CO₂的水流在压力下降低并用空气汽提以去除源自进料流的溶解的CO₂。在水洗系统中，进料流中存在的H₂S的量也可以通过溶解在水流中去除。在这种情况下，再生流是汽提空气加上CO₂和H₂S。与吉尔德系统一样，O₂和N₂不会被移除，而是在产物流中富集。

与水洗系统类似，也已提出了基于胺或物理溶剂的升级系统用于沼气的升级。在这样的系统中，溶剂吸收进料流中存在的CO₂和H₂S，并且在减压后，通过使溶剂再沸以除去先前吸收的CO₂和H₂S来再生溶剂。换句话说，不使用外部汽提空气。对于物理溶剂，可以减少再沸或在某些情况下消除再沸，并且可以单独使用富溶剂的压力降低来进行再生。然而，类似于吉尔德系统和水洗系统，基于胺或物理溶剂的系统富集产物流中的O₂和N₂。

因此，目的是使用不具有不必要的高成本或复杂程度的系统来升级包含O₂和相对高水平的H₂S的沼气，特别是消化池气体。

发明内容

披露了一种基于PTSA和气体分离膜的沼气升级方法。该方法包括以下步骤。用主压缩机压缩沼气流。将从该主压缩机出口抽出的PTSA进料气流送至PTSA单元。用该PTSA单元从该PTSA进料气流中去除H₂S。从该PTSA单元抽出贫含H₂S的PTSA产物流。将该PTSA产物流进料至第一气体分离膜级，该第一气体分离膜级包括一个或多个相比甲烷对CO₂和O₂具有选择性的气体分离膜。从该第一气体分离膜级抽出与该PTSA产物流相比，富含CO₂和O₂并且贫含甲烷的第一级渗透物流和与该PTSA产物流相比贫含CO₂和O₂并且富含甲烷的第一级截留物流。将该第一级截留物流进料至第二气体分离膜级，该第二气体分离膜级包括一个或多个相比甲烷对CO₂和O₂具有选择性的气体分离膜。从第二气体分离膜级抽出与该第一级截留物流相比，富含CO₂且贫含甲烷的第二级渗透物流和与该第一级截留物流相比贫含CO₂且富含甲烷的第二级截留物流。该第二级截留物流是产物天然气流。用该PTSA进料气流、该PTSA产物气流、该第一级截留物流和该第二级截留物流中的一种或多种进行这些床的再加压。该PTSA单元包括两个或更多个吸附剂床，每个吸附剂床相比CO₂对水、VOC和H₂S具有选择性并且相比甲烷对H₂S具有选择性。每个所述床经受PTSA循环，包括以下阶段：从该PTSA进料气流吸附水、VOC和H₂S；减压；使用再生气流进行热再生，其中吸附的水、VOC和H₂S被解吸；使用冷却气流冷却；以及再加压。

还披露了一种基于PTSA和气体分离膜的沼气升级系统，其包括：原始沼气源，该原始沼气源包含甲烷、CO₂、水、VOC、和H₂S；主压缩机，该主压缩机包括与该源流体连通的吸入口并从该源接收原始沼气流；PTSA单元，该PTSA单元包括两个或更多个吸附剂床，每个吸附剂床相比CO₂对水、VOC和H₂S具有选择性并且相比甲烷对H₂S具有选择性，该PTSA单元与该主压缩机在下游流体连通并且由此接收PTSA进料气流，该PTSA单元被适配并配置为从该PTSA进料气体吸附水、VOC和H₂S并产生与该PTSA进料气体相比贫含水、VOC和H₂S的PTSA产物气体；第一气体分离膜级，该第一气体分离膜级包括一个或多个相比甲烷对CO₂和O₂具有选择性的气体分离膜，该第一气体分离膜级的进料气体入口与该PTSA单元在下游流体连通，该第一气体分离膜级被配置并适配为将该PTSA产物气体分离成第一级渗透物气流和第一级截留物气流；第二气体分离膜级，该第二气体分离膜级包括一个或多个相比甲烷对CO₂和O₂具有选择性的气体分离膜，该第二气体分离膜级的进料气体入口与该第一气体分离膜级的截留物出口在下游流体连通并且由此接收该第一级渗透物气流，该第二气体分离膜级被适配并配置为将该第一截留物气流分离成第二渗透物气流和第二截留物气流；以及处理单元，该处理单元与该PTSA单元在下游流体连通，以便从该PTSA接收由该热再生气体和水、VOC和H₂S组成的废气，该处理单元被适配并配置为氧化或燃烧该废气中包含的VOC。该PTSA单元与该第一气体分离膜级的渗透物气体出口流体连通，以接收该第一级渗透物气体的流，用作热再生气体，以热再生和解吸从该PTSA进料气流吸附到这些吸附剂床上的水、VOC和H₂S。该PTSA单元与该第二气体分离膜级的渗透物气体出口流体连通，以接收该第二渗透物气流的流，用作冷却流，用于在一个或多个吸附剂床热再生后冷却该一个或多个吸附剂床；以及

该方法和/或系统可以包括以下方面中的一个或多个：

-在引入该PTSA之前冷却该压缩的进料气体。

-该第二级渗透物流中的一些或全部是该冷却气流，并且该冷却气流由该主压缩机的吸入口从该PTSA单元被接收并且在该吸入口与该压缩的沼气流合并。

-该第二级渗透物流在二级压缩机处接收并被该二级压缩机压缩并且该压缩的第二级渗透物流与该PTSA产物流一起进料到该第一气体分离级。

-对由该再生气流和从该PTSA单元的一个或多个吸附剂床解吸的H₂S、水和VOC组成的废气在热氧化器处进行热氧化。

-该再生气流由部分或全部该第一级渗透物流组成，该第一级渗透物流已被加热至高于该PTSA进料气体温度的温度。

-对由该再生气流和从该PTSA单元的一个或多个吸附剂床解吸的H₂S、水和VOC组成的废气流在热氧化器处进行热氧化。

-该第二级渗透物流中的一些或全部是该冷却气流，并且该冷却气流在该主压缩机的吸入口处从该PTSA单元被接收并且在该吸入口与该压缩的沼气流合并。

-在将该PTSA进料气流进料至该PTSA单元之前，将该PTSA进料气流中存在的一定量的H₂S通过H₂S去除单元去除，其中该PTSA单元从该PTSA进料气流去除一定量的水和VOC以及还有一定量的由该H₂S去除单元处理后在该PTSA进料气流中剩余的H₂S。

-将该再生气流在热交换器处通过热交换加热到高于该PTSA进料气体温度的温度，其中冷却油循环通过该第一压缩机。

-该再生气流中的一些或全部是该第一级渗透物流。

-对由该再生气流和从该PTSA单元的一个或多个吸附剂床解吸的H₂S、水和VOC组成的废气在热氧化器处进行热氧化并且将该再生气流通过在热交换器处与该热氧化器中产生的热气体进行热交换加热到高于该PTSA进料气体温度的温度。

-该PTSA单元包括第一和第二吸附剂床，并且该PTSA单元循环包括：第一阶段，在此期间该第一床进行吸附并且该第二床进行减压并且然后热再生；第二阶段，在此期间该第一床进行吸附并且该第二床进行冷却并且然后再加压；第三阶段，在此期间该第二床进行吸附并且该第一床进行减压并且然后热再生；以及第四阶段，在此期间该第二床进行吸附并且该第一床进行冷却并且然后再加压。

-该PTSA单元包括第一、第二和第三吸附剂床，并且该PTSA单元循环包括：第一阶段，在此期间该第一床进行吸附，该第二床进行冷却并且然后再加压，并且该第三床进行减压并且然后热再生；第二阶段，在此期间该第二床进行吸附，该第三床进行冷却并且然后再加压，并且该第一床进行减压并且然后热再生；以及第三阶段，在此期间该第三床进行吸附，该第一床进行冷却并且然后再加压，并且该第二床进行减压并且然后热再生。

-该PTSA单元包括第一、第二、第三和第四吸附剂床，并且该PTSA单元循环包括：第一阶段，在此期间该第一床和第四床进行吸附，该第二床进行冷却并且然后再加压，并且该第三床进行减压并且然后热再生；第二阶段，在此期间该第一和第二床进行吸附，该第三床进行冷却并且然后再加压，并且该第四床进行减压并且然后热再生；第三阶段，在此期间该第二和第三床进行吸附，该第四床进行冷却并且然后再加压，并且该第一床进行减压并且然后热再生；以及第四阶段，在此期间该第三床和第四床进行吸附，该第一床进行冷却并且然后再加压，并且该第二床进行减压并且然后热再生。

-该主压缩机的吸入口与该PTSA单元流体连通，以便接收来自该PTSA单元的该冷却气流并允许与该原始沼气流的合并以及压缩。

-二级压缩机，该二级压缩机包括与该PTSA单元流体连通的吸入口，以便接收来自该PTSA的该冷却气流，其中该第一气体分离膜级的进料气体入口与该二级压缩机出口在下游流体连通，以便在通过该二级压缩机压缩之后接收该冷却气流并将该冷却气流和该PTSA产物气体的合并进料分离成该第一级渗透物气流和第一级截留物气流。

-该主压缩机包括油冷却回路，该油冷却回路包括热交换器，该热交换器被适配并配置为在该第一级渗透物与在该冷却回路中流动的油之间交换热量，以便将该第一级渗透物加热到该吸附剂床发生热再生的温度。

-H2S去除单元，该H2S去除单元在该主压缩机与该PTSA单元之间流动连通(flowcommunication)，该H2S去除单元被适配并配置为在将该PTSA进料气流进料至该PTSA之前去除该PTSA进料气流中存在的一定量的H₂S，其中该PTSA单元被适配并配置为从该PTSA进料气流去除一定量的水和VOC还以及一定量的由该H₂S去除单元处理后在该PTSA进料气流中剩余的H₂S。

-热交换器，该热交换器被适配并配置为在来自该处理单元的热气体与该再生气流之间交换热量，以便将该再生气流加热到高于该PTSA进料气体温度的温度。

附图说明

为了进一步理解本发明的本质和目的，应结合附图来参考以下详细说明，在附图中相似元件给予相同或类似的参考号，并且其中：

图1是本发明的方法和系统的一个通用实施例的示意图。

图1’是本发明的方法和系统的另一个通用实施例的示意图。

图1”是本发明的方法和系统的另一个通用实施例的示意图。

图1”’是本发明的方法和系统的另一个通用实施例的示意图。

图2A是本发明的方法和系统的第一双床实施例的第一阶段的示意图。

图2B是本发明的方法和系统的第一双床实施例的第二阶段的示意图。

图2C是本发明的方法和系统的第一双床实施例的第三阶段的示意图。

图2D是本发明的方法和系统的第一双床实施例的第四阶段的示意图。

图2A’是本发明的方法和系统的第二双床实施例的第一阶段的示意图。

图2B’是本发明的方法和系统的第二双床实施例的第二阶段的示意图。

图2C’是本发明的方法和系统的第二双床实施例的第三阶段的示意图。

图2D’是本发明的方法和系统的第二双床实施例的第三阶段的示意图。

图2A”是本发明的方法和系统的第三双床实施例的第一阶段的示意图。

图2B”是本发明的方法和系统的第三双床实施例的第二阶段的示意图。

图2C”是本发明的方法和系统的第三双床实施例的第三阶段的示意图。

图2D”是本发明的方法和系统的第三双床实施例的第四阶段的示意图。

图2A”’是本发明的方法和系统的第四双床实施例的第一阶段的示意图。

图2B”’是本发明的方法和系统的第四双床实施例的第二阶段的示意图。

图2C”’是本发明的方法和系统的第四双床实施例的第三阶段的示意图。

图2D”’是本发明的方法和系统的第四双床实施例的第四阶段的示意图。

图3A是本发明的方法和系统的第一三床实施例的第一阶段的示意图。

图3B是本发明的方法和系统的第一三床实施例的第二阶段的示意图。

图3C是本发明的方法和系统的第一三床实施例的第三阶段的示意图。

图3A’是本发明的方法和系统的第二三床实施例的第一阶段的示意图。

图3B’是本发明的方法和系统的第二三床实施例的第二阶段的示意图。

图3C’是本发明的方法和系统的第二三床实施例的第三阶段的示意图。

图3A”是本发明的方法和系统的第三三床实施例的第一阶段的示意图。

图3B”是本发明的方法和系统的第三三床实施例的第二阶段的示意图。

图3C”是本发明的方法和系统的第三三床实施例的第三阶段的示意图。

图3A”’是本发明的方法和系统的第四三床实施例的第一阶段的示意图。

图3B”’是本发明的方法和系统的第四三床实施例的第二阶段的示意图。

图3C”’是本发明的方法和系统的第四三床实施例的第三阶段的示意图。

图4A是本发明的方法和系统的第一四床实施例的第一阶段的示意图。

图4B是本发明的方法和系统的第一四床实施例的第二阶段的示意图。

图4C是本发明的方法和系统的第一四床实施例的第三阶段的示意图。

图4D是本发明的方法和系统的四床实施例的第四阶段的示意图。

图4A’是本发明的方法和系统的第二四床实施例的第一阶段的示意图。

图4B’是本发明的方法和系统的第二四床实施例的第二阶段的示意图。

图4C’是本发明的方法和系统的第二四床实施例的第三阶段的示意图。

图4D’是本发明的方法和系统的第二四床实施例的第四阶段的示意图。

图4A”是本发明的方法和系统的第三四床实施例的第一阶段的示意图。

图4B”是本发明的方法和系统的第三四床实施例的第二阶段的示意图。

图4C”是本发明的方法和系统的第三四床实施例的第三阶段的示意图。

图4D”是本发明的方法和系统的第三四床实施例的第三阶段的示意图。

图4A”’是本发明的方法和系统的第四四床实施例的第一阶段的示意图。

图4B”’是本发明的方法和系统的第四四床实施例的第二阶段的示意图。

图4C”’是本发明的方法和系统的第四四床实施例的第三阶段的示意图。

图4D”’是本发明的方法和系统的第四四床实施例的第三阶段的示意图。

具体实施方式

本发明是用于沼气体升级的混合PTSA/膜方法系统。它去除了一定量的H₂S、水、VOC和CO₂，以产生符合天然气规格的产物气体。产物气体的H₂S含量对于发电机中的现场使用不超过100ppm(v/v)或者不超过4ppm(v/v)以满足销售的典型管道规格。对于管道品质的天然气，产物气体中的H₂S水平可替代地表示为不超过1个颗粒/100stdft³，典型地不超过0.3个颗粒/100stdft³。产物气体还含有不超过0.4％，典型地不超过0.2％(v/v)的O₂，和不超过2％(v/v)的CO₂。

沼气可以从填埋场或厌氧消化池获得。

原始填埋气体体的组成可以变化，但典型地包括40％-60％(v/v)甲烷、40％-60％(v/v)CO₂、2％-15％(v/v)N₂、0.1％-1％(v/v)O₂、0.001％-0.3％NH₃(v/v)、0.01-0.5VOC(不包括甲烷)，以及有时最高达1％(v/v)总的硫化合物，最高达0.2％(v/v)H₂，最高达0.2％(v/v)CO和不同水平的硅氧烷。H₂S含量可以从50ppm(v/v)至15,000ppm(v/v)很宽地变化，但更典型地以100ppm(v/v)或更低的水平存在。

消化池气体的组成可以根据所处理的废物类型(例如动物粪便、食品加工废物或污水)而变化。消化池气体典型地含有55％-70％(v/v)甲烷和25％-45％(v/v)CO₂。它还包含在露点或接近露点的水，3-4ppm(v/v)NH₃和最高达50ppm(v/v)的硅氧烷。消化池气体的H₂S含量可以高达10,000ppm(v/v)H₂S，但更典型地其在40-3,000ppm(v/v)的范围内并且甚至更典型地在300-2,500ppm(v/v)的范围内。

在将沼气流进料至压缩机之前，可以任选地使其穿过入口过滤器。压缩机将沼气压缩至50至500psig的典型压力，更典型地100-300psig，并且通常为150-250psig的典型压力。压缩机用冷却油冷却，冷却油在热交换器处冷却，该热交换器与压缩机集成在一起或与压缩机分开。

将压缩的沼气进料流(即PTSA进料气流)进料至PTSA单元，该单元包括两个或更多(典型地2-4个)包含吸附剂的吸附剂床。每个吸附剂床相比CO₂对水、VOC和H₂S具有选择性并且相比甲烷对H₂S具有选择性。每个床任选地还相比甲烷对硅氧烷具有选择性。相比CO₂对H₂S的选择性不是任意特征。尽管H₂S和CO₂在基于吸附剂的气体分离领域中使用的大多数吸附剂上强烈吸附，但对于与H₂S相比含有相对高水平的CO₂的气体(例如沼气)，H₂S与CO₂相比最终其吸附量相对较低。因此，重要的是吸附剂床相比CO₂对H₂S具有选择性。否则，吸附H₂S所需的大部分吸附位点往往会被吸附的CO₂阻塞。

上述选择性特性可以通过使用满足这些选择性中的每一种的单一吸附剂或通过在分层床中使用多种吸附剂来实现。尽管期望在与H₂S去除相同的时间去除H₂O和VOC，用于去除H₂S的吸附剂可能不是对于去除H₂O或VOC最有利的。因此，可以在PTSA床中使用多种吸附剂，其目标是针对正在处理的PTSA进料气流的组分。此种吸附剂通常以层的形式安装并且此种复合床是常用的并且是本领域技术人员公知的。床可以层叠有特别适合于吸附床入口处的水和VOC的吸附剂以及特别适合吸附H₂S的不同吸附剂(入口下游)。此外，与其他PTSA系统一样，吸附器容器是绝缘的并且可以应用内部或外部绝缘，而不改变本发明。

合适的吸附剂包括但不限于例如可从格雷斯(Grace)或巴斯夫公司(BASF)(商品名为)可得的硅胶、从SulfaTrap,Inc.公司可得的SulfaTrap^TM，各种分子筛(包括4A、5A和13X形式)、天然沸石或氧化铝。

PTSA单元的每个床在吸附，减压，热再生的PTSA循环阶段中操作，使用加热至高于PTSA进料气流的温度的温度的再生气流，使用冷却气流冷却，并且再加压使用PTSA进料气体，来自第一或第二气体分离膜级的PTSA产物气体和/或截留物气流(下面讨论)。在吸附阶段期间，将PTSA进料气流(典型地在约0℃至40℃的温度和50至500psig的压力，更典型地150至250psig的压力下)进料至再生、冷却和加压的吸附剂床，该吸附剂床从PTSA进料气流中选择性地吸附水、VOC和H₂S以产生“PTSA产物气体”，其中该产物气体通过气体分离膜进一步升级。

在吸附阶段之后，将吸附床减压至发生再生的压力(例如14-20psia)。一旦达到合适的压力，通过使相对热的再生气流通过床并解吸从PTSA进料气流吸附的水、VOC和H₂S而使吸附床热再生。从PTSA单元抽出由热再生气流的气体加上解吸的水、VOC和H₂S组成的废气。尽管可以根据吸附在PTSA进料气流中的吸附剂上的杂质还以及施加的所选吸附剂来选择再生温度，但典型地再生温度范围为从250°F-600°F。

再生后，将吸附剂床冷却至合适的温度，以使其为下一个PTSA循环的吸附阶段做好准备。一旦达到合适的温度，用PTSA进料气体对吸附剂床再加压，以达到吸附阶段期间所保持的压力。

在冷却并且再加压之后，可以重复PTSA循环。

从PTSA单元抽出贫含水、VOC和H2S的“PTSA产物气体”流，并将其进料到两个气体分离膜级中的第一级，其中每个气体分离膜级包括一个或多个气体分离膜。两个级的每个气体分离膜相比甲烷对CO₂和O₂的渗透具有选择性。因此，第一气体分离膜将PTSA产物气流分离成相比甲醇富含CO₂和O₂的渗透物气流(与PTSA产物气体相比)和相比CO₂和O₂富含甲烷的截留物气流(与PTSA产物气体相比)。尽管第一气体分离膜级的膜的选择性层可以包括气体分离膜领域中已知的相比甲烷对CO₂具有选择性的任何膜，但典型地，该选择性层由聚酰亚胺制成。

将第一级截留物气流送入第二气体分离膜级。第二气体分离膜级将第一级截留物气流分离成相比甲烷富含CO₂和O₂的渗透物气流(与第一级截留物气流相比)和相比CO₂和O₂富含甲烷的截留物气流(与第一级截留物气流相比)。如上所述，第二级截留物气流作为满足天然气规格的产物气体被抽出。膜的选择性层可以与第一气体分离膜级的选择性层相同或不同，并且可以包括气体分离膜领域中已知的相比甲烷对CO₂具有选择性的任何膜。典型地，选择层由聚酰亚胺制成。

从PTSA单元抽出的废气流可以被排出或送至处理单元以破坏VOC和H₂S。合适的处理单元包括燃烧器(其可以补充有用于火焰稳定性的天然气)，尤其是多孔燃烧器。然而，典型地，载有杂质的再生气体在热氧化(TOX)单元中进行处理。用于解吸杂质所需的热量可以通过外部加热器添加到再生气流中，并且还可以使用来自压缩机的热气体或热油的回收热中的一些或全部或者来自热氧化器或其他来源的废热的热回收。

尽管任何气体可用于吸附剂床的热再生，但在本发明的一个方面中，第一级渗透物气流的全部或一些用作热再生气体。因为PTSA产物气流中含有的一定量的甲烷必然将渗透穿过第一气体分离膜级的膜，所以第一级渗透物气流不仅包含CO₂而且还还包含甲烷。典型地，第一级渗透物气流包有5％-13％(v/v)甲烷。因为废气将包含来自第一级渗透物气流的甲烷，所以通过甲烷的存在增强了VOC的热氧化或燃烧。另外，在来自本发明的混合系统的流出物受到甲烷排放量的法规控制的情况下，在产物天然气流中未回收的那些量的甲烷将在处理单元中燃烧或氧化。最后，通过使用第一级渗透物气流作为再生气流，不需要提供适当干燥且无杂质的另一种气体源足够以允许令人满意的量的水、VOC和H₂S在热再生期间从吸附剂床解吸。

尽管在PTSA循环的冷却阶段期间可以使用任何气体来冷却再生的吸附剂床，但在本发明的另一个方面，所有或一些第二级渗透物气流被用作冷却气流。将从进行冷却的吸附剂床抽出的第二级渗透物气流(作为再循环流)进料至主压缩机的吸入口，在那里它被压缩并与原始沼气进料流合并以形成PTSA进料气流。在第二级渗透物气体用作冷却气流之后，它可以直接进料到主压缩机的吸入口，或者可替代地，它可以在二级压缩机中压缩。尽管第二级渗透物气流/再循环流的这种替代路线要求第二压缩机，但这些气体基本上不含杂质，因此它们可在压缩后直接送至第一气体分离膜级。这避免了必须由PTSA单元处理的PTSA进料气流的流速增加。结果，与在主压缩机处循环流被压缩并与原始沼气进料流合并的通用方案相比，PTSA单元的尺寸和成本可以降低。

当第一级渗透物用作再生气流并且第二级渗透物用作冷却气流时，可以根据PTSA单元中的床数创建各种PTSA循环。

三床PTSA单元使作为再生和冷却气流的第一级和第二级渗透物气流的使用最大化。对于三床PTSA单元，典型的循环在下面的表I中描述。

表I：三床的典型PTSA循环

对于可获得过量再生气体的沼气进料，可以应用更简单的两床循环。当过量再生气体可用时的一个例子是当进料气体含有相对低水平的杂质(例如低水平的H2S)时，使得与具有较高杂质水平的进料相比，待加热的吸附剂的量减少。两床PTSA单元的典型循环在下表II中描述。

表II：两床的典型PTSA循环

虽然三床循环是一种基本方法，但该技术不受所用循环的限制。例如，在使用上流吸附的情况下，进料气体的速度可以受到流化速度的限制并且同时使用两个容器进行吸附允许更优化的过程。四床PTSA单元的典型循环在下表III中描述。

表III：四床的典型PTSA循环

现在我将继续描述用于进行上述发明的一些处理配置。本领域普通技术人员将认识到，上述本发明的任何方面(包括替代实施例或变型)可以与下面描述的任何特定处理配置组合。

如图1和1’中最佳所示，将原始沼气流1进料至主压缩机3。从压缩机3接收PTSA进料气流5，并将其进料至PTSA单元7进行再加压阶段的一个或多个吸附剂床以及进行吸附阶段的一个或多个吸附剂床。PTSA单元的吸附剂床从PTSA进料气流5的加压气体相比甲烷选择性地吸附H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且相比CO₂选择性吸附H₂S。

从PTSA单元7的一个或多个正在进行吸附的床抽出与PTSA进料气流5相比，贫含H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且富含CH₄和CO₂的PTSA产物气体9并将其进料至第一气体分离膜级11。第一气体分离膜级11(包括一个或多个相比甲烷对CO2具有选择性的气体分离膜)将PTSA产物气流9分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。

将第一级截留物气流15进料至第二气体分离膜级17。第二气体分离膜级(包括一个或多个相比甲烷对CO₂具有选择性的气体分离膜)将第一级截留物流15分离成第二级渗透物流19和第二级截留物流21。第二级截留物流21是适合于在发电机中现场使用或满足销售的典型管道规格(如上所述)的产物气体。

废物流23包含从PTSA单元7进行减压的一个或多个床抽出的减压气体，送至处理单元25，在那里它被燃烧或热氧化以产生排出气体27。在对一个或多个进行减压的床进行适当减压后，不是绕过PTSA单元7，而是将第一级渗透物气流13在加热器29中加热并作为再生气流31进料到PTSA单元7的正在进行再生的一个或多个减压的吸附剂床中。因此，废物流23现在包含再生流31的气体加上从一个或多个被再生的床中解吸的杂质并且被进料至处理单元25以进行燃烧或热氧化从而产生排出气体27。

将第二级渗透物气流19进料至PTSA单元7的进行冷却的一个或多个床，并作为再循环流35再循环到主压缩机3的吸入口，在那里将其与原始沼气流1合并并且压缩从而产生PTSA进料气流5。任选地，循环流35可在被供给到主压缩机3的吸入口之前被冷却。

当进行冷却的一个或多个床达到合适的温度时，将第二级渗透物气流19而是进料至主压缩机3的吸入口，在那里它与原始沼气流1合并并压缩以产生PTSA进料气流5。作为替代方案，并且如图1’所示，不是将再循环流35进料至主压缩机3的吸入口，而是将其在二级压缩机37处压缩并进料至第一气体分离膜级11。任选地，流35在被进料至主压缩机3或二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

无论再循环流35是否被进料至主压缩机3或二级压缩机37，与此同时，PTSA进料气体5也被进料至已经冷却的一个或多个床，以便在预期的在PTSA循环的下一阶段进行吸附情况下对它们进行再加压。任选地，再加压用PTSA产物气体和/或第一或第二气体分离膜级截留物流15、21进行。

在两个特定的实施例并且如在图1”和1”’中最佳示出的，存在三个膜气体分离级11、17、18，其中每个包括一个或多个相比甲烷对CO₂具有选择性的气体分离膜。图1和1’的实施例与图1”和1”’的实施例之间的差异如下。代替加热第一级渗透物气流13并将其用作PTSA单元7的正在再生的一个或多个减压吸附剂床的再生气流，在第三气体分离膜级18处从第一级渗透物气流13中回收另外量的甲烷。首先将第一渗透物气流13在三级压缩机14处压缩至等于或高于PTSA产物气流9的压力的压力并且随后进料至第三气体分离膜级18，在那里将其分离成第三渗透物流20和第三截留物流22。将第三截留物流22与PTSA产物气流9一起进料至第一气体分离膜级11，其中可以将第三级18处回收的一些甲烷回收在第一截留物气体15中。在该实施例中，第三渗透物流20执行与图1和1’的实施例中的第一渗透物流13相同的功能。因此，将再生流31进料至PTSA单元7的正在进行再生的一个或多个减压吸附剂床，以便从再生的一个或多个床中解吸杂质。与图1和I’的实施例一样，将现在含有解吸杂质的再生流31送至处理单元25用于进行燃烧或热氧化以产生排出气体27。最后，图1”’的实施例与图1”的实施例的不同在于：在图1”’的实施例中，不是将再循环流35进料至主压缩机3的吸入口而是将其在二级压缩机37处压缩并进料至第一气体分离膜级11。任选地，流35在被进料至主压缩机3或二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在两个其他特定的实施例中并且如在图2A-2D和2A’-2D’中最佳示出的，PTSA单元7包括进行在PTSA循环中的四个阶段的两个吸附剂床41和42，如以上在表II中所示的。

在图2A-2D和图2A’-2D’的实施例的第一阶段中并且如图2A和2A’中最佳示出的，将原始沼气流1进料至主压缩机3并由该主压缩机压缩。将PTSA进料气流5从主压缩机3抽出并进料至PTSA单元7的第一吸附剂床41(为清楚起见未示出其轮廓)。第一吸附剂床41在第一和第二阶段中进行吸附，其中相比甲烷，它从加压气体PTSA进料气流5选择性地吸附H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且相比CO₂选择性吸附H₂S。

与PTSA进料气流5相比，从第一吸附剂床41中抽出贫含H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并富含CH₄和CO₂的PTSA产物气体9并将其进料至第一气体分离膜级11。第一气体分离膜级11(包括一个或多个相比甲烷对CO2具有选择性的气体分离膜)将PTSA产物气流9分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。将第一级渗透物气流13进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。

废物流23包括从PTSA单元7的正在进行减压的第二吸附床42抽出的减压气体。将废物流23进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。在第二床42适当地减压后，不是直接进料至处理单元25并绕过PTSA单元7，而是将第一级渗透物气流13在加热器29处加热并作为再生气流31进料至现在进行再生的第二吸附剂床42。因此，废物流23现在包含再生流31的气体加上从第二吸附剂床中解吸的杂质并且被进料至处理单元25以进行燃烧或热氧化从而产生排出气体27。

将第二级渗透物气流19再循环到主压缩机3的吸入口，在那里将其与原始沼气流1合并并压缩，以产生PTSA进料气流5。作为替代方案并且如图2A’所示，可以将第二级渗透物气流19再循环到二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。

在图2A-2D和2A’-2D’的实施例的第二阶段中并且如图2B和2B’中最佳示出的，将原始沼气流1继续进料至主压缩机3并由其压缩并且PTSA进料气流5继续从主压缩机3抽出并进料至PTSA单元7的第一吸附剂床41，如上所解释的。如上所解释的，第一吸附剂床41继续进行吸附。

类似地，将PTSA产物气体9从第一吸附剂床41抽出并进料至第一气体分离膜级11，在那里将其分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。

第一级渗透物气流13不是作为再生气体进料至第二吸附剂床42，而是进料至处理单元25。将第一级截留物气流15进料至第二气体分离膜级17，在那里将其分离成第二级渗透物流19和第二级截留物流21。

将第二级渗透物气流19进料至第二吸附剂床42(其现在进行冷却)并作为再循环流35(含有第二级渗透物气体的气体加上从第二吸附剂床42解吸的杂质)再循环至主压缩机3的吸入口处，在那里将其与原始沼气流1合并并压缩，以产生PTSA进料气流5。任选地，循环流35可在被供给到主压缩机3的吸入口之前被冷却。

当第二吸附剂床42达到合适的温度时，第二级渗透物气流19绕过第二吸附剂床42并且转而进料至主压缩机3的吸入口，在那里它与原始沼气流1合并并压缩以产生PTSA进料气流5。与此同时，将PTSA进料气流5也进料至第二吸附剂床42，以便对其进行再加压，目的是在第三阶段中经历吸附。任选地，再加压用PTSA产物气体和/或第一或第二气体分离膜级截留物气流15、21进行。

作为替代方案并且如图2B’所示，不是将该绕过第二级渗透物气流19进料至主压缩机3的吸入口，而是将其在二级压缩机37的吸入口处压缩，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。任选地，循环流35可在被供给到二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

我注意到，尽管在图2B、2B’、2D、2D’、3A-3C、3A’-3C’、4A-4D和4A’-4D’中沿着公共终端分支示出了流19和35是连续的，本领域技术人员将认识到，气体的流动可以通过在该主压缩机3处终止的管道或不同管道的共同部分进行引导。

在图2A-2D和2A’-2D’的实施例的第三阶段中并且如图2C和2C’中最佳示出的，将原始沼气流1进料至主压缩机3并由该主压缩机压缩。PTSA进料气流5从主压缩机3抽出并且现在将其进料至第二吸附剂床42而不是第一吸附剂床41。第二吸附剂床42在第三和第四阶段中进行吸附，其中相比甲烷，它从加压气体PTSA进料气流5选择性地吸附H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且相比CO₂选择性吸附H₂S。

与PTSA进料气流5相比，从第二吸附剂床42抽出贫含H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并富含CH₄和CO₂的PTSA产物气体9并将其进料至第一气体分离膜级11。第一气体分离膜级11(包括一个或多个相比甲烷对CO2具有选择性的气体分离膜)将PTSA产物气流9分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。首先将第一级渗透物气流13进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。

将第一级截留物气流15进料至第二气体分离膜级17。第二气体分离膜级(包括一个或多个相比甲烷对CO₂具有选择性的气体分离膜)将第一级截留物流15分离成第二级渗透物流19和第二级截留物流21。第二级截留物流21是如上所述的产物气体。

废物流23包含从第一吸附床41抽出的减压气体，该减压气体现在正在进行减压。将废物流23进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。在第一床41适当地减压后，不是直接进料至处理单元25，而是将第一级渗透物气流13在加热器29处加热并作为再生气流31进料至现在进行再生的第一吸附剂床41。因此，废物流23现在包含再生流31的气体加上从第一吸附剂床41中解吸的杂质并且被进料至处理单元25以进行燃烧或热氧化从而产生排出气体27。

将第二级渗透物气流19再循环到主压缩机3的吸入口，在那里将其与原始沼气流1合并并压缩，以产生PTSA进料气流5。作为替代方案并且如图2C’所示，可以将第二级渗透物气流19进料至二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。任选地，循环流35可在被供给到主压缩机3的吸入口之前被冷却。

在图2A-2D和2A’-2D’的实施例的第四阶段中并且如图2D和2D’中最佳示出的，将原始沼气流1继续进料至主压缩机3并由其压缩并且PTSA进料气流5继续从主压缩机3抽出并进料至第二吸附剂床42，如上所解释的。如上所解释的，第一吸附剂床42继续进行吸附。

类似地，将PTSA产物气体9从第二吸附剂床42抽出并进料至第一气体分离膜级11，在那里将其分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。

第一级渗透物气流13不是作为再生气体进料至第一吸附剂床41，而是进料至处理单元25。将第一级截留物气流15进料至第二气体分离膜级17，在那里将其分离成第二级渗透物流19和第二级截留物流21。

将第二级渗透物气流19进料至第一吸附剂床41(其现在进行冷却)，并作为再循环流35再循环到主压缩机3的吸入口，在那里将其与原始沼气流1合并并且压缩从而产生PTSA进料气流5。任选地，循环流35可在被供给到主压缩机3的吸入口之前被冷却。

当第一吸附剂床41达到合适的温度时，第二级渗透物气流19绕过第一吸附剂床41并且转而进料至主压缩机3的吸入口，在那里它与原始沼气流1合并并压缩以产生PTSA进料气流5。与此同时，将PTSA进料气流5也进料至第一吸附剂床41，以便对其进行再加压，目的是在第三阶段中经历吸附。任选地，再加压用PTSA产物气体和/或第一或第二气体分离膜级截留物气流15、21进行。

作为替代方案并且如图2D’所示，不是将该绕过第二级渗透物气流19进料至主压缩机3的吸入口，而是将其进料至二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且进料至第一气体分离膜级11。任选地，循环流35可在被供给到二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在图2A”-2D”和2A”’-2D”’中示出的两个特定的其他实施例中，存在三个膜气体分离级11、17、18，其中每个包括一个或多个相比甲烷对CO₂具有选择性的气体分离膜。图2A-2D/2A’-2D’的实施例与2A”-2D”/2A”’-2D”’的实施例之间的差异如下。代替加热第一级渗透物气流13并将其用作再生气流用于已经进行减压的吸附剂床41，42之一，在第三气体分离膜级18处从第一级渗透物气流13回收另外量的甲烷。首先将第一渗透物气流13在三级压缩机14处压缩至等于或高于PTSA产物气流9的压力的压力并且随后进料至第三气体分离膜级18，在那里将其分离成第三渗透物流20和第三截留物流22。将第三截留物流22与PTSA产物气流9一起进料至第一气体分离膜级11，其中可以将第三级18处回收的一些甲烷回收在第一截留物气体15中。在该实施例中，第三渗透物流20执行与2A-2D和2A’-2D’的实施例中的第一渗透物流13相同的功能。因此，将再生流31进料至吸附剂床41，42(其已进行再生)以便从被再生的一个或多个床解吸杂质。与图2A-2D和2A’-2D’的实施例一样，将现在含有解吸杂质的再生流31送至处理单元25用于进行燃烧或热氧化以产生排出气体27。最后，图2A”’-2D”’的实施例与图2A”-2D”的实施例的不同在于：在图2A”’-2D”’的实施例中，不是将再循环流35进料至主压缩机3的吸入口而是将其在二级压缩机37处压缩并进料至第一气体分离膜级11。任选地，流35在被进料至主压缩机3或二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在另一个实施例中并且如在图3A-3C中3A’-3C’中最佳示出的，PTSA单元7包括进行在PTSA循环中的三个阶段的三个吸附剂床41、42和43，如以上在表I中所示的。

在图3A-3C和3A’-3C’的实施例的第一阶段中并且如图3A和3A’中最佳示出的，将原始沼气流1进料至主压缩机3并由该主压缩机压缩。将PTSA进料气流5从主压缩机3抽出并进料至PTSA单元7的第一吸附剂床41(为清楚起见未示出其轮廓)。第一吸附剂床41在第一和第二阶段中进行吸附，其中相比甲烷，它从加压气体PTSA进料气流5选择性地吸附H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且相比CO₂选择性吸附H₂S。

与PTSA进料气流5相比，从第一吸附剂床41中抽出贫含H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并富含CH₄和CO₂的PTSA产物气体9并将其进料至第一气体分离膜级11的进料气体入口。第一气体分离膜级11(包括一个或多个相比甲烷对CO2具有选择性的气体分离膜)将PTSA产物气流9分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。将从第一气体分离膜级的渗透物气体出口抽出的第一级渗透物气流13首先进料到处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。

将从第一气体分离膜级的截留物气体出口抽出的第一级截留物气流15进料至第二气体分离膜级17。第二气体分离膜级(包括一个或多个相比甲烷对CO₂具有选择性的气体分离膜)将第一级截留物流15分离成第二级渗透物流19和第二级截留物流21。第二级截留物流21是适合于在发电机中现场使用或满足销售的典型管道规格(如上所述)的产物气体。

废物流23包含从PTSA单元7的正在进行减压的第三吸附床43抽出的减压气体。将废物流23进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。在第三床43适当地减压后，不是直接进料至处理单元25并绕过PTSA单元7，而是将第一级渗透物气流13在加热器29处加热并作为再生气流31进料至现在进行再生的第三吸附剂床42。因此，废物流23现在包含再生流31的气体加上从第三吸附剂床中解吸的杂质并且被进料至处理单元25以进行燃烧或热氧化从而产生排出气体27。

将第二级渗透物气流19进料至第二吸附剂床42(其正在进行冷却)并作为再循环流35(含有第二级渗透物气体的气体加上从第二吸附剂床42解吸的杂质)再循环至主压缩机3的吸入口处，在那里将其与原始沼气流1合并并压缩，以产生PTSA进料气流5。任选地，循环流35可在被供给到主压缩机3的吸入口之前被冷却。

当第二吸附剂床达到合适的温度时，将第二级渗透物气流19而是进料至主压缩机3的吸入口，在那里它与原始沼气流1合并并压缩以产生PTSA进料气流5。与此同时，将PTSA进料气体5也进料至第二吸附剂床42，以便对其进行再加压，目的是在PTSA循环的下一阶段经历吸附。任选地，再加压用PTSA产物气体和/或第一或第二气体分离膜级截留物气流15、21进行。

作为替代方案并且如图3A’所示，不是将循环流35或第二级渗透物气流19进料至主压缩机3的吸入口，而是将各自进料至二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。任选地，循环流35可在被供给到二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在图3A-3C和3A’-3C’的实施例的第二阶段中并且如图3B和3B’中最佳示出的，将原始沼气流1继续进料至主压缩机3并由其压缩，但是将从主压缩机3抽出的PTSA进料气流5现在进料至第二吸附剂床42，如上所解释的。

将PTSA产物气体9从第二吸附剂床42抽出并进料至第一气体分离膜级11，在那里将其分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。首先将第一级渗透物气流13进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。

废物流23包含从PTSA单元7的正在进行减压的第一吸附床41抽出的减压气体。将废物流23进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。在第一床41适当地减压后，不是直接进料至处理单元25并绕过PTSA单元7，而是将第一级渗透物气流13在加热器29处加热并作为再生气流31进料进料至现在进行再生的第一吸附剂床41。因此，废物流23现在包含再生流31的气体加上从第一吸附剂床41解吸的杂质，并且被供给到处理单元25以进行燃烧或热氧化以产生排出气体27。

将第二级渗透物气流19进料至第三吸附剂床43(其现在正进行冷却)并作为再循环流35(含有第二级渗透物气体的气体加上从第三吸附剂床43解吸的杂质)再循环至主压缩机3的吸入口处，在那里将其与原始沼气流1合并并压缩，以产生PTSA进料气流5。任选地，循环流35可在被供给到主压缩机3的吸入口之前被冷却。

当第三吸附剂床43达到合适的温度时，第二级渗透物气流19绕过第三吸附剂床43并且转而进料至主压缩机3的吸入口，在那里它与原始沼气流1合并并压缩以产生PTSA进料气流5。与此同时，将PTSA进料气流5也进料至第三吸附剂床43，以便对其进行再加压，目的是在第三阶段中经历吸附。任选地，再加压用PTSA产物气体和/或第一或第二气体分离膜级截留物气流15、21进行。

作为替代方案并且如图3B’所示，不是将第二级渗透物气流19或循环流35进料至主压缩机3的吸入口，而是将这两者均进料至二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。任选地，循环流35可在被供给到二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在图3A-C和3A’-3C’的实施例的第三阶段中并且如图3C和图3C’中最佳示出的，将原始沼气流1进料至主压缩机3并由该主压缩机压缩。PTSA进料气流5从主压缩机3抽出并且现在将其进料至第三吸附剂床43而不是第二吸附剂床42。第三吸附剂床43在第三和第四阶段中进行吸附，其中相比甲烷，它从加压气体PTSA进料气流5选择性地吸附H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且相比CO₂选择性吸附H₂S。

与PTSA进料气流5相比，从第二吸附剂床43抽出贫含H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并富含CH₄和CO₂的PTSA产物气体9并将其进料至第一气体分离膜级11。第一气体分离膜级11(包括一个或多个相比甲烷对CO2具有选择性的气体分离膜)将PTSA产物气流9分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。首先将第一级渗透物气流13进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。

废物流23包含从第二吸附床42抽出的减压气体，该减压气体现在正在进行减压。将废物流23进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。在第二床42适当地减压后，不是直接进料至处理单元25，而是将第一级渗透物气流13在加热器29处加热并作为再生气流31进料至现在进行再生的第二吸附剂床42。因此，废物流23现在包含再生流31的气体加上从第二吸附剂床42解吸的杂质，并且被供给到处理单元25以进行燃烧或热氧化以产生排出气体27。

作为替代方案并且如图3C’所示，不是将第二级渗透物气流19或循环流35进料至主压缩机3的吸入口，而是将这两者均进料至二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。

在图3A”-3C”和3A”’-3C”’中示出的两个特定的其他实施例中，存在三个膜气体分离级11、17、18，其中每个包括一个或多个相比甲烷对CO₂具有选择性的气体分离膜。图3A-3C/3A’-3C’的实施例与3A”-3C”/3A”’-3C”’的实施例之间的差异如下。代替加热第一级渗透物气流13并将其用作再生气流用于已经进行减压的吸附剂床41，42、43之一，在第三气体分离膜级18处从第一级渗透物气流13回收另外量的甲烷。首先将第一渗透物气流13在三级压缩机14处压缩至等于或高于PTSA产物气流9的压力的压力并且随后进料至第三气体分离膜级18，在那里将其分离成第三渗透物流20和第三截留物流22。将第三截留物流22与PTSA产物气流9一起进料至第一气体分离膜级11，其中可以将第三级18处回收的一些甲烷回收在第一截留物气体15中。在该实施例中，第三渗透物流20执行与3A-3C和3A’-3C’的实施例中的第一渗透物流13相同的功能。因此，将再生流31进料至吸附剂床41、42、43(其已进行再生)以便从被再生的一个或多个床解吸杂质。与图3A-3C和3A’-3C’的实施例一样，将现在含有解吸杂质的再生流31送至处理单元25用于进行燃烧或热氧化以产生排出气体27。最后，图3A”’-3C”’的实施例与图3A”-3C”的实施例的不同在于：在图3A”’-3C”’的实施例中，不是将再循环流35进料至主压缩机3的吸入口而是将其在二级压缩机37处压缩并进料至第一气体分离膜级11。任选地，流35在被进料至主压缩机3或二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在另一个实施例中并且如在图4A-4D和4A’-4D’中最佳示出的，PTSA单元7包括进行在PTSA循环中的进行三个阶段的四个吸附剂床41、42、43和44，如以上在表III中所示的。

在图4A-4D和4A’-4D’的实施例的第一阶段中并且如图4A和4A’中最佳示出的，将原始沼气流1进料至主压缩机3并由该主压缩机压缩。PTSA进料气流5从主压缩机3抽出并进料至PTSA单元7的第一和第四吸附剂床41、44(为了清楚起见未示出其轮廓)，这些吸附剂床相对于甲烷从PTSA进料气流5的加压的气体选择性吸附H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且相对于CO₂选择性吸附H₂S。

与PTSA进料气流5相比，从第一和第四吸附剂床41、44抽出贫含H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并富含CH₄和CO₂的PTSA产物气体9并将其进料至第一气体分离膜级11。第一气体分离膜级11(包括一个或多个相比甲烷对CO2具有选择性的气体分离膜)将PTSA产物气流9分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。首先将第一级渗透物气流13进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。

废物流23包含从PTSA单元7的正在进行减压的第三吸附床43抽出的减压气体。将废物流23进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。在第三床43适当地减压后，不是直接进料至处理单元25并绕过PTSA单元7，而是将第一级渗透物气流13在加热器29处加热并作为再生气流31进料至现在进行再生的第三吸附剂床43。因此，废物流23现在包含再生流31的气体加上从第三吸附剂床中解吸的杂质并且被进料至处理单元25以进行燃烧或热氧化从而产生排出气体27。

将第二级渗透物气流19进料至第二吸附剂床42(其正在进行冷却)，并作为再循环流35再循环到主压缩机3的吸入口，在那里将其与原始沼气流1合并并且压缩从而产生PTSA进料气流5。任选地，循环流35可在被供给到主压缩机3的吸入口之前被冷却。

作为替代方案并且如图4A’所示，不是将第二级渗透物气流19或循环流35进料至主压缩机3的吸入口，而是将这两者均进料至二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。任选地，循环流35可在被供给到二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在图4A-4D和4A’-4D’的实施例的第二阶段中并且如图4B和4B’中最佳示出的，将原始沼气流1继续进料至主压缩机3并由其压缩，并且将从主压缩机3抽出的PTSA进料气流5仍然进料至第一吸附剂床41。然而，在该第二阶段中，将从主压缩机3抽出的PTSA进料气流5不再进料至第四吸附剂床44，而是进料至第二吸附剂床42。因此，第一和第二吸附剂床41、42进行吸附，其中它们从该PTSA进料气流5相比甲烷选择性地吸附H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且相比CO₂选择性吸附H₂S。

将PTSA产物气体9从第一和第二吸附剂床41、42抽出并进料至第一气体分离膜级11，在那里将其分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。首先将第一级渗透物气流13进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。

废物流23包含从PTSA单元7的正在进行减压的第四吸附床44抽出的减压气体。将废物流23进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。在第一床44适当地减压后，不是直接进料至处理单元25并绕过PTSA单元7，而是将第一级渗透物气流13在加热器29处加热并作为再生气流31进料至现在进行再生的第四吸附剂床44。因此，废物流23现在包含再生流31的气体加上从第四吸附剂床44中解吸的杂质并且被进料至处理单元25以进行燃烧或热氧化从而产生排出气体27。

将第二级渗透物气流19进料至第三吸附剂床43(其现在进行冷却)，并作为再循环流35再循环到主压缩机3的吸入口，在那里将其与原始沼气流1合并并且压缩从而产生PTSA进料气流5。任选地，循环流35可在被供给到主压缩机3的吸入口之前被冷却。

作为替代方案并且如图4B’所示，不是将第二级渗透物气流19或循环流35进料至主压缩机3的吸入口，而是将这两者均进料至二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。任选地，循环流35可在被供给到二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在图4A-D和4A’-3D’的实施例的第三阶段中并且如图4C和图4C’中最佳示出的，将原始沼气流1进料至主压缩机3并由该主压缩机压缩。PTSA进料气流5继续从主压缩机3抽出并且将其进料至第二吸附剂床42。然而，在该第三阶段中，不是将PTSA进料气流5进料至第一吸附剂床41，而是现在将其进料至第三吸附剂床43。因此，第二和第三吸附剂床42、43进行吸附，其中它们从该PTSA进料气流5相比甲烷选择性地吸附H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且相比CO₂选择性吸附H₂S。

与PTSA进料气流5相比，从第二和第三吸附剂床42、43抽出贫含H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并富含CH₄和CO₂的PTSA产物气体9并将其进料至第一气体分离膜级11。第一气体分离膜级11(包括一个或多个相比甲烷对CO2具有选择性的气体分离膜)将PTSA产物气流9分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。首先将第一级渗透物气流13进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。

废物流23包含从第一吸附床41抽出的减压气体，该减压气体现在正在进行减压。将废物流23进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。在第一床41适当地减压后，不是直接进料至处理单元25，将第一级渗透物气流13在加热器29处加热并作为再生气流31进料至现在进行再生的第一吸附剂床41。因此，废物流23现在包含再生流31的气体加上从第一吸附剂床41解吸的杂质，并且被供给到处理单元25以进行燃烧或热氧化以产生排出气体27。

将第二级渗透物气流19进料至第四吸附剂床44(其现在进行冷却)，并作为再循环流35再循环到主压缩机3的吸入口，在那里将其与原始沼气流1合并并且压缩从而产生PTSA进料气流5。任选地，循环流35可在被供给到主压缩机3的吸入口之前被冷却。

当第四吸附剂床44达到合适的温度时，将第二级渗透物气流19而是进料至主压缩机3的吸入口，在那里它与原始沼气流1合并并压缩以产生PTSA进料气流5。与此同时，将PTSA进料气流5也进料至第四吸附剂床44，以便对其进行再加压目的是在第四阶段中经历吸附。任选地，再加压用PTSA产物气体和/或第一或第二气体分离膜级截留物气流15、21进行。

作为替代方案并且如图4C’所示，不是将第二级渗透物气流19或循环流35进料至主压缩机3的吸入口，而是将这两者均进料至二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。任选地，循环流35可在被供给到二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在图4A-D和4A’-4D’的实施例的第四阶段中并且如图4D和图4D’中最佳示出的，将原始沼气流1进料至主压缩机3并由该主压缩机压缩。PTSA进料气流5继续从主压缩机3抽出并且将其进料至第三吸附剂床43。然而，在该第四阶段中，不是将PTSA进料气流5进料至第二吸附剂床42，而是现在将其进料至第四吸附剂床44。因此，第三和第四吸附剂床43、44进行吸附，其中它们从该PTSA进料气流5相比甲烷选择性地吸附H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并且相比CO₂选择性吸附H₂S。

与PTSA进料气流5相比，从第三和第四吸附剂床43、44抽出贫含H₂S、水和VOC(和任选的硅氧烷)并富含CH₄和CO₂的PTSA产物气体9并将其进料至第一气体分离膜级11。第一气体分离膜级11(包括一个或多个相比甲烷对CO2具有选择性的气体分离膜)将PTSA产物气流9分离成第一级渗透物气流13和第一级截留物气流15。首先将第一级渗透物气流13进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。

废物流23包括从第二吸附床42抽出的减压气体，该减压气体现在正在进行减压。将废物流23进料至处理单元25，在那里将其燃烧或热氧化以产生排出气体27。在第二床42适当地减压后，不是直接进料至处理单元25，而是将第一级渗透物气流13在加热器29处加热并作为再生气流31进料至现在进行再生的第二吸附剂床42。因此，废物流23现在包括再生流31的气体加上从第二吸附剂床42解吸的杂质，并且被供给到处理单元25以进行燃烧或热氧化以产生排出气体27。

当第一吸附剂床41达到合适的温度时，将第二级渗透物气流19而是进料至主压缩机3的吸入口，在那里它与原始沼气流1合并并压缩以产生PTSA进料气流5。与此同时，将PTSA进料气流5也进料至第一吸附剂床41，以便对其进行再加压，目的是在第三阶段中经历吸附。任选地，再加压用PTSA产物气体和/或第一或第二气体分离膜级截留物气流15、21进行。

作为替代方案并且如图4D’所示，不是将第二级渗透物气流19或循环流35进料至主压缩机3的吸入口，而是将这两者均进料至二级压缩机37的吸入口，在那里压缩，并且然后进料至第一气体分离膜级11。任选地，循环流35可在被供给到二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

在图4A”-4D”和4A”’-4D”’中示出的两个特定的其他的实施例中，存在三个膜气体分离级11、17、18，其中每个包括一个或多个相比甲烷对CO₂具有选择性的气体分离膜。图4A-4D/4A’-4D’的实施例与4A”-4D”/4A”’-4D”’的实施例之间的差异如下。代替加热第一级渗透物气流13并将其用作再生气流用于已经进行减压的吸附剂床41，42、43之一，在第三气体分离膜级18处从第一级渗透物气流13回收另外量的甲烷。首先将第一渗透物气流13在三级压缩机14处压缩至等于或高于PTSA产物气流9的压力的压力并且随后进料至第三气体分离膜级18，在那里将其分离成第三渗透物流20和第三截留物流22。将第三截留物流22与PTSA产物气流9一起进料至第一气体分离膜级11，其中可以将第三级18处回收的一些甲烷回收在第一截留物气体15中。在该实施例中，第三渗透物流20执行与图4A-4D和4A’-4D’的实施例中的第一渗透物流13相同的功能。因此，将再生流31进料至吸附剂床41、42、43(其已进行再生)以便从被再生的一个或多个床解吸杂质。与图4A-4D和4A’-4D’的实施例一样，将现在含有解吸杂质的再生流31送至处理单元25用于进行燃烧或热氧化以产生排出气体27。最后，图4A”’-4D”’的实施例与图4A”-4D”的实施例的不同在于：在图4A”’-4D”’的实施例中，不是将再循环流35进料至主压缩机3的吸入口而是将其在二级压缩机37处压缩并进料至第一气体分离膜级11。任选地，流35在被进料至主压缩机3或二级压缩机37的吸入口之前被冷却。

我注意到，为了清楚起见，加热器29未在图2A-2D、2A’-2D’、2A-2D”、2A”’-2D”’、3A-3C、3A’-3C’、3A”-3C”、3A”’-3C”’、4A-4D、4A’-D’、4A”-4D”、或4A”’-D”’的任一个中示出，但应理解为如在那些方案每个中呈示的用于如上所述的加热第一级渗透物流13的目的。

最后，我注意到，本发明的各方面不限于使用第一和/或第二气体分离膜级截留物气流15、21用作再生和冷却气体。实际上，可以使用三个或更多个气体分离膜级的任何排列，其中任何一个或多个渗透物流(整个流或仅一部分流)可以用作再生气体和/或冷却气体。

虽然已经结合其具体实施例描述了本发明，明显的是鉴于前述说明许多替代方案、修改、和变化对于本领域技术人员将是清楚的。因此，它旨在包含如落入所附权利要求书中的精神和宽范围内的所有此类替代方案、修改、和变化。本发明可以适当地包含所披露的要素、由所披露的要素组成或基本上由所披露的要素组成，并且可以在不存在未披露的要素下实践。此外，如果存在提及顺序的语言，例如第一和第二，它应在示例性意义上并且不在限制性意义上进行理解。例如，本领域技术人员可以认识到可以将某些步骤组合成单一步骤中。

单数形式“一个/种(a/an)”和“该(the)”包括复数指示物，除非上下文另外清楚地指出。

权利要求中的“包含(comprising)”是开放式过渡术语，其是指随后确定的权利要求要素是无排他性的清单，即，其他任何事物可以附加地被包括并且保持在“包含”的范围内。“包含”在此被定义为必要地涵盖更受限制的过渡术语“基本上由……组成”和“由……组成”；因此“包含”可以被“基本上由……组成”或“由……组成”代替并且保持在“包含”的清楚地限定的范围内。

权利要求中的“提供(providing)”被定义为是指供给、供应、使可获得、或制备某物。步骤可以通过任何行动者在不存在相反的所述权利要求中的表达语言下进行。

任选的或任选地是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生。本说明包括其中所述事件或情况发生的实例以及其中所述事件或情况不发生的实例。

在此范围可以表述为从约一个具体值，和/或到约另一个具体值。当表述此种范围时，应理解的是另一个实施例是从该一个具体值和/或到该另一个具体值，连同在所述范围内的所有组合。

在此确定的所有参考文献各自特此通过引用以其全文结合到本申请中，并且是为了具体的信息，各个参考文献被引用就是为了该具体信息。

Claims

1.一种基于PTSA和气体分离膜的沼气升级方法，包括以下步骤：

用主压缩机压缩沼气流；

向PTSA单元进料从该主压缩机出口抽出的PTSA进料气流；

使用该PTSA单元从该PTSA进料气流去除H₂S，该PTSA单元包括两个或更多个吸附剂床，每个吸附剂床相比CO₂对水、VOC和H₂S具有选择性并且相比甲烷对H₂S具有选择性，所述床各自经受PTSA循环，该循环包括以下阶段：从该PTSA进料气流吸附水、VOC和H₂S；减压；使用再生气流进行热再生，其中吸附的水、VOC和H2S被解吸；使用冷却气流冷却；以及再加压；

从该PTSA单元抽出贫含H₂S的PTSA产物流；

将该PTSA产物流进料至第一气体分离膜级，该第一气体分离膜级包括一个或多个相比甲烷对CO₂和O₂具有选择性的气体分离膜；

从该第一气体分离膜级抽出与该PTSA产物流相比，富含CO₂和O₂并且贫含甲烷的第一级渗透物流和与该PTSA产物流相比贫含CO₂和O₂并且富含甲烷的第一级截留物流；

将该第一级截留物流进料至第二气体分离膜级，该第二气体分离膜级包括一个或多个相比甲烷对CO₂和O₂具有选择性的气体分离膜；以及

从该第二气体分离膜级抽出与该第一级截留物流相比，富含CO₂且贫含甲烷的第二级渗透物流和与该第一级截留物流相比贫含CO₂且富含甲烷的第二级截留物流；其中该第二级截留物流是产物天然气流；其中用该PTSA进料气流、该PTSA产物气流、该第一级截留物流和该第二级截留物流中的一种或多种进行这些床的再加压。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在引入该PTSA之前冷却该压缩的进料气体。

3.如权利要求1所述的方法，其中，该第二级渗透物流中的一些或全部是该冷却气流，并且该冷却气流由该主压缩机的吸入口从该PTSA单元被接收并且在该吸入口与该压缩的沼气流合并。

4.如权利要求1所述的方法，其中，该第二级渗透物流在二级压缩机处接收并被该二级压缩机压缩并且该压缩的第二级渗透物流与该PTSA产物流一起进料到该第一气体分离级。

5.如权利要求1所述的方法，其中，对由该再生气流和从该PTSA单元的一个或多个吸附剂床解吸的H₂S、水和VOC组成的废气在热氧化器处进行热氧化。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该再生气流由部分或全部该第一级渗透物流组成，该第一级渗透物流已被加热至高于该PTSA进料气体温度的温度。

7.如权利要求6所述的方法，其中，对由该再生气流和从该PTSA单元的一个或多个吸附剂床解吸的H₂S、水和VOC组成的废气流在热氧化器处进行热氧化。

8.如权利要求6所述的方法，其中，该第二级渗透物流中的一些或全部是该冷却气流，并且该冷却气流在该主压缩机的吸入口处从该PTSA单元被接收并且在该吸入口与该压缩的沼气流合并。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：在将该PTSA进料气流进料至该PTSA单元之前，将该PTSA进料气流中存在的一定量的H₂S通过H₂S去除单元去除，其中该PTSA单元从该PTSA进料气流去除一定量的水和VOC以及还有一定量的由该H₂S去除单元处理后在该PTSA进料气流中剩余的H₂S。

10.如权利要求1所述的方法，其中，将该再生气流在热交换器处通过热交换加热到高于该PTSA进料气体温度的温度，其中冷却油循环通过该第一压缩机。

11.如权利要求10所述的方法，其中，该再生气流中的一些或全部是该第一级渗透物流。

12.如权利要求1所述的方法，其中，对由该再生气流和从该PTSA单元的一个或多个吸附剂床解吸的H₂S、水和VOC组成的废气在热氧化器处进行热氧化并且将该再生气流通过在热交换器处与该热氧化器中产生的热气体进行热交换加热到高于该PTSA进料气体温度的温度。

13.如权利要求1所述的方法，其中，该PTSA单元包括第一和第二吸附剂床，并且该PTSA单元循环包括：

第一阶段，在此期间该第一床进行吸附并且该第二床进行减压并且然后热再生；

第二阶段，在此期间该第一床进行吸附并且该第二床进行冷却并且然后再加压；

第三阶段，在此期间该第二床进行吸附并且该第一床进行减压并且然后热再生；以及

第四阶段，在此期间该第二床进行吸附并且该第一床进行冷却并且然后再加压。

14.如权利要求1所述的方法，其中，该PTSA单元包括第一、第二和第三吸附剂床，并且该PTSA单元循环包括：

第一阶段，在此期间该第一床进行吸附，该第二床进行冷却并且然后再加压，并且该第三床进行减压并且然后热再生；

第二阶段，在此期间该第二床进行吸附，该第三床进行冷却并且然后再加压，并且该第一床进行减压并且然后热再生；以及

第三阶段，在此期间该第三床进行吸附，该第一床进行冷却并且然后再加压，并且该第二床进行减压并且然后热再生。

15.如权利要求1所述的方法，其中，该PTSA单元包括第一、第二、第三和第四吸附剂床，并且该PTSA单元循环包括：

第一阶段，在此期间该第一床和第四床进行吸附，该第二床进行冷却并且然后再加压，并且该第三床进行减压并且然后热再生；

第二阶段，在此期间该第一和第二床进行吸附，该第三床进行冷却并且然后再加压，并且该第四床进行减压并且然后热再生；

第三阶段，在此期间该第二和第三床进行吸附，该第四床进行冷却并且然后再加压，并且该第一床进行减压并且然后热再生；以及

第四阶段，在此期间该第三床和第四床进行吸附，该第一床进行冷却并且然后再加压，并且该第二床进行减压并且然后热再生。

16.一种基于PTSA和气体分离膜的沼气升级系统，其包括：

原始沼气源，该原始沼气源包含甲烷、CO₂、水、VOC、和H₂S；

主压缩机，该主压缩机包括与该源流体连通的吸入口并从该源接收原始沼气流；

PTSA单元，该PTSA单元包括两个或更多个吸附剂床，每个吸附剂床相比CO₂对水、VOC和H₂S具有选择性并且相比甲烷对H₂S具有选择性，该PTSA单元与该主压缩机在下游流体连通并且由此接收PTSA进料气流，该PTSA单元被适配并配置为从该PTSA进料气体吸附水、VOC和H₂S并产生与该PTSA进料气体相比贫含水、VOC和H₂S的PTSA产物气体；

第一气体分离膜级，该第一气体分离膜级包括一个或多个相比甲烷对CO₂和O₂具有选择性的气体分离膜，该第一气体分离膜级的进料气体入口与该PTSA单元在下游流体连通，该第一气体分离膜级被配置并适配为将该PTSA产物气体分离成第一级渗透物气流和第一级截留物气流；

第二气体分离膜级，该第二气体分离膜级包括一个或多个相比甲烷对CO₂和O₂具有选择性的气体分离膜，该第二气体分离膜级的进料气体入口与该第一气体分离膜级的截留物出口在下游流体连通并且由此接收该第一级渗透物气流，该第二气体分离膜级被适配并配置为将该第一截留物气流分离成第二渗透物气流和第二截留物气流，其中：

该PTSA单元与该第一气体分离膜级的渗透物气体出口流体连通，以接收该第一级渗透物气的流，用作热再生气体，以热再生和解吸从该PTSA进料气流吸附到这些吸附剂床上的水、VOC和H₂S；以及

该PTSA单元与该第二气体分离膜级的渗透物气体出口流体连通，以接收该第二渗透物气流的流，用作冷却流，用于在一个或多个吸附剂床热再生后冷却该一个或多个吸附剂床；以及

处理单元，该处理单元与该PTSA单元在下游流体连通，以便从该PTSA接收由该热再生气体和水、VOC和H₂S组成的废气，该处理单元被适配并配置为氧化或燃烧该废气中包含的VOC。

17.如权利要求16所述的系统，其中，该主压缩机的吸入口与该PTSA单元流体连通，以便接收来自该PTSA单元的该冷却气流并允许与该原始沼气流的合并以及压缩。

18.如权利要求16所述的系统，进一步包括二级压缩机，该二级压缩机包括与该PTSA单元流体连通的吸入口，以便接收来自该PTSA的该冷却气流，其中该第一气体分离膜级的进料气体入口与该二级压缩机出口在下游流体连通，以便在通过该二级压缩机压缩之后接收该冷却气流并将该冷却气流和该PTSA产物气体的合并进料分离成该第一级渗透物气流和第一级截留物气流。

19.如权利要求16所述的系统，其中，该主压缩机包括油冷却回路，该油冷却回路包括热交换器，该热交换器被适配并配置为在该第一级渗透物与在该冷却回路中流动的油之间交换热量，以便将该第一级渗透物加热到该吸附剂床发生热再生的温度。

20.如权利要求16所述的系统，进一步包括H2S去除单元，该H2S去除单元在该主压缩机与该PTSA单元之间流动连通，该H2S去除单元被适配并配置为在将该PTSA进料气流进料至该PTSA之前去除该PTSA进料气流中存在的一定量的H₂S，其中该PTSA单元被适配并配置为从该PTSA进料气流去除一定量的水和VOC还以及一定量的由该H₂S去除单元处理后在该PTSA进料气流中剩余的H₂S。

21.如权利要求16所述的系统，进一步包括热交换器，该热交换器被适配并配置为在来自该处理单元的热气体与该再生气流之间交换热量，以便将该再生气流加热到高于该PTSA进料气体温度的温度。