DE102016003637A1 - Gastrennsystem und Herstellungsverfahren für angereichertes Gas - Google Patents

Gastrennsystem und Herstellungsverfahren für angereichertes Gas Download PDF

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Abstract

Ein Gastrennsystem 10 beinhaltet eine erste, eine zweite, und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung 11, 12 und 13. Die Auslassöffnung für Retentatgas 11b der ersten Einheit 11 und eine Einlassöffnung für Gas 12a der zweiten Einheit 12 sind über eine erste Leitung für Retentatgas 14 miteinander verbunden. Die Auslassöffnung für Permeatgas 11c der ersten Einheit und eine Einlassöffnung für Gas 13a der dritten Einheit 13 sind über eine erste Leitung für Permeatgas 15 miteinander verbunden. Eine Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung 16 ist mit einer Einlassöffnung für Gas 11a der ersten Einheit 11 verbunden, und in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression 21 versehen. Die erste Leitung für Permeatgas 15 ist in der Mitte derselben mit einem zweiten Mittel zur Kompression 22 versehen. Die Auslassöffnung für Permeatgas 12c der zweiten Einheit 12 ist über eine zweite Leitung für Permeatgas 17 mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression 21 in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung 16 verbunden. Eine Auslassöffnung für Retentatgas 13b der dritten Einheit 13 ist über eine dritte Leitung für Retentatgas 24 mit der ersten Leitung für Retentatgas 14 der ersten Einheit 11 verbunden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gastrennsystem zur Trennung einer Gasmischung unter Verwendung einer Vielzahl von Membraneinheiten zur Gastrennung und ein Herstellungsverfahren für angereichertes Gas unter Verwendung des Gastrennsystems.
  • STAND DER TECHNIK
  • Ein technisches Verfahren der Trennung mit einer Membran, welche den Unterschied von Membranen in Bezug auf die Permeabilität von Gasen nutzt, ist für die Trennung einer Gasmischung, die mindestens zwei verschiedene Gasarten enthält, in die einzelnen Gasarten bekannt. Gemäß diesem Verfahren kann das Permeatgas oder das Retentatgas zurückgewonnen werden, um ein Zielgas entweder als ein Gas mit hoher Reinheit und hoher Permeabilität oder als ein Gas mit hoher Reinheit und niedriger Permeabilität zu erhalten. Die Permeabilität einer Membran, welche das Volumen der Permeation von jedem in der Gasmischung enthaltenen Gas durch die Membran pro Einheitsmembranfläche, pro Einheitszeit, und pro Einheitspartialdruck – Differenz ist, kann als P' (Einheit: × 10–5 cm3 (STP)/cm2seccmHg) ausgedrückt werden. Die Gasselektivität einer Membran kann in Form des Verhältnisses der Permeabilität des Gases mit hoher Permeabilität zu der Permeabilität des Gases mit niedriger Permeabilität (d. h. Permeabilität des Gases mit hoher Permeabililtät/Permeabilität des Gases mit niedriger Permeabilität) ausgedrückt werden.
  • Allgemein gesprochen weist eine Membran mit einer hohen Gasselektivität eine niedrige Gaspermeabilität auf (insbesondere gegenüber einem Gas mit einer hohen Permeabilität) und umgekehrt weist eine Membran mit einer hohen Gaspermeabilität (insbesondere gegenüber einem Gas mit einer hohen Permeabilität) eine niedrige Gasselektivität auf. Somit wird bei der Verwendung einer Membran mit einer hohen Gasselektivität, in dem Fall der Zurückgewinnung eines Gases mit niedriger Permeabilität aus einer Gasmischung unter Verwendung einer einstufigen Gastrennmembran, eine hohe Ausbeute bei der Zurückgewinnung erzielt, wenn die Reinheit des zu gewinnenden Gases konstant ist. Wenn festgellt wird, dass die Permeabilität niedrig ist, ist es in diesem Fall jedoch notwendig, die Membranfläche zu vergrößern oder den Betriebsdruck zu erhöhen. Obwohl auf der anderen Seite eine Membran, welche eine hohe Permeabilität aufweist, keine Vergrößerung der Membranfläche oder keine Erhöhung des Betriebsdrucks benötigt, ist die erreichbare Ausbeute bei der Zurückgewinnung gering, weil ihre Gasselektivität niedrig ist.
  • Im Allgemeinen wird eine Gastrennmembran in der Form eines Moduls mit einer eingebauten Gastrennmembran verwendet, wobei die Gastrennmembran, welche eine Gaspermselektivität aufweist, in einem Behälter untergebracht ist, der mindestens eine Einlassöffnung für Gas, eine Auslassöffnung für Permeatgas, und eine Auslassöffnung für Retentatgas aufweist. Die Gastrennmembran ist in dem Behälter in einer Weise angebracht, dass der Raum auf der Seite der Gaszufuhr und der Raum auf der Seite der Gaspermeation voneinander getrennt sind. Um eine vorgegebene Membranfläche zu erhalten, umfasst ein System zur Gastrennung im Allgemeinen eine Membraneinheit für die Gastrennung, welche eine Vielzahl von solchen Gastrennmembran – Modulen parallel zueinander kombiniert aufweist. Die Vielzahl von Gastrennmembran – Modulen, die die Membraneinheit für die Gastrennung bilden, teilen sich die Einlassöffnung für das Gas, die Auslassöffnung für das Retentatgas, und die Auslassöffnung für das Permeatgas, und somit wirkt die Membraneinheit zur Gastrennung im Wesentlichen als ein einzelnes Gastrennmembran – Modul mit einer großen Membranfläche.
  • Ein mehrstufiges System zur Gastrennung, welches eine Vielzahl von Membraneinheiten zur Gastrennung enthält, ist für die Rückgewinnung eines Gases mit niedriger Permeabilität und hoher Reinheit, als ein Zielgas, mit einer hohen Ausbeute für die Zurückgewinnung bekannt. Wenn eine Membran mit einer hohen Gaspermeabilität verwendet wird, erhöht sich die Menge des Gases, die in dem System fließt, auf Grund der niedrigen Gasselektivität. In diesem Fall erhöht sich die Leistungsaufnahme für die Gaskompression, um die gewünschte Reinheit und Ausbeute für die Zurückgewinnung aufrecht zu erhalten. In dem Fall der Verwendung einer Membran mit einer hohen Gasselektivität sollte die Membranfläche, obwohl sich die Leistung für die Gaskompression verringert, wegen der niedrigeren Permeabilität gegenüber eines Gases mit hoher Permeabilität vergrößert werden.
  • Bezüglich mehrstufiger Membraneinheiten für die Gastrennung schlägt die unten angegebene Patentschrift 1 beispielsweise ein Verfahren zur Gastrennung unter Verwendung von drei Membraneinheiten zur Gastrennung vor. Gemäß diesem Verfahren wird eine zu trennende Gasmischung einem Gaskompressor zugeführt, von dem aus eine komprimierte Gasmischung einer ersten Membraneinheit für die Gastrennung zugeführt wird, und das Retentatgas, welches aus der ersten Membraneinheit zur Gastrennung ausgeleitet wird, wird einer zweiten Membraneinheit zur Gastrennung zugeführt, während das Permeatgas, welches aus der ersten Membraneinheit zur Gastrennung ausgeleitet wird, zu einer dritten Membraneinheit zur Gastrennung geführt wird. Das aus der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung ausgeleitete Permeatgas und das aus der dritten Membraneinheit zur Gastrennung ausgeleitete Retentatgas werden zur Ansaugseite des Kompressors zurückgeführt.
  • LISTE DER LITERATURSTELLEN
  • Patentliteratur:
    • Patentschrift 1: US 2013/0098242 A1
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Von der Erfindung zu lösende Aufgabe:
  • Das in der Patentschrift 1 offenbarte Verfahren hat auf Grund des Fehlens eines zweiten Mittels zur Kompression die folgenden Nachteile. Da die dritte Membraneinheit zur Gastrennung bei einem relativ niedrigen Druck arbeitet, ist es notwendig, eine vergrößerte Membranfläche für die dritte Membraneinheit zur Gastrennung sicherzustellen, beispielsweise durch eine Erhöhung der Anzahl der Membranmodule, um ein Gas mit einer vorgegebenen Reinheit zu gewinnen. Ferner erhöht sich im Hinblick auf ein System zur Rückführung die für die Kompression benötigte Leistung, da das Retentatgas aus der dritten Membraneinheit zur Gastrennung zu der Ansaugseite des Kompressors zurückgeführt werden muss, unabhängig davon wie gering der Druck ist. Darüber hinaus ist die gesamte von dem System benötigte Membranfläche groß, was, zum Beispiel, dadurch erreicht werden muss, dass die Anzahl der Membranmodule erhöht wird.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gastrennsystem bereitzustellen, das von den Nachteilen des vorstehend erwähnten herkömmlichen Standes der Technik befreit ist.
  • Mittel zur Lösung der Aufgabe:
  • Als ein Ergebnis von sorgfältigen Untersuchungen, um das zuvor erwähnte Problem zu lösen, haben die Erfinder herausgefunden, dass, wenn die dritte Membraneinheit zur Gastrennung in einer Vorrichtung zur Gastrennung mit drei Membraneinheiten bei einem relativ hohen Druck arbeitet, die gesamte von dem System verbrauchte Kompressionsenergie reduziert werden kann und die gesamte Membranfläche des Systems verringert werden kann, zum Beispiel, durch Verringerung der Anzahl der Membranmodule des Systems, indem das aus der ersten Membraneinheit zur Gastrennung ausgeleitete Permeatgas komprimiert wird, bevor es der dritten Membraneinheit zur Gastrennung zugeführt wird, und zu einer bestimmten in dem System bereitgestellten Leitung zurückgeführt oder mit dem Retentatgas aus der dritten Membraneinheit zur Gastrennung zusammengeführt wird.
  • Auf der Grundlage der vorstehenden Erkenntnissen löst die Erfindung das oben beschriebene Problem, indem sei ein Gastrennsystem bereitstellt, welches eine Membraneinheit zur Gastrennung umfasst, wobei die Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Zufuhrgasmischung, die mindestens zwei unterschiedliche Gasarten enthält, versorgt wird und mindestens eine der Gasarten, die in der Zufuhrgasmischung enthalten ist, in der Membraneinheit zur Gastrennung angereichert wird, wobei
    die Membraneinheit zur Gastrennung eine erste Membraneinheit zur Gastrennung, eine zweite Membraneinheit zur Gastrennung, und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung umfasst, wobei
    jede Membraneinheit zur Gastrennung mindestens eine Einlassöffnung für Gas, eine Auslassöffnung für Permeatgas, und eine Auslassöffnung für Retentatgas aufweist,
    die Auslassöffnung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung durch eine erste Leitung für Retentatgas miteinander verbunden sind,
    die Auslassöffnung für Permeatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung durch eine erste Leitung für Permeatgas miteinander verbunden sind,
    die Einlassöffnung für Gas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression versehen ist,
    die erste Leitung für Permeatgas in der Mitte derselben mit einem zweiten Mittel zur Kompression versehen ist,
    die Auslassöffnung für Permeatgas der zweiten Membraneinheit über eine zweite Leitung für Permeatgas mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung verbunden ist,
    die Auslassöffnung für Retentatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine dritte Leitung für Retentatgas mit der ersten Leitung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung verbunden ist, und
    das angereicherte Gas aus mindestens einer Auslassöffnung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung und einer Auslassöffnung für Permeatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung gewonnen wird.
  • Die Erfindung löst das oben beschriebene Problem, indem sie ein Gastrennsystem bereitstellt, welches eine Membraneinheit zur Gastrennung umfasst, wobei die Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Zufuhrgasmischung, die mindestens zwei unterschiedliche Gasarten enthält, versorgt wird und mindestens eine der Gasarten, die in der Zufuhrgasmischung enthalten ist, in der Membraneinheit zur Gastrennung angereichert wird, wobei
    die Membraneinheit zur Gastrennung eine erste Membraneinheit zur Gastrennung, eine zweite Membraneinheit zur Gastrennung, und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung umfasst, wobei
    jede Membraneinheit zur Gastrennung mindestens eine Einlassöffnung für Gas, eine Auslassöffnung für Permeatgas, und eine Auslassöffnung für Retentatgas aufweist,
    die Auslassöffnung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Retentatgas verbunden sind,
    die Auslassöffnung für Permeatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Permeatgas verbunden sind,
    die Auslassöffnung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Auslassleitung für Retentatgas verbunden ist, wobei die Auslassleitung für Retentatgas einen Strömungsdurchgang, in welchem das aus der Auslassöffnung für Retentatgas ausgeleitete Retentatgas strömt, und eine Auslassöffnung der Leitung, aus welcher das Retentatgas, das aus der Auslassöffnung für Retentatgas ausgeleitet wurde und in den Strömungsdurchgang strömte, ausgeleitet wird, aufweist,
    die Einlassöffnung für Gas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression versehen ist,
    die erste Leitung für Permeatgas in der Mitte derselben mit einem zweiten Mittel zur Kompression versehen ist,
    die Auslassöffnung für Permeatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine zweite Leitung für Permeatgas mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung verbunden ist,
    die Auslassöffnung für Retentatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine dritte Leitung für Retentatgas mit dem Strömungsdurchgang der Auslassleitung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung verbunden ist, und
    das angereicherte Gas aus mindestens einer Auslassöffnung der Auslassleitung für Retentatgas und einer Auslassöffnung für Pemeatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung gewonnen wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch bereit: ein Herstellungsverfahren für angereichertes Gas, wobei eine Zufuhrgasmischung, die mindestens zwei unterschiedliche Gasarten enthält, einem Gastrennsystem zugeführt wird und das Gastrennsystem so betrieben wird, dass ein angereichertes Gas, in welchem mindestens eine der in der Zufuhrgasmischung enthaltenen Gasarten angereichert ist, hergestellt wird, wobei das Verfahren umfasst:
    das Bereitstellen eines Gastrennsystems, umfassend eine erste Membraneinheit zur Gastrennung, eine zweite Membraneinheit zur Gastrennung, und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung, wobei jede der Membraneinheiten zur Gastrennung mindestens eine Einlassöffnung für Gas, eine Auslassöffnung für Permeatgas, und eine Auslassöffnung für Retentatgas aufweist, wobei
    die Auslassöffnung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Retentatgas verbunden sind,
    die Auslassöffnung für Permeatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Permeatgas verbunden sind,
    die Einlassöffnung für Gas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression versehen ist,
    die erste Leitung für Permeatgas in der Mitte derselben mit einem zweiten Mittel zur Kompression versehen ist,
    die Auslassöffnung für Permeatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine zweite Leitung für Permeatgas mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung verbunden ist, und
    die Auslassöffnung für Retentatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine dritte Leitung für Retentatgas mit der ersten Leitung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung verbunden ist;
    das Zuführen der Zufuhrgasmischung zu der ersten Membraneinheit zur Gastrennung durch die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung; und
    das Gewinnen des angereicherten Gases aus mindestens einer Auslassöffnung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung und einer Auslassöffnung für Permeatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung.
  • Die Erfindung löst ferner das vorstehend beschriebene Problem, indem sie bereitstellt:
    ein Herstellungsverfahren für angereichertes Gas, wobei eine Zufuhrgasmischung, die mindestens zwei unterschiedliche Gasarten enthält, einem Gastrennsystem zugeführt wird und das Gastrennsystem so betrieben wird, dass ein angereichertes Gas, in welchem mindestens eine der in der Zufuhrgasmischung enthaltenen Gasarten angereichert ist, hergestellt wird, wobei das Verfahren umfasst:
    das Bereitstellen eines Gastrennsystems, umfassend eine erste Membraneinheit zur Gastrennung, eine zweite Membraneinheit zur Gastrennung, und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung, wobei jede der Membraneinheiten zur Gastrennung mindestens eine Einlassöffnung für Gas, eine Auslassöffnung für Permeatgas, und eine Auslassöffnung für Retentatgas aufweist, wobei
    die Auslassöffnung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Retentatgas verbunden sind,
    die Auslassöffnung für Permeatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Permeatgas verbunden sind,
    die Auslassöffnung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Auslassleitung für Retentatgas verbunden ist, wobei die Auslassleitung für Retentatgas einen Strömungsdurchgang, in welchem das aus der Auslassöffnung für Retentatgas ausgeleitete Retentatgas strömt, und eine Auslassöffnung der Leitung, aus welcher das Retentatgas, das aus der Auslassöffnung für Retentatgas ausgeleitet wurde und in den Strömungsdurchgang strömte, ausgeleitet wird, aufweist,
    die Einlassöffnung für Gas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression versehen ist,
    die erste Leitung für Permeatgas in der Mitte derselben mit einem zweiten Mittel zur Kompression versehen ist,
    die Auslassöffnung für Permeatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine zweite Leitung für Permeatgas mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung verbunden ist, und
    die Auslassöffnung für Retentatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine dritte Leitung für Retentatgas mit dem Strömungsdurchgang der Auslassleitung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung verbunden ist;
    das Zuführen der Zufuhrgasmischung zu der ersten Membraneinheit zur Gastrennung durch die Versorgungsleitung der Zufuhrgasmischung; und
    das Gewinnen des angereicherten Gases aus mindestens einer Leitungsauslassöffnung der Auslassleitung für Retentatgas und einer Auslassöffnung für Permeatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung.
  • Wirkung der Erfindung:
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die insgesamt benötigte Membranfläche des gesamten Systems, zum Beispiel, die Anzahl der Membranmodule, verringert werden. Da das aus der dritten Membraneinheit zur Gastrennung ausgeleitete Retentatgas einen relativ hohen Druck aufweist, macht es die Erfindung im Hinblick auf das System zur Rückführung möglich, die für die Kompression erforderliche Leistung des gesamten Systems zu verringern, indem das Retentatgas aus der dritten Einheit zu der ersten Leitung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung zurückgeführt wird, wobei die Leitung einen relativ hohen Druck aufweist, der aus dem Durchgang durch das erste Mittel zur Kompression resultiert, oder indem das Retentatgas aus der dritten Einheit mit der Auslassleitung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung zusammengeführt wird. Insbesondere stellt die Erfindung den Vorteil bereit, dass die Betriebsbedingungen des ersten und zweiten Mittels zur Kompression nicht so eingeschränkt sind. Dies verbreitert die Auswahl der Mittel zur Kompression und weitet die Flexibilität zur Gestaltung des Systems aus. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das System so gestaltet, dass die Permeabilität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) im Betrieb höher ist als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) und die Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) im Betrieb höher ist als die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12). Diese Gestaltung erlaubt die weitere Verringerung der Membranfläche, zum Beispiel, eine weitere Verringerung der Anzahl der Membranmodule, der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung, während eine hohe Ausbeute für die Gasgewinnung aufrechterhalten wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
  • 1 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines Gastrennsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 veranschaulicht schematisch die Struktur eines Gastrennmembran – Moduls, das in dem Gastrennsystem der Erfindung eingesetzt werden kann.
  • 3 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines Gastrennsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • 4 veranschaulicht schematisch den Aufbau des Systems zur Gastrennung, welches in den Vergleichsbeispielen verwendet wurde und der technischen Ausführung entspricht, die in der Patentschrift 1 offenbart ist.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung wird gestützt auf ihre bevorzugten Ausführungsformen unter Verweis auf die beigefügten Abbildungen allgemein beschrieben.
  • Ein Gastrennsystem (10) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines angereicherten Gases unter Verwendung des Systems zur Gastrennung (10) wird unter Verweis auf die und (1 und 2) als erstes beschrieben. Das in 1 gezeigte Gastrennsystem (10) beinhaltet drei Membraneinheiten zur Gastrennung: eine erste Membraneinheit zur Gastrennung (11), eine zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12), und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13). Jede der Gaseinheiten (11, 12 und 13) kann, zum Beispiel, ein Modul (40) mit einer Membran zur permselektiven Gastrennung (30), zum Beispiel, Hohlfasermembranen, die in einem Behälter (31) untergebracht sind, wie in 2 gezeigt, sein. Jede Membraneinheit zur Gastrennung (11, 12 und 13), die in der Ausführungsform verwendet wird, kann mindestens ein in 2 gezeigtes Membranmodul zur Gastrennung (40) aufweisen oder kann eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Modulen (40) aufweisen. Die zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Gehäuses (31) des Moduls (40) sind offen, um Öffnungen (32) bereitzustellen. Es sollte beachtet werden, dass diese Öffnungen (34) zum Einsetzen der Gastrennmembran (30) in das Gehäuse (32) dienen, und keine Öffnungen der Gastrennmembran (30) sind. Die Gastrennmembran (30) wird im Inneren des Gehäuses (31) durch die Öffnung (32) untergebracht. In Fällen, in denen die Gastrennmembran (30) von einem Bündel aus Hohlfasermembranen gebildet wird, wird die Gastrennmembran (30) so in das Gehäuse (31) eingesetzt, dass die Enden der Hohlfasermembranen, wie sie in dem Gehäuse (31) untergebracht sind, in der Nachbarschaft der jeweiligen Öffnungen (32) des Gehäuses (31) offen sind.
  • Die Gastrennmembran (30), wie sie in dem Gehäuse (31) untergebracht ist, ist mit Hilfe von Rohrplatten (33, 34) an ihren jeweiligen Enden in der Y-Richtung, in der sich die Hohlfasermembranen erstrecken, an die Innenwand des Gehäuses (31) befestigt. Die Öffnungen (32) des Gehäuses (31) werden durch entsprechende Deckel (35, 36) geschlossen. Der Deckel (35) wird mit einer Einlassöffnung für Gas (37) versehen. Der Deckel (36) wird mit einer Auslassöffnung für Retentatgas (38) versehen. Eine Gasmischung, die getrennt werden soll, wird von der Einlassöffnung für Gas (37) des Deckels (35) in das Modul (d. h. die Einheit) eingeleitet. Von den eingeleiteten Gasen wird das Gas, welches durch die Membran zur Gastrennung (30) permeiert ist, außerhalb des Moduls (d. h., außerhalb der Einheit) aus einer Auslassöffnung für Permeatgas (39), die in dem Gehäuse (31) bereitgestellt wird, ausgeleitet. Auf der anderen Seite wird das Retentatgas, welches nicht durch die Membran zur Gastrennung (30) permeiert ist, außerhalb des Moduls (d. h., außerhalb der Einheit) aus der Auslassöffnung für Retentatgas (38) des Dackels (36) ausgeleitet. In einigen Fällen kann in dem Gehäuse (31) ein Versorgungsanschluss für Spülgas (nicht gezeigt) bereitgestellt werden. Obwohl sich die vorstehende Erklärung auf das in 2 gezeigte Trennmembranmodul stützt, ist die vorliegende Erfindung verständlicherweise auf Trennmembranmodule mit anderem Aufbau anwendbar, wie zum Beispiel Membranmodule mit mantelseitiger Zuführung und Membranmodule mit Spiralwicklung.
  • Wieder zurück zu 1: Die erste Membraneinheit zur Gastrennung (11) und die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) sind in Reihe miteinander verbunden, wie gezeigt. Genauer gesagt sind die erste Membraneinheit zur Gastrennung (11) und die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) miteinander verbunden, indem die Auslassöffnung für Retentatgas (11b) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) und die Einlassöffnung für Gas (12a) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) über eine erste Leitung für Retentatgas (14), welche auch als Auslassleitung für Retentatgas (14) oder als erste Auslassleitung für Retentatgas (14) bezeichnet werden kann, miteinander verbunden sind. Wie hierin verwendet, entspricht die Ordnungszahl „erste”, „zweite”, oder „dritte”, die vor dem Ausdruck „Leitung für Permeatgas” oder „Leitung für Retentatgas” angegeben ist, der Ordnungszahl, welche vor „Membraneinheit zur Gastrennung (11), (12) oder (13)” angegeben ist, mit deren Auslassöffnung die Leitung verbunden ist.
  • Wie in 1 gezeigt, sind die erste Membraneinheit zur Gastrennung (11) und die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) in Reihe miteinander verbunden. Genauer gesagt sind die erste Membraneinheit zur Gastrennung (11) und die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) miteinander verbunden, indem die Auslassöffnung für Permeatgas (11c) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) und die Einlassöffnung für Gas (13a) der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) über eine erste Leitung für Permeatgas (15), welche auch als „eine Auslassleitung für Permeatgas (15)” bezeichnet werden kann, verbunden sind.
  • An die Einlassöffnung für Gas (11a) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) wird eine Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung (16) angeschlossen, um die erste Membraneinheit zur Gastrennung (11) mit einer Zufuhrgasmischung aus einer Quelle für eine Gasmischung (nicht gezeigt) zu versorgen. Die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung (16) ist in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression (21) versehen. Das erste Mittel zur Kompression (21) wird mit dem Ziel bereitgestellt, die aus der Quelle für die Gasmischung zugeführte Gasmischung unter Druck zu setzen und ferner das Permeatgas, das aus der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) ausgeleitet wird, mit Druck zu beaufschlagen, bevor es zu der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) zurückgeführt wird.
  • Das Gastrennsystem (10) dieser Ausführungsform beinhaltet zusätzlich zu dem ersten Mittel zur Kompression (21) ein zweites Mittel zur Kompression (22). Das zweite Mittel zur Kompression (22) wird in der Mitte der ersten Leitung für Permeatgas (15) bereitgestellt. Das zweite Mittel zur Kompression (22) wird mit dem Ziel bereitgestellt, das Permeatgas, welches aus der Auslassöffnung für Permeatgas (11c) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) ausgeleitet wird, mit Druck zu beaufschlagen und das mit Druck beaufschlagte Permeatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) zuzuführen.
  • Die Auslassöffnung für Permeatgas (12c) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) ist über eine zweite Leitung für Permeatgas (17) mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression (21) in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung (16) verbunden. Auf der anderen Seite ist die Auslassöffnung für Retentatgas (13b) der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) über eine dritte Leitung für Retentatgas (24) mit der ersten Leitung für Retentatgas (14) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) verbunden. Die zweite Leitung für Permeatgas (17) kann auch als „eine Rücklaufleitung für Permeatgas (17)” bezeichnet werden, und die dritte Leitung für Retentatgas (24) kann auch als „eine Rücklaufleitung für Retentatgas (24)” bezeichnet werden.
  • Der Betrieb des Gastrennsystems (10) dieser Ausführungsform, die wie oben konfiguriert ist, wird nachfolgend beschrieben. Eine Zufuhrgasmischung, die getrennt werden soll, wird der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) durch die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung (16) aus der Quelle für eine Gasmischung (nicht gezeigt) zugeführt. Die Gasmischung wird durch das erste Mittel zur Kompression (21) mit Druck beaufschlagt, um den Druck zu erhöhen, bevor sie in die erste Membraneinheit zur Gastrennung (11) eingeleitet wird. Das erste Mittel zur Kompression (21) kann aus jenen, die üblicherweise in diesem technischen Gebiet verwendet werden, ausgewählt werden. Zum Beispiel kann ein Kompressor (eine Kompressionsmaschine) verwendet werden.
  • Die Gasmischung enthält mindestens zwei unterschiedliche Gasarten, bezeichnet als Gas A und Gas B, die getrennt werden sollen. Die Gasarten A und B sind nicht besonders eingeschränkt. Wenn die Gasmischung, die durch das erste Mittel zur Kompression (21) mit Druck beaufschlagt wurde, der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) zugeführt wird, wird die Gasmischung aufgrund einer Differenz bezüglich der Permeabilität der Membran gegenüber unterschiedlichen Gasarten in ein Permeatgas und ein Retentatgas aufgetrennt, wobei das Permeatgas das Gas ist, welches durch die Gastrennmembran permeiert ist, und das Retentatgas das Gas ist, das nicht durch die Gastrennmembran permeiert ist. Zur Vereinfachung wird in der nachfolgenden Beschreibung ein Gas, für das die Gastrennmembran eine hohe Permeabilität aufweist, welches als ein Gas mit hoher Permeabilität bezeichnet wird, als Gas A ausgewiesen, wohingegen ein Gas, für das die Gastrennmembran eine niedrige Permeabilität zeigt, welches als ein Gas mit niedriger Permeabilität bezeichnet wird, als Gas B ausgewiesen. Das Retentatgas, welches aus der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) ausgeleitet wird, ist ein Gas, welches Gas B in einer höheren Konzentration als die Zufuhrgasmischung aufweist. Das Retentatgas wird aus der Auslassöffnung für Retentatgas (11b) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) ausgeleitet und wird der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) durch die erste Leitung für Retentatgas (14) zugeführt. Auf der anderen Seite ist das Permeatgas aus der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) ein Gas, welches Gas A in einer höheren Konzentration als die Zufuhrgasmischung aufweist. Das Permeatgas wird aus der Auslassöffnung für Permeatgas (11c) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) ausgeleitet und wird der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) durch die erste Leitung für Permeatgas (15) zugeführt.
  • Das Permeatgas, welches aus der Auslassöffnung für Permeatgas (11c) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) ausgeleitet wird, wird mit Hilfe des zweiten Mittels zur Kompression (22) mit Druck beaufschlagt, um den Druck zu erhöhen, bevor es in die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) eingeleitet wird. Das auf diese Weise mit Druck beaufschlagte Permeatgas wird so in die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) eingeleitet, dass die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) bei einem relativ hohen Druck betrieben werden kann. Im Ergebnis wird dadurch der Vorteil bereitgestellt, dass die Membranfläche der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) verringert werden kann, zum Beispiel, indem die Anzahl der Module verringert wird. Wenn, zum Beispiel, die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) aus einer Vielzahl von Modulen mit Hohlfasermembran, wie beispielsweise in 2 gezeigt, in einer parallelen Anordnung, aufgebaut ist, ist es möglich, die Anzahl der Module, die angeordnet werden müssen, zu verringern.
  • Das Gas, das in die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) eingeleitet wird, ist ein Gas, welches mit dem Gas A angereichert ist, und wird durch die Einheit (13) in Permeatgas und Retentatgas aufgetrennt. Das Permeatgas, in dem das Gas A im Vergleich zu dem Gas, welches in die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) eingeleitet wird, weiter angereichert ist, wird aus der Auslassöffnung für Permeatgas (13c) der Einheit (13) gewonnen. Die Gewinnung des Permeatgases wird vorgenommen durch eine Auslassleitung für Permeatgas (20), die mit der Auslassöffnung für Permeatgas (13c) verbunden ist, wobei diese Leitung auch als „eine dritte Leitung für Permeatgas (20)” oder „eine dritte Auslassleitung für Permeatgas (20)” bezeichnet werden kann. Auf der anderen Seite wird das Retentatgas aus der Auslassöffnung für Retentatgas (13b) der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) ausgeleitet und zu der ersten Leitung für Retentatgas (14) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) über die dritte Leitung für Retentatgas (24), welche mit der Auslassöffnung (13b) verbunden ist, zurückgeleitet. Das Retentatgas weist, als eine Folge der Beaufschlagung mit Druck durch das vorstehend erwähnte zweite Mittel zur Kompression (22), einen hohen Druck auf. Da das Retentatgas zu der ersten Leitung für Retentatgas (14) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) zurückgeleitet wird, wobei die Leitung dem Gasfluss mit einem erhöhten Druck, welcher aus der Druckbeaufschlagung durch das erste Mittel zur Kompression (21) resultiert, entspricht, kann die Gasmenge, die in das erste Mittel zur Kompression (21) gesaugt wird, im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Retentatgas zu der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression (21) zurückgeleitet wird, verringert werden. Deshalb zeigt sich in dem Fall, bei dem das erste Mittel zur Kompression (21) in Verbindung mit dem zweiten Mittel zur Kompression (22) verwendet wird, die vorteilhafte Wirkung, dass die benötigte Kompressionsleistung des ersten Mittels zur Kompression (21) im Vergleich mit einem Fall, bei dem das zweite Mittel zur Kompression (22) nicht verwendet wird, niedriger ist. Genauer gesagt ist die gesamte benötigte Kompressionsleistung für das erste und zweite Mittel zur Kompression (21, 22) niedriger als die benötigte Kompressionsleistung für das erste Mittel zur Kompression (21), wenn es allein verwendet wird. Der kombinierte Einsatz des zweiten Mittels zur Kompression (22) bietet den zusätzlichen Vorteil, dass die Membranflächen der ersten und zweiten Membraneinheiten zur Gastrennung (11, 12) verringert werden können. Genau genommen muss das Permeatgas aus der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) mit einem Druck, der höher als Atmosphärendruck ist, gewonnen werden, wenn das zweite Mittel zur Kompression (22) nicht eingesetzt wird, was die Wirksamkeit der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) herabsetzt. Darüber hinaus ist, obwohl der Druck des Permeatgases aus der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) höher ist als der Atmosphärendruck, dieser Druck nur geringfügig höher als der Atmosphärendruck, sodass die Wirksamkeit der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) ebenfalls abnimmt. Wenn das zweite Mittel zur Kompression (22) nicht eingesetzt wird, wäre es deshalb notwendig, nicht nur die Membranfläche der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) zu vergrößern, sondern auch die Membranfläche der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) und/oder die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12). Die Verwendung des zweiten Mittels zur Kompression (22) verhindert das Auftreten derartiger Unannehmlichkeiten und ermöglicht es dadurch, wie vorstehend erwähnt, die Membranfläche der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) und/oder die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) zu verringern.
  • Auf der anderen Seite wird das Retentatgas, das aus der Auslassöffnung für Retentatgas (11b) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) ausgeleitet wird, mit dem Retentatgas, das aus der Auslassöffnung für Retentatgas (13b) der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) ausgeleitet worden ist, zusammengeführt und durch die dritte Leitung für Retentatgas (24) zurückgeleitet, und dann in die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) eingeleitet. Das in die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) eingeleitete Gas wird durch die Einheit (12) in Permeatgas und Retentatgas aufgetrennt. Das Retentatgas ist ein Gas, welches im Vergleich zu dem Gas, das in die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) eingeleitet wird und aus der Auslassöffnung für Retentatgas (12b) der Einheit (12) gewonnen wird, mit Gas B angereichert ist. Die Gewinnung des Retentatgases erfolgt, zum Beispiel, mit Hilfe einer Auslassleitung für Retentatgas (19), welche auch als „eine zweite Leitung für Retentatgas (19)” bezeichnet werden kann und mit der Auslassöffnung für Retentatgas (12b) verbunden ist. Auf der anderen Seite wird das Permeatgas aus der Auslassöffnung für Permeatgas (12c) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) ausgeleitet und zu der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression (21), welches in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung (16) bereitgestellt wird, über die zweite Rücklaufleitung für Permeatgas (17), die mit der Auslassöffnung (12c) verbunden ist, zurückgeleitet. Das auf diese Weise zurückgeleitete Permeatgas wird mit der Zufuhrgasmischung gemischt und dann durch das erste Mittel zur Kompression (21) mit Druck beaufschlagt.
  • Wie vorstehend ausgeführt, erzielt das Gastrennsystem (10) dieser Ausführungsform im Vergleich zu herkömmlichen technischen Ausführungen, zum Beispiel, der technischen Ausführung aus der Patentschrift 1, in der nur ein Kompressionsmittel eingesetzt wird, eine Verringerung der benötigten Kompressionsleistung der Kompressionsmittel, wobei die Reinheit des Zielgases und die Rückgewinnungsrate gleich sind. Das System dieser Ausführungsform erreicht ferner eine Verringerung der gesamten Membranfläche, zum Beispiel, der Anzahl der Membranmodule, im Vergleich zu der technischen Ausführung aus der Patentschrift 1.
  • Wie erläutert, erreicht das erfindungsgemäße Gastrennsystem die Verringerung der benötigten Kompressionsleistung der Kompressionsmittel im Vergleich mit einem Fall, bei dem das Retentatgas, welches aus der dritten Membraneinheit zur Gastrennung ausgeleitet wird, zu der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression (21) zurückgeleitet wird. Darüber hinaus wird der folgende Vorteil im Vergleich mit einem Fall, bei dem das Retentatgas zu der Auslassseite des ersten Mittels zur Kompression (21) zurückgeleitet wird, bereitgestellt.
  • Wenn das Retentatgas zu der Auslassseite des ersten Mittels zur Kompression (21) zurückgeleitet wird, vereinigen sich das Retentatgas, welches aus der dritten Membraneinheit zur Gastrennung ausgeleitet wird und durch das zweite Mittel zur Kompression (22) mit Druck beaufschlagt worden ist, und die Zufuhrgasmischung, die von dem ersten Mittel zur Kompression (21) mit Druck beaufschlagt worden ist, stromaufwärts der ersten Membraneinheit zur Gastrennung. Damit das zusammengeführte Gas stabil in die beabsichtigte Richtung strömen kann, ohne, zum Beispiel, einen Rückstrom zu verursachen, ist es notwendig, dass der Druck des Retentatgases, welches mit der Zufuhrgasmischung zusammengeführt werden soll, gleich dem Druck der Zufuhrgasmischung ist. Weiterhin nimmt der Druck des Retentatgases, welches durch das zweite Mittel zur Kompression (22) mit Druck beaufschlagt worden ist, ab, während es in der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) und der dritten Leitung für Retentatgas (24) strömt, bis es die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung (16) erreicht.
  • Daher sollten, wenn das Retentatgas, welches aus der dritten Membraneinheit zur Gastrennung ausgeleitet wird, nicht zu der ersten Leitung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung zurückgeleitet wird, sondern zu der Auslassseite des ersten Mittels zur Kompression (21) in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung (16), das erste und zweite Mittel zur Kompression so betrieben werden, dass der Druck des Retentatgases unmittelbar nachdem es durch das zweite Mittel zur Kompression (22) mit Druck beaufschlagt worden ist, höher sein kann als der der Zufuhrgasmischung unmittelbar nachdem diese durch das erste Mittel zur Kompression (21) mit Druck beaufschlagt worden ist. Eine derartige Beschränkung der Betriebsbedingungen der Kompressionsmittel begrenzt die Auswahl für die Kompressionsmittel, was die Flexibilität zur Gestaltung des Systems verringert.
  • Im Gegensatz dazu erlaubt die Erfindung, den Druck des Gases, das durch das zweite Mittel zur Kompression (22) mit Druck beaufschlagt wird, an den des Gases, welches durch das erste Mittel zur Kompression (21) mit Druck beaufschlagt wird, anzugleichen oder niedriger einzustellen, wodurch die Flexibilität zur Gestaltung des Systems verbessert wird.
  • Die Membraneinheiten zur Gastrennung (11, 12 und 13), die in dem System zur Gastrennung (10) dieser Ausführungsform eingesetzt werden, können im Hinblick auf das Gas, welches abgetrennt werden soll, im Betrieb in der Gaspermeabilität und/oder Gasselektivität gleich sein oder unterschiedlich. D. h., die Membraneinheiten zur Gastrennung (11, 12 und 13) können die gleiche oder eine unterschiedliche Gaspermeabilität und/oder Gasselektivität aufweisen. Zum Beispiel können alle Membraneinheiten zur Gastrennung (11, 12 und 13) gleich sein.
  • In dem Fall, bei dem sich im Betrieb die Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) von der der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) unterscheidet, kann diese in der Einheit (13) im Betrieb höher oder niedriger sein als die der Einheit (12). Das Gleiche gilt für die Beziehung zwischen der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) und der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) in Bezug auf die Gaspermeabilität. Nichtsdestotrotz ist es bevorzugt, dass, zumindest im Betrieb, die Gaspermeabilität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) höher ist als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13), und dass die Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) höher ist als die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12), wenn man die Sicherstellung des Erreichens einer Verringerung der Membranfläche der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) in Betracht zieht, um ferner die gesamte Membranfläche des Systems zu verringern, während Verschlechterungen der Reinheit und der Rückgewinnungsrate eines Zielgases verhindert werden. Wenn hierin in einem Absatz einfach von „im Betrieb” gesprochen wird, ist der Betrieb nicht auf eine bestimmte Betriebsbedingung beschränkt. Beispielsweise umfasst die Aussage, zum Beispiel, sowohl Fälle, in denen die Einheiten (11) bis (13) bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden, wie beschrieben wird, als auch Fälle, bei denen die Einheiten (11) bis (13) alle bei der gleichen Temperatur betrieben werden.
  • Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck „Gaspermeabilität” die Permeabilität der Membran gegenüber Gas A (Gas mit hoher Permeabilität), welches das Gas ist – von den Gasen A und B, die in der Gasmischung enthalten sind – für das die Permeabilität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) so gestaltet ist, dass sie erhöht ist. Im Betrieb kann die Gasselektivität der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) gleich sein mit der der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) oder von dieser verschieden sein. In dem Fall, bei dem sich die Gasselektivitäten der ersten und zweiten Membraneinheiten zur Gastrennung (11, 12) unterscheiden, kann die Gasselektivität der ersten Einheit (11) höher oder niedriger sein als die der zweiten Einheit (12). Im Betrieb kann die Gasselektivität der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) die gleiche sein wie die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) oder sich von dieser unterscheiden. In dem Fall, bei dem sich die Gasselektivität der ersten und dritten Einheiten (11, 13) unterscheiden, kann die Gasselektivität der ersten Einheit (11) höher oder niedriger sein als die der dritten Einheit (13). Das Gleiche gilt für das Verhältnis der ersten Einheit (11) zu der zweiten Einheit (12) und der dritten Einheit (13) in Bezug auf die Gaspermeabilität im Betrieb. Nichtsdestotrotz ist es, wenn die Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) im Betrieb gegenüber der der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) höher eingerichtet wird, zur Verringerung der Kompressionsleistung der ersten und zweiten Mittel zur Kompression (21, 22) bevorzugt, dass die Gasselektivität der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) im Betrieb höher ist als die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12), zum Beispiel, gleich zu der oder höher als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13). Wenn die Gaspermeabilität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) im Betrieb gegenüber der der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) höher eingerichtet wird, ist es für die Verringerung der Membranfläche der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) bevorzugt, dass die Gaspermeabilität der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) im Betrieb höher ist als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13), zum Beispiel, gleich zu der oder höher als die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12).
  • Einen Unterschied in der Gaspermeabilität und/oder Gasselektivität zwischen den Einheiten im Betrieb herzustellen, kann erreicht werden, indem unterschiedliche Arten von Gastrennmembranen in den unterschiedlichen Einheiten verwendet werden. Zum Beispiel können verwendet werden: (1) Trennmembranen, die unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen; (2) Trennmembranen, die die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen, aber unter unterschiedlichen Bedingungen hergestellt werden (zum Beispiel Bedingungen zur Bildung der Membran und Wärmebehandlungstemperatur); oder (3) Trennmembranen, die die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen und unter den gleichen Bedingungen hergestellt wurden, aber bei der Oberflächenbehandlung, wie zum Beispiel einer Beschichtung, unter unterschiedlichen Bedingungen behandelt worden sind.
  • Es ist allgemein bekannt, dass, selbst wenn die gleichen Gastrennmembranen verwendet werden, die Gaspermeabilität abnimmt, wenn die Betriebstemperatur relativ niedrig eingestellt wird, während sich die Gasselektivität erhöht, im Vergleich zu Fällen, in denen die Betriebstemperatur auf eine relativ hohe Temperatur eingestellt wird.
  • Basierend auf dieser Tatsache kann die Betriebstemperatur zwischen den Einheiten variiert werden, um die Gaspermeabilität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) über die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) anwachsen zu lassen und die Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) über die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) anwachsen zu lassen. Genauer gesagt ist es bevorzugt, die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) bei einer höheren Temperatur als die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) zu betreiben. Auf diese Weise ist es möglich, die gleichen Wirkungen wie in den Fällen, in denen unterschiedliche Trennmembranen verwendet werden, zu erreichen, selbst wenn die gleichen Gastrennmembranen in der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) und der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) eingesetzt werden; die gleichen Wirkungen werden durch Variation der Betriebstemperatur zwischen den Einheiten erreicht, zum Beispiel, indem die dritte Membraneinheit zur Gastrennung bei einer relativ niedrigen Temperatur betrieben wird. Eine unterschiedliche Gasselektivität und/oder Gaspermeabilität zwischen der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) und der dritten Membraneinheit zur Gastrennung 13 kann sowohl durch die Verwendung von unterschiedlichen Betriebstemperaturen in den unterschiedlichen Einheiten (Einheiten 12, 13) als auch durch den Einsatz unterschiedlicher Membrantypen in den unterschiedlichen Einheiten (Einheiten 12, 13) herbeigeführt werden. In den Fällen, in denen die Betriebstemperatur der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) auf eine höhere Temperatur als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) eingestellt wird, beträgt der Unterschied bei der Betriebstemperatur zwischen der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) und der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) vorzugsweise 5°C oder mehr, stärker bevorzugt 20°C oder mehr, und noch stärker bevorzugt 40°C oder mehr.
  • Die Betriebstemperatur der ersten Membraneinheit zur Gastrennung kann die gleiche sein, wie die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung, oder sich davon unterscheiden. In dem letzteren Fall kann die Betriebstemperatur der ersten Einheit höher oder niedriger als die der zweiten Einheit sein. Die Betriebstemperatur der ersten Membraneinheit zur Gastrennung kann die gleiche sein wie die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung, oder sich davon unterscheiden. In dem letzteren Fall kann die Betriebstemperatur der ersten Einheit höher oder niedriger sein als die der dritten Einheit. Wenn die Betriebstemperatur der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) höher eingestellt ist als die der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11), kann der Differenzbereich der Betriebstemperatur zwischen den Einheiten (11) und (12) ähnlich zu dem Bereich sein, der oben für die Differenz der Betriebstemperatur zwischen der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) und der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) beschrieben worden ist. Wenn die Betriebstemperatur der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) höher eingestellt wird als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13), kann der Differenzbereich der Betriebstemperatur zwischen den Einheiten (11) und (13) ähnlich zu dem Bereich sein, der oben für die Differenz der Betriebstemperatur zwischen der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) und der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) beschrieben worden ist.
  • Im Allgemeinen weist das Gas A, welches in der Gasmischung enthalten ist, in Relation zu Gas B eine höhere Permeationsrate als das Gas B über alle Membraneinheiten zur Gastrennung (11, 12 und 13) auf, während das Gas B der Gasmischung in Relation zu Gas A eine niedrigere Permeationsrate als das Gas A über alle Membraneinheiten zur Gastrennung (11, 12 und 13) aufweist. Wie vorstehend ausgeführt, erreicht die Ausführungsform insbesondere eine tatsächliche Verringerung der Membranfläche bei jeder Membraneinheit zur Gastrennung, vor allem bei der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11), während die Rückgewinnungsrate des Zielgases und die Reinheit beibehalten werden und die Kompressionsleistung niedrig gehalten werden kann, indem das Retentatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) zu der ersten Leitung für Retentatgas (14) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) zurückgeleitet wird. Zusätzlich dazu kann die Membranfläche der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) wirksamer verringert werden, wenn die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) eine höhere Gaspermeabilität als die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) besitzt. In diesem Fall erzielt die Erfindung eine wirksamere Verringerung der Gesamtmembranfläche des Gastrennsystems.
  • Die Gaspermabilität einer Membran gibt das Permeationsvolumen – durch die Membran – von jedem Gas, das in der Gasmischung enthalten ist, pro Membranflächeneinheit, pro Zeiteinheit, und pro Partialdruckdifferenzeinheit an und kann als P' (Einheit: × 10–5 cm3 (STP)/cm2seccmHg) ausgedrückt werden. Die Gasselektivität einer Membran kann als das Verhältnis der Permeabilität des Gases mit hoher Permeabilität zu der Permeabilität des Gasis mit niedriger Permeabilität ausgedrückt werden.
  • Unter dem Gesichtspunkt, die Wirkungen der vorliegenden Erfindung, wie zum Beispiel die Verringerung der Membranfläche, weiter zu verstärken, ist es bevorzugt, dass das Verhältnis der Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) (P'A/P'B (3)) zu der Gasselektivität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) (P'A/P'B (2)), d. h., (P'A/P'B (3))/(P'A/P'B (2)), im Betrieb 1,2 oder größer ist, stärker bevorzugt 1,5 oder größer, und noch stärker bevorzugt 2 oder größer. Unter demselben Gesichtspunkt ist es bevorzugt, dass das Verhältnis der Gaspermeabilität (Permeabilität des Gases A mit hoher Permeabilität) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) (P'A (2)) zu der Gaspermeabilität (Permeabilität des Gases A mit hoher Permeabilität) der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) (P'A (3)), d. h. P'A (2)/P'A (3), im Betrieb 1,0 oder größer ist, stärker bevorzugt 1,1 oder größer, und noch stärker bevorzugt 1,2 oder größer. Die Verhältnisse der Gaspermeabilität und Gasselektivität im Betrieb können durch die Steuerung verschiedener Bedingungen, einschließlich der Betriebstemperatur des Systems und des Materials, der Bedingungen der Oberflächenbehandlung, und den Bedingungen der Wärmebehandlung der Trennmembranen, auf die jeweiligen bevorstehend beschriebenen Untergrenzen oder darüber eingestellt werden.
  • Wenn die Gasselektivität der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) (P'A/P'B (1)) höher eingestellt wird als die für die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) (P'A/P'B (2)), kann das Verhältnis der Gasselektivität – (P'A/P'B (1))/P'A/P'B (2)) – ähnlich zu dem Verhältnis sein, das vorstehend für (P'A/P'B (3))/(P'A/P'B (2)) beschrieben worden ist. Wenn die Gaspermeabilität der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) (P'A (1)) niedriger eingestellt wird als die für die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) (P'A (2)), kann das Verhältnis der Gaspermeabilität (P'A (2)/P'A (1)) ähnlich zu dem Verhältnis sein, das vorstehend für P'A (2)/P'A (3) beschrieben worden ist.
  • Wenn die Gasselektivität der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) (P'A/P'B (1)) niedriger eingestellt wird als die für die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) (P'A/P'B (3)), kann das Verhältnis der Gasselektivität – (P'A/P'B (3))/P'A/P'B (1)) – ähnlich zu dem Verhältnis sein, das vorstehend für (P'A/P'B (3))/(P'A/P'B (2)) beschrieben worden ist. Wenn die Gaspermeabilität der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) (P'A (1)) höher eingestellt wird als die für die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) (P'A (3)), kann das Verhältnis der Gaspermeabilität (P'A (1)/P'A (3)) ähnlich zu dem Verhältnis sein, das vorstehend für P'A (2)/P'A (3) beschrieben worden ist.
  • Die Gastrennmembran, die in jeder der Membraneinheiten zur Gastrennung (11, 12 und 13) eingesetzt werden soll, kann in Abhängigkeit von der Gasmischung, die eingeleitet werden soll, und/oder dem Typ des Zielproduktgases in geeigneter Weise ausgewählt werden. Membranen, die üblicherweise in diesem technischen Gebiet zur Gastrennung eingesetzt werden, können ohne besondere Einschränkung verwendet werden. Beispiele für nützliche Membranmaterialien umfassen: gummiartige Polymere, wie zum Beispiel Silikonharze und Polybutadienharze; glasartige Polymere, wie zum Beispiel Polyamide, Polyetherimide, Polyamide, Polyamidimide, Polysulfone, Polycarbonate und Zellullose; und keramische Materialien, wie zum Beispiel Zeolith. Die Gastrennmembran kann jeden Aufbau aufweisen, zum Beispiel eine homogene Membran, eine asymmetrische Membran, die aus einer homogenen Schicht und einer porösen Schicht aufgebaut ist, oder eine mikroporöse Membran. Die Gastrennmembran kann in dem Gehäuse in jeder Art von Membranmodulen untergebracht sein, wie zum Beispiel in der Form von einer Platte und Rahmen, spiralförmig gewunden, oder einer eingesetzten Hohlfaser. Eine besonders bevorzugte Gastrennmembran ist eine Hohlfaser-Gastrennmembran aus einem aromatischen Polyimid, welche einen Innendurchmesser von etwa 30 μm bis 500 μm aufweist und eine asymmetrische Struktur besitzt, die aufgebaut ist aus einer 10 bis 200 nm dicken homogenen Schicht und einer 20 bis 200 μm dicken porösen Schicht.
  • Eine einzelne Membraneinheit zur Gastrennung kann ein Gastrennmembran – Modul aufweisen oder sie kann eine Vielzahl von Gastrennmembran – Modulen aufweisen. In dem letzteren Fall ist es bevorzugt, dass die Module innerhalb der Einheit parallel zueinander verbunden sind. Wenn eine Vielzahl von Membranmodulen zur Gastrennung in einer Membraneinheit zur Gastrennung eingesetzt werden, kann die Membranfläche der Einheit leicht angepasst werden, indem die Anzahl der Gastrennmembran – Module geändert wird.
  • Die Gasmischung, die unter Verwendung des Gastrennsystems (10) dieser Ausführungsform getrennt werden soll, ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie zwei oder mehr Gasarten enthält. Das Gastrennsystem dieser Ausführungsform kann, zum Beispiel, bei einem Verfahren zur Trennung und Gewinnung von Methangas, welches ein Gas mit niedriger Permeabilität ist, aus einem Biogas, das hauptsächlich Methangas und Kohlendioxidgas enthält, in geeigneter Weise eingesetzt werden. Methangas entspricht dem Gas B, welches ein Gas mit niedriger Permeabilität ist, und Kohlendioxidgas entspricht dem Gas A, das ein Gas mit hoher Permeabilität ist. In diesem Beispiel kann in den Fällen, bei denen das abgetrennte und gewonnene Methangas, zum Beispiel, in eine Stadtgasleitung eingeleitet werden soll, ein Gaskompressor an der Auslassöffnung für Retentatgas (12b) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) als Kompressionsmittel bereitgestellt werden, um das Methangas auf hohe Drücke zu verdichten.
  • Unter Verweis auf die 3 wird als nächstes ein Gastrennsystem 10' gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für angereichertes Gas unter Verwendung des Systems 10' beschrieben. Die Beschreibung dieser Ausführungsform wird sich im Allgemeinen auf die Unterschiede zu der vorstehend erwähnten Ausführungsform beschränken. Elemente, die jenen der vorstehend erwähnten Ausführungsform ähnlich sind, werden mit den gleichen Referenzzeichen bezeichnet und die Erklärung derselben wird weggelassen. Einige Referenzzeichen werden unterteilt, um die entsprechenden Elemente, die in der vorstehend erwähnten Ausführungsform eingesetzt werden, wie zum Beispiel eine Verbindung (19a), eine Leitungsauslassöffnung (19b), und einen Strömungsdurchgang (19c), näher zu kennzeichnen.
  • Der Unterschied zwischen dem Gastrennsystem 10' dieser Ausführungsform und dem System 10 der vorstehend erwähnten Ausführungsform ist, dass die Auslassöffnung für Retentatgas (13b) der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) nicht über die dritte Leitung für Retentatgas (24) mit der ersten Leitung für Retentatgas (14) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) verbunden ist, wie in 3 gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Auslassöffnung für Retentatgas (13b) der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) über eine dritte Leitung für Retentatgas (26), welche auch als „eine Anschlussleitung für Retentatgas (26)” bezeichnet werden kann, an die Auslassleitung für Retentatgas (19) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) angeschlossen ist. Genauer gesagt beinhaltet die Auslassleitung für Retentatgas (19) eine Verbindung (19a), bei der die Leitung (19) mit der Auslassöffnung für Retentatgas (12b) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12), einem Strömungsdurchgang (19c), in welchem das Retentatgas, das aus der Auslassöffnung für Retentatgas (12b) ausgeleitet wird, strömt, und einer Leitungsauslassöffnung (19b), aus der das Retentatgas, das aus der Auslassöffnung für Retentatgas (12b) ausgeleitet worden ist und in den Durchgang (19) strömte, ausgeleitet wird, verbunden ist. D. h., der Strömungsdurchgang (19c) der Auslassleitung für Retentatgas (19) befindet sich zwischen der Verbindung (19a) an der Auslassöffnung für Retentatgas (12b) und der Leitungsauslassöffnung (19b). In der in 3 gezeigten Ausführungsform hat die Auslassleitung für Retentatgas (19) die Verbindung (19a) an einem Ende derselben und die Leitungsauslassöffnung (19b) an dem anderen Ende.
  • Die Auslassöffnung für Retentatgas (13b) der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) führt zu dem Strömungsdurchgang (19c) der Auslassleitung für Retentatgas (19), d. h. zwischen die Verbindung (19a) und den Leitungsauslass (19b), über die dritte Leitung für Retentatgas (26).
  • Das Gas, welches in die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) eingeleitet wird, ist ein Gas, welches mit Gas A angereichert ist, und wird durch die Einheit (13) in Permeatgas und Retentatgas aufgetrennt. Das Permeatgas, in dem das Gas A im Vergleich zu dem Gas, das in die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) eingeleitet wurde, weiter angereichert ist, wird aus der Auslassöffnung für Permeatgas (13c) der Einheit (13) gewonnen. Auf der anderen Seite wird das Retentatgas aus der Auslassöffnung für Retentatgas (13b) der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) ausgeleitet und über die dritte Leitung für Retentatgas (26), die mit der Auslassöffnung (13b) verbunden ist, eingeleitet in den Strom des Strömungsdurchgangs (19b) der Auslassleitung für Retentatgas (19) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12). Dieses Retentatgas hat einen hohen Druck, der aus der Druckbeaufschlagung durch das vorstehend beschriebene zweite Mittel zur Kompression (22) resultiert. Da das Retentatgas in die Leitung für Retentatgas (19) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12), die der Leitung entspricht, in der das Gas mit einem erhöhten Druck, der aus der Druckbeaufschlagung durch das erste Mittel zur Kompression (21) resultiert, strömt, eingeleitet wird, kann die Gasmenge, die in das erste Mittel zur Kompression (21) gesaugt wird, im Vergleich zu einem Fall, bei dem das Retentatgas zu der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression (21) zurückgeleitet wird, verringert werden. Dadurch ergibt sich die vorteilhafte Wirkung, dass die benötigte Kompressionsleistung für das erste Mittel zur Kompression (21) im Vergleich zu einem Fall, bei dem das zweite Mittel zur Kompression (22) nicht verwendet wird, verringert ist, wenn das erste Mittel zur Kompression (21) in Verbindung mit dem zweiten Mittel zur Kompression (22) eingesetzt wird. Genauer gesagt ist die gesamte für das erste und zweite Mittel zur Kompression (21, 22) benötigte Kompressionsleistung niedriger als die benötigte Kompressionsleistung des ersten Mittels zur Kompression (21), wenn dieses allein verwendet wird. Der kombinierte Einsatz des zweiten Mittels zur Kompression (22) bietet den zusätzlichen Vorteil, dass die Membranflächen der ersten und zweiten Membraneinheiten zur Gastrennung (11, 12) verringert werden können. Genau genommen muss das Permeatgas aus der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) bei einem höheren Druck als dem Atmosphärendruck gewonnen werden, wenn das zweite Mittel zur Kompression (22) nicht verwendet wird, was die Wirksamkeit der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) verschlechtert. Darüber hinaus ist, obwohl der Druck des Permeatgases aus der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) höher ist als der Atmosphärendruck, dieser Druck lediglich etwas höher als der Atmosphärendruck, sodass die Wirksamkeit der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) ebenfalls abnimmt. Wenn das zweite Mittel zur Kompression (22) nicht verwendet wird, wäre es deshalb erforderlich, nicht nur die Membranfläche der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) zu vergrößern, sondern auch die Membranfläche der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) und/oder die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12). Die Verwendung des zweiten Mittels zur Kompression (22) verhindert das Auftreten derartiger Unannehmlichkeiten und erlaubt somit eine Verringerung der Membranfläche der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) und/oder der der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12).
  • Auf der anderen Seite wird das aus der Auslassöffnung für Retentatgas (11b) der ersten Membraneinheit zur Gastrennung (11) ausgeleitete Retentatgas in die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) eingeleitet. Das in die zweite Membraneinheit zur Gastrennung eingeleitete Gas wird durch die Einheit (12) in Permeatgas und Retentatgas aufgetrennt. Das Retentatgas, das ein Gas ist, welches im Vergleich zu dem Gas, das in die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) eingeleitet wird, mit dem Gas B weiter angereichert ist, wird über die Auslassleitung für Retentatgas (19) aus der Auslassöffnung für Retentatgas (12b) der Einheit (12) gewonnen. Das Retentatgas, das aus der Auslassöffnung für Retentatgas (12b) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) in die Auslassleitung für Retentatgas (19) ausgeleitet wird, vereinigt sich mit dem Retentatgas, welches einen hohen Druck aufweist und aus der dritten Membraneinheit zur Gastrennung (13) in die Retentat-Auslassleitung (19) ausgeleitet wurde, und dann aus der Leitungsauslassöffnung (19b) der Auslassleitung für Retentatgas (19) entnommen wurde. Auf der anderen Seite wird das Permeatgas aus der Auslassöffnung für Permeatgas (12c) der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung (12) ausgeleitet und durch die zweite Leitung für Permeatgas (17), die mit der Auslassöffnung (12C) mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression (21), welches in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung (16) bereitgestellt ist, verbunden ist, zurückgeleitet. Das zurückgeleitete Permeatgas wird mit der Zufuhrgasmischung vermischt und dann durch das erste Mittel zur Kompression (21) mit Druck beaufschlagt.
  • Wie vorstehend ausgeführt, erreicht das Gastrennsystem (10') dieser Ausführungsform auf ähnliche Weise wie die vorstehend erwähnte Ausführungsform des Systems zur Gastrennung (10) eine Verringerung der benötigten Kompressionsleistung der Kompressionsmittel im Vergleich mit herkömmlichen technischen Ausführungen, zum Beispiel, der technischen Ausführung aus der Patentschrift 1, in der nur ein Kompressionsmittel eingesetzt wird, wobei die Reinheit des Zielgases und die Rückgewinnungsrate gleich sind. Das System dieser Ausführungsform erreicht ferner eine Verringerung der gesamten Membranfläche, zum Beispiel, der Anzahl der Membranmodule, im Vergleich zu der technischen Ausführung aus der Patentschrift 1. Zusätzlich ermöglicht es diese Ausführungsform auf ähnliche Weise wie die vorstehend erwähnte Ausführungsform, das erste Mittel zur Kompression (21) und das zweite Mittel zur Kompression (22) so zu betreiben, dass der Druck des Retentatgases unmittelbar nach der Druckbeaufschlagung durch das zweite Mittel zur Kompression (22) ungefähr gleich zu dem Druck der Zufuhrgasmischung unmittelbar nach der Druckbeaufschlagung durch das erste Mittel zur Kompression oder niedriger ist. Dies erweitert die Auswahl der Kompressionsmittel, wodurch sich die Flexibilität zur Gestaltung des Systems erweitert.
  • Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht so ausgelegt werden sollte, dass sie auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt ist. Zum Beispiel können auch andere Arten von Membraneinheiten zur Gastrennung verwendet werden als die in den vorstehenden Ausführungsformen als ein Beispiel für eine Einheit zur Gastrennung eingesetzten Membraneinheiten zur Gastrennung, die Module mit eingesetzter Hohlfasermembran aufweisen.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird jetzt mit Hilfe von Beispielen genauer veranschaulicht, wobei aber verständlicherweise der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
  • Beispiele 1 bis 8
  • Eine Gasmischung, die Kohlendioxid und Methan enthält, wurde unter Verwendung des Gastrennsystems (10), das in 1 gezeigt ist, oder unter Verwendung des Gastrennsystems (10'), das in 3 gezeigt ist, getrennt. Kompressoren wurden in den Systemen (10, 10') als das erste und zweite Mittel zur Kompression (21, 22) eingesetzt. Der Druck, der Durchsatz und die Zusammensetzung der Gasmischung waren wie in der Tabelle 1 unten angegeben. Die erste bis dritte Membraneinheit zur Gastrennung wurden jeweils hergestellt, indem, parallel zueinander, eine Vielzahl von Membranmodulen zur Gastrennung, angegeben in der Tabelle 1 (Membranmodul zur Gastrennung A oder B), miteinander verbunden wurden. Die Membranmodule zur Gastrennung A und B weisen jeweils Hohlfasermembranen aus Polyimid auf, die in einem Gehäuse untergebracht sind, und sich in der Zusammensetzung der Hohlfasermembranen aus Polyimid unterscheiden. Die Tabelle 2 unten gibt die Werte P'CO2, P'CH4, und P'CO2/P'CH4 für die Membranmodule zur Gastrennung A und B an, wobei die Werte jeweils bei einer Betriebstemperatur von 50°C gemessen wurden. Die in der Tabelle 2 angegebenen Werte für P'CO2, P'CH4, und P'CO2/P'CH4 für das Membranmodul zur Gastrennung A' sind die Werte für das Membranmodul zur Gastrennung A, die bei einer Betriebstemperatur von 100°C gemessen wurden. Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich, hat das Membranmodul zur Gastrennung A eine höhere Gasselektivität als das Membranmodul zur Gastrennung B, und das Membranmodul zur Gastrennung B hat eine höhere Gaspermeabilität als das Membranmodul zur Gastrennung A. Das Membranmodul zur Gastrennung A zeigt eine höhere Gaspermeabilität und eine niedrigere Gasselektivität, wenn es bei 100°C (Modul A') anstatt bei 50°C (Modul A) betrieben wird.
  • Die Betriebstemperatur und der Druck von jeder der Membraneinheiten zur Gastrennung (11), (12) und (13) wurde auf die in der Tabelle 1 angegebenen Werte eingestellt. Die Gasmischung wurde unter diesen Bedingungen aufgetrennt. Die Anzahl der Module, die gesamte Membranfläche, und die Kompressorleistung wurde in jedem der Beispiele zu dem Zeitpunkt aufgezeichnet, bei dem die Reinheit des Methan 95 Mol% erreichte und die Rückgewinnungsrate für das Methan 99% erreichte. In Beispiel 7 überstieg die Rückgewinnungsrate für das Methan jedoch nicht den Wert von 97,1%, unabhängig davon, wie weit die gesamte Membranfläche vergrößert und die Kompressorleistung erhöht wurde, sodass die minimale Anzahl von Modulen, die minimale gesamte Membranfläche, und die minimale Kompressorleistung für die Ergebnisse des Beispiels 7 wurde zu dem Zeitpunkt aufgezeichnet, bei dem die Rückgewinnungsrate für das Methan 97,1% erreichte. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
  • Vergleichsbeispiele 1 bis 3
  • Eine Gasmischung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 aufgetrennt, außer, dass das System zur Gastrennung 100, das in 4 gezeigt ist, eingesetzt wurde. Die Anzahl der Module, die gesamte Membranfläche, und die Kompressorleistung wurden bei jedem der Vergleichsbeispiele zu dem Zeitpunkt aufgezeichnet, bei dem die Reinheit des Methan 95 Mol% erreichte und die Rückgewinnungsrate für das Methan 99% erreichte. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt. Das System zur Gastrennung 100 gemäß der 4 entspricht der technischen Ausführung aus der Patentschrift 1.
    Figure DE102016003637A1_0002
    Figure DE102016003637A1_0003
    Tabelle 2
    Typ des Gastrennmembran-Moduls P'CO2 P'CH4 P'CO2/P'CH4 Membran fläche pro Einzelmodul m2
    A 8 0,3 27 11
    A' 11 1,0 11 11
    B 20 1,6 13 11
    P'CO2 gibt die Permeabilität für Kohlendioxidgas an (Einheit: × 10–5 cm3 (STP)/cm2·sec·cmHg)
    P'CH4 gibt die Permeabilität für Methangas an (Einheit: × 10–5 cm3 (STP)/cm2·sec·cmHg)
    P'CO2/P'CH4 gibt die Gasselektivität an
  • Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 1 ersichtlich, erreichen die Systeme zur Gastrennung der erfindungsgemäßen Beispiele nicht nur eine Verringerung der gesamten Membranfläche sondern auch eine Verringerung der erforderlichen Kompressionsleistung für das erste Mittel zur Kompression (21) und eine Verringerung der gesamten für das System erforderlichen Kompressionsleistung im Vergleich zu den Systemen aus den Vergleichsbeispielen 1 bis 3. Insbesondere ist bei einem Vergleich zwischen dem Beispiel 1 und den Beispielen 2, 3 und 4 erkennbar, dass die Systeme aus den Beispielen 2, 3 und 4, in welchen die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) eine höhere Gaspermeabilität als die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) aufweist, während die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) im Betrieb eine höhere Gasselektivität als die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) aufweist, ersichtlich, dass sie in der Lage sind, eine weitere Verringerung der gesamten Membranfläche bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hohen Rückgewinnungsrate für Methan im Vergleich mit dem System aus Beispiel 1, in dem die zweite und dritte Membraneinheit zur Gastrennung (12, 13) im Betrieb die gleiche Gaspermeabilität und Gasselektivität aufweisen, zu erreichen. Gleichermaßen ist aus einem Vergleich zwischen dem Beispiel 5 und den Beispielen 6, 7 und 8 ersichtlich, dass die Systeme aus den Beispielen 6, 7 und 8, in welchen die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) eine höhere Gaspermeabilität als die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) aufweist, während die dritte Membraneinheit zur Gastrennung (13) im Betrieb eine höhere Gasselektivität als die zweite Membraneinheit zur Gastrennung (12) aufweist, das Ziel einer weiteren Verringerung der gesamten Membranfläche erreichen, während die Rückgewinnungsrate für Methan auf einem gewissen Niveau, d. h. 97,1% oder höher, im Vergleich zu Beispiel 5, in dem die zweite und dritte Membraneinheit zur Gastrennung (12, 13) in Betrieb die gleiche Gaspermeabilität und Gasselektivität aufweisen, gehalten werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 10', 100
    Gastrennsystem
    11
    Erste Membraneinheit zur Gastrennung
    11a
    Einlassöffnung für Gas
    11b
    Auslassöffnung für Retentatgas
    11c
    Auslassöffnung für Permeatgas
    12
    Zweite Membraneinheit zur Gastrennung
    12a
    Einlassöffnung für Gas
    12b
    Auslassöffnung für Retentatgas
    12c
    Auslassöffnung für Permeatgas
    13
    Dritte Membraneinheit zur Gastrennung
    13a
    Einlassöffnung für Gas
    13b
    Auslassöffnung für Retentatgas
    13c
    Auslassöffnung für Permeatgas
    14
    Erste Leitung für Retentatgas
    15
    Erste Leitung für Permeatgas
    16
    Versorgungsleitung für Zufuhrgasmischung
    17
    Zweite Leitung für Permeatgas
    18, 24, 26
    Dritte Leitung für Retentatgas
    19
    Auslassleitung für Retentatgas (zweite Leitung für Retentatgas)
    19a
    Verbindung
    19b
    Leitungsauslassöffnung
    19c
    Strömungsdurchgang
    20
    Auslassleitung für Permeatgas (dritte Leitung für Permeatgas)
    21
    Erstes Mittel zur Kompression
    22
    Zweites Mittel zur Kompression
    30
    Gastrennmembran
    31
    Gehäuse
    32
    Öffnung
    33, 34
    Rohrplatte
    35, 36
    Deckel
    37
    Einlassöffnung für Gas
    38
    Auslassöffnung für Retentatgas
    39
    Auslassöffnung für Permeatgas
    40
    Membranmodul zur Gastrennung

Claims (10)

  1. Gastrennsystem, umfassend eine Membraneinheit zur Gastrennung, wobei die Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Zufuhrgasmischung, die mindestens zwei unterschiedliche Gasarten enthält, versorgt wird und mindestens eine der Gasarten, die in der Zufuhrgasmischung enthalten ist, in der Membraneinheit zur Gastrennung angereichert wird, wobei die Membraneinheit zur Gastrennung eine erste Membraneinheit zur Gastrennung, eine zweite Membraneinheit zur Gastrennung, und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung umfasst, wobei jede Membraneinheit zur Gastrennung mindestens eine Einlassöffnung für Gas, eine Auslassöffnung für Permeatgas, und eine Auslassöffnung für Retentatgas aufweist, die Auslassöffnung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung durch eine erste Leitung für Retentatgas miteinander verbunden sind, die Auslassöffnung für Permeatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung durch eine erste Leitung für Permeatgas miteinander verbunden sind, die Einlassöffnung für Gas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression versehen ist, die erste Leitung für Permeatgas in der Mitte derselben mit einem zweiten Mittel zur Kompression versehen ist, die Auslassöffnung für Permeatgas der zweiten Membraneinheit über eine zweite Leitung für Permeatgas mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung verbunden ist, die Auslassöffnung für Retentatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine dritte Leitung für Retentatgas mit der ersten Leitung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung verbunden ist, und das angereicherte Gas aus mindestens einer Auslassöffnung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung und einer Auslassöffnung für Permeatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung gewonnen wird.
  2. Gastrennsystem, umfassend eine Membraneinheit zur Gastrennung, wobei die Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Zufuhrgasmischung, die mindestens zwei unterschiedliche Gasarten enthält, versorgt wird und mindestens eine der Gasarten, die in der Zufuhrgasmischung enthalten ist, in der Membraneinheit zur Gastrennung angereichert wird, wobei die Membraneinheit zur Gastrennung eine erste Membraneinheit zur Gastrennung, eine zweite Membraneinheit zur Gastrennung, und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung umfasst, wobei jede Membraneinheit zur Gastrennung mindestens eine Einlassöffnung für Gas, eine Auslassöffnung für Permeatgas, und eine Auslassöffnung für Retentatgas aufweist, die Auslassöffnung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Retentatgas verbunden sind, die Auslassöffnung für Permeatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Permeatgas verbunden sind, die Auslassöffnung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Auslassleitung für Retentatgas verbunden ist, wobei die Auslassleitung für Retentatgas einen Strömungsdurchgang, in welchem das aus der Auslassöffnung für Retentatgas ausgeleitete Retentatgas strömt, und eine Leitungsauslassöffnung, aus welcher das Retentatgas, das aus der Auslassöffnung für Retentatgas ausgeleitet wurde und in den Strömungsdurchgang strömte, ausgeleitet wird, aufweist, die Einlassöffnung für Gas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression versehen ist, die erste Leitung für Permeatgas in der Mitte derselben mit einem zweiten Mittel zur Kompression versehen ist, die Auslassöffnung für Permeatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine zweite Leitung für Permeatgas mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung verbunden ist, die Auslassöffnung für Retentatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine dritte Leitung für Retentatgas mit dem Strömungsdurchgang der Auslassleitung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung verbunden ist, und das angereicherte Gas aus mindestens einer Leitungsauslassöffnung der Auslassleitung für Retentatgas und einer Auslassöffnung für Permeatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung gewonnen wird.
  3. Das Gastrennsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei, zumindest im Betrieb, die Gaspermeabilität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung höher ist als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung, und wobei die Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung höher ist als die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung.
  4. Das Gastrennsystem nach Anspruch 3, wobei die höhere Gaspermeabilität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung gegenüber der dritten Membraneinheit zur Gastrennung und die höhere Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung gegenüber der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung erreicht werden, indem die Betriebstemperatur der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung höher eingestellt wird als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung.
  5. Das Gastrennsystem nach Anspruch 3, wobei die höhere Gaspermeabilität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung gegenüber der dritten Membraneinheit zur Gastrennung und die höhere Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung gegenüber der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung erreicht wird, indem unterschiedliche Arten von Gastrennmembranen für die zweite Membraneinheit zur Gastrennung und für die dritte Membraneinheit zur Gastrennung eingesetzt werden.
  6. Herstellungsverfahren für angereichertes Gas, wobei eine Zufuhrgasmischung, die mindestens zwei unterschiedliche Gasarten enthält, einem Gastrennsystem zugeführt wird und das Gastrennsystem so betrieben wird, um ein angereichertes Gas, in dem mindestens eine der Gasarten, die in der Zufuhrgasmischung enthalten ist, angereichert ist, herzustellen, wobei das Verfahren umfasst: das Bereitstellen eines Gastrennsystems, umfassend eine erste Membraneinheit zur Gastrennung, eine zweite Membraneinheit zur Gastrennung, und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung, wobei jede der Membraneinheiten zur Gastrennung mindestens eine Einlassöffnung für Gas, eine Auslassöffnung für Permeatgas, und eine Auslassöffnung für Retentatgas aufweist, die Auslassöffnung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Retentatgas miteinander verbunden sind, die Auslassöffnung für Permeatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Permeatgas miteinander verbunden sind, die Einlassöffnung für Gas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression versehen ist, die erste Leitung für Permeatgas in der Mitte derselben mit einem zweiten Mittel zur Kompression versehen ist, die Auslassöffnung für Permeatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine zweite Leitung für Permeatgas mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung verbunden ist, und die Auslassöffnung für Retentatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine dritte Leitung für Retentatgas mit der ersten Leitung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung verbunden ist; das Zuführen der Zufuhrgasmischung zu der ersten Membraneinheit zur Gastrennung durch die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung; und das Gewinnen des angereicherten Gases aus mindestens einer Auslassöffnung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung und einer Auslassöffnung für Permeatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung.
  7. Herstellungsverfahren für ein angereichertes Gas, bei dem eine Zufuhrgasmischung, die mindestens zwei unterschiedliche Gasarten enthält, einem Gastrennsystem zugeführt wird und das Gastrennsystem so betrieben wird, dass ein angereichertes Gas, in welchem mindestens eine der in der Zufuhrgasmischung enthaltenen Gasarten angereichert ist, hergestellt wird, wobei das Verfahren umfasst: das Bereitstellen eines Gastrennsystems, umfassend eine erste Membraneinheit zur Gastrennung, eine zweite Membraneinheit zur Gastrennung, und eine dritte Membraneinheit zur Gastrennung, wobei jede der Membraneinheiten zur Gastrennung mindestens eine Einlassöffnung für Gas, eine Auslassöffnung für ein Permeatgas, und eine Auslassöffnung für ein Retentatgas aufweist, die Auslassöffnung für Retentatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Retentatgas miteinander verbunden sind, die Auslassöffnung für Permeatgas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung und die Einlassöffnung für Gas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine erste Leitung für Permeatgas miteinander verbunden sind, die Auslassöffnung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Auslassleitung für Retentatgas verbunden ist, wobei die Auslassleitung für Retentatgas einen Strömungsdurchgang, in welchem das aus der Ausgangsöffnung für Retentatgas ausgeleitete Retentatgas strömt, und eine Leitungsauslassöffnung, aus der das Retentatgas, das aus der Auslassöffnung für Retentatgas ausgeleitet worden ist und in den Durchgang geströmt ist, ausgeleitet wird, aufweist, die Einlassöffnung für Gas der ersten Membraneinheit zur Gastrennung mit einer Versorgungsleitung für eine Zufuhrgasmischung verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung in der Mitte derselben mit einem ersten Mittel zur Kompression versehen ist, die erste Leitung für Permeatgas in der Mitte derselben mit einem zweiten Mittel zur Kompression versehen ist, die Auslassöffnung für Permeatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung über eine zweite Leitung für Permeatgas mit der Ansaugseite des ersten Mittels zur Kompression in der Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung verbunden ist, und die Auslassöffnung für Retentatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung über eine dritte Leitung für Retentatgas mit dem Strömungsdurchgang der Auslassleitung für Retentatgas der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung verbunden ist; das Zuführen der Zufuhrgasmischung zu der ersten Membraneinheit zur Gastrennung durch die Versorgungsleitung für die Zufuhrgasmischung; und das Gewinnen des angereicherten Gases aus mindestens einer Leitungsauslassöffnung der Auslassleitung für Retentatgas und einer Auslassöffnung für Permeatgas der dritten Membraneinheit zur Gastrennung.
  8. Das Herstellungsverfahren für angereichertes Gas nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Gastrennsystem unter solchen Bedingungen betrieben wird, dass die Gaspermeabilität der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung höher ist als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung, und die Gasselektivität der dritten Membraneinheit zur Gastrennung höher ist als die der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung.
  9. Das Herstellungsverfahren für angereichertes Gas nach Anspruch 8, wobei die Bedingungen so sind, dass die Betriebstemperatur der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung höher ist als die der dritten Membraneinheit zur Gastrennung.
  10. Das Herstellungsverfahren für angereichertes Gas nach Anspruch 8, wobei die Bedingungen so sind, dass die in der zweiten Membraneinheit zur Gastrennung und der dritten Membraneinheit zur Gastrennung eingesetzten Typen von Gasmembranen unterschiedlich sind.
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