Изобретение относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of separation of gas mixtures using semipermeable membranes and can be used in gas, oil, chemical and other industries.
Из описания к патенту ЕР 0110858 известен способ многостадийной очистки газовой смеси, включающий подачу по трубопроводу исходной газовой смеси в полость высокого давления первого мембранного газоразделительного модуля, подачу непроникшего через мембрану потока газа из полости высокого давления первого мембранного газоразделительного модуля в полость высокого давления второго мембранного газоразделительного модуля и проникшего потока газа из полости низкого давления первого мембранного газоразделительного модуля на утилизацию, направление непроникшего во втором мембранном газоразделительном модуле газового потока к потребителю и подачу проникшего потока газа из полости низкого давления второго мембранного газоразделительного модуля в трубопровод подачи исходной газовой смеси.From the description of patent EP 0110858, a method for multi-stage purification of a gas mixture is known, comprising supplying a source gas mixture through a pipeline to a high pressure cavity of a first membrane gas separation module, supplying a gas stream that has not penetrated through a membrane from a high pressure cavity of a first membrane gas separation module to a high pressure cavity of a second membrane gas separation module and the penetrated gas stream from the low pressure cavity of the first membrane gas separation module for disposal, e.g. The pressure in the second non-permeate gas separation membrane module to the consumer gas stream and feeding the permeate gas stream from the cavity of the second membrane gas separation module low pressure in the supply line of the initial gas mixture.
К недостатку известного способа следует отнести недостаточно высокую эффективность процесса газоразделения.The disadvantage of this method should include the insufficiently high efficiency of the gas separation process.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение эффективности процесса газоразделения.The technical result of the claimed technical solution is to increase the efficiency of the gas separation process.
Данный технический результат обеспечивается за счет того, что в способе многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления, включающем подачу по трубопроводу исходной газовой смеси в полость высокого давления первого мембранного газоразделительного модуля, подачу непроникшего через мембрану потока газа из полости высокого давления первого мембранного газоразделительного модуля в полость высокого давления второго мембранного газоразделительного модуля и проникшего потока газа из полости низкого давления первого мембранного газоразделительного модуля на утилизацию, направление непроникшего во втором мембранном газоразделительном модуле газового потока к потребителю и подачу проникшего потока газа из полости низкого давления второго мембранного газоразделительного модуля в трубопровод подачи исходной газовой смеси, с выхода каждого из мембранных газоразделительных модулей непрерывно отводят часть непроникшего потока газа и направляют ее на продувку полости низкого давления соответствующего мембранного газоразделительного модуля, при этом в полости низкого давления каждого мембранного газоразделительного модуля с помощью вакуум-компрессора понижают давление и компримируют выходящий из этих полостей газ. Производительность вакуум-компрессора выбирается из условия обеспечения наибольшего значения соотношения давлений на газоразделительной мембране мембранного модуля. Количество газа, идущего на продувку, выбирается из условия обеспечения наибольшей эффективности газоразделения мембранного модуля. Перед непосредственной подачей газовой смеси в полость высокого давления первого мембранного газоразделительного модуля можно осуществить охлаждение и сепарацию с фильтрацией газовой смеси для удаления выделившегося конденсата и механических примесей. Поток конденсата из сепаратора направляют в блок стабилизации конденсата, имеющего четыре выходящих потока, первый из которых в виде потока газа стабилизации подают в поток исходной газовой смеси для повторной переработки, второй сбросной газовый поток направляют на утилизацию, третий - из стабильного углеводородного конденсата отправляют на дальнейшую переработку либо закачивают в нефть, четвертый - поток водного конденсата отправляют на закачку в пласт для поддержания пластового давления либо направляют на утилизацию.This technical result is achieved due to the fact that in the method of multi-stage purification of the gas mixture to the parameters of its consumption, which includes supplying the initial gas mixture through the pipeline to the high pressure cavity of the first membrane gas separation module, supplying the gas stream that has not penetrated through the membrane from the high pressure cavity of the first membrane gas separation module into the high-pressure cavity of the second membrane gas separation module and the penetrated gas stream from the low-pressure cavity of the first the selected gas separation module for disposal, directing the non-penetrated gas stream in the second membrane gas separation module to the consumer and supplying the penetrated gas stream from the low pressure cavity of the second membrane gas separation module to the feed gas supply pipe, a portion of the non-penetrated gas stream is continuously diverted from the outlet of each membrane gas separation module and direct it to purge the low-pressure cavity of the corresponding membrane gas separation module, wherein in the low-pressure cavity of each membrane gas separation module, the pressure is reduced by a vacuum compressor and the gas exiting from these cavities is compressed. The capacity of the vacuum compressor is selected from the condition of ensuring the highest value of the pressure ratio on the gas separation membrane of the membrane module. The amount of gas going to purge is selected from the condition of ensuring the greatest efficiency of gas separation of the membrane module. Before direct supply of the gas mixture to the high-pressure cavity of the first membrane gas separation module, it is possible to carry out cooling and separation with filtering the gas mixture to remove released condensate and mechanical impurities. The condensate stream from the separator is directed to the condensate stabilization unit, which has four effluents, the first of which is supplied as a stabilization gas stream to the feed gas stream for recycling, the second waste gas stream is sent for disposal, and the third is sent from the stable hydrocarbon condensate for further the processing is either pumped into oil, the fourth - the stream of water condensate is sent for injection into the reservoir to maintain reservoir pressure or sent for disposal.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Исходную газовую смесь, например сырьевой попутный газ, по трубопроводу подают в полость высокого давления первого мембранного газоразделительного модуля. Из полости высокого давления первого мембранного газоразделительного модуля непроникший через мембрану поток газа направляют в полость высокого давления второго мембранного газоразделительного модуля, а проникший поток газа из полости низкого давления первого мембранного газоразделительного модуля с повышенным содержанием примесей, например тяжелых углеводородов, воды и двуокиси углерода, направляют на утилизацию. Непроникший во втором мембранном газоразделительном модуле газовый поток с пониженным содержанием примесей подают к потребителю. Проникший поток газа из полости низкого давления второго мембранного газоразделительного модуля направляют в трубопровод подачи исходного газа, где он смешивается с исходной газовой смесью. Для повышения эффективности газоразделения с выхода каждого из мембранных газоразделительных модулей непрерывно отводят часть непроникшего потока газа и направляют ее на продувку полости низкого давления соответствующего мембранного газоразделительного модуля, при этом в полости низкого давления каждого мембранного газоразделительного модуля с помощью вакуум-компрессора понижают давление и компримируют выходящий из этих полостей газ. Причем проникший газ второй стадии компримируют до давления не ниже, чем давление в исходной газовой смеси. Производительность вакуум-компрессора выбирается из условия обеспечения наибольшего значения соотношения давлений на газоразделительной мембране мембранного модуля. Количество газа, идущего на продувку, выбирается из условия обеспечения наибольшей эффективности газоразделения мембранного модуля. В ряде случаев перед непосредственной подачей газовой смеси в полость высокого давления первого мембранного газоразделительного модуля можно осуществлять ее охлаждение и сепарацию с фильтрацией газовой смеси для удаления выделившегося конденсата и механических примесей. Поток конденсата из сепаратора направляют в блок стабилизации конденсата, имеющий четыре выходящих потока, первый из которых в виде потока газа стабилизации подают в поток исходной газовой смеси для повторной переработки, второй сбросной газовый поток направляют на утилизацию, третий - из стабильного углеводородного конденсата отправляют на дальнейшую переработку либо закачивают в нефть, четвертый - поток водного конденсата отправляют на закачку в пласт для поддержания пластового давления либо направляют на утилизацию.The source gas mixture, for example, associated gas, is piped into the high-pressure cavity of the first membrane gas separation module. From the high-pressure cavity of the first membrane gas separation module, the non-penetrated gas stream through the membrane is directed to the high pressure cavity of the second membrane gas separation module, and the penetrated gas stream from the low pressure cavity of the first membrane gas separation module with a high content of impurities, for example, heavy hydrocarbons, water and carbon dioxide, is directed for disposal. Non-penetrated in the second membrane gas separation module gas stream with a low content of impurities is supplied to the consumer. The penetrated gas stream from the low pressure cavity of the second membrane gas separation module is sent to the feed gas supply pipe, where it is mixed with the feed gas mixture. To increase the efficiency of gas separation, a portion of the non-penetrated gas stream is continuously withdrawn from the outlet of each membrane gas separation module and directed to a purge of the low pressure cavity of the corresponding membrane gas separation module, while the pressure in the low pressure cavity of each membrane gas separation module is reduced and the effluent is compressed of these cavities is gas. Moreover, the penetrated gas of the second stage is compressed to a pressure not lower than the pressure in the original gas mixture. The capacity of the vacuum compressor is selected from the condition of ensuring the highest value of the pressure ratio on the gas separation membrane of the membrane module. The amount of gas going to purge is selected from the condition of ensuring the greatest efficiency of gas separation of the membrane module. In some cases, before directly supplying the gas mixture to the high-pressure cavity of the first membrane gas separation module, it is possible to cool and separate it with filtering the gas mixture to remove the condensate and mechanical impurities. The condensate stream from the separator is sent to the condensate stabilization unit, which has four effluents, the first of which is supplied as a stabilization gas stream to the feed gas stream for recycling, the second waste gas stream is sent for disposal, and the third is sent from the stable hydrocarbon condensate for further the processing is either pumped into oil, the fourth - the stream of water condensate is sent for injection into the reservoir to maintain reservoir pressure or sent for disposal.
Таким образом, за счет продувки полостей низкого давления мембранных газоразделительных модулей и одновременного с этим поддержания в них пониженного давления обеспечивается эффективное разделение газовой смеси, а следовательно, повышается эффективность способа в целом.Thus, by purging the low-pressure cavities of the membrane gas separation modules and at the same time maintaining reduced pressure in them, efficient separation of the gas mixture is ensured, and therefore, the efficiency of the whole process is increased.