RU2744439C2 - Способ и устройство для разделения газов - Google Patents
Способ и устройство для разделения газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744439C2 RU2744439C2 RU2018145796A RU2018145796A RU2744439C2 RU 2744439 C2 RU2744439 C2 RU 2744439C2 RU 2018145796 A RU2018145796 A RU 2018145796A RU 2018145796 A RU2018145796 A RU 2018145796A RU 2744439 C2 RU2744439 C2 RU 2744439C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stream
- separation
- stage
- retentate
- permeate
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 208
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 217
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims abstract description 159
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 123
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 91
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 163
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 104
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 21
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 20
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 20
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 18
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 18
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 12
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 9
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 9
- -1 polyaramide Polymers 0.000 claims description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 7
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 5
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 claims description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 4
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 3
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002577 polybenzoxazole Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004693 Polybenzimidazole Substances 0.000 claims 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims 2
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 claims 2
- 239000004941 mixed matrix membrane Substances 0.000 claims 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 27
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 15
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 11
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001055218 Oryctolagus cuniculus Interleukin-8 Proteins 0.000 description 1
- 241000532841 Platanus orientalis Species 0.000 description 1
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/22—Separation 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
- B01D53/228—Separation 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 characterised by specific membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/22—Separation 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
- B01D53/225—Multiple stage diffusion
- B01D53/226—Multiple stage diffusion in serial connexion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
- C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
- C10L3/104—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/22—Separation 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
- B01D2053/221—Devices
- B01D2053/223—Devices with hollow tubes
- B01D2053/224—Devices with hollow tubes with hollow fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/16—Hydrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/24—Hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/24—Hydrocarbons
- B01D2256/245—Methane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/102—Nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/11—Noble gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/502—Carbon monoxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/05—Biogas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/06—Polluted air
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/18—Specific valves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/22—Cooling or heating elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
- B01D2317/02—Elements in series
- B01D2317/022—Reject series
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/06—Heat exchange, direct or indirect
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/10—Recycling of a stream within the process or apparatus to reuse elsewhere therein
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/46—Compressors or pumps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
- C10L2290/548—Membrane- or permeation-treatment for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу и устройству для разделения газовых смесей посредством газоразделительных мембран. Способ и устройство состоят из ступени (1) разделения исходного потока и ступени (2) разделения ретентата, обе из которых представляют собой ступени мембранного разделения, причем первый поток (7) ретентата перед его вводом в ступень (2) разделения ретентата нагревают до температуры, превышающей температуру исходного потока (5), а общая производительность мембран, используемых на ступени (2) разделения ретентата, выше общей производительности мембран, используемых на ступени (1) разделения исходного потока. Технический результат состоит в достижении высокой чистоты, составляющей по меньшей мере 95 об.%, предпочтительно чистоты, составляющей по меньшей мере 97 об.% как для газообразных пермеатов, так и для газообразных ретентатов. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил., 9 табл., 9 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для разделения газовых смесей, характеризующимся сниженными капитальными вложениями и расходами на техническое обслуживание.
Уровень техники
Широко известно, что газовые смеси можно разделять посредством газоразделительных мембран благодаря тому, что такие мембраны имеют различные коэффициенты проницаемости для отдельных газов. Одним из направлений производства таких газоразделительных мембран является переработка полимеров с получением мембран на основе полых волокон (половолоконных мембран) или плоских мембран. Такие мембраны характеризуются очень тонким разделяющим слоем, что делает удельную производительность мембраны, также называемую ее проницаемостью, максимально высокой.
Наряду с новыми материалами мембран, проводились исследования различных схем соединения мембран. Из литературы известен ряд соединений мембран для разделения газов по одноступенчатой или многоступенчатой схемам. В качестве примера можно упомянуть следующие источники: Baker, IndEngChemRes, Natural Gas Processing with Membranes, 47 (2008); Bhide, MemSci, Hybrid processes for the removal of acid gases from natural gas, 1998; Chenar, MemSci, Application of Cardo-type polyimide (PI) and polyphenylene oxide (PPO) hollow fiber membranes in two-stage membrane systems for CO2/CH4 separation, 2008, EP 0603798, EP 0695574, US 5753011, EP 1634946, EP 0596268, US 6565626 B1, US 6168649 B1 и EP 0799634. Недостатком известных из этих источников процессов является то, что они отчасти предусматривают несколько стадий повторного сжатия газа, или то, что они позволяют достигать высокой чистоты либо только для газообразного пермеата, либо только для газообразного ретентата.
В публикациях WO 2012/00727, WO 2013/098024, WO 2014/075850, KR 10-1327337, KR 10-1327338, US 6565626 B1, US 6168649 B1, JP 2009-242773 A описываются трехступенчатые процессы мембранного разделения, предусматривающие рециркуляцию (возврат) потока ретентата из третьей ступени и потока пермеата из вторых ступеней в поток сырого газа. В публикациях WO 2012/00727, WO 2013/098024 и WO 2014/075850 представлены наиболее оптимизированные из этих процессов. В указанных публикациях описаны устройство и способ, оптимизированные в отношении сочетания чистоты получаемого продукта с наименьшим энергопотреблением. Иначе говоря, эти процессы обеспечивают получение двух продуктсодержащих потоков высокой чистоты при оптимизированной энергоемкости процесса.
Однако в последнее время возникла новая проблема, которая не решается в достаточной мере известными в технике устройствами и способами. Эта проблема заключается в том, что некоторые газоразделительные установки эксплуатируются в местах с очень дешевой энергией. В таких местах операторы разделительных установок уделяют основное внимание не энергосбережению, а капитальным вложениям и расходам на техническое обслуживание. Удовлетворительного решения этой проблемы в уровне техники пока не найдено.
Раскрытие сущности изобретения
Таким образом, в основу настоящего изобретения была положена задача разработки устройств и способов для разделения и очистки газовых смесей, которые лишь в меньшей степени обладали бы недостатками, присущими уровню техники, или были бы вовсе лишены этих недостатков.
В частности, поставлена задача разработать способы и устройства, которые обеспечивали бы достижение относительно высокой чистоты (например чистоты, составляющей по меньшей мере 95 об.%, предпочтительно чистоты, составляющей по меньшей мере 97 об.%) как для газообразных пермеатов, так и для газообразных ретентатов.
В соответствии с еще одной частной задачей эти способы и устройства должны быть эффективными в отношении затрат, в частности капитальных вложений и расходов на техническое обслуживание. В особенности как можно меньшими должны быть затраты на расходные материалы, такие как мембраны.
В соответствии с еще одной частной задачей необходимо разработать способ/устройство, которые были бы максимально универсальными в эксплуатации в отношении любых требующих разделения газовых смесей. В частности, нужно обеспечить возможность разделения газовых потоков, которые получают при производстве биогаза и добыче природного газа или которые содержат диоксид углерода и метан в присутствии других газов, таких как водяной пар, водород, сероводород.
Еще одной частной задачей настоящего изобретения является разработка способа или устройства, которые позволяли бы очищать потоки метансодержащих сырых газов при пониженном, по сравнению с известными из уровня техники способами, выбросе метана и при той же производительности, а значит при сниженном загрязнении окружающей среды этим газом, вносящим большой вклад в парниковый эффект.
Другие, не указанные в явном виде задачи изобретения очевидны из общего контекста формулы изобретения, нижеследующего описания, примеров и графических материалов.
Было неожиданно установлено, что способ по пункту 1 и устройство по пункту 2 формулы изобретения позволяют получать относительно чистые потоки пермеата и ретентата без необходимости применения более чем одного компрессора и без дальнейшей очистки потока пермеата или ретентата другими методами. Так, предлагаемое в изобретении устройство позволяет одновременно получать потоки пермеата и ретентата относительно высокой чистоты. Как показано в примерах, новый способ, по сравнению со способами, известными из уровня техники, в частности из публикации WO 2012/00727, осуществим при значительно сниженной общей производительности мембран с получением аналогичных результатов очистки. Таким образом удалось значительно снизить затраты на мембраны, которые являются расходными изделиями и время от времени подлежат замене.
Авторами настоящего изобретения неожиданно было установлено, что существует некий оптимум, выгодный в отношении капитальных вложений и расходов на техническое обслуживание по сравнению с раскрытым в WO 2012/00727 трехступенчатым процессом мембранного разделения. Этот оптимум достигается в двухступенчатом способе или устройстве, состоящем из ступени (1) разделения исходного потока и ступени (2) разделения ретентата, за счет того, что
- температуру первого потока (7) ретентата перед его вводом в ступень (2) разделения ретентата поднимают до значения, превышающего температуру исходного потока (5), в сочетании с тем, что
- общая производительность мембран ступени (2) разделения ретентата выше по сравнению с общей производительностью мембран ступени (1) разделения.
Приведенные ниже примеры демонстрируют улучшение, достигаемое изобретением по сравнению с решением по WO 2012/00727 в том, что касается капитальных вложений и расходов на техническое обслуживание.
Объектами настоящего изобретения являются способ, устройство и его применение, заявленные в пунктах 1-13 формулы изобретения, подробно охарактеризованные в описании и примерах и поясняемые чертежом.
Подробное описание изобретения
Подробное описание настоящего изобретения ниже предваряется определением некоторых важных терминов и понятий.
Производительность мембраны в контексте настоящего изобретения определяется как произведение (площади) поверхности мембраны на удельную производительность мембраны при рабочей температуре, определенной для азота (марки 4.8) в стандартных условиях. Стандартные условия подробно описываются ниже в разделе "Методы измерения". Поверхность мембраны, также называемая ее площадью, - это макроскопически видимая наружная поверхность мембраны. Для ее определения принимают допущение, что мембрана не имеет пор, а ее наружная поверхность является однородной и гладкой. Иначе говоря, поверхность плоской мембраны вычисляется как произведение длины и ширины плоского листа, а поверхность половолоконных мембран вычисляется как произведение длины и наружной окружности полого волокна.
Если в разных разделительных ступенях эксплуатируются мембраны из одинаковых материалов, а рабочая температура этих ступеней одинакова, удельная производительность мембран будет одинакова. Как следствие, отношение производительностей мембран, используемых в двух разделительных ступенях, будет соотноситься с отношением поверхностей мембран. Если же в разных ступенях используются мембраны из разных материалов, и/или в одной ступени используются разные мембраны, и/или если в разных ступенях используются разные температуры, отношение производительностей обычно будет отличаться от отношения поверхностей мембран. Поскольку такие "смешанные" системы также подпадают под патентные притязания на настоящее изобретение, в качестве отличительного признака используется "производительность мембран", а не "поверхность мембран".
Настоящее изобретение также позволяет использовать в одной разделительной ступени более чем одну мембрану. Таким образом, вычислению подлежит общая производительность мембран для ступени, представляющая собой сумму производительностей всех отдельных мембран, используемых в этой ступени.
Удельная производительность мембраны, также называемая ее проницаемостью, определяется как поток вещества, переносимого через единицу площади мембраны в единицу времени при единичном перепаде давления на мембране. Коэффициент же проницаемости мембраны определяется как поток вещества, переносимого через единицу площади мембраны с единичной толщиной слоя в единицу времени при единичном перепаде давления на мембране.
Термин "селективность", используемый для характеристики мембран при описании настоящего изобретения и патентных притязаний на него, в каждом случае означает селективность по чистому газу независимо от того, используются ли мембраны для разделения смеси из двух или более газов. Селективность для половолоконных мембран вычисляется как частное удельных производительностей по двум чистым газам и таким образом показывает, насколько эффективно мембрана может разделять газовую смесь на два ее компонента. Для плосколистовых мембран селективность вычисляют, используя не удельные производительности, а коэффициенты проницаемости для двух чистых газов.
Пермеатом обозначают весь поток, получаемый на той стороне мембраны, мембранного модуля или ступени мембранного разделения, которая является стороной низкого давления. Газообразным пермеатом (газом-пермеатом) обозначают компонент/компоненты, концентрация которого/каждого из которых в потоке пермеата после разделения на мембране, в мембранном модуле или на ступени мембранного разделения выше, чем в соответствующем входном потоке.
Ретентатом обозначают весь поток, получаемый на той стороне мембраны, мембранного модуля или ступени мембранного разделения, которая является стороной высокого давления, и не проходящий через мембрану.
Газообразным ретентатом (газом-ретентатом) обозначают компонент/компоненты, концентрация которого/каждого из которых в потоке ретентата после разделения на мембране, в мембранном модуле или на ступени мембранного разделения выше, чем в соответствующем входном потоке.
Сырым газом, сырой газовой смесью или потоком (17) сырого газа обозначают газовую смесь, состоящую из двух или более газов, или поток этой газовой смеси, подлежащую(-ий) разделению с применением предлагаемых в изобретении способа и/или устройства. Используемый в настоящем изобретении термин "сырой газ" синонимичен термину "необработанный газ".
Исходным потоком (5) обозначают газовый поток, подаваемый в ступень (1) разделения исходного потока. Этот поток может соответствовать потоку (17) сырого газа либо потоку (17) сырого газа, сжатому компрессором (4), в начале работы предлагаемых в изобретении способа или устройства. Иногда сырой газ поступает из источников, уже находящихся под давлением, достаточным для создания требуемой движущей силы процесса разделения на мембранах, что позволяет обходиться без дополнительного сжатия газов или создания дополнительной движущей силы иным образом, например при помощи вакуумного устройства на пермеатной стороне ступени мембранного разделения или при помощи потока продувочного газа. Однако в большинстве случаев предлагаемые в изобретении способ и устройство предусматривают для создания движущей силы использование компрессора, расположенного по потоку перед ступенью (1) разделения исходного потока, и/или по меньшей мере одного вакуумного устройства, расположенного по меньшей мере в одном из потоков пермеата.
После рециркуляции второго потока (9) пермеата исходный поток (5) состоит из газов потока (17) сырого газа и второго потока (9) пермеата. При этом исходный поток (5) можно создавать либо путем смешения потока (9) с несжатым потоком (17) сырого газа, либо путем смешения потока (9) со сжатым потоком (17) сырого газа, либо путем смешения потока (9) с потоком (17) сырого газа внутри компрессора. В объем настоящего изобретения включены также различные комбинации вышеописанных методов смешения и их не описанные явно альтернативы.
Ступенью (1) разделения исходного потока обозначают ступень мембранного разделения, предназначенную для разделения исходного потока (5) на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата.
Ступень (2) разделения ретентата означает ступень мембранного разделения, предназначенную для разделения первого потока (7) ретентата на второй поток (9) пермеата и второй поток (8) ретентата.
Ниже изобретение лишь иллюстративно более подробно рассмотрено на примере описанных далее предпочтительных и особых вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа, а также предпочтительных и наиболее пригодных для практического применения вариантов выполнения предлагаемого в изобретении устройства со ссылкой на прилагаемые к описанию графические материалы и относящиеся к ним пояснения, т.е. изобретение не ограничено такими вариантами и примерами его осуществления и применения или конкретными комбинациями признаков, приведенными в отдельных примерах осуществления изобретения.
Отдельные признаки, которые указаны в описании и/или представлены на графических материалах во взаимосвязи с конкретными примерами осуществления изобретения, не ограничены только такими примерами или комбинацией с остальными признаками, представленными в этих примерах, а могут при наличии технических возможностей комбинироваться с любыми другими вариантами, даже если они отдельно и не рассмотрены в настоящих материалах.
Одинаковые или схожие между собой либо выполняющие одинаковую или схожую функцию компоненты снабжены на отдельных чертежах одинаковыми ссылочными обозначениями. Из приведенных на чертежах изображений следуют также те признаки, которые не снабжены ссылочными обозначениями, вне зависимости от того, описаны ли ниже подобные признаки или нет. С другой стороны, для специалиста непосредственно очевидны также признаки, которые содержатся в настоящем описании, но не отражены визуально или не представлены на чертежах.
В настоящем изобретении предлагается способ разделения газов, осуществляемый в устройстве, также являющемся предметом изобретения и состоящем из ступени (1) разделения исходного потока, ступени (2) разделения ретентата и необязательно (т.е. факультативно, при необходимости) предусмотренного(-ых) компрессора (4), расположенного по потоку перед ступенью разделения исходного потока, и/или по меньшей мере одного вакуумного устройства, предпочтительно вакуумного насоса или вентилятора, расположенного по меньшей мере в одном потоке пермеата со ступени (1) разделения исходного потока и/или ступени (2) разделения ретентата, причем:
- второй поток (9) пермеата вводится в исходный поток (5),
- ступень (1) разделения исходного потока и ступень (2) разделения ретентата представляют собой ступени мембранного разделения.
Вопрос о необходимости компрессора или вакуумного устройства может зависеть от давления в источнике сырого газа. Если это давление уже достаточно высоко для обеспечения на мембранах достаточной движущей силы, т.е. разности парциальных давлений, то такое устройство, создающее дополнительную движущую силу, не требуется.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения для создания требуемой разности парциальных давлений применяют поток продувочного газа, предпочтительно поток продувочного газа на пермеатной стороне, который используют отдельно от других устройств аналогичного назначения или в сочетании с ними.
Ступень (1) разделения исходного потока разделяет исходный поток (5), содержащий по меньшей мере два компонента, на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата. Ступень (2) разделения ретентата разделяет первый поток (7) ретентата на второй поток (9) пермеата и второй поток (8) ретентата. Второй поток (9) пермеата вводится в исходный поток (5).
Предлагаемые в изобретении способ и устройство позволяют отводить второй поток (8) ретентата в качестве первого продукта или подвергать его дополнительной обработке. Кроме того, второй поток (8) ретентата можно сбрасывать, но только если первый поток (6) пермеата отводится в качестве продукта или подвергается дополнительной обработке. И аналогично, первый поток (6) пермеата можно отводить в качестве второго продукта или можно подвергать его дополнительной обработке. Вместе с тем, первый поток (6) пермеата также можно сбрасывать, но только в случаях, если второй поток (8) ретентата является требуемым продуктом, который отводят или подвергают дополнительной обработке.
Предлагаемые в изобретении способ и устройство отличаются следующими признаками:
- первый поток (7) ретентата перед его вводом в ступень (2) разделения ретентата нагревают до температуры, превышающей температуру исходного потока (5), и
- способ и устройство характеризуются тем, что производительность мембран, используемых на ступени (2) разделения ретентата, измеренная для азота марки 4.8 в стандартных условиях, как определено ниже в разделе "Методы измерения", суммарно выше общей производительности используемых на ступени (1) разделения исходного потока мембран, измеренной для азота марки 4.8 в стандартных условиях, как определено ниже в разделе "Методы измерения".
Предлагаемые в изобретении способ и устройство позволяют получать одновременно газовый поток ретентата и газовый поток пермеата относительно высокой чистоты. Вместе с тем, изобретение также обеспечивает эксплуатационную гибкость для выделения только одного газового потока высокой чистоты, если это требуется. В сравнении с известными из WO 2012/000727 трехступенчатыми процессами и обычными двухступенчатыми процессами, предлагаемые в изобретении способ и устройство позволяют уменьшить производительность мембран, совокупно необходимую для всех разделительных ступеней. Таким образом, изобретение позволяет значительно уменьшить капитальные вложения и особенно расходы на техническое обслуживание.
Необходимо признать, что достигаемое уменьшение общей производительности мембран сопряжено с расходованием энергии на нагревание газов между двумя ступенями мембранного разделения, что может повысить эксплуатационные расходы. Таким образом, предлагаемые в изобретении способ и устройство разработаны в особенности для промышленных площадок с дешевой энергией, т.е. низкими эксплуатационными расходами, где критически важны капитальные вложения и расходы на техническое обслуживание.
В соответствии с изобретением газоразделительные мембраны предпочтительно имеют селективность по чистому газу в отношении компонентов А и Б (что соответствует отношению потока А к потоку Б через мембрану), составляющую по меньшей мере 30, предпочтительно по меньшей мере 35, более предпочтительно по меньшей мере 40, еще более предпочтительно по меньшей мере 45 и особенно предпочтительно от по меньшей мере 45 до 80. Преимущество мембран с высокой селективностью состоит в том, что разделение протекает эффективнее, и со ступени (2) разделения ретентата необходимо рециркулировать меньше пермеата. Благодаря этому, особенно при применении одноступенчатого компрессора (4), двойному сжатию требуется подвергать меньше газа, с чем связаны экономические преимущества при эксплуатации установки. При использовании высокоселективных мембранных модулей с селективностью, равной 45, двойному сжатию требуется подвергать лишь около 35% газа, поданного в качестве сырого газа на ступень (1) разделения исходного потока, тогда как при использовании мембранного модуля с селективностью, равной лишь 10, может потребоваться подвергать двойному сжатию до 300% такого газа. Указанные значения, равные 35% и 300%, были получены в экспериментах, в которых на разделение подавали газовую смесь с эквимолярными количествами компонентов А и Б (соответствует исходной газовой смеси), при этом содержание компонента Б составляло в газообразном ретентате со ступени (2) 98,5%, а в потоке пермеата со ступени (3) - 99%. Газоразделительные мембраны предпочтительно имеют указанную выше селективность по чистому газу для следующих пар газов: диоксид углерода и метан, водород и метан, монооксид углерода и метан, гелий и метан, гелий и азот, водород и монооксид углерода, диоксид углерода и углеводород, азот и углеводород.
Как упоминалось выше, предлагаемые в изобретении способ и устройство предусматривают, что первый поток (7) ретентата перед его вводом в ступень (2) разделения ретентата нагревают до температуры, превышающей температуру исходного потока (5).
Для ограничения описанного выше увеличения эксплуатационных расходов первый поток (7) ретентата перед его вводом в ступень (2) разделения ретентата целесообразно нагревать до температуры, превышающей температуру исходного потока (5) на величину от 5 до 50°С, предпочтительно на величину от 10 до 30°С. Также целесообразно, чтобы температура исходного потока (5) перед его вводом в ступень (1) разделения исходного потока составляла от 15 до 45°С, предпочтительно от 20 до 35°С.
Альтернативным путем противодействия росту эксплуатационных расходов может быть регулирование объема рециркулируемого газа во втором потоке (9) пермеата. Так, предлагаемые в изобретении способ и устройство предпочтительно предусматривают, что объем газа, рециркулируемого во втором потоке (9) пермеата, составляет менее 40%, более предпочтительно менее 30% от объема потока (17) сырого газа. Объем рециркулируемых газовых потоков можно регулировать, например, подбирая соответствующие мембранные модули в ступенях мембранного разделения (1) и (2) или изменяя давления или расходы в системе.
Важным с точки зрения настоящего изобретения является то, что нагрев между двумя ступенями мембранного разделения применяется в сочетании с тем, что общая производительность мембран на ступени (2) разделения ретентата выше таковой для ступени (1) разделения исходного потока. Это отличает изобретение от решения по WO 2012/000727, где во всех разделительных ступенях производительность мембран одинакова. Предпочтительно, чтобы отношение общей производительности используемых на ступени (2) разделения ретентата мембран, измеренной для азота марки 4.8 в стандартных условиях, как определено в описании, к общей производительности используемых на ступени (1) разделения исходного потока мембран, измеренной для азота марки 4.8 в стандартных условиях, как определено в описании, составляло от 1,05 до 10, особенно предпочтительно от 1,1 до 8, более предпочтительно от 1,2 до 7 и наиболее предпочтительно от 1,5 до 6.
Ниже более подробно рассматривается предлагаемое в изобретении устройство, также используемое при осуществлении предлагаемого в изобретении способа.
Предлагаемое в изобретении устройство, представленное в качестве примера на чертеже, состоит из двух связанных между собой ступеней мембранного разделения. Каждая ступень состоит из одного или нескольких физических газоразделительных (газосепарационных) модулей, которые в пределах одной ступени соединены непосредственно или опосредованно, параллельно и/или последовательно. Движущей силой процесса разделения газов в модулях является разность парциальных давлений газообразного пермеата (газа-пермеата), создаваемая между ретентатной и пермеатной сторонами в соответствующей ступени мембранного разделения. Как упоминалось выше, движущая сила может создаваться самим потоком (17) сырого газа, или исходным потоком (5), т.е. объединенными потоком (17) сырого газа и рециркулируемым потоком (9), если поток (17) сырого газа имеет достаточное давление. Однако в большинстве случае разность парциальных давлений создается либо посредством компрессора (4), расположенного по потоку перед ступенью разделения исходного потока, т.е. на входной стороне ступени (1) разделения исходного потока, и/или посредством по меньшей мере одного вакуумного устройства, предпочтительно одного или двух вакуумных устройств (на чертеже не показаны), расположенного по меньшей мере в одном потоке пермеата со ступени (1) разделения исходного потока и/или ступени (2) разделения ретентата. Вакуумные устройства (15) предпочтительно расположены во втором потоке (9) пермеата на пермеатной стороне ступени (2) разделения ретентата. При необходимости может быть целесообразным создавать или повышать разность парциальных давлений в одной или нескольких ступенях мембранного разделения посредством потока продувочного газа, предпочтительно потока продувочного газа на пермеатной стороне.
Согласно предпочтительной схеме осуществления настоящего изобретения компрессор (4) повышает давление в потоке (17) сырого газа или в смеси потока (17) сырого газа и второго потока (9) пермеата, полностью или частично, до требуемого значения, составляющего от 1 до 100 бар, предпочтительно от 5 до 80 бар, особенно предпочтительно от 10 до 70 бар. Сжатый поток представляет собой исходный поток (5), либо для образования исходного потока (5) он объединяется за компрессором (4) со всем вторым потоком (9) пермеата или его частью.
Поток (17) сырого газа в начале работы предлагаемого в изобретении устройства или осуществления предлагаемого в изобретении способа или исходный поток (5) может вводиться в ступень (1) разделения исходного потока. Вместе с тем, предлагаемые в изобретении способ и устройство также могут быть реализованы таким образом, что поток (17) сырого газа и/или исходный поток (5) и/или поток на промежуточной ступени между потоком (17) сырого газа и окончательным исходным потоком (5) подвергается предварительной обработке перед ступенью (1) разделения исходного потока. Стадией предварительной обработки предпочтительно может быть стадия очистки, особенно предпочтительно стадия осушения или стадия десульфуризации. Из уровня техники известно несколько вариантов стадий предварительной обработки перед ступенью (1) разделения исходного потока, которые специалист легко сможет включить в предлагаемые в изобретении способ или устройство. Например, такие стадии описаны в публикациях KR 10-1327337 и KR 10-1327338. Поэтому содержание этих публикаций в полном объеме включено в настоящее описание путем ссылки.
На ступени (1) разделения исходного потока происходит предварительное разделение газовой смеси исходного потока (5) на легче проникающие через мембрану компоненты (газообразный пермеат А), которые преимущественно переходят в пермеат первой ступени, и медленнее проникающие через мембрану компоненты (газообразный ретентат Б), которые преимущественно задерживаются мембраной, повышая свою концентрацию в ретентате, т.е. обогащая собой ретентат.
Предлагаемые в изобретении способ и устройство отличаются тем, что концентрацию по меньшей мере одного газообразного пермеата со ступени (1) разделения исходного потока повышают в исходном потоке (5) после рециркуляции в него второго потока (9) пермеата предпочтительно по меньшей мере на 2 об.%, особенно предпочтительно на величину от 2 до 40 об.%, более предпочтительно на величину от 2 до 30 об.% и наиболее предпочтительно на величину от 3 до 25 об.%, в каждом случае в сравнении с концентрацией в потоке (17) сырого газа. Такое повышение концентрации может зависеть от состава потока (17) сырого газа и наиболее выражено при низких концентрациях газообразного пермеата (от 10 до 20 об.%). В предпочтительном варианте величина, на которую повышают концентрацию одного из газообразных пермеатов, составляет от 2 от 40 об.%, более предпочтительно от 4 до 25 об.%, когда содержание газообразного пермеата в потоке (17) сырого газа составляет от 25 до 75 об.% или, соответственно, от 9 до 25 об.%, если содержание газообразного пермеата в потоке (17) сырого газа составляет от 25 до 55 об.%. Это обусловлено тем, что при повышении концентрации газообразного пермеата на ступени (1) разделения исходного потока выход газообразного ретентата во всем процессе повышается, а потери газообразного ретентата снижаются.
Коэффициент разделения на данной ступени при 50%-ной концентрации компонента А, или газообразного пермеата А, в очищаемом исходном потоке (5) составляет от 10 до 60%, предпочтительно от 15 до 55% и более предпочтительно от 10 до 50%. Поэтому в особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предлагаемый в нем способ и предлагаемое в нем устройство отличаются тем, что содержание газообразного(-ых) пермеата(-ов) со ступени (1) разделения исходного потока в исходном потоке (5) составляет после рециркуляции второго потока (9) пермеата не менее 40 об.%, предпочтительно более 45 об.%, в пересчете на объем исходного потока (5).
Такое увеличение концентрации газообразных пермеатов в исходном потоке (5), как пояснялось выше, повышает эффективность ступени (1) разделения исходного потока, благодаря чему, в свою очередь, в первый поток (6) пермеата попадает меньше газообразного ретентата Б. При разделении прежде всего метансодержащих сырых газов данный фактор приводит к достижению того преимущества, что удается значительно сократить нежелательные выбросы экологически вредного метана в окружающую среду.
В целом можно констатировать, что на ступени (1) разделения исходного потока из исходного потока (5) в пермеат переходит предпочтительно от 20 до 100%, более предпочтительно от 40 до 70%, компонента А, или газообразного пермеата А.
На ступени (1) разделения исходного потока предпочтительно получают пермеат с содержанием компонента А, или газообразного пермеата А, превышающим 90%, более предпочтительно превышающим 95%. Газообразный пермеат в обогащенном им первом потоке (6) пермеата можно отводить из предлагаемых в изобретении устройства или способа в качестве продукта. В качестве альтернативы, этот газообразный пермеат можно подвергать дополнительной обработке, например, его можно дополнительно очищать, модифицировать, смешивать с другими газами или сжижать. Такие технологии широко известны в технике, и их комбинация с предлагаемыми в изобретении способом и устройством также входит в объем настоящего изобретения. Например, в публикациях KR 10-1327337, KR 10-1327338 и JP 2009-242773 А раскрыты процессы для дополнительной обработки первого потока (6) пермеата, которые могут использоваться в сочетании с предлагаемым в изобретении способом.
В особенно предпочтительном варианте предлагаемых в изобретении способа и устройства в первом потоке (6) пермеата содержится не более 10%, предпочтительно не более 5%, ретентатного компонента Б со ступени (1) разделения исходного потока, поступающего в устройство с потоком (17) сырого газа.
Ретентат со ступени (1) разделения исходного потока подается в виде первого потока (7) ретентата на ступень (2) разделения ретентата, на которой происходит тонкая очистка. На ретентатной стороне ступени (2) разделения ретентата, т.е. во втором потоке (8) ретентата, предпочтительно имеется клапан (13) регулирования противодавления, который позволяет поддерживать и стабилизировать основное давление в системе (рабочее давление на разделительных ступенях (1) и (2), соответствующее давлению ретентата на ступенях (1) и (2)). На ступени (2) разделения ретентата происходит дальнейшее повышение содержания труднее проникающих через мембрану компонентов Б, т.е. газообразного ретентата Б, и поэтому содержание компонента Б, или газообразного ретентата Б, во втором потоке (8) ретентата может быть более 90%, предпочтительно более 95%, особенно предпочтительно более 97%. В особенно предпочтительном варианте предлагаемые в изобретении способ и устройство отличаются, таким образом, тем, что во втором потоке (8) ретентата получают по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 97%, ретентатного компонента со ступени (1) разделения исходного потока, поступившего в устройство с потоком (17) сырого газа.
Как упоминалось выше, второй поток (8) ретентата можно подвергать дополнительной обработке, например, его можно дополнительно очищать, модифицировать, смешивать с другими газами или сжижать. Такие технологии широко известны в технике, и их комбинация с предлагаемыми в изобретении способом и устройством также входит в объем настоящего изобретения.
Для газовой смеси в потоке (17) сырого газа, состоящей из 50 об.% компонента А и 50 об.% компонента Б, коэффициент разделения на ступени (2) разделения ретентата предпочтительно составляет от 10 до 80%, более предпочтительно от 30 до 70%.
Второй поток (9) пермеата рециркулируют, вводя его в исходный поток (5), и подвергают повторной обработке. Такая рециркуляция может, как пояснялось выше, осуществляться различными путями и может зависеть, например, от того, используется ли компрессор (4) или даже многоступенчатый компрессор (4). При использовании одноступенчатого компрессора (4) поток (9) предпочтительно подают ко всасывающей стороне этого компрессора (4) (см. чертеж). При использовании многоступенчатого компрессора поток (9) предпочтительно вводить в компрессор между двумя его ступенями сжатия. В предпочтительном варианте осуществления изобретения на ступень компрессора (4), обеспечивающую повышенное давление, рециркулируют поток (9) без его полного расширения (сброса давления) и/или рециркулируют пермеат со второй ступени.
Поскольку при расширении до давления подачи ступень (2) разделения ретентата в общем случае работала бы в ограниченном по селективности диапазоне, может оказаться целесообразным расширять второй поток (9) пермеата лишь до давления более высокого уровня, создаваемого многоступенчатым блоком повышения давления, т.е. многоступенчатым компрессором (4), т.к. тем самым снижаются эксплуатационные расходы на компрессорный блок без значительного ухудшения результата разделения. Поэтому в особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения используют многоступенчатый компрессор (4), а газовый поток (9) подают в этот компрессор между двумя его ступенями сжатия.
Для реализации предлагаемых в изобретении устройства или способа можно в принципе использовать все те мембраны, которые способны разделять бинарные газовые смеси или многокомпонентные газовые смеси. В качестве материалов для изготовления мембран предпочтительно, но не исключительно используются полимеры. В качестве таких полимеров в разделительно-активном слое в особенно предпочтительном варианте применяются полиимиды, полиэфиримиды, полиарамиды, полибензоксазолы, полибензотиазолы, полибензимидазолы, полиамиды, полисульфоны, ацетаты целлюлозы и производные, полифениленоксиды, полисилоксаны, полимеры с собственной микропористостью, мембраны со смешанной матрицей, мембраны с облегченным транспортом, полиэтиленоксиды, полипропиленоксиды, углеродные мембраны или цеолиты либо смеси таких материалов.
У особенно предпочтительных мембран в качестве материалов разделительно-активного слоя или в качестве материала всей мембраны используется полиимид, состоящий из мономерных звеньев А и В:
где 0≤x≤0,5, 1≥у≥0,5, a R соответствует одному или нескольким одинаковым или разным остаткам R, выбранным из группы, состоящей из остатков L1, L2, L3 и L4:
Особенно предпочтительно использовать полимер, у которого x равен 0, у равен 1, a R на 64 мол.% состоит из L2, на 16 мол.% - из L3 и на 20 мол.% - из L4. Такой полимер выпускается фирмой Evonik Fibres GmbH под наименованием Р84 или Р84 Тур 70 (номера CAS 9046-51-9). Еще одним особо предпочтительным полимером является полимер, у которого x равен 0,4, у равен 0,6, a R на 80 мол.% состоит из L2 и на 20 мол.% - из L3. Такой полимер выпускается фирмой Evonik Fibres GmbH под наименованием Р84НТ или Р84 НТ 325 (номера CAS 134119-41-8). Равным образом предпочтительно применение смесей указанных полимеров.
Изготовленные из предпочтительных полиимидов мембраны выпускаются фирмой Evonik Fibres GmbH под наименованием Sepuran®. Способ изготовления таких предпочтительных мембран описан в WO 2011/009919 А1. Все описанные в данной публикации мембраны могут эффективно использоваться при осуществлении предлагаемого в изобретении способа. Исключительно во избежание повторов содержание указанной публикации в полном объеме включено в настоящее описание путем ссылки. Было установлено, что при использовании этих мембран удается достичь наилучших результатов газоразделения.
Мембраны предпочтительно используют в виде половолоконных мембран (мембран из полых волокон) и/или плоских мембран. Из мембран собирают модули, которые затем используются в процессах газоразделения. В качестве таких модулей можно использовать все известные в технике газоразделительные (газосепарационные) модули, такие, например, как (но не ограничиваясь только ими) газоразделительные модули с системой полых волокон, рулонные (или спирально навитые) газоразделительные модули, гибридные газоразделительные модули, представляющие собой сочетание плоского модуля с рулонным, или трубчатые газоразделительные модули.
Предлагаемые в изобретении способ и устройство обладают прежде всего теми преимуществами, что во многих прикладных областях можно обходиться без дополнительной очистки потока (6) пермеата и/или потока (8) ретентата. При очистке, например, биогаза или природного газа (например, для отделения диоксида углерода от метана) ретентат уже не требуется подвергать тонкой очистке путем адсорбции при переменном давлении или путем промывки аминами и поэтому можно как таковой подавать в газовую сеть. Тем не менее, как упоминалось выше, после предлагаемого в изобретении способа или за предлагаемым в изобретении устройством могут следовать дополнительная очистка или другие стадии обработки. Как упоминалось выше, тот факт, что потоки (6) и (8) не требуют дальнейшей обработки, не исключает возможности выполнения соответствующих стадий при осуществлении изобретения.
Предлагаемые в изобретении способ и устройство могут использоваться при очистке биогаза и природного газа с получением одновременно относительно чистого потока (8) ретентата и относительно чистого потока (6) пермеата. Поэтому диоксид углерода можно без значительных потерь метана и без нанесения значительного ущерба окружающей среде сбрасывать в атмосферу без необходимости дополнительно подвергать такой газ последующей переработке путем каталитического или термического дожигания или утилизации на блочной тепловой электростанции. Соответственно, исключается необходимость в капитальных вложениях в дополнительное оборудование, что приводит к повышению экономической эффективности процесса очистки биогаза и природного газа.
Еще одно преимущество состоит в том, что предлагаемые в изобретении способ и устройство требуют гораздо меньших аппаратных затрат, чем известные из уровня техники устройства и способы.
В частности, благодаря комбинации существенных для изобретения признаков, согласно которым предусмотрен нагрев между двумя ступенями мембранного разделения, а производительность мембран на ступени (2) разделения ретентата увеличена по сравнению с производительностью мембран на ступени (1) разделения исходного потока, изобретение позволяет реализовать способ или устройство, существенно превосходящие известные из уровня техники процессы в отношении капитальных вложений и особенно расходов на техническое обслуживание.
Предлагаемые в изобретении способ и устройство могут использоваться, в частности, для разделения биогаза, или природных газов, или воздуха, или иных газовых смесей, содержащего(-их): диоксид углерода и метан, водород и метан, монооксид углерода и метан, гелий и метан, гелий и азот, водород и монооксид углерода, постоянный газ с точкой кипения, меньшей 110°K при 1 атм, и непостоянный газ с точкой кипения, большей или равной 110°K при 1 атм, диоксид углерода и углеводород или азот и углеводород.
Чертеж
На чертеже в качестве иллюстрации приведена схема соединения мембранных модулей в соответствии с настоящим изобретением, со следующим перечнем номеров позиций:
1: Ступень разделения исходного потока
2: Ступень разделения ретентата
4: Одноступенчатый или многоступенчатый компрессор
5: Исходный поток
6: Первый поток пермеата
7: Первый поток ретентата
8: Второй поток ретентата
9: Второй поток пермеата
12: Нагреватель
17: Поток сырого газа
Методы измерения:
Селективность мембран
Коэффициенты проницаемости для газов выражаются в баррерах (10-10×см3×см-2×см×с-1×смрт.ст. -1). Удельные производительности половолоконных мембран для газов выражаются в единицах газопроницаемости, ЕГП (англ. сокр. GPU от "Gas Permeation Unit", 10-6 см3×см-2×с-1×смрт.ст. -1).
Плоские мембраны
Для определения селективности плоских мембран измеряют коэффициенты проницаемости для чистых газов по методу, основанному на измерении возрастания давления. При этом к плосколистовой пленке толщиной от 10 до 70 мкм с одной стороны подают чистый газ. С другой, пермеатной, стороны, в начале эксперимента преобладает вакуум (около 10-2 мбар). В дальнейшем в ходе опыта регистрируют возрастание давления на стороне пермеата с течением времени.
Коэффициент проницаемости полимера может быть вычислен по следующей формуле:
Ρ коэффициент проницаемости, баррер (10-10 см3×см-2×см×с-1×смрт.ст. -1);
Vdead объем с пермеатной стороны, см3;
MWgas молярная масса газа, г×моль-1;
l толщина пленки, см;
ρ плотность газа, г×см-3;
R газовая постоянная, см3×смрт.ст.×Κ-1×моль-1;
Τ температура, °K (комнатная температура, ~23°С);
А площадь пленки, см2 (~12 см2);
Δp разность давлений между входной и пермеатной сторонами, смрт.ст.;
dp/dt скорость возрастания давления на пермеатной стороне, в смрт.ст.×с-1.
Селективность плоской мембраны, используемой в соответствии с настоящим изобретением для различных пар газов, является селективностью по чистому газу. Ее вычисляют по отношению коэффициентов проницаемости для чистых газов следующим образом:
S селективность по чистому газу:
P1 коэффициент проницаемости по газу 1:
Р2 коэффициент проницаемости по газу 2.
Половолоконные мембраны
Удельную производительность полых волокон измеряют методом, основанным на измерении увеличения объема. Для этого на пермеатной стороне при постоянном давлении измеряют поток (при стандартной температуре и стандартном давлении).
Для полых волокон необходимо измерять удельную производительность Р/1, поскольку толщина разделяющего слоя неизвестна. Удельную производительность вычисляют по следующей формуле:
Р/l - удельная производительность, ЕГП (единицы газопроницаемости, 10-6 см3×см-2×с-1×смрт.ст. -1);
Q - поток газа с пермеатной стороны, в см3(н.у.)/с;
R - газовая постоянная, см3× см рт.ст. ×Κ-1×моль-1;
Τ - температура, °K (комнатная температура, ~23°С);
А - поверхность мембраны, т.е. площадь наружной поверхности полого волокна, как она определена выше, см2 (от 60 до 80 см2); Δp - разность давлений между входной и пермеатной сторонами, смрт.ст..
Селективность половолоконной мембраны, используемой в соответствии с настоящим изобретением для различных пар газов, является селективностью по чистому газу. Ее вычисляют по удельным производительностям для чистых газов следующим образом:
S - селективность по чистому газу;
P1 - удельная производительность по газу 1;
Р2 - удельная производительность по газу 2.
Нижеследующие примеры подробнее описывают изобретение и иллюстрируют возможности его осуществления, но никоим образом не ограничивают этих возможностей.
Производительность мембран
Ниже описываются метод вычисления, а также эталонный газ и стандартные условия.
Половолоконные мембраны:
Производительность мембран половолоконной мембраны (ПВМ) вычисляют следующим образом:
Производительность(пвм) = Удельная производительность(пвм) ×Поверхность(пвм)
При этом удельную производительность(пвм) экспериментально определяют в следующих стандартных условиях:
Абсолютное давление ретентата: 11 бар
Абсолютное давление пермеата: 1,1 бар,
а поверхность(пвм) соотносится с площадью наружной поверхности мембраны, определенной выше в разделе описания, посвященном определению терминов и понятий.
Плоские мембраны:
Производительность мембран плоских мембран (ПМ) вычисляют следующим образом:
Производительность(Пм) = Удельная производительность(Пм) × Поверхность(Пм)
При этом коэффициент проницаемости(пм) экспериментально определяют в следующих стандартных условиях:
Абсолютное давление ретентата: 11 бар
Абсолютное давление пермеата: 1,1 бар
Затем вычисляют удельную производительность путем деления коэффициент проницаемости на толщину ПМ. Поверхность(пм) соотносится с площадью наружной поверхности мембраны, определенной выше в разделе описания, посвященном определению терминов и понятий.
Примеры
Описанные ниже примеры приведены для разъяснения и более глубокого понимания сущности изобретения. Они не должны рассматриваться как ограничивающие объем охраны настоящего изобретения.
Примеры
Во всех примерах и сравнительных примерах значения производительности мембран относятся к азоту (марка 4.8) и были измерены в описанных выше стандартных условиях.
Общее описание имитационного моделирования:
Имитационное моделирование основано на следующих допущениях:
- Стационарное состояние
- Идеальный газ
- Идеальный противоток в мембранном модуле
- Отсутствие эффектов вязкости (отсутствие потерь давления в потоках ретентата или пермеата)
- Отсутствие продувочного газа
- Постоянная температура на каждой разделительной ступени. Если не оговаривается иное, все разделительные ступени в примерах работают при одинаковых температурах.
Имитационное моделирование выполняют следующим образом:
Для вывода уравнений, необходимых для имитационного моделирования, использовали следующую схему (см. ниже) с двумя проточными каналами, разделенными мембраной (двойная штриховая линия). NFi - молярный поток компонента i на стороне мембраны, где давление высокое. NPi - молярный поток компонента i на стороне мембраны, где давление низкое. В этой схеме поступающий в мембрану поток сырья является суммой молярных потоков всех поступающих в мембрану компонентов NFi (z=0). Следовательно, выходящий из мембраны поток ретентата является суммой молярных потоков всех компонентов NFi (z=L). Выходящий из мембраны поток пермеата является суммой молярных потоков всех компонентов NPi (z=0). Поскольку продувочный поток, входящий в мембрану с противоположной выходу пермеата стороны, отсутствует, эти молярные потоки компонентов NPi (z=L) заданы равными нулю.
Локальный молярный поток компонента i через мембрану представляет собой молярную удельную производительность Pi мембраны по этому компоненту, умноженную на площадь мембраны Udz и умноженную на его локальную движущую силу - локальную разность парциальных давлений между входной и пермеатной сторонами. Параметры pF и рР - давление исходного потока и давление пермеата. Локальную молярную концентрацию компонента i на входной или пермеатной стороне можно определить делением локального молярного потока компонента i в сырье или ретентате на сумму локальных молярных потоков всех компонентов. Отсюда можно вывести следующую систему уравнений:
Включив описанные выше граничные условия, эти уравнения решили в программе Aspen Custom Modeler (ACM). Вместе с тем, могут использоваться и другие программы, такие как MATLAB, MathCad.
Пример 1
Разделение смеси метана и диоксида углерода, содержащихся в пропорции 60:40, при помощи полиимидной мембраны
На чертеже показана схема использовавшегося устройства. Каждая ступень состояла из половолоконного мембранного модуля, состоящего из полых полиимидных волокон производства компании Evonik Fibres GmbH (Sepuran® Green 4 дюйма, длина 1,2 метра). Использовавшиеся мембраны демонстрировали селективность по чистому газу для диоксида углерода относительно метана, составлявшую 50.
Путем имитационного моделирования получили процесс обогащения биогаза производительностью 1000 м3/ч, в котором ступень (1) разделения исходного потока состояла из 12 мембранных модулей, а ступень (2) разделения ретентата - из 24 мембранных модулей. Все мембранные модули имеют одинаковую площадь мембран и одинаковую удельную производительность по N2 марки 4.8 в стандартных условиях. Таким образом, общая производительность мембран ступени (2) разделения ретентата вдвое больше общей производительности мембран ступени (1) разделения исходного потока.
После достижения стационарного состояния исходный поток (5), содержавший сырой газ (17) и второй поток (9) пермеата, сжимали до 13 бар, его температуру отрегулировали до 25°С, после чего впускали в ступень (1) разделения исходного потока. Затем поток (7) ретентата со ступени (1) разделения исходного потока нагревали при помощи нагревателя (12) до 50°С, после чего впускали в ступень (2) разделения ретентата. Клапан (13) регулирования противодавления на ретентатной стороне ступени (2) разделения ретентата был настроен на 13 бар и таким образом определял движущую силу через мембраны ступеней (1) и (2) мембранного разделения.
Пермеат со ступени (1) разделения исходного потока содержал 4,4% метана и 95,7% диоксида углерода. Эта смесь покидала ступень (1) разделения исходного потока в качестве отходящего газа с расходом 401 м3/ч. Ретентат со ступени (2) разделения ретентата содержал 97,3% метана и 2,7% диоксида углерода. Эта смесь покидала ступень (2) разделения ретентата в качестве продуктсодержащего газа с расходом 598 м3/ч. Пермеат выходил со ступени (2) разделения ретентата с объемным расходом 284 м3/ч, с содержанием метана 30,9% и содержанием диоксида углерода 69,1%, возвращался в виде второго потока (9) пермеата в смесительную камеру и снова сжимался компрессором (4).
Параметры процесса и результат представлены ниже в таблице 1.
Сравнительный пример 1
Воспроизвели пример 1 за исключением того, что поток (7) ретентата не нагревали. Параметры процесса и результат представлены ниже в таблице 2.
При выполнении сравнительного примера 1 получили более низкую чистоту метана по сравнению с примером 1, и это показывает, что нагрев, выполняемый между ступенью (1) разделения исходного потока и ступенью (2) разделения ретентата, повышает чистоту потока ретентата со ступени (2) разделения ретентата по метану.
Сравнительный пример 2
Воспроизвели пример 1 за исключением того, что вместо потока (7) ретентата нагревали до 50°С исходный поток (5). Параметры процесса и результат представлены ниже в таблице 3.
При выполнении сравнительного примера 2 получили более низкий выход метана по сравнению с примером 1, и это показывает, что выполнение нагрева между ступенью (1) разделения исходного потока и ступенью (2) разделения ретентата лучше в отношении выхода метана, чем выполнение нагрева перед ступенью (1) разделения исходного потока.
Сравнительный пример 3
Воспроизвели пример 1 за исключением того, что ступень (1) разделения исходного потока и ступень (2) разделения ретентата имели одинаковую производительность мембран. Параметры процесса и результат представлены ниже в таблице 4.
При выполнении сравнительного примера 3 получили более низкий выход метана по сравнению с примером 1, и это показывает, что более высокая производительность мембран ступени (2) разделения ретентата, чем мембран ступени (1) разделения исходного потока, приводит к лучшему выходу метана. Это также показывает, что чистота диоксида углерода в первом потоке (6) пермеата уменьшается. Таким образом, если первый поток (6) пермеата требуется отводить в качестве единственного чистого продукта или второго чистого продукта, Пример 1 с его более высокой производительностью мембран на ступени (2) разделения ретентата дает, благодаря влиянию производительности на рециркулируемый поток (9), значительно лучшие результаты.
Сравнительный пример 4
Воспроизвели пример 1 за исключением того, что поток (7) ретентата со ступени (1) разделения исходного потока не нагревали, и отрегулировали производительность мембран ступени (2) разделения ретентата.
Процесс обогащения биогаза производительностью 1000 м3/ч с чистотой и выходом метана, аналогичными достигнутым в примере 1, получили, проводя имитационное моделирование до тех пор, пока число мембранных модулей на ступени разделения ретентата не достигло 34. Параметры процесса и результат представлены ниже в таблице 5.
При выполнении примера 1 и сравнительного примера 4 получили в точности одинаковые чистоту и выход метана. Однако в примере 1 для ступени (2) разделения ретентата требуется гораздо меньшее число мембранных модулей (производительность).
Сравнительный пример 5
Для сравнения смоделировали трехступенчатый процесс, соответствующий фиг.12 публикации WO 2012/00727, причем все ступени имели одинаковую производительность мембран. Мембранные модули, использовавшиеся в этом сравнительном примере, были такими же, как в примере 1.
Сравнительный пример 5 отличался от примера 1 тем, что:
1) первый поток (7) ретентата не нагревали;
2) первый поток (6) пермеата вводили в третью мембранную ступень;
3) третий поток ретентата (10) и второй поток (9) пермеата совместно рециркулировали в смесительную камеру и повторно сжимали компрессором (4);
4) третий поток пермеата (11) выводили в качестве отходящего газа.
Процесс обогащения биогаза производительностью 1000 м3/ч с чистотой метана, как в примере 1, получили, проводя имитационное моделирование до тех пор, пока число мембранных модулей на каждой разделительной ступени не достигло 23. Параметры процесса и результат представлены ниже в таблице 6.
Хотя сравнительный пример 5 и привел к несколько большему выходу метана по сравнению с примером 1, общее число мембранных модулей (производительность мембран) в нем почти вдвое больше общего числа мембранных модулей (производительности мембран) в примере 1, что демонстрирует значительное преимущество примера 1 в отношении капитальных вложений и расходов на техническое обслуживание.
Пример 2
Разделение смеси метана и диоксида углерода, содержащихся в пропорции 60:40, при помощи полиимидной мембраны
На чертеже показана схема использовавшегося устройства. Каждая ступень состояла из половолоконного мембранного модуля, состоящего из полых полиимидных волокон производства компании Evonik Fibres GmbH (Sepuran® Green 4 дюйма, длина 1,2 метра). Использовавшиеся мембраны демонстрировали селективность по чистому газу для диоксида углерода относительно метана, составлявшую 40.
Путем имитационного моделирования получили процесс обогащения биогаза производительностью 1000 м3/ч, в котором ступень разделения исходного потока состояла из 11 мембранных модулей, а ступень разделения ретентата - из 25 мембранных модулей. Все мембранные модули имеют одинаковую площадь мембран и одинаковую удельную производительность по N2 марки 4.8 в стандартных условиях. Таким образом, общая производительность мембран ступени (2) разделения ретентата в 2,27 раза больше общей производительности мембран ступени (1) разделения исходного потока.
После достижения стационарного состояния исходный поток (5), содержавший сырой газ (17) и второй поток (9) пермеата, сжимали до 13 бар, его температуру отрегулировали до 25°С, после чего впускали в ступень (1) разделения исходного потока. Затем поток (7) ретентата со ступени (1) разделения исходного потока нагревали при помощи нагревателя (12) до 50°С, после чего впускали в ступень (2) разделения ретентата. Клапан (13) регулирования противодавления на ретентатной стороне ступени (2) разделения ретентата был настроен на 13 бар и таким образом определял движущую силу через мембраны ступеней (1) и (2) мембранного разделения.
Пермеат со ступени (1) разделения исходного потока содержал 4,8% метана и 95,2% диоксида углерода. Эта смесь покидала ступень (1) разделения исходного потока в качестве отходящего газа с расходом 404 м3/ч. Ретентат со ступени (2) разделения ретентата содержал 97,4% метана и 2,6% диоксида углерода. Эта смесь покидала ступень (2) разделения ретентата в качестве продуктсодержащего газа с расходом 596 м3/ч. Пермеат выходил со ступени (2) разделения ретентата с объемным расходом 359 м3/ч, с содержанием метана 31,3% и содержанием диоксида углерода 68,7%, возвращался в виде второго потока (9) пермеата в смесительную камеру и снова сжимался компрессором (4).
Параметры процесса и результат представлены ниже в таблице 7.
Пример 3
Разделение смеси метана и азота, содержащихся в пропорции 80:20, при помощи полиимидной мембраны
Вычисления в рамках имитационного моделирования, проведенного в примере 1, повторили для природного газа, содержавшего 80 мол.% метана и 20 мол.% азота, причем использовали мембраны с селективностью по смешанному газу для азота относительно метана, составлявшей 4, селективностью по чистому газу, составлявшей 5,8, ступень (1) разделения исходного потока из 44 мембранных модулей и ступень (2) разделения ретентата из 100 мембранных модулей.
Параметры процесса и результат представлены ниже в таблице 8.
Сравнительный пример 6
Пример 3 повторили за исключением того, что поток (7) ретентата не нагревали. Сравнительный пример 6 соответствует примеру 16 из публикации US 6565626.
Параметры процесса и результат представлены ниже в таблице 9.
При выполнении сравнительного примера 6 получили более низкую чистоту метана по сравнению с примером 3, и это показывает, что нагрев ретентата со ступени (1) разделения исходного потока перед его подачей на ступень (2) разделения ретентата повышает чистоту метана в потоке ретентата со ступени (2) разделения ретентата.
Claims (54)
1. Устройство для разделения газов, состоящее из ступени (1) разделения исходного потока, ступени (2) разделения ретентата и необязательно предусмотренного(-ых) компрессора (4), расположенного по потоку перед ступенью разделения исходного потока, и/или по меньшей мере одного вакуумного устройства, расположенного по меньшей мере в одном потоке пермеата со ступени (1) разделения исходного потока и/или ступени (2) разделения ретентата, причем:
- ступень (1) разделения исходного потока разделяет исходный поток, содержащий по меньшей мере два компонента, на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата,
- ступень (2) разделения ретентата разделяет первый поток (7) ретентата на второй поток (9) пермеата и второй поток (8) ретентата,
- первый поток (6) пермеата отводится в качестве продукта или подвергается дополнительной обработке, либо при необходимости может сбрасываться, если отводится или подвергается дополнительной обработке второй поток (8) ретентата,
- второй поток (8) ретентата отводится в качестве первого продукта или подвергается дополнительной обработке, либо при необходимости может сбрасываться, если отводится или подвергается дополнительной обработке первый поток (6) пермеата,
- второй поток (9) пермеата вводится в исходный поток, и
- ступень (1) разделения исходного потока и ступень (2) разделения ретентата представляют собой ступени мембранного разделения,
отличающееся тем, что
- между ступенью (1) разделения исходного потока и ступенью (2) разделения ретентата расположен нагреватель (12), и
- общая производительность мембран, используемых на ступени (2) разделения ретентата, выше общей производительности мембран, используемых на ступени (1) разделения исходного потока, причем общая производительность мембран представляет собой произведение площади поверхности мембран на удельную производительность мембран, измеряемую для азота марки 4.8 при давлении ретентата 11 бар, давлении пермеата 1,1 бар и средней рабочей температуре мембраны.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отношение общей производительности мембран, используемых на ступени (2) разделения ретентата, к общей производительности мембран, используемых на ступени (1) разделения исходного потока, составляет от 1,05 до 10, предпочтительно от 1,1 до 8, особенно предпочтительно от 1,2 до 7 и наиболее предпочтительно от 1,5 до 6.
3. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере на ступени (1) разделения исходного потока, предпочтительно как на ступени (1) разделения исходного потока, так и на ступени (2) разделения ретентата, используются газоразделительные мембраны, имеющие селективность по чистому газу, составляющую по меньшей мере 30, предпочтительно по меньшей мере 35, более предпочтительно по меньшей мере 40, особенно предпочтительно по меньшей мере 45 и наиболее предпочтительно от по меньшей мере 45 до 80.
4. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что материалом, используемым для разделительно-активного слоя мембран, является по меньшей мере один материал, выбранный из перечня, состоящего из полиамида, полиэфиримида, полиарамида, полибензоксазола, полибензотиазола, полибензимидазола, полисульфона, ацетата целлюлозы, производного ацетата целлюлозы, полифениленоксида, полисилоксана, полимера с собственной микропористостью, мембраны со смешанной матрицей, мембраны с облегченным транспортом, полиэтиленоксида, полипропиленоксида, полиимида и в частности полиимида, состоящего из мономерных звеньев А и В:
где 0≤х≤0,5 и 1≥у≥0,5, a R соответствует одному или нескольким одинаковым или разным остаткам R, выбранным из группы, состоящей из остатков L1, L2, L3 и L4:
особенно предпочтительно полиимида с номером CAS 9046-51-9 и/или полиимида с номером CAS 134119-41-8.
5. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что в нем используется многоступенчатый компрессор и/или второй поток (9) пермеата вводится в компрессор между двумя его ступенями сжатия.
6. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что газоразделительный(-ые) мембранный(-ые) модуль(-и) состоит(-ят) из половолоконных мембран.
7. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что давление ретентата со ступени (2) разделения ретентата приводится к значению от 1 до 100 бар, предпочтительно к значению от 5 до 80 бар и особенно предпочтительно к значению от 10 до 70 бар, предпочтительно посредством клапана регулирования противодавления, расположенного во втором потоке (8) ретентата.
8. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что движущей силой процесса разделения является разность парциальных давлений газообразного пермеата между ретентатной стороной и пермеатной стороной в соответствующих ступенях мембранного разделения, разность парциальных давлений, создаваемая компрессором в исходном потоке, и/или вакуумным устройством во втором потоке пермеата, и/или потоком продувочного газа на пермеатной стороне.
9. Способ разделения газов, осуществляемый в устройстве, состоящем из ступени (1) разделения исходного потока, ступени (2) разделения ретентата и необязательно предусмотренного(-ых) компрессора (4), расположенного по потоку перед ступенью разделения исходного потока, и/или по меньшей мере одного вакуумного устройства, расположенного по меньшей мере в одном потоке пермеата со ступени (1) разделения исходного потока и/или ступени (2) разделения ретентата, причем:
- ступень (1) разделения исходного потока разделяет исходный поток (5), содержащий по меньшей мере два компонента, на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата,
- ступень (2) разделения ретентата разделяет первый поток (7) ретентата на второй поток (9) пермеата и второй поток (8) ретентата,
- первый поток (6) пермеата отводится в качестве продукта или подвергается дополнительной обработке, либо при необходимости может сбрасываться, если отводится или подвергается дополнительной обработке второй поток (8) ретентата,
- второй поток (8) ретентата отводится в качестве первого продукта или подвергается дополнительной обработке, либо при необходимости может сбрасываться, если отводится или подвергается дополнительной обработке первый поток (6) пермеата,
- второй поток (9) пермеата вводится в исходный поток, и
- ступень (1) разделения исходного потока и ступень (2) разделения ретентата представляют собой ступени мембранного разделения,
отличающийся тем, что
- первый поток (7) ретентата перед его вводом в ступень разделения ретентата нагревают до температуры, превышающей температуру исходного потока (5), и
- общая производительность мембран, используемых на ступени (2) разделения ретентата, выше общей производительности мембран, используемых на ступени (1) разделения исходного потока, причем общая производительность мембран представляет собой произведение площади поверхности мембран на удельную производительность мембран, измеряемую для азота марки 4.8 при давлении ретентата 11 бар, давлении пермеата 1,1 бар и средней рабочей температуре мембраны.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что отношение общей производительности мембран, используемых на ступени (2) разделения ретентата, к общей производительности мембран, используемых на ступени (1) разделения исходного потока, составляет от 1,05 до 10, предпочтительно от 1,1 до 8, особенно предпочтительно от 1,2 до 7 и наиболее предпочтительно от 1,5 до 6.
11. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что по меньшей мере на ступени (1) разделения исходного потока, предпочтительно как на ступени (1) разделения исходного потока, так и на ступени (2) разделения ретентата, используют газоразделительные мембраны, имеющие селективность по чистому газу, составляющую по меньшей мере 30, предпочтительно по меньшей мере 35, более предпочтительно по меньшей мере 40, особенно предпочтительно по меньшей мере 45 и наиболее предпочтительно от по меньшей мере 45 до 80.
12. Способ по одному из пп. 9-11, отличающийся тем, что материалом, используемым для разделительно-активного слоя мембран, является по меньшей мере один материал, выбранный из перечня, состоящего из полиамида, полиэфиримида, полиарамида, полибензоксазола, полибензотиазола, полибензимидазола, полисульфона, ацетата целлюлозы, производного ацетата целлюлозы, полифениленоксида, полисилоксана, полимера с собственной микропористостью, мембраны со смешанной матрицей, мембраны с облегченным транспортом, полиэтиленоксида, полипропиленоксида, полиимида и в частности полиимида, состоящего из мономерных звеньев А и В:
где 0≤х≤0,5 и 1≥у≥0,5, a R соответствует одному или нескольким одинаковым или разным остаткам R, выбранным из группы, состоящей из остатков L1, L2, L3 и L4:
особенно предпочтительно полиимида с номером CAS 9046-51-9 и/или полиимида с номером CAS 134119-41-8.
13. Способ по одному из пп. 9-12, отличающийся тем, что используют многоступенчатый компрессор и/или вводят второй поток (9) пермеата в компрессор между двумя его ступенями сжатия.
14. Способ по одному из пп. 9-13, отличающийся тем, что газоразделительный(-ые) мембранный(-ые) модуль(-и) состоит(-ят) из половолоконных мембран.
15. Способ по одному из пп. 9-14, отличающийся тем, что давление ретентата со ступени (2) разделения ретентата приводят к значению от 1 до 100 бар, предпочтительно к значению от 5 до 80 бар и особенно предпочтительно к значению от 10 до 70 бар, предпочтительно посредством клапана регулирования противодавления, расположенного во втором потоке (8) ретентата.
16. Способ по одному из пп. 9-15, отличающийся тем, что движущей силой процесса разделения является разность парциальных давлений газообразного пермеата между ретентатной стороной и пермеатной стороной в соответствующих ступенях мембранного разделения, разность парциальных давлений, создаваемая компрессором в исходном потоке, и/или вакуумным устройством во втором потоке пермеата, и/или потоком продувочного газа на пермеатной стороне.
17. Способ по одному из пп. 9-16, отличающийся тем, что первый поток (7) ретентата перед его вводом в ступень (2) разделения ретентата нагревают до температуры, превышающей температуру исходного потока (5) на величину от 5 до 50°С, предпочтительно на величину от 10 до 30°С.
18. Способ по одному из пп. 9-16, отличающийся тем, что температура исходного потока (5) перед его вводом в ступень (1) разделения исходного потока составляет от 15 до 45°С, предпочтительно от 20 до 35°С.
19. Способ по одному из пп. 9-18, отличающийся тем, что объем газа, рециркулируемого во втором потоке пермеата, составляет менее 40%, предпочтительно менее 30%, объема потока сырого газа.
20. Способ по одному из пп. 9-19, отличающийся тем, что поток сырого газа представляет собой биогаз, или природный газ, или воздух, или иную газовую смесь, содержащий(-ую): диоксид углерода и метан, водород и метан, монооксид углерода и метан, гелий и метан, гелий и азот, водород и монооксид углерода, постоянный газ с точкой кипения, меньшей 110°K при 1 атм, и непостоянный газ с точкой кипения, большей или равной 110°K при 1 атм, диоксид углерода и углеводород или азот и углеводород.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2016/084152 WO2017206069A1 (en) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Process and apparatus for separating gases |
| CNPCT/CN2016/084152 | 2016-05-31 | ||
| PCT/CN2017/086623 WO2017206908A1 (en) | 2016-05-31 | 2017-05-31 | Process and apparatus for separating gases |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018145796A RU2018145796A (ru) | 2020-07-14 |
| RU2018145796A3 RU2018145796A3 (ru) | 2020-07-22 |
| RU2744439C2 true RU2744439C2 (ru) | 2021-03-09 |
Family
ID=60478003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018145796A RU2744439C2 (ru) | 2016-05-31 | 2017-05-31 | Способ и устройство для разделения газов |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11498026B2 (ru) |
| EP (1) | EP3463624B1 (ru) |
| JP (2) | JP7332297B2 (ru) |
| KR (1) | KR102351162B1 (ru) |
| CN (1) | CN109562321B (ru) |
| CA (1) | CA3025949A1 (ru) |
| DK (1) | DK3463624T3 (ru) |
| ES (1) | ES2882511T3 (ru) |
| MY (1) | MY194627A (ru) |
| PL (1) | PL3463624T3 (ru) |
| RU (1) | RU2744439C2 (ru) |
| SG (1) | SG11201810666SA (ru) |
| WO (2) | WO2017206069A1 (ru) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108815999A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-16 | 合肥丰洁生物科技有限公司 | 一种用于空气净化的膜分离设备 |
| EP3632525A1 (en) | 2018-10-02 | 2020-04-08 | Evonik Fibres GmbH | A device and a process for separating methane from a gas mixture containing methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide |
| US11471823B2 (en) | 2019-02-12 | 2022-10-18 | Haffmans B.V. | System and method for separating a gas mixture |
| EP3990150A4 (en) * | 2019-06-25 | 2024-01-31 | Petroliam Nasional Berhad (Petronas) | LNG PROCESSING SYSTEM AND METHOD |
| JP2021194641A (ja) | 2020-06-17 | 2021-12-27 | エボニック ファイバース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングEvonik Fibres GmbH | 架橋中空糸膜およびその新たな製造方法 |
| US11717787B2 (en) * | 2021-01-04 | 2023-08-08 | Saudi Arabian Oil Company | High free volume membrane for gas separation |
| WO2022230096A1 (ja) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 株式会社日立製作所 | ガス分離システム |
| CN117794631A (zh) * | 2021-08-25 | 2024-03-29 | 日东电工株式会社 | 气体分离***及混合气体的分离方法 |
| WO2024014493A1 (ja) * | 2022-07-14 | 2024-01-18 | Ｕｂｅ株式会社 | ガス分離システム及びメタン富化ガスの製造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2035981C1 (ru) * | 1990-12-10 | 1995-05-27 | Юнион Карбайд Индастриал Гэзиз Текнолоджи Корпорейшн | Способ мембранного разделения газов и мембранная система |
| RU2322284C1 (ru) * | 2006-07-11 | 2008-04-20 | Владимир Михайлович Воротынцев | Способ разделения и/или очистки газовых смесей |
| WO2012000727A1 (de) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | Evonik Fibres Gmbh | Verfahren zur trennung von gasen |
| RU2456061C1 (ru) * | 2011-01-28 | 2012-07-20 | Закрытое Акционерное Общество "Грасис" | Способ многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления |
| RU145348U1 (ru) * | 2014-06-04 | 2014-09-20 | Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" (ДОАО ЦКБН ОАО "Газпром") | Установка мембранного разделения газовой смеси высокого давления |
| US20150336046A1 (en) * | 2012-11-14 | 2015-11-26 | Evonik Fibres Gmbh | Control of gas composition of a gas separation system having membranes |
Family Cites Families (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5116396A (en) * | 1989-05-12 | 1992-05-26 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Hybrid prepurifier for cryogenic air separation plants |
| US5122355A (en) * | 1990-06-06 | 1992-06-16 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Membrane nitrogen process and system |
| US5240471A (en) * | 1991-07-02 | 1993-08-31 | L'air Liquide | Multistage cascade-sweep process for membrane gas separation |
| CA2101804A1 (en) | 1992-10-06 | 1994-04-07 | Christian Friedrich Gottzmann | Multiple purity membrane process |
| US5378263A (en) | 1992-12-21 | 1995-01-03 | Praxair Technology, Inc. | High purity membrane nitrogen |
| EP0695574B1 (en) | 1994-08-04 | 1999-01-27 | Praxair Technology, Inc. | Gas separation with fractional purge for pre- or post-purification |
| US5709732A (en) * | 1996-04-02 | 1998-01-20 | Praxair Technology, Inc. | Advanced membrane system for separating gaseous mixtures |
| US5753011A (en) | 1997-01-17 | 1998-05-19 | Air Products And Chemicals, Inc. | Operation of staged adsorbent membranes |
| US5851266A (en) * | 1997-06-23 | 1998-12-22 | Praxair Technology,Inc. | Hybrid solid electrolyte ionic conductor systems for purifying inert gases |
| EP0908219B1 (en) * | 1997-10-09 | 1999-12-08 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Multi-stage process for the separation/recovery of gases |
| EP0945163A1 (en) * | 1997-10-09 | 1999-09-29 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | A process for the separation/recovery of gases |
| US6128919A (en) | 1998-04-08 | 2000-10-10 | Messer Griesheim Industries, Inc. | Process for separating natural gas and carbon dioxide |
| US6168649B1 (en) | 1998-12-09 | 2001-01-02 | Mg Generon, Inc. | Membrane for separation of xenon from oxygen and nitrogen and method of using same |
| MY128178A (en) | 2001-09-07 | 2007-01-31 | Exxonmobil Upstream Res Co | High-pressure separation of a multi-components gas |
| US6565626B1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-05-20 | Membrane Technology And Research, Inc. | Natural gas separation using nitrogen-selective membranes |
| US6648944B1 (en) | 2003-01-28 | 2003-11-18 | Membrane Technology And Research, Inc. | Carbon dioxide removal process |
| US6986802B2 (en) | 2003-08-28 | 2006-01-17 | Bp Corporation North America Inc. | Selective separation of fluid compounds utilizing a membrane separation process |
| DE102004044645B3 (de) | 2004-09-13 | 2006-06-08 | RÜTGERS Carbo Tech Engineering GmbH | Umweltschonendes Verfahren zur Gewinnung von Bioerdgas |
| CN101168116A (zh) * | 2006-10-26 | 2008-04-30 | 北京萃亨科技有限公司 | 一种四氟乙烯生产尾气的回收方法 |
| CN101070266A (zh) * | 2007-06-20 | 2007-11-14 | 北京萃亨科技有限公司 | 一种二氟一氯甲烷/六氟丙烯共沸物分离及回收方法 |
| JP2009242773A (ja) | 2008-03-14 | 2009-10-22 | Air Water Inc | メタンガス濃縮装置および方法ならびに燃料ガスの製造装置および方法 |
| US8192524B2 (en) * | 2009-01-29 | 2012-06-05 | Chevron U.S.A. Inc. | Process for upgrading natural gas with improved management of CO2 |
| CN101559311B (zh) * | 2009-06-02 | 2011-09-07 | 大连理工大学 | 炼厂气集中梯级回收方法 |
| US20110077446A1 (en) | 2009-09-30 | 2011-03-31 | American Air Liquide, Inc. | Membrane Separation of a Mixture of Close Boiling Hydrocarbon Components |
| JP5948853B2 (ja) | 2011-12-20 | 2016-07-06 | 宇部興産株式会社 | ガス分離システム |
| MX2014007985A (es) * | 2011-12-27 | 2014-08-21 | Evonik Fibres Gmbh | Proceso para la separacion de gases. |
| US20150174524A1 (en) * | 2012-03-16 | 2015-06-25 | Membrane Technology And Research, Inc. | Membrane-Based Gas Separation Process Using Ejector-Driven Gas Recycle |
| KR101327337B1 (ko) | 2013-05-24 | 2013-11-08 | 주식회사 삼천리이에스 | 바이오메탄 생산 및 이산화탄소 회수를 위한 다단 막분리 시스템 및 그 방법 |
| KR101327338B1 (ko) | 2013-05-24 | 2013-11-11 | 주식회사 삼천리이에스 | 바이오메탄 생산 및 이산화탄소 회수를 위한 시스템 및 그 방법 |
| EP3010630B1 (de) | 2013-06-21 | 2022-03-09 | Evonik Fibres GmbH | Verfahren zur herstellung von polyimidmembranen |
| CN104445106A (zh) * | 2013-09-13 | 2015-03-25 | 李普华 | 一种膜分离制氮方法 |
| CN105521690B (zh) * | 2014-10-21 | 2018-07-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种安全气的处理方法 |
| KR102401146B1 (ko) * | 2014-12-29 | 2022-05-23 | 에보닉 피브레 게엠베하 | 감소된 유지 비용으로 가스들을 분리하기 위한 프로세스 |
-
2016
- 2016-05-31 WO PCT/CN2016/084152 patent/WO2017206069A1/en active Application Filing
-
2017
- 2017-05-31 JP JP2018562940A patent/JP7332297B2/ja active Active
- 2017-05-31 RU RU2018145796A patent/RU2744439C2/ru active
- 2017-05-31 EP EP17805853.3A patent/EP3463624B1/en active Active
- 2017-05-31 MY MYPI2018002161A patent/MY194627A/en unknown
- 2017-05-31 KR KR1020187038148A patent/KR102351162B1/ko active IP Right Grant
- 2017-05-31 WO PCT/CN2017/086623 patent/WO2017206908A1/en unknown
- 2017-05-31 ES ES17805853T patent/ES2882511T3/es active Active
- 2017-05-31 SG SG11201810666SA patent/SG11201810666SA/en unknown
- 2017-05-31 CN CN201780047035.2A patent/CN109562321B/zh active Active
- 2017-05-31 CA CA3025949A patent/CA3025949A1/en active Pending
- 2017-05-31 DK DK17805853.3T patent/DK3463624T3/da active
- 2017-05-31 PL PL17805853T patent/PL3463624T3/pl unknown
- 2017-05-31 US US16/305,575 patent/US11498026B2/en active Active
-
2022
- 2022-05-13 JP JP2022079376A patent/JP7365453B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2035981C1 (ru) * | 1990-12-10 | 1995-05-27 | Юнион Карбайд Индастриал Гэзиз Текнолоджи Корпорейшн | Способ мембранного разделения газов и мембранная система |
| RU2322284C1 (ru) * | 2006-07-11 | 2008-04-20 | Владимир Михайлович Воротынцев | Способ разделения и/или очистки газовых смесей |
| WO2012000727A1 (de) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | Evonik Fibres Gmbh | Verfahren zur trennung von gasen |
| RU2456061C1 (ru) * | 2011-01-28 | 2012-07-20 | Закрытое Акционерное Общество "Грасис" | Способ многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления |
| US20150336046A1 (en) * | 2012-11-14 | 2015-11-26 | Evonik Fibres Gmbh | Control of gas composition of a gas separation system having membranes |
| RU145348U1 (ru) * | 2014-06-04 | 2014-09-20 | Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" (ДОАО ЦКБН ОАО "Газпром") | Установка мембранного разделения газовой смеси высокого давления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3463624A1 (en) | 2019-04-10 |
| PL3463624T3 (pl) | 2022-01-03 |
| US20200316516A1 (en) | 2020-10-08 |
| RU2018145796A (ru) | 2020-07-14 |
| EP3463624A4 (en) | 2019-12-18 |
| MY194627A (en) | 2022-12-07 |
| US11498026B2 (en) | 2022-11-15 |
| JP2019520198A (ja) | 2019-07-18 |
| JP7332297B2 (ja) | 2023-08-23 |
| WO2017206069A1 (en) | 2017-12-07 |
| BR112018074835A2 (pt) | 2019-03-06 |
| JP7365453B2 (ja) | 2023-10-19 |
| ES2882511T3 (es) | 2021-12-02 |
| DK3463624T3 (da) | 2021-09-13 |
| WO2017206908A1 (en) | 2017-12-07 |
| SG11201810666SA (en) | 2018-12-28 |
| EP3463624B1 (en) | 2021-06-23 |
| KR20190014551A (ko) | 2019-02-12 |
| RU2018145796A3 (ru) | 2020-07-22 |
| JP2022107005A (ja) | 2022-07-20 |
| CA3025949A1 (en) | 2017-12-07 |
| KR102351162B1 (ko) | 2022-01-17 |
| CN109562321A (zh) | 2019-04-02 |
| CN109562321B (zh) | 2022-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2744439C2 (ru) | Способ и устройство для разделения газов | |
| KR102401146B1 (ko) | 감소된 유지 비용으로 가스들을 분리하기 위한 프로세스 | |
| KR102005593B1 (ko) | 기체 분리 방법 | |
| KR101985551B1 (ko) | 가스의 분리 방법 | |
| Dong et al. | Simulation and feasibility study of using thermally rearranged polymeric hollow fiber membranes for various industrial gas separation applications | |
| Picaud-Vannereux et al. | Energy efficiency of membrane vs hybrid membrane/cryogenic processes for propane recovery from nitrogen purging vents: A simulation study | |
| CN113457390B (zh) | 用于非渗透气体的高回收率的膜工艺和*** | |
| JP2024052626A (ja) | スイープガスを利用する非透過ガスの高回収率のための膜プロセス及びシステム |