[發明專利]用于非滲透氣體的高回收率的膜工藝和系統

有效

• 申請號: 202110340379.0
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113457390B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: D·E·亨利
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 危凱權;楊忠

一種用于使用多個膜分離級來分離原始進料氣體流的方法，包含將加壓的進料氣體流分離成第一非滲透物流和第一滲透物流，壓縮第一滲透物流以形成壓縮的第一滲透物流，將壓縮的第一滲透物流分離成第二非滲透物流和第二滲透物流，將第二滲透物流分離成第三非滲透物流和第三滲透物流，將第三非滲透物流與原始進料氣體流合并以形成合并的進料流，壓縮合并的進料流以形成壓縮的合并的進料流，以及將第二非滲透物流與壓縮的合并的進料流合并以形成加壓的進料氣體流。

背景技術

本申請涉及一種用于從生物氣中回收甲烷的多級膜工藝和系統。

多級級聯設計，諸如在“Gas?Separation?Membrane?Cascades?UtilizingLimited?Numbers?of?Compressors”by?Agrawal?and?Xu?in?AIChE?Journal(vol?42,1996p?2141)中描述的設計，已經在本領域中已知超過二十年。然而，這些設計教導了每一個滲透物流在被進料到后續的膜級之前必須被壓縮。此外，在現有的級聯設計中，如果滲透物流不被再壓縮，則它作為低壓吹掃氣體被進料到后續膜級的滲透物側，而不是作為高壓進料氣體。

在一個現有技術的多級膜系統中，如圖5所示(US2019/0224617)：第一膜級分離進料流(加上循環流)以產生第一滲透物流和第一非滲透物流；第二膜級分離第一非滲透物流以產生第二非滲透物流(生物甲烷產物)和第二滲透物流，該第二滲透物流被循環回進料流；壓縮機壓縮第一滲透物流，然后在第三膜級中分離該第一滲透物流，以產生離開系統的第三滲透物流和再循環回到加壓的進料流的第三非滲透物流。

在另一種現有技術的多級膜系統中，如圖6所示(EP2588217)，三級膜系統在沒有再壓縮的情況下操作。

發明內容

在本發明的實施例中，僅壓縮處于或接近大氣壓的組合原始進料氣體，加上低壓循環流(即第三非滲透物流)和離開第一膜級的滲透物流；并且在被進料到第三膜級之前離開第二膜級的滲透物流沒有被壓縮。此外，沒有滲透物流被用作吹掃氣體。

方面1.一種用于使用多個膜分離級來分離原始進料氣體流的方法，包括：將加壓的進料氣體流分離成第一非滲透物流和第一滲透物流；壓縮第一滲透物流以形成壓縮的第一滲透物流；將壓縮的第一滲透物流分離成第二非滲透物流和第二滲透物流；將第二滲透物流分離成第三非滲透物流和第三滲透物流；將第三非滲透物流與原始進料氣體流合并以形成合并的進料流；壓縮合并的進料流以形成壓縮的合并的進料流；以及將第二非滲透物流與壓縮的合并的進料流合并以形成加壓的進料氣體流。

方面2.根據方面1所述的方法，進一步包括：抽出第一非滲透物流作為產物氣體流。

方面3.根據方面1或方面2所述的方法，進一步包括：抽出第三滲透物流作為廢氣體流。

方面4.根據方面1至3中任一個所述的方法，進一步包括：控制第一非滲透物流的壓力；以及控制第三非滲透物流的壓力。

方面5.根據方面1至4中任一個所述的方法，進一步包括：將第一非滲透物流分離成第四非滲透物流和第四滲透物流；將第四滲透物流與第三非滲透物流合并，然后將第三非滲透物流與原始進料氣體物流合并，以形成合并的進料流；以及抽出第四非滲透物流作為產物氣體流。

方面6.根據方面1至5中任一個所述的方法，進一步包括：向第一滲透物流和第三滲透物流中的至少一個施加負壓。