NO855132L

NO855132L - Integrert gass-separeringsprosess.

Info

Publication number: NO855132L
Application number: NO855132A
Authority: NO
Inventors: Rakesh Agrawal; Steven Ray Auvil
Original assignee: Air Prod & Chem
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-18
Publication date: 1986-06-23
Also published as: EP0186843A3; DE3578646D1; EP0186843A2; CA1254126A; EP0186843B1; US4654063A; BR8506401A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en prosess for separering av komponentene i en flerkomponentsgass-strøm.

Anvendelsen av nitrogen har fått stadig økende betydning innenfor forskjellige industrielle og kommersielle operasjoner. F.eks. benyttes flytende nitrogen til å nedfryse matvarer, ved kryogen resirkulering av dekk, og som en kilde for gassformig nitrogen som inertgass, etc. Gassformig nitrogen benyttes i anvendelser så som sekundær olje- og gassut-vinning og som en dekkgass i metall-raffinerier, metall-bearbeidelse og ved kjemiske prosesser. I lys av den økende betydningen av nitrogen ved slike operajsoner er de ønskelig å tilveiebringe en prosess som både er økonomisk og effektiv for fremstilling av nitrogen i flytende og/eller gassfasen.

Gassformig nitrogen av høy renhet produseres direkte ved velkjente kryogene separasjonsmetoder. U.S. patent nr. 4,222,756 beskriver en fremgangsmåte og apparatur for fremstilling av gassformig nitrogen ved å benytte flertrinnsdestillasjonskolonner og tilknyttede varmevekslere. Ruhemann og Limb, I. Chem. E. Symposium Series nr. 79, side 320 (1983) anbefaler anvendelse av en enkelt destillasjonskolonne isteden for den typiske dobbeltkolonnen for fremstilling av gassformig nitrogen.

Flytende nitrogen fremstilles typisk ved først å fremstille gassformig nitrogen i en kryogen luftsepareringsenhet og deretter behandle det gassformige nitrogenet i et flytendegjøringsanlegg. Modifiserte former av kryogene luftsepareringsenheter er utviklet for direkte fremstilling av flytende nitrogen. U.S. patent nr. 4,152,130 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av flytende oksygen og/eller flytende nitrogen. Denne fremgangsmåten innbefatter tilveiebringelse av en i det vesentlige tørr og i det vesentlige karbondioksydfri luftstrøm, kryogen behandling av luftstrømmen for å flytendegjøre en del av luftstrømmen, og deretter tilførsel av luftstrømmen til en fraksjoneringskolonne for å separere nitrogen og oksygen, og fjernelse av flytende oksygen og/eller nitrogen fra kolonnen.

Fremstillingen av middels rent nitrogen eller oksygen ved ikke-kryogene luftsepareringsenheter oppnås ved å benytte absorpsjon-, adsorpsjons- og membranbaserte prosesser. U.S. patent nr. 4,230,463 beskriver fler-komponentmembraner som er effektive ved separering av minst én gass fra gassformige blandinger ved gjennomtrengning hvor flerkomponent-membranene består av et belegg i okkluderende kontakt med en porøs separasjonsmembran. Selektiv separering tilveiebringer utarming eller konsentrasjon av én eller flere ønskede gasser i blandingen med hensyn på minst én annen gass i blandingen, derved dannes en produktgass-blanding som har et annet forhold av gasser enn utgangsblandingen. Membraner som tilveiebringer en tilstrekkelig selektiv separering av én eller flere ønskede gasser, og som også viser en tilstrekkelig høy fluks-hastighet er foretrukket.

En membransepareringsteknikk er beskrevet i U.S. patent nr. 3,975,170. Fremgangsmåten innbefatter passasje av en fluidblanding hvis hydrogen-konsentrajson skal kontrolleres gjennom et kammer av en diffusjonscelle som er separert i to kammere ved hjelp av en hydrogengjennomtrengelig membran. En gradient i hydrogenpartialtrykk opprettholdes så over membranen i et nivå som er tilstrekkelig til å forårsake diffusjon av hydrogen gjennom membranen for å opprettholde konsentrajsonen av hydrogen i fluidblandingen på et forhåndsbestemt nivå. Hydrogenkonsentrajsonen i fluidet kan kontrolleres til en gitt positiv verdi ved å opprettholde en andre, fluidholdig hydrogengass i det andre kammeret av diffusjonscellen, eller hydrogenkonsentrajsonen i fluidet kan kontrolleres til en verdi som er tilnæremet lik null hydrogenkonsentrasjon ved å opprettholde tilnærmet vakuum i det andre kammeret av difusjonscellen.

Membranenheter har vært benyttet sammen med kryogene separerings-enheter for fremstilling av gassformig oksygen. I disse systemene tilføres luft innledningsvis til en membran hvor en nitrogenrik strøm dannes og deretter utluftes mot atmosfæren. Den oksygenrike gjennom-trengningsstrømmen tilføres til det kryogene systemet for fremstilling av en renset gassformig oksygenstrøm. Eksempler på denne typen av prosesser er beskrevet i de japanske patentene 58-156173 og 58-151305.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en effektiv prosess for fremstilling av flytende og/eller gassformig nitrogen fra en råstoffgass-strøm som innbefatter oksygen og nitrogen, som f.eks. luft. Prosessen innbefatter behandling av råstoffgass-strømmen i en kryogen bearbeidelsesenhet, eller en annen egnet ikke-membranholdig separeringsenhet, og deretter fjernelse av i det minste en del av den behandlede gass-strømmen fra bearbeidelsesenhetern og innføring av denne strømmen i en membransepareringsenhet. I membransepareringsenheten separeres gass-strømmen, slik at det dannes en nitrogenrik strøm og en oksygenrik strøm. Den nitrogenrike strømmen føres tilbake til den kryogene separeringsenheten for ytterligere behandling og separasjon, slik at det dannes en renset, flytende og/eller gassformig nitrogenrik produktstrøm. Eventuelt kan den oksygenrike strømmen som genereres ved membransepareringsenheten føres tilbake til den kryogene separeringsenheten for ytterligere bearbeidelse. Fortrinnsvis føres råstoffgass-strømmen gjennom en rense-enhet, som f.eks. et sjikt av en molekylarsikt, for å fjerne forurensninger før innføring i den kryogene bearbeidelsesenheten.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en effektiv prosess for utvinning av hydrogen fra en råstoffgassblanding som innbefater hydrogen og minst én annen komponent. Denne prosessen innbefatter behandling av råstoffgassblandingen i en ikke-membranholdig separeringsenhet, som f.eks. en kryogen bearbeidelsesenhet, og deretter fjernelse av minst en del av den behandlede gass-strømmen fra bearbeidelsesenheten og innføring av denne delen i en membransepareringsenhet. I membransepareringsenheten separeres gass-strømmen slik at det dannes en hydrogenrik strøm og en hydrogenfattig strøm. Den hydrogenrike strømmen samles som et brukbart produkt. Den hydroganfattige strømmen føres tilbake til den ikke-membranholdige separeringsenheten for ytterligere behandling og separasjon. Den ikke-membranholdige enheten kan eventuelt produsere en hydrogenrik strøm som kan kombineres med den hydrogenrike strømmen fra membranenheten, slik at det dannes en kombinert hydrogenrik produktstrøm.

Dersom den innledende råstoffgassblandingen er tilstrekkelig rik på hydrogen, kan råstoffgassblandingen innledningsvis føres gjennom en membranenhet for å separere ut en del av hydrogenet før innføring av råstoffgassblandingen i den ikke-membranholdige separeringsenheten. Inkorporering av én eller flere membranenheter i en ikke-membranholdig bearbeidelsesenhet ved et gitt punkt, eller punkter, kan forbedre effektiviteten og driftsøkonomien for systemet. Nærmere bestemt kan inkorporering av en membransepareringsenhet tillate en gitt ikke-membranholdig separeringseneht og opereres effektivt ved betingelser som kan være ineffektive når den opereres på opprinnelig måte. Følgelig kan separeringsteknikker som tidligere ble betraktet som ineffektive, når de på egnet måte kobles med et membransystem, gi overlegne og prak-tiske prosesser. Dette skyldes tildels det faktum at i det integrerte systemet tilveiebringer anvendelsen av membranen en ekstra frihetsgrad for regulering av prosess-parametrene, slik at ytterligere optimalisering kan oppnås. Ved egnet integrering av membranen og de ikke-membranholdige separeringsenhetene, kan hver av enhetene operere i sitt fordel-aktige driftsområde. I foreliggende prosessutførelse kompletererer både membranen og de ikke-membranholdige separeringsenhetene hverandres drift, slik at man får en meget effektiv prosess som ikke kan oppnås ved separate, enkeltstående prosesser. F.eks. kan fordelene ved den integrerte prosessen sammenlignet med typiske enkeltstående prosesser innbefatter: Betydelig høyere hydrogenutvinning ved en gitt hydrogen-renhet, reduksjon i størrelsen av utstyret som er påkrevet for den ikke-membranholdige separeringsenheten, og den betydelig energi-innsparing i den samlede driften av systemet.

Selv om foreliggende oppfinnelse er spesielt utformet for separering av hydrogen fra andre komponenter i en hydrogenholdig gass-strøm, kan den benyttes for andre gass-strømmer som inneholder minst to komponenter som har forskjellig permeabilitet gjennom en gitt membran. Eksempler på slike anvendelser innbefatter separering av helium fra metan og/eller nitrogen; nitrogen fra luft; oksygen fra luft; argon fra ammoniakk-vaskegass; nitrogen.fra en nitrogen-metanblanding, osv. Figur 1 viser et generelt, skjematisk flytdiagram for fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er et spesifikt flytdiagram for én spesiell utførelse av foreliggende oppfinnelse. Figur 3 er en grafisk fremstilling av energibehovene for systemet vist i figur 2 som en funksjon av trykket av den delvis behandlede gass-strømmen som forlater den kryogene enheten. Figur 4 er et spesifikt flytdiagram for en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse. Figur 5 er et flytdiagram av én utførelse av foreliggende oppfinnelse som inneholder en membransepareringsenhet. Figur 6 er et flytdiagram av én utførelse av foreliggende oppfinnelse som inneholder to membransepareringsenheter.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en effektiv prosess for separering av komponenter av en gass-strøm som inneholder to eller flere komponenter ved integrering av én eller flere membranenheter i en egnet ikke-membranholdig separasjonsenhet, som f.eks. en kryogen separasjonsenhet.

Gass-strømmen føres innledningsvis til en kryogen bearbeidelsesenhet hvor den undergår kryogen behandling. Den spesifikke kryogene behandlingen avhenger av sammensetningen av gass-strømmen som behandles og det ønskede sluttproduktet, men vil i ethver tilfelle innbefatte avkjøling og i det minste delvis fjernelse av én komponent fra gass-strømmen. I det minste en del; dvs. minst ca. 5% basert på utgangs r å sto f f et, av den behandlede gass-strømmen, fjernes fra den kryogene separeringsenheten og tilføres til en membransepareringsenhet. Mengden som fjernes på dete punktet avhenger av utstyrets størrelse og kapasitet, strømningshastig-heter, renhet av det ønskede sluttproduktet, og de optimal betingelsene. Delen av gass-strømmen som fjernes separeres delvis i membranenheten, derved dannes en gjennomtrengningsstrøm og en tilbakeholdsstrøm. Typen av membran som benyttes avhenger av dens selektivitet for komponentene som skal separeres, og vil følgelig variere med sammensentingen av råstoffet.

Råstoffet til membranen separeres delvis, slik at det dannes en gjen-nomtrengningsstrøm og en tilbakeholdsstrøm. Avhengig av det ønskede produktet føres minst en av strømmene fra membranenheten tilbake til den kryogene separeringsenheten for ytterligere behandling; dvs. avkjøl-ing og separering, slik at det dannes et renset gassformig og/eller flytende produkt.

Selv om ^foreliggende oppfinnelse er spesielt anvendelig for separering av nitrogen og oksygen fra luft, kan den benyttes for en hvilken som helst gass-strøm som inneholder minst to komponenter som har forskjellig permeabilitet gjennom en gitt membran. Eksempler på slike anvendelser innbefatter separering av hydrogen fra ammoniakk-rensegass; hydrogen fra avgass fra hydrokrakkingsenheter; argon fra ammoniakk-rensegass; nitrogen fra en nitrogen-metanblanding, osv.

En generell beskrivelse av fremgangsmåten kan ta utgangspunkt i figur 1. En gass-strøm 1 som innbefatter nitrogen og oksygen føres gjennom en renseenhet 5 for å fjerne CO2, H2O og eventuelle andre forurensninger. Selv om gass-strømmen 1 kan være en hvilken som helst gass som inneholder nitrogen og oksygen benyttes vanligvis luft. Gass-strømmen 1 føres eventuelt gjennom en komprimeringsenhet 2 for å danne en komprimert gass-strøm 3, før den føres gjennom rense-enheten 5. Kompresjonen er valgfri og vil avhenge av kilden for gass-strømmen 1 og typen rense-anlegg 5 som benyttes. Et hvilket som helst egnet rense-system som er vanlig kjent innenfor teknikken kan benyttes for å fjerne forurensninger fra gass-strømmen. Et eksempel på en slik rense-enhet er en enhet som inneholder sjikt av molekylarsikter hvor ett sjikt er i bruk mens et nabosjikt regerereres. En renset gass-strøm 7 forlater rense-enheten og tilføres deretter til den kryogene bearbeidelsesenheten 9 hvor den undergår kryogen behandling i overensstemmelse med den ønskede typen produkt.

Dersom flytende nitrogen er det dominerende utvalgte produktet, kan den kryogene bearbeidelsesenheten bestå av en hvilken som helst egnet kryogen cyklus som separerer nitrogen fra luft, sammen med et flytende-gjøringsanlegg som danner en flytende nitrogenstrøm 20. Alternativt kan både separeringen og flytendegjøringsfunksjonene utføres ved den samme kryogene cyklus. Ved denne operasjonen kan gassformig nitrogen, strøm 21, fremdeles være et av produktene, såvel som flytnede nitrogen, strøm, 20.

Dersom gassformig nitrogen er det dominerende ønskede produktet kan den kryogene prosessen- bestå av en hvilken som helst egnet kryogen cyklus som separerer luft og gir gassformig nitrogen, strøm 21. Et flytendegjøringsanlegg er ikke påkrevet i dette tilfellet, imidlertid kan en liten mengde flytende nitrogen, strøm 20, fremdeles dannes. Det kryogene systemet selv kan reguleres og endres, slik at man får dannet en hvilken som helst ønsket blanding av gassformig. og flytende nitrogen.

Deretter fjernes i det minste en del av den behandlede gass-strømmen, som strøm 11, fra den kryogene bearbeidelsesenheten 9 ved et egnet punkt i den cyrogene cyklus. Denne behandlede gass-strømmen 11 føres eventuelt gjennom en kompresjonsenhet 12 for å produsere en komprimert strøm 13, som føres til en membransepareringsenhet 15. Membransepareringsenheten eller -enhetene kan være en ett-trinnsmembran-innretning eller, alternativt, en kaskade av membraner for å oppnå enda bedre separasjon av strømmen 13. Selv om figur 1 bare viser én strøm 11, som forlater den kryogene bearbeidelsesenheten 9 og som tjener som et råstoff for en enkelt membransepareringsenhet 15, kan i praksis én eller flere strømmer tas fra den kryogene bearbeidelsesenheten og tilføres til én eller flere membranenheter. Antallet strømmer som tas fra den kryogene enheten 9, såvel som sammensetningen, trykket, og tempera-turen av strømmene, avhenger av den kryogene cyklus som benyttes, og reguleres slik at virkningsgraden av det samlede anlegget er mest mulig optimal.

Membransepareringsenheten 15 har en viss selektrivitet for separering av nitrogen og oksygen når en trykkforskjell opprettholdet over membranen. Typisk er oksygenpermeabiliteten gjennom membranen større enn perme-abiliteten for nitrogen. Konsentrasjonen av nitrogen i den tilbakeholdte strømmen 17 fra membransepareringsenheten er høyere enn konsentrasjonen i den komprimerte strømmen 13 som går inn i membranen. Typisk er trykket av denne nitrogenrike, tilbakeholdte strømmen 17 noen få kPa forskjelliige fra den komprimerte strømmen 13. Den nitrogenrike, tilbakeholdte strømmen 19 innføres deretter ved et egnet punkt i den kryogene bearbeidelsesenheten 9. Dersom det er påkrevet ved den kryogene prosessen kan trykket av den nitrogenrike, tilbakeholdte strømmen 17 forøkes til en ønsket verdi ved at den føres gjennom en komprimeringsenhet 18 for å tilveiebringe en komprimert, nitrogenrik strøm 19. Den komprimerte, nitrogenrike strømmen 19 undergår ytterligere behandling og separasjon i den kryogene separeringsenehten 9 for å danne én eller flere nitrogenrike pr.oduktstrømmer. I tegningen representerer to produktstrømmer, 20 og 21; henholdsvis en flytende, nitrogenrik produktstrøm og en gassformig nitrogenrik produktstrøm, selv om det skal bemerkes at den nitrogenrike produktstrømmen kan utgjøre en enkelt fase. De nitrogenrike produktstrømmene har generelt en renhet høyere enn 99,7% og systemet viser typisk en total nitrogen - utvinning på mer enn 75%. Gassene som separeres fra den nitrogenrike strømmen i den kryogene bearbeidelsesenheten 9 kan forlate enheten som strøm 22 og kan resirkuleres, fjernes eller anvendes i en hvilken som helst annen egnet prosess.

En oksygenrik gjennomtrengningsstrøm 23 forlater membransystemet og føres eventuelt gjennom en kompresjonsenhet 24 hvor det fremstilles en oksygenrik, komprimert strøm 25. I visse utførelser av foreliggende oppfinnelse kan gjennomtrengningssiden av membranenheten befinne seg ved et lavere trykk enn atmosfæretrykket, og følgelig kan kompri-meringsenheten 24 erstattes av en vakuumpumpe (ikke vist). Den oksygenrike komprimerte strømmen 25 kan være et nyttig produkt, eller den kan utluftes som et biprodukt fra anlegget. I tillegg kan i det minste en del av strømmen føre tilbake til den kryogene bearbeidelsesenheten for ytterligere behandling og utvinning av eventuelt nitrogen som er tilstede i strømmen. Videre kan i det minste en del av strømmen 25 føres gjennom vann-karbondioksydf jernelsesenheten 5 som en re-genereringsgass.

En lag rekke prosessbetingelser, innbefattet temperaturer, trykk, strømningshastigheter osv. kan anvendes i foreliggende integrerte kryogen-membranprosess for å oppnå optimale resultater avhengig av utstyret som benyttes og den ønskede typen og konsentrasjonen av produktet. Eksemplene nedenfor viser flere av disse forskjellige prosessutførelsene. Disse eksemplene er ment å være illustrerende og skal ikke oppfattes som begrensende for oppfinnelsen.

Eksaempel 1

En integrert kryogen-membranprosess ble utformet for fremstilling av flytende nitrogen som hovedprodukt. Denne prosessutførelsen er vist i figur 2, som gjengir et anlegg for fremstilling av flytende nitrogen i et omfang på ca. 74 tonn/dag.

En luftstrøm av atmosfæretrykk 100 komprimeres ved hjelp av kompresjonsenheten 101, slik at det tilveiebringes en strøm 102 som deretter føres gjennom en molekylarsiktrense-enhet 103 for å fjerne karbondioksyd og vann. Den rensede strømmen 104 blandes med den tilbakeholdte strømmen 152 fra membran-separeringsenehten 150 og også med luft-resirkuleringsstrømmen 124, slik at det dannes en blandet strøm 106. Den blandede strømmen 106 komprimeres videre ved hjelp av kompresjonsenheten 107 og oppdeles i to strømmer, 108 og 112. Strømmen 108 komprimeres ved hjelp av kompresjonsenehten 109 som drives ved hjelp av ekspansjonsinnretningen 110. Tilsvarende komprimeres strømmen 112 ved hjelp av kompresjonsinnrentingen 113 som drives ved hjelp av ekspansjonsinnrentingen 114. Dette arrangementet tilveiebringer nedkjøling av det kryogene anlegget.

En del av den komprimerte luftstrømmen 116 kondenseres i hovedvarme-veksleren 118 mot de returnerende kalde strømmene 124 og 146, slik at det dannes flytende luftstrøm 122. Denne flytende strømmen 122, sammen med en del av utløpsluftstrømmen 124 fra ekspansjonsinnretningen 110, tilføres til bunnen av en destillasjonskolonne 126. Oksygenrikt, flytende produkt 128 fra bunnen av destillasjonskolonnen 126, avkjøles i en varmeveksler 130 og trykkavlastes i en koker/kondensator 132 plassert på toppen av destillasjonskolonnen. Den gassformige nitrogenstrømmen ved toppen av destillasjonskolonnen kondenseres i kokeren/kondensatoren, slik at det tilveiebringes flytende tilbak estrømning ved toppen av destillasjonskolonnen og en flytende nitrogenstrøm 134. Strømmen 134 trykkavlastes til et lavere trykk, slik at man får en flytende nitrogen-produktstrøm, ved det ønskede trykket. Lavtrykksgass-nitrogenstrømmen 138 fra trykkavlastningsenehten 140 oppvarmes i varmeveksleren 130, slik at det dannes varm nitrogenstrøm 141 som yttelrigere oppvarmes i hovedvarmevekseleren 118, komprimeres i kompresjonsinnretningen 139 til det påkrevede trykket, og avkjøles i hovedvarmevekseleren 118, slik at strømmen 142 dannes, denne avkjøles yttelrigere i varmevekselren 130 og resirkuleres til destillasjonskolonnen 126.

Kondensasjon av det gassformige'nitrogenet ved toppen av kokeren/- kondensatoren fordamper den oksygenrike strømmen 128 fra bunnen av destillasjonskolonnen 126, slik at det tilveiebringes en gassformig, oksygenrik strøm 144 som opvarmes i varmeveksleren 130, slik atman får den oksygenrike strømmen 145.

Den oksygenrike strømmen 145 oppvarmes ytterligere i hovedvarme-veksleren 118, slik at det dannes en oksygenrik strøm 146 som komprimeres ved hjelp av kompresjonsenheten 148, slik at tilførselsstrømmen 147 til membranenheten 150 dannes. Membranenheten separerer den tilførte strømmen i en tilbakeholdt strøm 152 og en gjennomtrengningsstrøm 154.

Flere variasjoner av denne prosessutførelsen ble gjennomført ved å endre trykket av tilførselsstrømmen 147 som går inn i membranenheten 150.

I tilfellet I ble trykket av tilførselsstrømmen 147 til membranenheten 150 valgt slik at trykket av den tilbakeholdte strømmen 152 var tilnærmet det samme som trykket i luftstrømmen fra molekylærsikt-enheten. I dette tilfellet kunne den tilbakeholdte strømmen 152 blandes direkte med luftstrømmen 104 fra molekylarsikt-enheten 103.

I tilfellet II hadde tilførselsstrømmen 147 til membranenheten 150 et mye høyere trykk enn luftstrømmen 104 som forlater molekylarsikt-enheten 103. Tilveiebringelse av tilførsel med høyere trykk til membranenheten, såvel som en strørre trykkforskjell over membranen sel, tillater anvendelse av en mindre membran. Denne reduksjonen i kostnader forbundet med anvendelsen av en mindre membran medfører imidlertid en økning i energiforbruket for å sette tilførselsstrømmen under trykk.

Tilfellet III ble utført under de samme prosessbetingelsene som tilfellet II, bortsett fra at det ble benyttet en membran som hadde større oksygenselektrivitet.

Prosessbetingelsene for tilfellene I—III er gjengitt i tabell 1 nedenfor.

Resultatene fra forsøkene rned prosessen ' ifølge tilfellene I—III ble sammenlignet med drift av basis-kryogenprosessen uten et membransystem. Prosessbetingelsene som er angitt i tabell 1 ble anvendt ved denne sammenligningen. Eksemplene ble utført ved å benytte luft ved 101,4 kPa, 29 "C, 50% relativ fuktighet, og en produksjonshastighet på ca.

74 tonn pr. dag av flytende nitrogen. Resultatene er gjengitt i tabell 2 nedenfor.

Fra resultatene som er angitt i tabell 2 fremgår det at basis-kryogenprosessen uten et membransystem utvinner bare ca. 45% av nitrogenet ved et kraftbehov på ca. 2082 kw ved en drift på 74 tonn/dag. Nitro-genutvinnignen for alle kryogen-membransystemene er betydelig høyere, samtidig som de krever mindre energi. Det er denne høyere nitrogenutvinningen ved lavere kraftbehov som gjør den inegrerte prosessen til et mer effektiv og økonomisk system enn den kryogene prosessen alene.

Siden luftstrømningshastigheten til molekylarsikt-enheten i det inegrerte kryogen-membransystemet er ca. halvparten, og trykket er ca. dobbelt så stort som i basis-kryogenenheten, kan størrelsen av molekylarsiktenheten i det integrerte systemet reduseres betraktelig.

Sammenlignet med basis-kryogensystemet er trykkene av alle strømmene i varmeveksleren i den inegrerte kryogen-membranenheten høyere; og derfor kan, i sistnevnte tilfelle, alt det kryogene utstyret fremstilles i mindre størrelse, hvilket fører til en mindre varmeutveksler. Reduksjonen i størrelse resulterer i ytterligere kapitalinnsparinger for det integrerte systemet.

I tillegg gir det inegrerte systemet en oksygenrik strøm som er mye rikere på oksygen enn strømmen som fremstilles ved basis-kryogensystemet, og er følgelig et nyttigere produkt.

Eksempel 2

Et antall forsøk ble utført med prosessen i figur 2 for å bestemme virkningen av trykket av den oksygenrike strømmen 146 som forlater den kryogene bearbeidelsesenheten. Resultatene er sammenfattet grafisk i figur 3. Resultatene av disse forsøkene viser at det totale energiforbruket for det inegrerte systemet var betydelig lavere enn for basistilfellet over et vidt trykkområde. Trykket, hvorved basis-kryogenprosessen kan opereres, er stengt begrenset på grunn av prosessens begrensninger. I tillegg ble det observert at det må gjøres en avveining mellom motsatt virkende effekter mellom den kryogene prosessen og membranenheten. Totalresultatet av disse motvirkende effektene er at hver prosess kan operere ved et punkt som er noe ineffektivt for denne prosessen, men nårt prosessene kombineres oppnås en reduksjon av energibehovene.

Som det fremgår av figur 3 er det optimale trykket for den oksygenrike strømmen (strøm 146 i figur 2) mellom 310,3 og 379,2 kPa. Det optimal trykket for denne strømmen vil imidlertid variere avhengig av enkelt-hetene ved den integrerte prosessen som benyttes.

Eksempel 3

Et system ble utformet ifølge foreliggende oppfinnelse hvor gassformig nitrogen er hovedproduktet. Dette systemet er vist i figur 4. Strømmen og utstyr ligner på og tilsvarer det som er angitt i figur 2 og er nummerert på samme måte og er, bortsett fra når det gjelder klargjøring av enkelte punkter, ikke diskutert ytterligere.

En avkjølt luftstrøm 122 tilføres" til destillasjonskolonnen 126 hvor den behandles for å fjerne nitrogen og danne en oksygenrik strøm 128 fra bunnen av destillasjonskolonnen. Denne oksygenrike strømmen 128 føres gjennom varmeveksleren 130 og inn i en koker/kondensator 132 på toppen av destillasjonskolonnen 126. En. oksygenrik strøm 144 forlater kokeren/kondensatoren 132 ved toppen av destillasjonskolonnen 126 og oppvarmes i varmeveksleren 130 for å tilveiebringe en oppvarmet, oksygenrik strøm 145. Denne strømmen 145 oppvarmes ytterligere i varmevekseleren 118 for å tilveiebringe en strøm 146 som deretter føres til membranenheten 150 for å tilveiebringe en tilbakeholdsstrøm 152 og en gjennomttrengningsstrøm 154. Den tilbakeholdte strømmen 152 fra membranenheten komprimeres ved hjelp av kompresjonsenheten 160 og avkjøles i varmevekslerene 161 og 118, slik at det dannes en avkjølt tilførselsstrøm 162 som deretter tilføres til destillasjonskolonnen 126 ved et egnet punkt under lufttilførselen. Den avkjølte tilførselsstrømmen 162, sammen med lufttilførselen 122 og tidligere fjernet nitrogen, behandles i destillasjonskolonnen, slik at det dannes en nitrogenrik strøm 163 som fjernes fra toppen av destillasjonskolonnen. Nitrogenrik strøm 163 føres gjennom varmevekslerne 130, 118 og 161, slik at det dannes gassformig nitrogen-produktstrøm 164. Selv om hovedproduktet samles som gassformig nitrogen, strøm 164, kan noe flytende nitrogenprodukt også dannes, strøm 134. Konsentrasjonen av oksygen i den gassformige nitrogen-produktstrømmen er mindre enn 5 ppm.

Resultater fra driften av dette systemet ved anvendelse av luft ved 101,4 kPa, 29 °C, 50% relativ fuktighet og en produksjonshastighet for gassformig nitrogen på 87 tonn/dag ved 792,9 kPa er gjengitt i tabell 3 nedenfor. En liten mengde flytende nitrogen ble også dannet med en hastighet på 1,3 tonn/dag. Tabell 3 sammenligner resultatene fra denne prosessen med en basis-kryogenprosess for fremstilling av gasformig nitrogen uten et membransystem.

Resultatene gitt i tabell 3 viser at den totale utvinningen av nitrogen, basert på den tilførte luften, er 87% for den integrerte kryogen-membranprosessen sammenlignet med bare 64% for basis-kryogenprosessen. I det inegrerte systemet oppnå denne høyere utvinningen samtidig som prosessen drives med et mindre totalt energiforbruk enn basis-prosessen.

Eksempel 4

Flere forsøk ble utført for å fremstille en 96,5% ren hydrogenstrøm ved ca. 3447,5 kPa fra en gassformig råstoffblanding bestående av 25% hydrogenved ca. 1930,6 kPa. Konsentrasjonen av hydrogen er typisk for konsentrasjonen som finnes i fluidet av gass-strømmer fra katalyttisk krakking, for hvilke foreliggende prosess er spesielt velegnet. I dette eksempelet var den ikke-membranholdige separeringsenheten en egent kryogen separeringsenhet. Råstoffgassegenskapene for alle forsøkene i dette eksempelet er gjengitt i tabell 4 nedenfor.

Forsøk 1;

En hybrid kryogen/membranprosess basert på konseptet i figur 1 ble utført og er vist i detalj i figur 5. Råstoffstrømmen 20 avkjøles til en temperatur på ca. -45"C i varmeveksleren 40, slik at det dannes en strøm 49 som inneholder gassformige komponenter og kondensert propan og tyngere hydrokarboner. Den kondenserte delen av strøm 49 separeres som strøm 41 i separatoren 42. Den ikke-kondenserte delen, strøm 43, blandes med den avkjølte tilbakeholdte strømmen 44 fra membranenehten 26, slik at det dannes en kombinert strøm 45. Den kombinerte strømmen 45 avkjøles ytterligere til en temperatur på ca. -170° C i varmevekseleren 46, slik at man får en delvis kondensert strøm 47. Den kondenserte delen av denne strømmen separeres som strøm 48 i separatoren 49 og ekspanderes over en ventil 50, til et lavt trykk på ca. 144,8 kPa for å tilveiebringe avkjøling for varmeveksleren 46. Den ukondenserte delen, strøm 52, inneholder 83% hydrogen, 14,5% nitrogen, 2,5% metan, og de andre komponentene er tilstede bare i sporemengder. Den ukondenserte strømmen 52 føres gjennom vekslerne 46 og 40, slik at man får strøm 24 som tilføres til en semipermeabel membranenhet 26. Hydrogen har en mye høyere permeabilitet gjennom, membranen sammenlignet med de andre komponentene som finnes i strøm 40. Ved å opprettholde en trykkforskjell over membranen samles; gjennomgangsstrømmen 28, med hydrogenkonsentrasjon på ca. 96,5% ved .689,5 kPa trykk fra membranenheten 26. Den ikke-gjennomsluppede eller tilbakeholdte strømmen fra membranenheten, som befinner seg ved et trykk. som ligger nær trykket av tilførselsstrømmen 24, får forøket trykk ved hjelp av kompresjonsenheten 53, slik at det tilveiebringes en komprimert strøm 30 ved ca. 1875,4 kPa. Strømmen 30 er rik på nitrogen og resirluleres tilbake til varmeveksleren 40. Alternativt kan strømmen 24 få sitt trykk forøket, og strømmen 30 kan resirkuleres uten noen kompresjon. Gjennomgangsstrømmen 28 fra membranenheten 26 komprimeres ytterligere ved hjelp av komprimerings-enheten 29, slik at man får en edelig hydrogenproduktstrøm 36 med et trykk på ca. 3447,5 kPa. Det separerte propanet og de tyngere hydrokarbonene kombineres og samles som en produkt- eller avfallsstrøm 34. Detaljer ved hovedprosess-strømmene ved denne integrerte kryogen/- membranprosessen er gjengitt i tabell 5 nedenfor.

Forsøk 2:

Samme type strøm som behandlet i forsøk 1 ble behandlet i en enkeltstående kryogen enhet for å tilveiebringe den ønskede 96,5% rene hydrogenstrømmen ved 3447,5 kPa fra den samme type råstoff som behandlet ovenfor. Som det fremgår av tabell 6 nedenfor utvinner denne enkeltstående enheten, for å oppnå den ønskede hydrogenproduktrenheten, bare ca. 30,7% av hydrogenet i råstoffet sammenlignet med ca. 98,4% for forsøk 1.

Forsøk 3:

En andre enkeltstående kryogen prosess ble utført med endrede betingelser, slik at hydrogenutvinningen tilsvarte utvinningen i forsøk 1 ved den samme hydrogenrenheten. En sammenligning av energien som kreves for å oppnå disse resultatene for den enkeltstående kryogene prosessen, sammenlignet med energiforbruket i forsøk 1, fremgår av tabell 6 nedenfor, det fremgår at en betydelig større mengde energi er påkrevet innenfor det integrerte kryogen/membranhybridsystemet.

Forsøk 4:

Et enkeltstående membransystem ble benyttet for å fremstille hydrogen-produktet av ønsket renhet som angitt ovenfor. Siden den maksimale konsentrajsonen av hydrogen i gjennomgangsstrømmen fra en ett-trinns membraneneht er ca. 89%, ble det besluttet å anvende et to-trinns membran kaskadesystem med indre resirkulering. Som det fremgår av tabell 6 nedenfor er resultatene som oppnås i dette systemet bare 61,6% hydrogenutvikling ved et energiforbruk som er ca. 2,4 ganger energiforbruket i forsøk 1, som videre utvinner en betydelig høyere prosentdel hydrogen.

Eksempel 5

Forsøk ble utført for på fremstille en 97,3 mol% hydrogenstrøm ved ca. 13790 kPa fra en råstoff strøm som inneholdt 86,9ol% hydrogen ved 13790 kPa. Hydrogenkonsentrajsonen i råstoffet er typisk for en avgass fra hydrokrakking. Som i eksempel 4 var en ikke-membranholdig enhet en egnet kryogen separeringsenhet. Hydrogenpartialtrykket i råstoff - strømmen var tilstrekkelig høyt til å tillate råstoffet å føres direkte til en innledende membranenehet for delvis hydrogenseparering. Egenskapene for råstoff gassen for alle forsøkene i dette eksempelet er gjengitt i tabell 7 nedenfor.

Forsøk 1;

En hybrid kryogen/menbranprosess for separering av en strøm som har en hydrogenrik konsentrasjon ble utført og er vist i detalj i figur 6. Råstoffstrømmen 110 tilføres til den innledende membransepareringsenheten 120, slik at det danes en gjennomgangsstrøm 140 og en tilbakeholdt strøm 200. Gjennomgangsstrømmen innbefatter ca. 98 mol% hydrogen og samles som produkt. Den tilbakeholdte strømmen 200 fra membranenheten 120 avkjøles til en temperatur på ca. 10°C i varmevekseleren 400, slik at strømmen 409 dannes, denne inneholder gassformige komponenter og kondensert propan og tyngere hydrokarboner. Den kondenserte delen av strøm 409 separeres som strøm 410 i separatoren 420. Den ukondenserte delen, strøm 430, dannes med den avkjølte, tilbakeholdte strømmen 440 fra membranenheten 260, slik at det dannes en kombinert strøm 450. Den kombinerte strømmen 450 avkjøles i varmeveksleren 460, slik at det dannes en delvis kondensert strøm 470 ved en temperatur på ca. -148°C. Den kondenserte delen, som i det vesentlige innbefatter propan og tyngere hydrokarboner, av strømmen 470, separeres i separatoren 490 som strøm 480 og ekspanderes over en ventil 500, slik at man får strøm 410 ved trykk på ca. 144,8 kPa som tilveiebringer avkjøling: for varmevekseleren 460. Den ukondenserte delen av strøm 470, separert som strøm 520, inneholder ca. 93,0 mol% hydrogen k og ca. 7,0 mol% metan, andre komponenter er tilstede bare i sporemengder. Strøm 520 føres deretter gjennom varmevekslerne 460 og 400, slik at man får strøm 461. En. del av strøm 461 samles som hydrogenrik produktstrøm 320, mens resten av strøm 461 tilføres til en semipermeabel membraneneht 260 som strøm 240. Hydrogen har en meget høyere permeabilitet gjnnom membranen sammenlignet med de andre komponentene som finnes i strøm 240. Ved å opprettholde en trykkforskjell over membranen 260, samles en gjennomgasstrøm 280 med en hydrogenkonsentrasjon på ca. 98,2% ved 8963,5 kPa fra membranenheten 260. Gjennomgangsstrøm 280 kombineres med gjennomgangsstrøm 140, slik at den kombinerte strømmen 160 dannes, denne komprimeres til ca. 13272,9 kPa i kompresjonsenheten 290, hvoretter den kombineres med strøm 320, slik at det dannes en hydrogenproduktstrøm 360. Den ikke-gjennomsluppede eller tilbakeholdte strømmen settes under et trykk på ca. 13410,8 kPa i kompresjonsenheten 530, slik at strømmen 300 dannes og resirkuleres tilbake til varmevekslerne 400 og 460. Den separerte propanen og de tyngere hydrokarbonene utvinnes som en avfalls- eller produktstrøm 340. Detaljer vedrørende hovedprosess-strømmene i denne integrerte kryogen/menbranprosessen er gjengitt i tabell 8 nedenfor.

Forsøk 2

Et annet forsøk ble utført svarende'til forsøk 1 ovenfor, med en prosess-cyklus som tilsvarer cyklusen ;vist i figur 6, med det unntaket at membranenheten 260 ikke benyttes 'i utløpsdelen; og følgelig benyttes ingen resirkuleringsstrøm 300. Strømmen 461 fra den kryogene enheten har den påkrevde hydrogenkonsentrasjonen og blandes med gjennom-gangsstrømmen 140 fra membranenheten 120, slik at man får den totale produktstrømmen. For å oppnå en i produktstrøm med 97,3% hydrogen må en del av strømmen 520 fra separatoren 490 ekspanderes over en ventil for å tilveiebringe den påkrevde avkjølingen i varmeveksleren 460.

En sammenligning av hydrogenutvinningen og energiforbruket for eksempel 5, forsøk 1 og 2, er gitt i tabell 9 nedenfor.

Det fremgår fra tabell 9 at den enkle innledende membranprosessen, forsøk 2, konsumerer ca. 16% mer energi for å utvinne en tilsvarende mengde hydrogen enn prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse; forsøk 1. Eksemplene ovenfor demonstrerer klart at foreliggende oppfinnelse tilveiebringer høyere utvinning av hydrogen av høy renhet ved å anvende mindre energi enn ved tidligere kjente prosesser.

Eksemplene ovenfor illustrerer flere prosesser som kan utformes ved integrering av et kryogent prosess-system med en membransepareringsenhet. Et større antall andre prosessutførelser kan utvikler ifølge foreliggende oppfinnelse. F.eks. kan man ved slike prosessutførelser variere typen av det kryogene utstyret som benyttes, typen og størrelsen av membranen som benyttes, sammensetningen av produktet, sammensetningen av råstoffet og/eller mengden av produkt som befinner seg i den flytende- og/eller i gassfasen.

Claims

1. Prosess for separering av komponenter i en gass-strøm som inneholder minst to komponenter som har forskjellig permeabilitet gjennom en gitt membran, karakterisert ved at den innbefatter: a) gass-strømmen tilføres til en ikke-membranholdig separeringsenhet for å behandle gass-strømmen; b) i det minste en del av den behandlede gass-strømmen trekkes ut fra den ikke-membranholdige separeringsenehten; c) den nevnte delen av den behandlede gass-strømmen tilføres til en membranenhet, slik at det dannes en gjennomgangsstrøm og en tilbakeholdt strøm; d) i det minste én av strømmene fra membranenheten føres tilbake til den ikke-membranholdige separeringsenheten for ytterligere behandling og separering, slik at det dannes en renset strøm; e) deretter utvinnes den rensede strømmen som et gassformig og/eller flytende produkt.

2. Prosess for fremstilling av gassformig og/flytende nitrogen fra en råstoffgass-strøm som innbefatter nitrogen og oksygen, karakterisert ved at den innbefatter: a) tilførsel av råstoffgass-strømmen som innbefatter nitrogen og oksygen til en kryogen separeringsenhet for behandling av gass-strømmen; b) i det minste en del av den behandlede gass-strømmen trekkes ut fra den kryogene separeringsenheten; c) den nevnte delen av den behandlede gass-strømmen tilføres til en membranenhet hvor strømmen separeres, slik at det dannes en nitrogenrik strøm og en oksygenrik strøm; d) den nitrogenrike strømmen føres tilbake til den kryogene separeringsenheten for ytterligere behandling og separering; og e) deretter utvinnes en renset, flytende og/eller gassformig, nitrogenrik produktstrøm.

3. Prosess ifølge krav 2, karakterisert ved at i det minste en del - av den oksygenrike strømmen føres tilbake, til den kryogene separeringsenehten for ytterligere bearbeidelse.

4. Prosess ifølge karv 2, karakterisert ved at råstoff-gass-strømmen som innbefatter nitrogen og oksygen er luft.

5. Prosess ifølge krav 4, karakterisert ved at råstoff-gass-strømmen føres gjennom en enhet for fjernelse av H2 O og CO2 før den tilføres til den kryogene separeringsenheten.

6. Prosess ifølge krav 5, karakterisert ved at enheten for fjernelse av H2 O og CO2 inneholder ett eller flere sjikt av molekylarsikter.

7. Prosess ifølge krav 2, karakterisert ved at den totale nitrogenutvinningen, basert på råstoffstrømmen, er minst 75%.

8. Prosess ifølge krav 2, karakterisert ved at nitrogen-produktet har en renhet på minst 99,7%.

9. Prosess for fremstilling av flytende nitrogen fra en luft-råstoffstrøm, karakterisert ved at den innbefatter: a) lufttilføreselsstrømmen føres gjennom et sjikt av molekylarsikt for å fjerne vann og karbondioksyd, derved dannes en nitrogen/oksygen-rik gass-strøm; b) i det minste en del av den nitrogen/oksygen-rike gass-strømmen kondenseres i en kryogen bearbeidelsesenhet, slik at det dannes en flytende nitrogen/oksygenstrøm; c) den flytende nitrogen/oksygenstrømmen føres til en destillasjonskolonne hvor den behandles slik at det dannes en oksygenrik flytende strøm og en gassformig nitrogenstrøm; d) den gassformige nitrogenstrømmen kondenseres, slik at det r dannes en flytende nitrogenstrøm; e) ' tryket av den flytende nitrogenstrømmen reduseres, slik at det dannes en nitrogenproduktstrøm; f) den oksygenrike, flytende strømmen i trinn (c) fordampes, slik at det dannes en gassformig/ oksygenrik strøm; g) den gassformige, oksygenrike strømmen føres til en membranenhet for separering i en oksygenrik gjennomgangsstrøm og en nitrogenholdig tilbakeholdsstrøm; og h) den nitrogenholdige, tilbakeholdte strømmen føres tilbake gjennom den kryogene bearbeidelsesenheten.

10. Prosess ifølge krav 9, karakterisert ved at trykket av den gassholdige, oksygenrike strømmen som føres til membranenheten velges slik at trykket av den nitrogenholdige, tilbakeholdte strømmen fra membranenheten er tilnærmet det samme som trykket av den nitrogen/- oksygen-rike gass-strømmen som forlater molekylarsiktsjiktet.

11. Prosess ifølge krav 9, karakterisert ved at trykket av den gassformige, oksygenrike strømmen som føres til membranenheten velges slik at trykket av den nitrogenholdige, tilbakeholdte strømmen fra membranenheten er betydelig høyere enn trykket av den nitrogen/- oksygen-rike gass-strømmen som forlater molekylarsiktsjiktet.

12. Prosess for fremstilling av gassformig nitrogen fra en råstoffstrøm av luft, karakterisert ved at den innbefatter: a) luftstrømmen føres gjennom et molekylarsiktsjikt for å fjerne vann og karbondioksyg, derved dannes en nitrogen/oksygen-rik gass-strøm; b) den nitrogen/oksygen-rike gass-strømmen avkjøles; c) den avkljølte nitrogen/oksygen-rike .gass-strømmen avkjøles i en destillasjonskolonne for å fjerne nitrogen, derved dannes en oksygenrik strøm; d) 1 den oksygenrike strømmen føres til en membranenhet hvor den separeres, slik at det dannes en gjennomgangsstrøm og en tilbakeholdsstrøm; e) den tilbakeholdte strømmen returneres til destillasjonskolonnen hvor den behandles sammen med den nitrogen/oksygen-rike gass-strømmen i trinn (c), slik at det dannes en nitrogenrik strøm; f) den nitrogenrike strømmen trekkes ut fra destillasjonskolonnen; og g) den nitrogenrike strømmen oppvarmes i en serievarmeveksler, slik at det dannes en gassformig nitrogenproduktstrøm.

13. Produkt for utvinning av hydrogen fra en råstoffgassblanding som innbefatter hydrogen og minst én annen komponent, karakterisert ved at den innbefatter: a) behandling av råstoffgassblandingen i en ikke-membranholdig separeringsenhet til fremstilling av en hydrogenanriket strøm og en strøm med redusert hydrogeninnhold; b) i det minste en del av den hydrogenanrikede strømmen trekkes ut fra den ikke-membranholdige separeringsenheten; c) den nevnte delen av den hydrogenanrikede strømmen tilføres til en membransepareringsenhet hvor den hydrogenanrikede strømmen separeres, slik at det dannes en hydrogenrik strøm og en hydrogenfattig strøm; d) resirkulering av den hydrogenfattige strømmen til den ikke-membranholdige separeringsenheten for ytterligere behandling og separasjon, slik at det dannes en strøm med redusert hydrogeninnhold; og e) utvinning av den hydrogenrike strømmen fra membransepareringsenheten.

14. Prosess ifølge krav 13, karakterisert ved at strømmen med redusert hydrogeninnhold som dannes i trinn (a) kombineres med strømmen ; med redusert hydrogeninnhold som dannes i trinn (d) og deretter utvinnes som produkt.

15. Prosess. ifølge krav 13, karakterisert ved at den hydrogenrike strømmen fra membranenheten er gjennomgangsstrømmen fra membranen og den hydrogenfattige strømmen er den tilbakeholdte strømmen.

16. Prosess ifølge krav 13, karakterisert ved at en hydrogenrik strøm produseres i den ikke-membranholdige separeringsenheten og kombineres med den hydrogenrike strømmen fra membranenheten, slik at det dannes en kombinert hydrogenproduktstrøm.

17. Prosess ifølge krav 13, karakterisert ved at den ikke-membranholdige separeringsenehten er en separeringsenhet av kryogen type.

18. Prosess ifølge krav 13, karakterisert ved at membransepareringsenheten innbefatter en kaskade av membraner med indre resirkuleringsstrømmer mellom forskjellige trinn i membranenheten.

19. Prosess ifølge krav 13, karakterisert ved at råstoff-gass-strømmen føres gjennom en membransepareringsenhet for å fjerne en del av hydrogenet før behandling i den ikke-membranholdige separeringsenehten.

20. Prosess for utvinning av hydrogenfra en råstoffgassblanding som innbefatter hydrogen og minst én annen komponent, karakterisert v erd at den innbefatter: a) ,- råstoffgassblandingen føres gjennom en første membransepareringsenhet, slik at det dannes en første hydrogenrik strøm og en første hydrogenfattig strøm; b) den hydrogenfattige setrømmen behandles i en ikke-membranholdig separeringsenhet, slik at det dannes en hydrogenanriket strøm og en strøm med redusert hydrogeninnhold; c) i det minste en del av den hydrogenanrikede strømmen trekkes ut fra den ikke-membranholdige separeringsenheten; d) den nevnte delen av den hydrogenanrikede strømmen tilføres til en andre membranenhet hvor den hydrogenanrikede strømmen separeres, slik at det dannes en andre hydrogenrik strøm og en andre hydrogenfattig strøm; e) den andre hydrogenfattige strømmen resirkuleres til den ikke-membranholdige separeringsenheten for ytterligere behandling og separering, slik at det dannes en strøm med redusert hydrogeninnhold; og f) begge de hydrogenrike strømmene utvinnes.

21. Prosess ifølge krav 20, karakterisert ved at strømmen med redusert hydrogeninnhold som dannes i trinn (b) kombineres med strømmen med redusert hydrogeninnhold som dannes i trinn (e) og deretter utvinnes som produkt.

22. Prosess ifølge krav 20, karakterisert ved at den ikke-membranholdige separeringsenheten er en separeringsenhet av kryogen type.

23. Prosess ifølge krav 20, karakterisert ved at en tredje hydrogenrik strøm dannes i den ikke-membranholdige separeringsenehten og kombineres med begge de hydrogenrike strømmene fra membran - separeringsenhetene, slik at det dannes en kombinert hydrogen produkt-strøm.

24. Prosess ifølge krav 20, karakterisert ved at den første og den andre hydrogenrike strømmen kombineres og føres gjennom en kompresjonsenhet før;: de kombineres med den tredje hydrogenrike strømmen.

25. Prosess ifølge krav 20, karakterisert ved at råstoffgassblandingen innbefatter hydrogen, hydrogensulfid, metan og tyngere hydrokarboner.

26. Prosess ifølge krav 20, karakterisert ved at vakuum-pumper anvendes for å oppnå trykk under atmosfæretrykk på gjennom-gangssiden av membranenhetene.

27. Prosess ifølge krav 20, karakterisert ved at den første og den andre membranenheten er deler av en enkelt membransepareringsenhet hvor tilførselsgassen og delen av den behandlede gass-strømmen fra den ikke-membranholdige separeringsenheten føres inn i den enkle membranenheten ved forskjellige punkter langs enheten.

28. Prosess ifølge krav 27, karakterisert ved at den enkle membransepareringsenheten innbefatter en kaskade av membraner med intern resirkulering.

29. Prosess ifølge krav 20, karakterisert ved at de hydrogenrike strømmene fra membranenhetene er gjennomgangsstrømmer og de hydrogenfattige strømmene er tilbakeholdte strømmer.