RU2021107482A - DEVICE AND METHOD FOR SEPARATING METHANE FROM GAS MIXTURE CONTAINING METHANE, CARBON DIOXIDE AND HYDROGEN SULFIDE - Google Patents

DEVICE AND METHOD FOR SEPARATING METHANE FROM GAS MIXTURE CONTAINING METHANE, CARBON DIOXIDE AND HYDROGEN SULFIDE Download PDF

Info

Publication number
RU2021107482A
RU2021107482A RU2021107482A RU2021107482A RU2021107482A RU 2021107482 A RU2021107482 A RU 2021107482A RU 2021107482 A RU2021107482 A RU 2021107482A RU 2021107482 A RU2021107482 A RU 2021107482A RU 2021107482 A RU2021107482 A RU 2021107482A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen sulfide
gas
membrane separation
recirculation
stage
Prior art date
Application number
RU2021107482A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2790130C2 (en
Inventor
Флориан Винклер
Original Assignee
Эвоник Фибрес Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эвоник Фибрес Гмбх filed Critical Эвоник Фибрес Гмбх
Publication of RU2021107482A publication Critical patent/RU2021107482A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2790130C2 publication Critical patent/RU2790130C2/en

Links

Claims (23)

1. Устройство для выделения метана из газовой смеси, содержащей метан, диоксид углерода и сероводород, содержащее1. A device for separating methane from a gas mixture containing methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide, containing газовый компрессор (1);gas compressor (1); подающую линию (2) для подачи указанной газовой смеси в указанный газовый компрессор (1);a supply line (2) for supplying said gas mixture to said gas compressor (1); первую ступень (3) мембранного разделения ниже по потоку от указанного газового компрессора (1), содержащую газоразделительную мембрану, характеризующуюся более высокой проницаемостью для диоксида углерода, чем для метана, предоставляющую первый ретентат (4) и первый пермеат (5);a first membrane separation stage (3) downstream of said gas compressor (1) comprising a gas separation membrane having a higher carbon dioxide permeability than methane, providing a first retentate (4) and a first permeate (5); вторую ступень (6) мембранного разделения, соединенную с указанной первой ступенью (3) мембранного разделения для приема первого ретентата (4) в качестве подаваемого материала, при этом указанная вторая ступень (6) мембранного разделения содержит газоразделительную мембрану, характеризующуюся более высокой проницаемостью для диоксида углерода, чем для метана, предоставляющую второй ретентат (7) в виде газообразного продукта, обогащенного метаном, и второй пермеат (8);a second membrane separation stage (6) connected to said first membrane separation stage (3) to receive the first retentate (4) as a feed material, said second membrane separation stage (6) comprising a gas separation membrane having a higher permeability to dioxide carbon than for methane, providing the second retentate (7) in the form of a gaseous product enriched in methane, and the second permeate (8); необязательно третью ступень (9) мембранного разделения, соединенную с указанной первой ступенью (3) мембранного разделения для приема первого пермеата (5) в качестве подаваемого материала, при этом указанная третья ступень (9) мембранного разделения содержит газоразделительную мембрану, характеризующуюся более высокой проницаемостью для диоксида углерода, чем для метана, предоставляющую третий ретентат (10) и третий пермеат (11);optionally a third membrane separation stage (9) connected to said first membrane separation stage (3) to receive the first permeate (5) as a feed material, said third membrane separation stage (9) comprising a gas separation membrane having a higher permeability to carbon dioxide than for methane, providing a third retentate (10) and a third permeate (11); рециркуляционный трубопровод (12), соединенный с рециркуляционной точкой (13) подачи на указанной подающей линии (2) выше по потоку от указанного газового компрессора (1), при этом указанный рециркуляционный трубопровод (12) соединен с указанной второй ступенью (6) мембранного разделения для приема указанного второго пермеата (8) или, при условии что присутствует необязательная третья ступень (9) мембранного разделения, соединен с указанной третьей ступенью (9) мембранного разделения для приема указанного третьего ретентата (10) или с обеими из указанной второй ступени (6) мембранного разделения и указанной третьей ступени (9) мембранного разделения для приема указанного второго пермеата (8) и указанного третьего ретентата (10), иa recirculation pipeline (12) connected to a recirculation supply point (13) on said supply line (2) upstream of said gas compressor (1), wherein said recirculation pipeline (12) is connected to said second membrane separation stage (6) to receive said second permeate (8) or, provided that an optional third membrane separation stage (9) is present, connected to said third membrane separation stage (9) to receive said third retentate (10) or both of said second stage (6 ) a membrane separation and said third membrane separation stage (9) for receiving said second permeate (8) and said third retentate (10), and по меньшей мере один адсорбер (14) сероводорода, содержащий слой активированного угля, обладающего каталитической активностью в отношении окисления сероводорода кислородом, при этом указанный адсорбер (14) сероводорода расположен между указанной рециркуляционной точкой (13) подачи и указанной первой ступенью (3) мембранного разделения.at least one adsorber (14) of hydrogen sulfide containing a layer of activated carbon having catalytic activity in relation to the oxidation of hydrogen sulfide by oxygen, while the specified adsorber (14) hydrogen sulfide is located between the specified recirculation point (13) supply and the specified first stage (3) membrane separation . 2. Устройство по п. 1, где указанный адсорбер (14) сероводорода расположен между указанной рециркуляционной точкой (13) подачи и указанным газовым компрессором (1).2. Apparatus according to claim 1, wherein said hydrogen sulfide adsorber (14) is located between said recirculation supply point (13) and said gas compressor (1). 3. Устройство по п. 2, где указанный рециркуляционный трубопровод (12) содержит дополнительное соединение с дополнительной рециркуляционной точкой (15) подачи, расположенной между указанным адсорбером (14) сероводорода и указанным газовым компрессором (1), и по меньшей мере один регулирующий клапан (16) для регулирования доли рециркулируемого газа, проходящего к указанной рециркуляционной точке (13) подачи и указанной дополнительной рециркуляционной точке (15) подачи.3. The device according to claim 2, where said recirculation pipeline (12) contains an additional connection with an additional recirculation supply point (15) located between said hydrogen sulfide adsorber (14) and said gas compressor (1), and at least one control valve (16) to regulate the proportion of recirculated gas passing to said recirculation supply point (13) and said additional recirculation supply point (15). 4. Устройство по п. 3, содержащее прибор (17) для измерения концентрации кислорода на указанной подающей линии (2) между рециркуляционной точкой (13) подачи и адсорбером (14) сероводорода или между адсорбером (14) сероводорода и дополнительной рециркуляционной точкой (15) подачи и контроллер, выполненный с возможностью управления указанным регулирующим клапаном (16) для поддержания концентрации кислорода в пределах заданного диапазона.4. The device according to claim 3, containing a device (17) for measuring the oxygen concentration on the specified supply line (2) between the recirculation point (13) of supply and the adsorber (14) of hydrogen sulfide or between the adsorber (14) of hydrogen sulfide and an additional recirculation point (15 ) supply and a controller configured to control said control valve (16) to maintain the oxygen concentration within a predetermined range. 5. Устройство по п. 3 или 4, содержащее прибор для измерения относительной влажности на указанной подающей линии (2) между рециркуляционной точкой (13) подачи и адсорбером (14) сероводорода или между адсорбером (14) сероводорода и дополнительной рециркуляционной точкой (15) подачи и контроллер, выполненный с возможностью управления указанным регулирующим клапаном (16) для поддержания относительной влажности в пределах заданного диапазона.5. Device according to claim 3 or 4, comprising a device for measuring relative humidity on said supply line (2) between the recirculation supply point (13) and the hydrogen sulfide adsorber (14) or between the hydrogen sulfide adsorber (14) and an additional recirculation point (15) supply and a controller configured to control said control valve (16) to maintain relative humidity within a predetermined range. 6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, содержащее ступень конденсации диоксида углерода вместо необязательной третьей ступени мембранного разделения, при этом указанная ступень конденсации диоксида углерода соединена с указанной первой ступенью (3) мембранного разделения для приема первого пермеата (5) в качестве подаваемого материала и предоставления жидкого конденсата (17), обогащенного диоксидом углерода, и смеси (18) неконденсированных газов, и вспомогательный рециркуляционный трубопровод (19), соединенный со вспомогательной рециркуляционной точкой (20) подачи между указанным газовым компрессором (1) и указанной первой ступенью (3) мембранного разделения, при этом вспомогательный рециркуляционный трубопровод (19) соединен с указанной ступенью конденсации диоксида углерода для приема указанной смеси неконденсированных газов.6. Apparatus according to any one of the preceding claims, comprising a carbon dioxide condensation stage instead of an optional third membrane separation stage, said carbon dioxide condensation stage being connected to said first membrane separation stage (3) to receive the first permeate (5) as a feed and providing liquid condensate (17) enriched with carbon dioxide and a mixture (18) of non-condensed gases, and an auxiliary recirculation pipeline (19) connected to an auxiliary recirculation supply point (20) between said gas compressor (1) and said first stage (3) membrane separation, wherein the auxiliary recirculation pipeline (19) is connected to said carbon dioxide condensation stage to receive said mixture of non-condensed gases. 7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, где указанный адсорбер (14) сероводорода содержит активированный уголь, легированный или пропитанный йодом, йодистой солью или предшественником йода.7. Device according to any one of the preceding claims, wherein said hydrogen sulfide adsorber (14) comprises activated carbon doped or impregnated with iodine, iodide salt or iodine precursor. 8. Устройство по любому из пп. 1-6, где указанный адсорбер (14) сероводорода содержит активированный уголь, легированный или пропитанный основным соединением, выбранным из гидроксидов щелочных металлов, карбонатов щелочных металлов, оксидов щелочноземельных металлов и карбонатов щелочноземельных металлов.8. The device according to any one of paragraphs. 1-6, wherein said hydrogen sulfide adsorber (14) comprises activated carbon doped or impregnated with a basic compound selected from alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkaline earth metal oxides, and alkaline earth metal carbonates. 9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, где указанные ступени мембранного разделения содержат полиимидные половолоконные мембраны.9. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein said membrane separation stages comprise polyimide hollow fiber membranes. 10. Способ выделения метана из газовой смеси, содержащей метан, диоксид углерода и сероводород, включающий подачу указанной газовой смеси в подающую линию устройства по любому из пп. 1-9 с извлечением ретентата со второй ступени мембранного разделения в виде газообразного продукта, обогащенного метаном.10. A method for separating methane from a gas mixture containing methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide, including supplying said gas mixture to the supply line of the device according to any one of paragraphs. 1-9 with the extraction of retentate from the second stage of membrane separation in the form of a gaseous product enriched in methane. 11. Способ по п. 10, где указанную газовую смесь подают в подающую линию устройства по п. 4, и где долю газа, рециркулируемого в рециркуляционную точку подачи, регулируют для поддержания концентрации кислорода в газе, подаваемом в адсорбер сероводорода, или в газе, выходящем из адсорбера сероводорода, в пределах заданного диапазона.11. The method of claim 10, wherein said gas mixture is supplied to the feed line of the apparatus of claim 4, and wherein the fraction of gas recycled to the recycle feed point is controlled to maintain the oxygen concentration in the gas fed to the hydrogen sulfide adsorber, or in the gas, leaving the hydrogen sulfide adsorber, within the specified range. 12. Способ по п. 11, где концентрацию кислорода в газе, подаваемом в адсорбер сероводорода, поддерживают в пределах диапазона от 0,1 до 1,5% по объему, предпочтительно от 0,3 до 1,0% по объему и наиболее предпочтительно от 0,4 до 0,8% по объему.12. The method of claim 11, wherein the concentration of oxygen in the gas supplied to the hydrogen sulfide adsorber is maintained within the range of 0.1 to 1.5% by volume, preferably 0.3 to 1.0% by volume, and most preferably from 0.4 to 0.8% by volume. 13. Способ по п. 10, где указанную газовую смесь подают в подающую линию устройства по п. 5, и где долю газа, рециркулируемого в рециркуляционную точку подачи, регулируют для поддержания относительной влажности в газе, подаваемом в адсорбер сероводорода, или в газе, выходящем из адсорбера сероводорода, в пределах заданного диапазона.13. The method of claim 10, wherein said gas mixture is supplied to the feed line of the apparatus of claim 5, and wherein the fraction of gas recycled to the recirculation feed point is controlled to maintain relative humidity in the gas fed to the hydrogen sulfide adsorber, or in the gas, leaving the hydrogen sulfide adsorber, within the specified range. 14. Способ по п. 13, где относительную влажность поддерживают в пределах диапазона от 25 до 95%, предпочтительно от 30 до 90% и наиболее предпочтительно от 40 до 80%.14. The method of claim 13, wherein the relative humidity is maintained within the range of 25 to 95%, preferably 30 to 90%, and most preferably 40 to 80%. 15. Способ по п. 10, где указанную газовую смесь подают в подающую линию устройства по п. 6, и где сжиженный диоксид углерода извлекают в качестве дополнительного продукта с указанной ступени конденсации диоксида углерода.15. The method of claim 10, wherein said gas mixture is fed into the feed line of the apparatus of claim 6, and wherein liquefied carbon dioxide is recovered as co-product from said carbon dioxide condensation stage. 16. Способ по любому из пп. 10-15, где указанная газовая смесь представляет собой биогаз из установки для анаэробного сбраживания.16. The method according to any one of paragraphs. 10-15, where said gas mixture is biogas from an anaerobic digestion plant.
RU2021107482A 2018-10-02 2019-09-18 Device and method for extraction of methane from gas mixture containing methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide RU2790130C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18198221.6 2018-10-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021107482A true RU2021107482A (en) 2022-09-22
RU2790130C2 RU2790130C2 (en) 2023-02-14

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11219856B2 (en) Installation and method for the treatment by membrane permeation of a gas stream with the methane concentration adjusted
US20210339189A1 (en) A device and a process for separating methane from a gas mixture containing methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide
Iovane et al. Experimental test with polymeric membrane for the biogas purification from CO2 and H2S
US20210283548A1 (en) Membrane permeation treatment with adjustment of the temperature of the first retentate as a function of the ch4 concentration in the third and/or fourth permeate
RU2013114713A (en) METHOD FOR GAS SEPARATION USING MEMBRANES WITH BLOWING OUT OUTPUT SURFACE TO REMOVE CO2 FROM GAS FUEL COMBUSTION PRODUCTS
Kárászová et al. A water-swollen thin film composite membrane for effective upgrading of raw biogas by methane
CN110891668A (en) Method and apparatus for processing raw natural gas comprising a membrane unit and distillation
US11504668B2 (en) Facility and method for the treatment by membrane permeation of a gas stream with adjustment of the third-permeate suctioning pressure
US10302357B2 (en) Process and apparatus for the production of CO and CO2
CN105431221A (en) Process for producing high purity co by membrane purification of soec-produced co
US11406932B2 (en) Membrane permeation treatment with adjustment of the number of membranes used as a function of the pressure of the feed gas flow
Ma et al. Study on selective hydrogen sulfide removal over carbon dioxide by catalytic oxidative absorption method with chelated iron as the catalyst
US11083991B2 (en) Installation and method for the treatment by membrane permeation of a gas stream with the aspiration pressure of the second permeate adjusted
US11202985B2 (en) Method to control the extraction rate in a membrane based biogas upgrading plant
RU2021107482A (en) DEVICE AND METHOD FOR SEPARATING METHANE FROM GAS MIXTURE CONTAINING METHANE, CARBON DIOXIDE AND HYDROGEN SULFIDE
WO2020236533A1 (en) Improving Sulfur Recovery Operation with Improved Carbon Dioxide Recovery
WO2011150899A3 (en) A process for enriching biogas from sewerage plants or agricultural basic industries in methane and an apparatus for carrying out the same.
JP6102130B2 (en) Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method
JP2017109914A (en) Membrane-type nitrogen producing facility, and nitrogen producing method
US20230338889A1 (en) Facility and method for producing biomethane with limited methane loss and limited co2 emissions
US20220073833A1 (en) Arrangement for regulation of a plant for the membrane permeation treatment of biogas
MY182920A (en) Method and apparatus for providing oxygenated hydrocarbons
US20170088785A1 (en) Process for injecting biomethane into a natural gas network
WO2024014494A1 (en) Gas separation system and enriched gas production method
RU2509595C1 (en) Method of membrane-adsorption concentration of hydrogen from lean gas mixes (versions)