RU2645140C1 - Method of membrane gas separation and plant for its implementation - Google Patents

Method of membrane gas separation and plant for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2645140C1
RU2645140C1 RU2016139927A RU2016139927A RU2645140C1 RU 2645140 C1 RU2645140 C1 RU 2645140C1 RU 2016139927 A RU2016139927 A RU 2016139927A RU 2016139927 A RU2016139927 A RU 2016139927A RU 2645140 C1 RU2645140 C1 RU 2645140C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas separation
gas
permeate
separation device
compressor
Prior art date
Application number
RU2016139927A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Валерьевич Ворошилов
Геннадий Иванович Мальцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Тегас"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Тегас"
Priority to RU2016139927A priority Critical patent/RU2645140C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2645140C1 publication Critical patent/RU2645140C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/225Multiple stage diffusion
    • B01D53/226Multiple stage diffusion in serial connexion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/04Purification or separation of nitrogen
    • C01B21/0405Purification or separation processes
    • C01B21/0433Physical processing only
    • C01B21/045Physical processing only by adsorption in solids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: membrane gas separation method comprises compressing feed gas mixture in compressor stages, feeding gas from the intermediate compression stage into a gas separating device with membrane elements, dividing the gas mixture flow into permeate and retentate, increasing the permeate pressure, and feeding the permeate to the intermediate compression stage preceding the gas separating device. The permeate pressure is increased by a first shut-off control device, a portion of permeate which left the gas separating device is discharged through a second shut-off control device, a portion of retentate after gas separation is fed to the gas separating device inlet. The membrane gas separation plant is also claimed.
EFFECT: increased amount of gas mixture fed to the gas separating device and simplified control of parameters of the gas separation plant by the concentration of retentate and performance, reduced energy costs for increasing the pressure of permeate which left the gas separating device.
7 cl, 2 tbl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Заявляемая группа технических решений относится к области мембранного газоразделения.The inventive group of technical solutions relates to the field of membrane gas separation.

Уровень техникиState of the art

Известен способ разделения и/или очистки газовых смесей, содержащих труднопроникающие и легкопроникающие через полупроницаемую мембрану компоненты (патент РФ №2322284 на изобретение, МПК B01D 53/00, 2008, [1]). В этом способе, как и в заявляемом, создают поток газовой смеси высокого давления, идущий на мембрану, на которой он делится на поток высокого давления с одной стороны полупроницаемой мембраны, обогащающийся труднопроникающими компонентами и поток низкого давления с другой стороны мембраны, обогащающийся легкопроникающими компонентами. После прохождения через мембрану отбирают поток газовой смеси высокого давления, обогащенного труднопроникающим компонентом. Поток низкого давления компримируют и возвращают в исходную газовую смесь. После этого процесс повторяют до возможно полного выделения одного из компонентов, или требуемой чистоты очищаемого газа.A known method of separation and / or purification of gas mixtures containing hardly penetrating and easily penetrating components through a semipermeable membrane (RF patent No. 23232284 for an invention, IPC B01D 53/00, 2008, [1]). In this method, as in the claimed one, a high-pressure gas mixture flows to the membrane, where it is divided into a high-pressure stream from one side of the semi-permeable membrane, enriched with difficult-to-penetrate components, and a low pressure stream from the other side of the membrane, which is enriched with low-penetrating components. After passing through the membrane, a stream of a high pressure gas mixture enriched in a difficult to penetrate component is selected. The low pressure stream is compressed and returned to the original gas mixture. After this, the process is repeated until the complete separation of one of the components, or the required purity of the gas to be purified, is obtained.

В указанном способе [1] исходную смесь предварительно помещают в питающий резервуар. Поток с легкопроникающими компонентами возвращают после мембраны в исходную газовую смесь с помощью вакуум-компрессора.In the specified method [1], the initial mixture is preliminarily placed in a feed tank. The flow with easily penetrating components is returned after the membrane to the original gas mixture using a vacuum compressor.

Первым недостатком указанного способа разделения и/или очистки газовых смесей [1] является использование вакуум-компрессора для создания потока с легкопроникающими компонентами. При этом вакуум-компрессором понижают давление потока с легкопроникающими компонентами ниже атмосферного и тем самым повышают разность давлений между давлением газовой смеси на входе в мембрану и давлением вакуумированного потока с легкопроникающими компонентами. Тем самым повышается разделительная способность мембраны. Использование вакуум-компрессора увеличивает затраты энергии на разделение газовых смесей. Вторым недостатком аналога [1] является то, что при длительной работе концентрация легкопроникающих компонентов в питающем резервуаре возрастает. Соответственно увеличивается концентрация легкопроникающих компонентов в газе, покинувшем мембрану.The first disadvantage of this method of separation and / or purification of gas mixtures [1] is the use of a vacuum compressor to create a stream with easily penetrating components. In this case, the vacuum compressor reduces the pressure of the flow with easily penetrating components below atmospheric and thereby increases the pressure difference between the pressure of the gas mixture at the inlet to the membrane and the pressure of the evacuated stream with easily penetrating components. This increases the separation ability of the membrane. Using a vacuum compressor increases the energy costs of separating gas mixtures. The second disadvantage of the analogue [1] is that during prolonged operation, the concentration of easily penetrating components in the supply tank increases. Accordingly, the concentration of low-penetrating components in the gas leaving the membrane increases.

Известен также способ трехступенчатого мембранного газоразделения (патент США №5102432 на изобретение, МПК B01D 53/22, 1992, [2]). В этом способе, как и в заявляемом, газовую смесь сжимают последовательно в трех воздушных компрессорах. После третьего воздушного компрессора газ поступает в мембраны третьей ступени разделения. Компонент газа, который не прошел сквозь стенки мембраны третьей ступени, извлекают из системы. Пермеат третьей ступени сжимают до требуемого давления и рециркулируют на вход второго воздушного компрессора.There is also a known method of three-stage membrane gas separation (US patent No. 5102432 for the invention, IPC B01D 53/22, 1992, [2]). In this method, as in the claimed, the gas mixture is compressed sequentially in three air compressors. After the third air compressor, gas enters the membranes of the third separation stage. The gas component that did not pass through the walls of the third stage membrane is recovered from the system. The permeate of the third stage is compressed to the required pressure and recycled to the inlet of the second air compressor.

У указанного аналога [2] газоразделение проводят в три ступени. Газ после сжатия в первом воздушном компрессоре подают под давлением в мембраны первой ступени разделения воздуха. Пермеат первой ступени извлекают из мембраны для использования вне системы. Компонент газа, который не прошел сквозь стенки мембраны первой ступени, поступает во второй компрессор, и затем к мембранам второй ступени разделения. Непрошедший сквозь стенки мембраны второй ступени компонент газа поступает в третий воздушный компрессор. Пермеат второй ступени рециркулируют в исходную газовую смесь. Давление пермеата третьей ступени повышают компрессором.The specified analogue [2] gas separation is carried out in three stages. The gas after compression in the first air compressor is supplied under pressure to the membranes of the first stage of air separation. The permeate of the first stage is removed from the membrane for use outside the system. The gas component that did not pass through the walls of the first stage membrane enters the second compressor, and then to the membranes of the second separation stage. The gas component that has not passed through the walls of the second stage membrane enters the third air compressor. The second stage permeate is recycled to the feed gas mixture. The pressure of the permeate of the third stage is increased by a compressor.

Первым недостатком способа мембранного газоразделения [2] является необходимость использования компрессора для повышения давления пермеата третьей ступени. Это повышает энергетические затраты на реализацию способа. Вторым недостатком способа [2] является то, что для обеспечения требуемых показателей системы по концентрации азота газоразделение осуществляют после каждого компрессора. Это усложняет регулирование показателей системы по концентрации азота и производительности.The first disadvantage of the membrane gas separation method [2] is the need to use a compressor to increase the pressure of the permeate of the third stage. This increases the energy cost of implementing the method. The second disadvantage of the method [2] is that to ensure the required performance of the system for nitrogen concentration, gas separation is carried out after each compressor. This complicates the regulation of the performance of the system in terms of nitrogen concentration and productivity.

Указанный аналог [2] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому способу мембранного газоразделения. Поэтому он принят в качестве прототипа.The specified analogue [2] is the set of essential features the closest analogue of the same purpose to the claimed method of membrane gas separation. Therefore, it is adopted as a prototype.

Известна, например, группа азотных компрессорных станций (патент РФ №113312 на полезную модель, МПК F04B 41/00, 2012 [3]; патент РФ на ПМ №114489 на полезную модель, МПК F04B 41/00, F04B 45/00, 2012 [4]; патент РФ на ПМ №128258 на полезную модель, МПК F04B 41/00, F04B 41/06, F04B 25/02, 2013, [5]). Как и в заявляемой установке указанные аналоги содержат многоступенчатый компрессор. При этом выход промежуточной ступени компрессора соединен со входом газоразделительного блока, а выход газоразделительного блока соединен со входом ступени компрессора, следующей за промежуточной ступенью.A group of nitrogen compressor stations is known, for example (RF patent No. 1133312 for utility model, IPC F04B 41/00, 2012 [3]; RF patent for PM No. 114489 for utility model, IPC F04B 41/00, F04B 45/00, 2012 [4]; RF patent for ПМ No. 128258 for utility model, IPC F04B 41/00, F04B 41/06, F04B 25/02, 2013, [5]). As in the inventive installation, these analogues contain a multistage compressor. In this case, the output of the intermediate stage of the compressor is connected to the input of the gas separation unit, and the output of the gas separation unit is connected to the input of the stage of the compressor following the intermediate stage.

Недостатком указанных устройств является то, что первая и промежуточные ступени имеют ограниченную производительность по условиям всасывания и не могут обеспечить повышенный объем воздуха, поступающего на газоразделение. Следовательно, указанные станции имеют ограниченную производительность.The disadvantage of these devices is that the first and intermediate stages have limited performance under suction conditions and cannot provide an increased amount of air entering the gas separation. Therefore, these stations have limited performance.

Известна также система трехступенчатого мембранного газоразделения (патент США №5102432 на изобретение, МПК B01D 53/22, 1992, [2]). Как и в заявляемой установке указанный аналог [2] содержит несколько ступеней сжатия газа, выполненных в компрессорах, и газоразделительные мембраны. При этом выход пермеата мембраны третьей ступени соединен с компрессором второй ступени сжатия через компрессор.Also known is a three-stage membrane gas separation system (US patent No. 5102432 for the invention, IPC B01D 53/22, 1992, [2]). As in the inventive installation, the specified analogue [2] contains several stages of gas compression made in compressors, and gas separation membranes. The output of the permeate membrane of the third stage is connected to the compressor of the second stage of compression through the compressor.

Первым недостатком аналога [2] является то, что устройством, повышающим давление пермеата, является компрессор. Это усложняет схему системы газоразделения, повышает энергетические затраты и соответственно снижает эффективность газоразделения. Вторым недостатком аналога [2] является соединение каждого компрессора с мембраной соответствующей ступени. Это усложняет конструкцию системы мембранного газоразделения.The first disadvantage of the analogue [2] is that the compressor increasing the pressure of the permeate is a compressor. This complicates the scheme of the gas separation system, increases energy costs and, accordingly, reduces the efficiency of gas separation. The second disadvantage of the analogue [2] is the connection of each compressor with a membrane of the corresponding stage. This complicates the design of the membrane gas separation system.

Указанный аналог [2] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемой установке мембранного газоразделения. Поэтому он принят в качестве прототипа.The specified analogue [2] is the set of essential features the closest analogue of the same purpose to the inventive installation of membrane gas separation. Therefore, it is adopted as a prototype.

Раскрытие сущности технического решенияDisclosure of the essence of the technical solution

Технической задачей, на решение которой направлены заявляемый способ и установка мембранного газоразделения является увеличение производительности установки мембранного газоразделения по азоту с концентрацией не менее 90% до 600 н.м3/час, при использовании двухрядного пятиступенчатого оппозитного компрессора базы 2ГМ2.5 с цилиндрами одинарного действия.The technical problem to be solved by the claimed method and installation of membrane gas separation is to increase the productivity of the membrane gas separation unit for nitrogen with a concentration of not less than 90% to 600 nm 3 / h when using a two-row five-stage opposed compressor base 2ГМ2.5 with single-acting cylinders .

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой группой технических решений является увеличение количества газовой смеси, подаваемой в газоразделительное устройство в сочетании с упрощением регулирования показателей установки газоразделения по концентрации ретентата и производительности.The technical result provided by the claimed group of technical solutions is to increase the amount of gas mixture supplied to the gas separation device in combination with simplifying the regulation of the gas separation unit in terms of retentate concentration and productivity.

Другим техническим результатом является снижение затрат энергии на повышение давления пермеата, покинувшего газоразделительное устройство.Another technical result is the reduction of energy costs for increasing the pressure of the permeate leaving the gas separation device.

Сущность заявленного способа мембранного газоразделения состоит в том, что исходную газовую смесь сжимают в ступенях компрессора, и затем подают газ из промежуточной ступени сжатия в газоразделительное устройство с мембранными элементами. В газоразделительном устройстве происходит разделение потока газовой смеси на пермеат и ретентат. Затем повышают давление пермеата, покинувшего газоразделительное устройство, и подают пермеат в промежуточную ступень сжатия, предшествующую газоразделительному устройству. Отличается тем, что:The essence of the claimed method of membrane gas separation is that the initial gas mixture is compressed in the compressor stages, and then gas is supplied from the intermediate compression stage to a gas separation device with membrane elements. In the gas separation device, the gas mixture is separated into permeate and retentate. Then, the pressure of the permeate leaving the gas separation device is increased, and permeate is supplied to the intermediate compression stage preceding the gas separation device. It differs in that:

- давление пермеата повышают первым запорно-регулирующим устройством;- the permeate pressure is increased by the first locking-regulating device;

- часть пермеата, покинувшего газоразделительное устройство, отводят через второе запорно-регулирующее устройство;- part of the permeate that left the gas separation device is diverted through a second locking and regulating device;

- часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства.- part of the retentate after gas separation is fed to the inlet of the gas separation device.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного способа мембранного газоразделения, обеспечивающих достижение технического результата «увеличение количества газовой смеси, подаваемой в газоразделительное устройство в сочетании с упрощением регулирования показателей установки газоразделения по концентрации ретентата и производительности».The above essence is a set of essential features of the claimed method of membrane gas separation, ensuring the achievement of the technical result "increase the amount of gas mixture supplied to the gas separation device in combination with simplifying the regulation of the gas separation unit according to the concentration of retentate and productivity".

Технический результат «снижение затрат энергии на повышение давления пермеата, покинувшего газоразделительное устройство» достигается за счет того, что давление пермеата повышают первым запорно-регулирующим устройством.The technical result of "reducing energy costs to increase the pressure of the permeate leaving the gas separation device" is achieved due to the fact that the permeate pressure is increased by the first shut-off and control device.

В частных случаях допустимо осуществлять способ мембранного газоразделения следующим образом.In particular cases, it is permissible to carry out the membrane gas separation method as follows.

Газ подают в газоразделительное устройство предпочтительно после третьей ступени сжатия, а подачу пермеата осуществляют во вторую ступень сжатия.The gas is supplied to the gas separation device preferably after the third compression stage, and the permeate is supplied to the second compression stage.

Часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства через, по меньшей мере, одну промежуточную ступень сжатия, после газоразделительного устройства.Part of the retentate after gas separation is fed to the inlet of the gas separation device through at least one intermediate compression stage, after the gas separation device.

Часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства предпочтительно после четвертой ступени сжатия.Part of the retentate after gas separation is fed to the inlet of the gas separation device, preferably after the fourth compression stage.

Сущность заявленной установки мембранного газоразделения состоит в том, что установка мембранного газоразделения содержит многоступенчатый компрессор и газоразделительное устройство. При этом выход газовой смеси промежуточной ступени компрессора соединен со входом газовой смеси газоразделительного устройства. При этом выход пермеата газоразделительного устройства соединен с промежуточной ступенью компрессора, предшествующей газоразделительному устройству через средство повышения давления. Отличается тем, что:The essence of the claimed installation of membrane gas separation is that the installation of membrane gas separation contains a multistage compressor and a gas separation device. In this case, the outlet of the gas mixture of the intermediate stage of the compressor is connected to the inlet of the gas mixture of the gas separation device. In this case, the permeate outlet of the gas separation device is connected to the intermediate stage of the compressor preceding the gas separation device through the pressure boosting means. It differs in that:

- средство повышения давления представляет собой первое запорно-регулирующее устройство;- the means of increasing pressure is the first locking and regulating device;

- установка мембранного газоразделения снабжена линией отвода части пермеата из газоразделительного устройства, при этом на линии отвода части пермеата установлено второе запорно-регулирующее устройство;- the membrane gas separation unit is equipped with a line for withdrawing part of the permeate from the gas separation device, while a second locking and regulating device is installed on the line for withdrawing part of the permeate;

- выход ретентата промежуточной ступени сжатия после газоразделительного устройства дополнительно соединен со входом газа газоразделительного устройства.- the output of the retentate of the intermediate compression stage after the gas separation device is additionally connected to the gas inlet of the gas separation device.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленной установки мембранного газоразделения, обеспечивающих достижение технического результата «увеличение количества газовой смеси, подаваемой в газоразделительное устройство в сочетании с упрощением регулирования показателей установки газоразделения по концентрации ретентата и производительности».The above essence is a combination of essential features of the claimed installation of membrane gas separation, ensuring the achievement of the technical result "an increase in the amount of gas mixture supplied to the gas separation device in combination with simplifying the regulation of the parameters of the gas separation unit according to the concentration of retentate and performance".

Технический результат «снижение затрат энергии на повышение давления пермеата, покинувшего газоразделительное устройство» достигается за счет того, что средство повышения давления представляет собой первое запорно-регулирующее устройство.The technical result of "reducing energy costs to increase the pressure of the permeate leaving the gas separation device" is achieved due to the fact that the means of increasing pressure is the first locking and regulating device.

В частных случаях допустимо выполнять установку мембранного газоразделения следующим образом.In special cases, it is permissible to carry out the installation of membrane gas separation as follows.

Компрессор выполнен предпочтительно пятиступенчатым. При этом выход газовой смеси третьей ступени сжатия соединен со входом газовой смеси газоразделительного устройства. Кроме того, выход пермеата газоразделительного устройства соединен со входом второй ступени сжатия компрессора.The compressor is preferably made in five stages. In this case, the outlet of the gas mixture of the third compression stage is connected to the inlet of the gas mixture of the gas separation device. In addition, the permeate outlet of the gas separation device is connected to the inlet of the second compressor compression stage.

Выход ретентата предпочтительно четвертой ступени сжатия соединен со входом газа газоразделительного устройства.The outlet of the retentate, preferably of the fourth compression stage, is connected to the gas inlet of the gas separation device.

Авторами технических решений заявленной группы изготовлен опытный образец установки мембранного газоразделения, испытания которого подтвердили достижение технических результатов.The authors of the technical solutions of the claimed group made a prototype installation of membrane gas separation, tests of which confirmed the achievement of technical results.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фигуре показана схема осуществления способа и установки мембранного газоразделения.The figure shows a diagram of the implementation of the method and installation of membrane gas separation.

Лучшие варианты осуществления изобретенияThe best embodiments of the invention

Способ мембранного газоразделения осуществляют следующим образом.The membrane gas separation method is as follows.

Исходную газовую смесь, преимущественно воздух, сжимают, предпочтительно, в трех ступенях (2, 3, 4) многоступенчатого поршневого компрессора (1) до давления 2 - 2,9 МПа (фиг.). При этом расход воздуха, приведенный к нормальным условиям, составляет 720 н.м3/час. Поршневой компрессор представляет собой двухрядный пятиступенчатый оппозитный компрессор 2ГМ2.5 с цилиндрами одинарного действия.The initial gas mixture, mainly air, is compressed, preferably in three stages (2, 3, 4) of a multi-stage reciprocating compressor (1) to a pressure of 2 - 2.9 MPa (Fig.). At the same time, the air flow reduced to normal conditions is 720 n.m 3 / hour. The piston compressor is a two-row five-stage opposed compressor 2GM2.5 with single-acting cylinders.

Из третьей ступени сжатия (4) газ подают в газоразделительное устройство (5) с мембранными элементами. В газоразделительном устройстве (5) происходит разделение потока газовой смеси на два: поток, не пропущенный мембраной, - ретентат и поток, проникший через мембрану, - пермеат. Движущей силой газоразделения является разность парциальных давлений газов по обе стороны мембраны. При этом пространство с одной стороны мембранных элементов заполняется пермеатом, а пространство с другой стороны мембранных элементов заполняется ретентатом. Пермеат представляет собой поток газа, обогащенный кислородом и молекулами воды, а ретентат представляет собой поток газа, обогащенный азотом.From the third compression stage (4), gas is supplied to a gas separation device (5) with membrane elements. In the gas separation device (5), the gas mixture flows are divided into two: a stream not passed by the membrane — retentate and a stream penetrated through the membrane — permeate. The driving force of gas separation is the difference in partial pressures of gases on both sides of the membrane. In this case, the space on one side of the membrane elements is filled with permeate, and the space on the other side of the membrane elements is filled with retentate. Permeate is a gas stream enriched in oxygen and water molecules, and retentate is a gas stream enriched in nitrogen.

Давление пермеата, покинувшего газоразделительное устройство (5), повышают первым запорно-регулирующим устройством (6) до давления всасывания второй ступени компрессора (3), равного 0,3-0,31 МПа. В качестве запорно-регулирующего устройства (6) предпочтительно используют игольчатый вентиль. В отличие от прототипа [2], использование первого запорно-регулирующего устройства (6) вместо компрессора позволяет уменьшить затраты энергии.The pressure of the permeate leaving the gas separation device (5) is increased by the first shut-off and control device (6) to the suction pressure of the second stage of the compressor (3), equal to 0.3-0.31 MPa. As a locking and regulating device (6), a needle valve is preferably used. In contrast to the prototype [2], the use of the first shut-off and control device (6) instead of the compressor can reduce energy costs.

Затем поток пермеата охлаждают в охладителе (7) и сепарируют в циклонном сепараторе (8) с целью максимального удаления воды. Отсепарированный поток пермеата подают во вторую ступень (3) компрессора (1) через кран (9) и обратный клапан (10), где происходит смешение пермеата со сжимаемым исходным газом.Then the permeate stream is cooled in a cooler (7) and separated in a cyclone separator (8) in order to remove water as much as possible. The separated permeate stream is fed to the second stage (3) of the compressor (1) through a valve (9) and a check valve (10), where the permeate is mixed with a compressible source gas.

После сжатия во второй (3) и третьей (4) ступенях компрессора (1) смесь газов с величиной расхода от 1000 до 1050 н.м3/час вновь подают в газоразделительное устройство (5). Таким образом количество газовой смеси, подаваемой в газоразделительное устройство (5) по сравнению с первым циклом увеличивается с 720 н.м3/час до 1000 - 1050 н.м3/час. После газоразделительного устройства (5) часть пермеата возвращают во вторую ступень сжатия (3) и выводят установку на стационарный режим по производительности и заданной концентрации азота.After compression in the second (3) and third (4) stages of the compressor (1), the gas mixture with a flow rate from 1000 to 1050 nm 3 / hour is again fed into the gas separation device (5). Thus, the amount of the gas mixture supplied to the gas separation device (5) in comparison with the first cycle increases from 720 nm 3 / hour to 1000 - 1050 nm 3 / hour. After the gas separation device (5), a part of the permeate is returned to the second compression stage (3) and the unit is brought to a stationary mode in terms of productivity and a given nitrogen concentration.

С целью предотвращения циклического увеличения концентрации кислорода в потоке пермеата и во входящем в газоразделительное устройство (5) потоке газа, во вторую ступень (3) компрессора (1) отводят первую часть пермеата, а остальную часть отводят через второе запорно-регулирующее устройство (11). При этом отводят 29-50% пермеата от объема потока пермеата на выходе из газоразделительного устройства (5). Отведение части пермеата через второе запорно-регулирующее устройство (11) позволяет предотвратить необходимость увеличения количества мембран и, следовательно, упрощает регулирование показателей установки по концентрации ретентата и производительности.In order to prevent a cyclic increase in the oxygen concentration in the permeate stream and in the gas stream entering the gas separation device (5), the first part of the permeate is diverted to the second stage (3) of the compressor (1), and the rest is diverted through the second shut-off and control device (11) . In this case, 29-50% of permeate is withdrawn from the volume of the permeate stream at the outlet of the gas separation device (5). The removal of part of the permeate through the second locking and regulating device (11) prevents the need for an increase in the number of membranes and, therefore, simplifies the adjustment of the installation parameters by the concentration of retentate and productivity.

Сброс пермеата регулируют, изменяя объемы сбрасываемого пермеата в зависимости от условий эксплуатации. Объем сбрасываемого пермеата изменяют ручным управлением, электроприводом, редукторами ДО СЕБЯ и ПОСЛЕ СЕБЯ, предохранительными клапанами и т.д.Permeate discharge is controlled by changing the volume of permeate discharged depending on the operating conditions. The volume of discharged permeate is changed by manual control, electric drive, gearboxes BEFORE AND AFTER YOURSELF, safety valves, etc.

Давление ретентата на выходе из газоразделительного устройства (5) понижается, по сравнению с давлением газа на входе в газоразделительное устройство (5) на 0,1-0,2 бар. Обогащенный азотом до нужных концентраций поток ретентата после газоразделительного устройства (5) поступает в четвертую ступень сжатия (12) компрессора (1). После сжатия в четвертой (12) и пятой (13) ступенях компрессора (1) до давления 2,5 МПа ретентат поступает потребителю.The pressure of the retentate at the outlet of the gas separation device (5) is reduced, compared with the gas pressure at the inlet to the gas separation device (5) by 0.1-0.2 bar. The retentate stream enriched with nitrogen to the desired concentrations after the gas separation device (5) enters the fourth compression stage (12) of the compressor (1). After compression in the fourth (12) and fifth (13) stages of the compressor (1) to a pressure of 2.5 MPa, the retentate is supplied to the consumer.

С целью упрощения регулирования показателей установки по концентрации азота и производительности, часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства (5) через запорное устройство (14). Это позволяет повысить концентрацию азота во входящем потоке на газоразделение и снизить концентрацию кислорода в пермеате. Так как объем отбора ретентата небольшой, например, 50-100 н.м3/час, то энергетически целесообразно, чтобы отбор ретентата производился при наименьших перепадах давления. С целью уменьшения затрат энергии часть ретентата направляют на вход газоразделительного устройства (5) после четвертой ступени сжатия (12).In order to simplify the regulation of the plant’s performance in terms of nitrogen concentration and productivity, a part of the retentate after gas separation is fed to the inlet of the gas separation device (5) through a locking device (14). This allows you to increase the concentration of nitrogen in the inlet stream for gas separation and to reduce the concentration of oxygen in the permeate. Since the withdrawal volume of the retentate is small, for example, 50-100 n.m 3 / h, it is energetically advisable that the withdrawal of retentate be carried out at the lowest pressure drop. In order to reduce energy costs, part of the retentate is sent to the inlet of the gas separation device (5) after the fourth compression stage (12).

Примеры конкретного выполнения.Examples of specific performance.

Пример 1. Исходную газовую смесь подают в газоразделительное устройство (5) после второй ступени сжатия (3) (не показано). Поток пермеата, покинувшего газоразделительное устройство (5), возвращают во вторую ступень (3) компрессора (1), где происходит смешение пермеата с исходной газовой смесью. Цикл повторяют до вывода установки на стационарный режим по производительности и заданной концентрации азота.Example 1. The source gas mixture is fed into a gas separation device (5) after the second compression stage (3) (not shown). The flow of permeate leaving the gas separation device (5) is returned to the second stage (3) of the compressor (1), where the permeate is mixed with the initial gas mixture. The cycle is repeated until the unit is brought to a stationary mode in terms of productivity and a given nitrogen concentration.

Пример 2. Мембраны газоразделительного устройства (5) выбирают, учитывая повышение концентрации кислорода в смеси, поступающей на газоразделение, по сравнению с воздухом на 3-4%, а также влияние на разделительные способности мембран повышение выходного давления пермеата до 0,3-0,31 МПа. Повышение концентрации кислорода в смеси, поступающей на газоразделение, происходит за счет смешивания воздуха после промежуточной ступени, предшествующей газоразделительному устройству (5) и пермеата после газоразделительного устройства (5).Example 2. The membranes of the gas separation device (5) are selected, taking into account the increase in oxygen concentration in the mixture supplied to the gas separation, compared with air by 3-4%, as well as the effect on the separation ability of the membranes, an increase in the permeate outlet pressure to 0.3-0, 31 MPa. The increase in oxygen concentration in the mixture supplied to gas separation occurs due to air mixing after the intermediate stage preceding the gas separation device (5) and permeate after the gas separation device (5).

Пример 3. В первой ступени сжатия (2) компрессора (1) получают величину производительности 720 н.м3/час, во второй и третьей ступенях (3, 4) получают 1050 н.м3/час каждая, в четвертой и пятой ступенях (12, 13) получают по 600 н.м3/час азотной газовой смеси с концентрацией азота 90,0% каждая.Example 3. In the first stage of compression (2) of the compressor (1), a productivity of 720 n.m 3 / hour is obtained, in the second and third stages (3, 4), 1050 n m 3 / hour each is obtained, in the fourth and fifth stages (12, 13) receive 600 n.m 3 / h of a nitrogen gas mixture with a nitrogen concentration of 90.0% each.

Реализация заявляемого способа мембранного газоразделения не ограничивается приведенными выше примерами.The implementation of the proposed method of membrane gas separation is not limited to the above examples.

Установка для мембранного газоразделения (фиг.) содержит многоступенчатый поршневой компрессор (1), газоразделительное устройство (5), первое запорно-регулирующее устройство (6), охладитель (7) и циклонный сепаратор (8).Installation for membrane gas separation (Fig.) Contains a multistage piston compressor (1), gas separation device (5), the first shut-off and control device (6), cooler (7) and cyclone separator (8).

Многоступенчатый поршневой компрессор (1) преимущественно выполнен на базе двухрядного пятиступенчатого оппозитного компрессора 2ГМ2.5 с цилиндрами одинарного действия.The multi-stage piston compressor (1) is mainly made on the basis of a two-row five-stage opposed compressor 2GM2.5 with single-acting cylinders.

Выход газовой смеси промежуточной, предпочтительно третьей ступени сжатия (4) соединен со входом газовой смеси газоразделительного устройства (5).The outlet of the gas mixture of the intermediate, preferably third compression stage (4) is connected to the inlet of the gas mixture of the gas separation device (5).

Газоразделительное устройство (5) предназначено для разделения потока газовой смеси на два: поток, не пропущенный мембраной, - ретентат и поток, проникший через мембрану, - пермеат. Пермеат представляет собой поток газа, обогащенный кислородом и молекулами воды, а ретентат представляет собой поток газа, обогащенный азотом.The gas separation device (5) is designed to separate the gas mixture stream into two: a stream not passed by the membrane — retentate and a stream penetrated through the membrane — permeate. Permeate is a gas stream enriched in oxygen and water molecules, and retentate is a gas stream enriched in nitrogen.

Выход ретентата газоразделительного устройства (5) соединен с четвертой ступенью сжатия (12) компрессора (1). Выход ретентата промежуточной ступени сжатия после газоразделительного устройства (5) дополнительно соединен со входом газа газоразделительного устройства (5). Например, выход ретентата четвертой ступени сжатия (12) дополнительно соединен со входом газа газоразделительного устройства (5) через запорное устройство (14). Запорное устройство (14) выполнено в виде игольчатого вентиля.The retentate outlet of the gas separation device (5) is connected to the fourth compression stage (12) of the compressor (1). The output of the retentate of the intermediate compression stage after the gas separation device (5) is additionally connected to the gas inlet of the gas separation device (5). For example, the retentate outlet of the fourth compression stage (12) is additionally connected to the gas inlet of the gas separation device (5) through a locking device (14). The locking device (14) is made in the form of a needle valve.

С целью повышения количества исходной газовой смеси, поступающей на газоразделение, выход пермеата газоразделительного устройства (5) соединен со входом второй ступени сжатия (3) компрессора (1) через первое запорно - регулирующее устройство (6), охладитель (7), циклонный сепаратор (8), кран (9) и обратный клапан (10).In order to increase the amount of the initial gas mixture entering the gas separation, the permeate outlet of the gas separation device (5) is connected to the input of the second compression stage (3) of the compressor (1) through the first shut-off-control device (6), cooler (7), cyclone separator ( 8), tap (9) and check valve (10).

Первое запорно - регулирующее устройство (6) повышает давление пермеата приблизительно до давления всасывания второй ступени сжатия (3), равное 0,3-0,31 МПа. Первое запорно-регулирующее устройство (6) представляет собой игольчатый вентиль.The first locking and regulating device (6) increases the permeate pressure to approximately the suction pressure of the second compression stage (3), equal to 0.3-0.31 MPa. The first locking and regulating device (6) is a needle valve.

Охладитель (7) предназначен для охлаждения пермеата до требуемой температуры.The cooler (7) is designed to cool the permeate to the desired temperature.

Циклонный сепаратор (8) предназначен для максимального удаления воды из пермеата.The cyclone separator (8) is designed for maximum removal of water from the permeate.

Установка мембранного газоразделения снабжена линией отвода части пермеата после газоразделительного устройства (5). На линии отвода части пермеата установлено второе запорно-регулирующее устройство (11). Кроме того, на линии отвода части пермеата могут быть установлены элементы регулирования объема, сбрасываемого пермеата, например, механизмы ручного управления, электропривод, редукторы ДО СЕБЯ и ПОСЛЕ СЕБЯ, предохранительные клапаны и т.д.The membrane gas separation unit is equipped with a discharge line for a part of the permeate after the gas separation device (5). A second locking and regulating device (11) is installed on the drain line of part of the permeate. In addition, elements for regulating the volume of permeate discharged, for example, manual control mechanisms, an electric drive, gearboxes MYSELF and AFTER MYSELF, safety valves, etc., can be installed on the drainage line of a part of the permeate.

Наличие линии отвода части пермеата со вторым запорно-регулирующим устройством (11) позволяет предотвратить необходимость увеличения количества мембран и, следовательно, упрощает регулирование показателей установки по концентрации ретентата и производительности.The presence of a drainage line for a part of the permeate with a second locking and regulating device (11) prevents the need for an increase in the number of membranes and, therefore, simplifies the adjustment of the installation parameters by retentate concentration and productivity.

Примеры конкретного выполнения.Examples of specific performance.

Пример 1. Со входом газовой смеси газоразделительного устройства (5) может быть соединен выход газовой смеси второй ступени сжатия (3) компрессора (1) (не показано). При этом выход пермеата газоразделительного устройства (5) соединен со входом второй ступени сжатия (3) компрессора (1).Example 1. With the input of the gas mixture of the gas separation device (5) can be connected to the output of the gas mixture of the second compression stage (3) of the compressor (1) (not shown). The output of the permeate of the gas separation device (5) is connected to the input of the second compression stage (3) of the compressor (1).

Пример 2. В газоразделительном устройстве (5) использованы мембраны PA-6050N1 или РА-6050 Р3 производства AIR PRODUCTS. Со входом газовой смеси газоразделительного устройства (5) соединен выход газовой смеси третьей ступени сжатия (4) компрессора (1). Выход пермеата газоразделительного устройства (5) соединен со входом второй ступени сжатия (3) компрессора (1). Производительность первой ступени сжатия (2) компрессора (1) в равна 720 н.м3/час, производительность второй и третьей ступеней сжатия (3, 4) равна 1050 н.м3/час, производительность четвертой и пятой ступеней сжатия (12, 13) по азотной газовой смеси с концентрацией азота 90% равна 600 н.м3/час каждая. Показатели мембранной установки в первом и втором циклах газоразделения приведены в таблицах 1 и 2.Example 2. In the gas separation device (5), membranes PA-6050N1 or PA-6050 P3 manufactured by AIR PRODUCTS were used. The gas mixture of the third compression stage (4) of the compressor (1) is connected to the inlet of the gas mixture of the gas separation device (5). The permeate output of the gas separation device (5) is connected to the input of the second compression stage (3) of the compressor (1). Capacity of the first compression stage (2) of the compressor (1) is 720 Nm3 / h, productivity second and third compression stages (3, 4) is 1050 Nm3 / h, the performance of the fourth and fifth stages of compression (12, 13) for a nitrogen gas mixture with a nitrogen concentration of 90% equal to 600 nm 3 / hour each. The performance of the membrane installation in the first and second cycles of gas separation are shown in tables 1 and 2.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Реализация заявляемой установки для мембранного газоразделения не ограничивается приведенными выше примерами.The implementation of the inventive installation for membrane gas separation is not limited to the above examples.

Описание работы.Work description.

Исходную газовую смесь, преимущественно воздух сжимают, например, в трех ступенях поршневого компрессора (1), приблизительно до давления 2-2,9 МПа. При этом расход воздуха, приведенный к нормальным условиям, составляет 720 н.м3/час.После третьей ступени сжатия (4) газ подают в газоразделительное устройство (5). В газоразделительном устройстве (5) происходит разделение потока газовой смеси на пермеат и ретентат.The initial gas mixture, mainly air, is compressed, for example, in three stages of a reciprocating compressor (1), up to a pressure of 2-2.9 MPa. In this case, the air flow reduced to normal conditions is 720 nm 3 / hour. After the third stage of compression (4), gas is supplied to the gas separation device (5). In the gas separation device (5), the gas mixture is separated into permeate and retentate.

Давление пермеата, покинувшего газоразделительное устройство (5), повышают до давления всасывания второй ступени (3) компрессора, равного 0,3-0,31 МПа, первым запорно-регулирующим устройством (6). В отличие от прототипа [2] в мембранной установке для сжатия пермеата используют не компрессор, а запорно-регулирующее устройство (6). Это позволяет сократить затраты энергии на сжатие пермеата и упростить схему мембранной установки.The pressure of the permeate leaving the gas separation device (5) is increased to the suction pressure of the second stage (3) of the compressor, equal to 0.3-0.31 MPa, the first shut-off and control device (6). In contrast to the prototype [2] in the membrane installation for compressing permeate, not a compressor is used, but a shut-off and control device (6). This allows you to reduce the energy consumption for permeate compression and simplify the membrane installation scheme.

Затем поток пермеата поступает в охладитель (7) и циклонный сепаратор (8) для охлаждения и максимального удаления воды. Отсепарированный поток пермеата подают во вторую ступень (3) компрессора (1) через кран (9) и обратный клапан (10). Во второй ступени (3) происходит смешение пермеата с исходным газом.Then the permeate stream enters the cooler (7) and cyclone separator (8) for cooling and maximum removal of water. The separated permeate stream is fed into the second stage (3) of the compressor (1) through a valve (9) and a check valve (10). In the second stage (3), the permeate is mixed with the feed gas.

После сжатия во второй (3) и третьей (4) ступенях компрессора (1) смесь газов с величиной расхода от 1000 до 1050 н.м3/час вновь подают в газоразделительное устройство (5). Таким образом количество газовой смеси, подаваемой в газоразделительное устройство по сравнению с первым циклом увеличивается с 720 н.м3/час до 1000-1050 н.м3/час. После газоразделительного устройства (5) часть пермеата возвращают во вторую ступень сжатия (3) и выводят установку на стационарный режим по производительности и заданной концентрации азота.After compression in the second (3) and third (4) stages of the compressor (1), the gas mixture with a flow rate from 1000 to 1050 nm 3 / hour is again fed into the gas separation device (5). Thus, the amount of gas mixture supplied to the gas separation device compared with the first cycle increases from 720 nm 3 / hour to 1000-1050 nm 3 / hour. After the gas separation device (5), a part of the permeate is returned to the second compression stage (3) and the unit is brought to a stationary mode in terms of productivity and a given nitrogen concentration.

С целью предотвращения циклического увеличения концентрации кислорода в потоке пермеата и, следовательно, во входящем потоке смеси газов в газоразделительное устройство (5), часть пермеата сбрасывают через второе запорно-регулирующее устройство (11). Пермеат сбрасывают с момента запуска установки в количестве до 40-50% от всего объема пермеата.In order to prevent a cyclic increase in the oxygen concentration in the permeate stream and, therefore, in the inlet stream of the gas mixture into the gas separation device (5), a part of the permeate is discharged through the second shut-off and control device (11). Permeate is discharged from the moment the unit is started up to 40-50% of the total permeate volume.

Давление ретентата на выходе из газоразделительного устройства (5) понижается, по сравнению с давлением на входе в газоразделительное устройство (5) на 0,1 -0,2 бар. Обогащенный азотом до нужных концентраций поток после газоразделительного устройства (5) поступает в четвертую ступень сжатия (12) компрессора (1). После сжатия в четвертой (12) и пятой (13) ступенях компрессора (1) до давления 2,5 МПа ретентат поступает потребителю.The pressure of the retentate at the outlet of the gas separation device (5) is reduced, compared with the pressure at the inlet to the gas separation device (5) by 0.1-0.2 bar. Enriched with nitrogen to the desired concentrations, the stream after the gas separation device (5) enters the fourth compression stage (12) of the compressor (1). After compression in the fourth (12) and fifth (13) stages of the compressor (1) to a pressure of 2.5 MPa, the retentate is supplied to the consumer.

С целью обеспечения тонкого регулирования показателей установки по концентрации азота и производительности часть ретентата, например, 50-100 н.м3/час подают, например, после четвертой ступени сжатия (12) на вход газоразделительного устройства (5) через запорное устройство (14). Энергетически целесообразно отбор ретентата осуществлять после четвертой ступени (12) компрессора. Ретентат возвращают в газоразделительное устройство (5) тогда, когда завершена настройка стабильного во времени режима работы установки, но не достигнуты нужные параметры по концентрации ретентата. За счет такого регулирования увеличивают концентрацию ретентата. При этом производительность установки снижается незначительно.In order to provide fine control of the plant’s performance in terms of nitrogen concentration and productivity, a part of the retentate, for example, 50-100 n.m 3 / h, is fed, for example, after the fourth compression stage (12) to the inlet of the gas separation device (5) through the shut-off device (14) . It is energetically advisable to select the retentate after the fourth stage (12) of the compressor. The retentate is returned to the gas separation device (5) when the setup of a time-stable operating mode of the installation is completed, but the necessary parameters for the concentration of the retentate are not achieved. Due to this regulation, the concentration of retentate is increased. In this case, the performance of the installation decreases slightly.

Промышленная применимость.Industrial applicability.

Заявляемая группа технических решений реализована с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов и может быть применена на любом промышленном предприятии, где требуется получение и/или использование азота.The inventive group of technical solutions is implemented using industrially produced devices and materials and can be applied at any industrial enterprise where the production and / or use of nitrogen is required.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Способ разделения и/или очистки газовых смесей [Текст]: пат. 2322284 Рос. Федерация: МПК B01D 53/00/ Воротынцев В.М., Дроздов П.Н., Муравьев Д.В., Воротынцев И.В.; заявители Воротынцев В.М., Дроздов П.Н. - №2006124628/15; заявл. 11.07.2006; опубл. 20.04.2008, Бюл. №11.1. The method of separation and / or purification of gas mixtures [Text]: US Pat. 2322284 Ros. Federation: IPC B01D 53/00 / Vorotyntsev V.M., Drozdov P.N., Muravyev D.V., Vorotyntsev I.V .; the applicants Vorotyntsev V.M., Drozdov P.N. - No. 2006124628/15; declared 07/11/2006; publ. 04/20/2008, Bull. No. 11.

2. Three-stage membrane gas separation process and system [Text]: pat. 5102432 United States: Int. CL. B01D 53/22/ Ravi Prasad. - Assignee Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation. - № US 19900624969; filed Dec. 10,1990; date of patent Apr. 7, 1992.2. Three-stage membrane gas separation process and system [Text]: pat. 5102432 United States: Int. CL. B01D 53/22 / Ravi Prasad. - Assignee Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation. - No. US 19900624969; filed Dec. 10,1990; date of patent Apr. 7, 1992.

3. Передвижная азотная компрессорная станция [Текст]: пат. 113312 Рос. Федерация: МПК F04B 41/00/ Ворошилов И.В.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Краснодарский Компрессорный Завод". - №2011140499/06; заявл. 05.10.2011; опубл. 10.02.2012, Бюл. №4.3. Mobile nitrogen compressor station [Text]: US Pat. 113312 ROS. Federation: IPC F04B 41/00 / Voroshilov I.V .; Applicant and patent holder Krasnodar Compressor Plant Limited Liability Company. - No. 20111140499/06; declared 10/05/2011; publ. 02/10/2012, Bull. Number 4.

4. Передвижная азотная компрессорная станция [Текст]: пат. 114489 Рос. Федерация: МПК F04B 41/00, F04B 45/00/ Ворошилов И.В.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Краснодарский Компрессорный Завод". - №2011143262/06; заявл. 26.10.2011; опубл. 27.03.2012, Бюл. №9.4. Mobile nitrogen compressor station [Text]: US Pat. 114489 Ros. Federation: IPC F04B 41/00, F04B 45/00 / Voroshilov I.V .; Applicant and patent holder Krasnodar Compressor Plant Limited Liability Company. - No. 2011143262/06; declared 10/26/2011; publ. 03/27/2012, Bull. No. 9.

5. Азотная компрессорная станция для повышения нефтеотдачи пластов [Текст]: пат. 128258 Рос. Федерация: МПК F04B 41/00, F04B 41/06, F04B 25/02/ Мальцев Г.И., Ворошилов И.В.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Краснодарский Компрессорный Завод". №2012152158/06; заявл. 04.12.2012; опубл. 20.05.2013, Бюл. №14.5. Nitrogen compressor station to enhance oil recovery [Text]: US Pat. 128258 ROS. Federation: IPC F04B 41/00, F04B 41/06, F04B 25/02 / Maltsev G.I., Voroshilov I.V .; Applicant and patent holder Krasnodar Compressor Plant Limited Liability Company. No. 2012152158/06; declared 12/04/2012; publ. 05/20/2013, Bull. No. 14.

Claims (13)

1. Способ мембранного газоразделения, включающий сжатие исходной газовой смеси в ступенях компрессора, подачу газа из промежуточной ступени сжатия в газоразделительное устройство с мембранными элементами, разделение потока газовой смеси на пермеат и ретентат, повышение давления пермеата, покинувшего газоразделительное устройство, и подачу пермеата в промежуточную ступень сжатия, предшествующую газоразделительному устройству, отличающийся тем, что1. The method of membrane gas separation, comprising compressing the source gas mixture in the compressor stages, supplying gas from the intermediate compression stage to the gas separation device with membrane elements, separating the gas mixture flow into permeate and retentate, increasing the pressure of the permeate leaving the gas separation device, and supplying permeate to the intermediate the compression stage preceding the gas separation device, characterized in that - давление пермеата повышают первым запорно-регулирующим устройством;- the permeate pressure is increased by the first locking-regulating device; - часть пермеата, покинувшего газоразделительное устройство, отводят через второе запорно-регулирующее устройство;- part of the permeate that left the gas separation device is diverted through a second locking and regulating device; - часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства.- part of the retentate after gas separation is fed to the inlet of the gas separation device. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газ подают в газоразделительное устройство после третьей ступени сжатия, а подачу пермеата осуществляют во вторую ступень сжатия.2. The method according to p. 1, characterized in that the gas is supplied to the gas separation device after the third compression stage, and the permeate is supplied to the second compression stage. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства через, по меньшей мере, одну промежуточную ступень сжатия, после газоразделительного устройства.3. The method according to p. 1, characterized in that a part of the retentate after gas separation is fed to the inlet of the gas separation device through at least one intermediate compression stage, after the gas separation device. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства после четвертой ступени сжатия.4. The method according to p. 3, characterized in that part of the retentate after gas separation is fed to the inlet of the gas separation device after the fourth stage of compression. 5. Установка мембранного газоразделения, содержащая многоступенчатый компрессор и газоразделительное устройство, при этом выход газовой смеси промежуточной ступени компрессора соединен со входом газовой смеси газоразделительного устройства, при этом выход пермеата газоразделительного устройства соединен с промежуточной ступенью компрессора, предшествующей газоразделительному устройству через средство повышения давления, отличающая тем, что5. A membrane gas separation unit comprising a multistage compressor and a gas separation device, wherein the gas mixture outlet of the intermediate stage of the compressor is connected to the gas mixture inlet of the gas separation device, while the outlet of the gas separation device permeate is connected to the intermediate stage of the compressor preceding the gas separation device through a pressure increasing means the fact that - средство повышения давления представляет собой первое запорно-регулирующее устройство;- the means of increasing pressure is the first locking and regulating device; - установка снабжена линией отвода части пермеата из газоразделительного устройства, при этом на линии отвода части пермеата установлено второе запорно-регулирующее устройство;- the installation is equipped with a line for discharging part of the permeate from the gas separation device, while a second locking and regulating device is installed on the line for discharging part of the permeate; - выход ретентата промежуточной ступени сжатия после газоразделительного устройства дополнительно соединен со входом газа газоразделительного устройства.- the output of the retentate of the intermediate compression stage after the gas separation device is additionally connected to the gas inlet of the gas separation device. 6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что компрессор выполнен пятиступенчатым, при этом выход газовой смеси третьей ступени сжатия соединен со входом газовой смеси газоразделительного устройства, причем выход пермеата газоразделительного устройства соединен со входом второй ступени сжатия компрессора.6. Installation according to claim 5, characterized in that the compressor is made five-stage, while the output of the gas mixture of the third compression stage is connected to the inlet of the gas mixture of the gas separation device, and the output of the permeate of the gas separation device is connected to the input of the second compression stage of the compressor. 7. Установка по п. 6, отличающаяся тем, что выход ретентата четвертой ступени сжатия соединен со входом газа газоразделительного устройства.7. Installation according to claim 6, characterized in that the output of the retentate of the fourth compression stage is connected to the gas inlet of the gas separation device.
RU2016139927A 2016-10-10 2016-10-10 Method of membrane gas separation and plant for its implementation RU2645140C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016139927A RU2645140C1 (en) 2016-10-10 2016-10-10 Method of membrane gas separation and plant for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016139927A RU2645140C1 (en) 2016-10-10 2016-10-10 Method of membrane gas separation and plant for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2645140C1 true RU2645140C1 (en) 2018-02-15

Family

ID=61227003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016139927A RU2645140C1 (en) 2016-10-10 2016-10-10 Method of membrane gas separation and plant for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2645140C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781221C1 (en) * 2021-10-21 2022-10-07 общество с ограниченной ответственностью «Газпром добыча Ноябрьск» Method for checking the operability of membrane separation units

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4857082A (en) * 1988-09-15 1989-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane unit turn-down control system
US5102432A (en) * 1990-12-10 1992-04-07 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Three-stage membrane gas separation process and system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4857082A (en) * 1988-09-15 1989-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane unit turn-down control system
US5102432A (en) * 1990-12-10 1992-04-07 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Three-stage membrane gas separation process and system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781221C1 (en) * 2021-10-21 2022-10-07 общество с ограниченной ответственностью «Газпром добыча Ноябрьск» Method for checking the operability of membrane separation units

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5858992B2 (en) Gas separation method
US7875101B2 (en) Hybrid membrane—PSA system for separating oxygen from air
EP2641647A1 (en) Membrane gas separation plant and method for operating same
EP3446771B1 (en) Membrane-based gas separation with retentate sweep
JPH05221608A (en) Membrane oxygen method and system
CA3113200C (en) Membrane process and system for high recovery of a nonpermeating gas
CN100423811C (en) Pressure-variation absorption method for separating and recovering adsorbed phase products from mixed gas
CN102112391B (en) Process and apparatus for generating and purifying syngas
CN110697655A (en) Method and system device for recovering hydrogen through membrane separation and concentration
US6387157B1 (en) Mixed gas concentration regulating method and concentration regulating apparatus
CN107921362B (en) Device and method for separating a gas mixture
RU2645140C1 (en) Method of membrane gas separation and plant for its implementation
CN102133498A (en) Pressure swing adsorption method for simultaneously preparing high-purity hydrogen and carbon monoxide
EP3037386A1 (en) A plant and a process for ammonia production with cryogenic purification, and a related method of revamping
JPH0824815B2 (en) Gas separation method
RU174060U1 (en) INSTALLATION OF A MEMBRANE GAS DISTRIBUTION
RU2561072C2 (en) Method of helium recovery from natural gas
CN217188769U (en) Device for collecting carbon dioxide in flue gas
CN114956426B (en) Salt lake lithium extraction system and method for lack of fresh water environment
RU2459654C1 (en) Method of multistage gas mix processing to parameters of its consumption
RU2456061C1 (en) Method of multistage gas mix processing to parameters of its consumption
RU103744U1 (en) INSTALLING HELIUM NATURAL GAS CLEANING
RU109007U1 (en) INSTALLATION OF PREPARATION OF FUEL GAS FROM NATURAL OR ASSOCIATED OIL GAS
RU107964U1 (en) INSTALLATION OF MULTI-STAGE CLEANING OF A GAS MIXTURE UP TO ITS CONSUMPTION PARAMETERS
RU2021108137A (en) MEMBRANE METHOD AND SYSTEM FOR RECOVERY OF NON-PERMEATE GAS WITH HIGH YIELD

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210325

Effective date: 20210325