PL197031B1 - Urządzenie i sposób oddzielania oczyszczonego metanu - Google Patents

Urządzenie i sposób oddzielania oczyszczonego metanu

Info

Publication number
PL197031B1
PL197031B1 PL364628A PL36462802A PL197031B1 PL 197031 B1 PL197031 B1 PL 197031B1 PL 364628 A PL364628 A PL 364628A PL 36462802 A PL36462802 A PL 36462802A PL 197031 B1 PL197031 B1 PL 197031B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
gas
permeation
module
product
gaseous
Prior art date
Application number
PL364628A
Other languages
English (en)
Other versions
PL364628A1 (pl
Inventor
Johann Franek
Original Assignee
Axiom Angewandte Prozesstechni
Ube Industries
Wiengas Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Axiom Angewandte Prozesstechni, Ube Industries, Wiengas Gmbh filed Critical Axiom Angewandte Prozesstechni
Publication of PL364628A1 publication Critical patent/PL364628A1/pl
Publication of PL197031B1 publication Critical patent/PL197031B1/pl

Links

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
    • 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
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • 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 OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • 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
    • 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
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02—Elements in series
    • 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
    • B01D2317/04—Elements in parallel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

1. Urz adzenie do permeacji gazu do oddzielania oczyszczone- go metanu od w eglowodorów wy zszych ni z C 1 w mieszaninie gazu zasilaj acego, takiej jak gaz ziemny, ci ezka benzyna, skroplony gaz ziemny, skroplony gaz naftowy, gaz odlotowy z przemys lów petro- chemicznych i innych, sk ladaj ace si e co najmniej z jednego modu lu permeacji gazu (1) z wlotem gazu zasilaj acego, wylotem strumienia gazu (4) zawieraj acego oczyszczony metan, wylotem strumienia gazu (3) zawieraj acego w eglowodory wy zsze ni z C 1 i permeacyjnie selektywn a przepon a (1'), która ma stron e produktu permeacji (4') i stron e produktu zatrzymania (3'), znamienne tym, ze wymieniona permeacyjnie selektywna przepona (1') sk lada si e ze szklistych, bezpostaciowych albo pó lkrystalicznych polimerów, które maj a temperatur e przej scia w stan szklisty powy zej roboczej temperatury urz adzenia do permeacji gazu, oraz ze wymieniony wylot strumienia gazu (4) zawieraj acego oczyszczony metan jest umieszczony po stronie produktu permeacji (4') wymienionej permeacyjnie selektyw- nej przepony (1'). 14. Sposób oddzielania oczyszczonego metanu od w eglowodo- rów wy zszych ni z C 1 w mieszaninie gazu zasilaj acego, takiej jak gaz ziemny, ci ezka benzyna, skroplony gaz ziemny, skroplony gaz naftowy gaz odlotowy z przemys lów petrochemicznych i innych, obejmuj acy co najmniej jeden modu l permeacji gazu (1) z permeacyj- nie selektywn a przepon a (1'), która ma stron e produktu permeacji (4') i stron e produktu zatrzymania (3'), znamienny tym, ze mieszanin e gazowych produktów (4) w zasadzie woln a od w eglowodorów wy z- szych ni z C 1 odci aga si e ze strony produktu permeacji (4') prze- pony (1'). PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 364628 (11) 197031 (13) B1
(22) Data zgłoszenia: 09.07.2002 (51) Int.Cl. C10L 3/10 (2006.01)
(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 09.07.2002, PCT/EP02/07635 B01D 53/22 (2006.01)
Urząd Patentowy (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
Rzeczypospolitej Polskiej 23.01.2003, WO03/06141 PCT Gazette nr 04/03
(54)
Urządzenie i sposób oddzielania oczyszczonego metanu
(30) Pierwszeństwo: 09.07.2001,AT,A1063/2001 (73) Uprawniony z patentu: WIENGAS GMBH,Vienna,AT AXIOM ANGEWANDTE PROZESSTECHNIK GES. M.B.H.,Vienna,AT UBE INDUSTRIES, LTD.,Yamaguchi,JP
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 13.12.2004 BUP 25/04 (72) Twórca(y) wynalazku: Johann Franek,Vienna,AT
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.02.2008 WUP 02/08 (74) Pełnomocnik: Teresa Szlagowska-Kiszko, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.
(57) 1. Urządzenie do permeacji gazu do oddzielania oczyszczonego metanu od węglowodorów wyższych niż C1 w mieszaninie gazu zasilającego, takiej jak gaz ziemny, ciężka benzyna, skroplony gaz ziemny, skroplony gaz naftowy, gaz odlotowy z przemysłów petrochemicznych i innych, składające się co najmniej z jednego modułu permeacji gazu (1) z wlotem gazu zasilającego, wylotem strumienia gazu (4) zawierającego oczyszczony metan, wylotem strumienia gazu (3) zawierającego węglowodory wyższe niż C1 i permeacyjnie selektywną przeponą (1'), która ma stronę produktu permeacji (4') i stron ę produktu zatrzymania (3'), znamienne tym, ż e wymieniona permeacyjnie selektywna przepona (1') składa się ze szklistych, bezpostaciowych albo półkrystalicznych polimerów, które mają temperaturę przejścia w stan szklisty powyżej roboczej temperatury urządzenia do permeacji gazu, oraz że wymieniony wylot strumienia gazu (4) zawierającego oczyszczony metan jest umieszczony po stronie produktu permeacji (4') wymienionej permeacyjnie selektywnej przepony (1').
14. Sposób oddzielania oczyszczonego metanu od węglowodorów wyż szych niż C1 w mieszaninie gazu zasilającego, takiej jak gaz ziemny, ciężka benzyna, skroplony gaz ziemny, skroplony gaz naftowy gaz odlotowy z przemysłów petrochemicznych i innych, obejmujący co najmniej jeden moduł permeacji gazu (1) z permeacyjnie selektywną przeponą (1'), która ma stronę produktu permeacji (4') i stronę produktu zatrzymania (3'), znamienny tym, że mieszaninę gazowych produktów (4) w zasadzie wolną od węglowodorów wyższych niż C1 odciąga się ze strony produktu permeacji (4') przepony (1').
PL 197 031 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest urządzenie do permeacji do oddzielania oczyszczonego metanu od węglowodorów wyższych niż C1 w mieszaninie gazu zasilającego, takiej jak gaz ziemny, ciężka benzyna, skroplony gaz ziemny (LNG), skroplony gaz naftowy (LPG), gaz odlotowy z przemysłów petrochemicznych i innych, zawierające co najmniej jeden moduł permeacji gazu z wlotem gazu zasilającego, wylotem strumienia gazu zawierającego oczyszczony metan, wylotem strumienia gazu zawierającego węglowodory wyższe niż C1 i permeacyjnie selektywną przegrodą, która ma stronę produktu permeacji i stronę produktu zatrzymania, oraz sposób oddzielania oczyszczonego metanu od węglowodorów wyższych niż C1 w mieszaninie gazu zasilającego, takiej jak gaz ziemny, ciężka benzyna, skroplony gaz ziemny (LNG), skroplony gaz naftowy (LPG), gaz odlotowy z przemysłów petrochemicznych i innych, drogą przepuszczania mieszaniny gazu zasilającego pod ciśnieniem gazu zasilającego przez co najmniej jeden moduł permeacji gazu, zawierający permeacyjnie selektywną przeponę ze stroną produktu permeacji i stroną produktu zatrzymania.
Gaz ziemny, ciężka benzyna, skroplony gaz ziemny, skroplony gaz naftowy i inne, jak również niektóre gazy odlotowe z przemysłu petrochemicznego, zawierają zwykle duże ilości metanu, do 90% objętościowo. Poza tym te gazy zawierają węglowodory wyższe niż C1, na przykład etan, propan, n-butan, i-butan, różne izomery pentanu, izomery heksanu, jak również tak zwane węglowodory C6 +, to jest węglowodory wyższe niż C6. Wyżej wymienione gazy mogą zawierać także małe ilości azotu, dwutlenku węgla, siarko wodoru, pary wodnej i innych składników o intensywnym zapachu, na przykład czterowodorotiofenu. Takie gazy wykorzystuje się zwykle jako gazy grzejne, itp. i nie muszą być one dalej przetwarzane albo oczyszczane. Mimo wszystko w przypadku szczególnych zastosowań istnieje konieczność wysoko oczyszczonego metanu, takiego jak metanu do wytwarzania bardzo czystego wodoru, na przykład w procesach utwardzania metali, produkcji szkła ołowiowego, itp.
Sposób wydzielania metanu i innych wyższych węglowodorów ze strumienia gazu ziemnego zawierającego metan jako główny składnik jest znany z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4857078 A, w którym opisuje się kauczukową, permeacyjnie selektywną przeponę, która ma selektywność propan/metan 8 albo większą, tak że dwutlenek węgla, para wodna, etan i inne wyższe węglowodory przenikają przez przeponę, a strumień zatrzymanego produktu wzbogaca się odpowiednio w metan. Ponieważ kauczukowy materiał przepony jest bardzo wrażliwy na nacisk mechaniczny, to proces można prowadzić tylko w bardzo wąskim zakresie niskich ciśnień gazu zasilającego.
Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do permeacji gazu i sposobu oddzielania oczyszczonego metanu od gazu zasilającego w szerokim zakresie ciśnień gazu w celu otrzymania produktu gazowego, który ma wysoką zawartość bardzo czystego metanu.
Zgodnie z powyższym urządzenie do permeacji gazu według wynalazku charakteryzuje się tym, że wymieniona permeacyjnie selektywna przepona składa się ze szklistych bezpostaciowych albo półkrystalicznych polimerów, które mają temperaturę przejścia w stan szklisty powyżej roboczej temperatury urządzenia do permeacji gazu, oraz tym, że wymieniony wylot strumienia gazu zawierającego oczyszczony metan sytuuje się po stronie produktu permeacji wymienionej permeacyjnie selektywnej przepony. Przepony stosowane w urządzeniu według niniejszego wynalazku mają wyższą przepuszczalność metanu w porównaniu z etanem, propanem innymi węglowodorami wyższymi niż C1. Zatem z wylotu strumienia gazu zawierają cego oczyszczony metan, który jest usytuowany po stronie produktu permeacji wymienionej permeacyjnie selektywnej przepony, można odciągać porównywalnie dużą ilość produktu gazowego zawierającego metan. Nieoczekiwanie ustalono, że po stronie produktu permeacji przepony można otrzymać wysoko oczyszczony metan w zasadzie wolny od węglowodorów wyższych niż C1. Co więcej, przepona składająca się ze szklistych, bezpostaciowych albo półkrystalicznych polimerów zapewnia takie właściwości mechaniczne i cieplne, że wytwarzanie mieszaniny gazu wzbogaconej w metan można prowadzić w szerokim zakresie porównywalnych wysokich ciśnień W celu zapewnienia niezawodnego permeacyjnego dział ania przepony urzą dzenie pracuje w temperaturach poniżej temperatury przejścia w stan szklisty tych polimerów.
Próby wykazały, że korzystne jest, gdy przepona wymienionego modułu permeacji gazu składa się z poliimidów aromatycznych, polieterów aromatycznych, itp. Takie przepony zapewniają selektywność metan/etan większą albo równą 2.
Próby wykazały, że kondensacji pary wodnej i wyższych węglowodorów w przeponie można uniknąć, jeżeli urządzenie do permeacji gazu ma temperaturę roboczą od 10° do 100°C, a zwłaszcza od 40° do 60°C.
PL 197 031 B1
Do regulowania ilości gazu zasilającego, który doprowadza się do modułu permeacji gazu, korzystne jest, gdy urządzenie zawiera sprężarkę do sprężania wymienionego gazu zasilającego.
Urządzenie według niniejszego wynalazku charakteryzuje się korzystnie tym, że wlot gazu zasilającego jest połączony z główną linią oraz że wymieniony wylot strumienia gazu zawierającego węglowodory wyższe niż C1 jest połączony współprądowo z wymienioną główną linią gazu zasilającego w celu przepuszczenia strumienia gazu zawierającego wę glowodory wyższe niż C1 z powrotem do głównej linii gazu zasilającego. W ten sposób strumień gazu zawierającego węglowodory wyższe niż C1 jest doprowadzany z powrotem do linii gazu zasilającego do dalszego wykorzystania, na przykład w postaci paliwa.
W celu zmniejszenia ciś nienia po stronie produktu permeacji moduł u permeacji gazu, przez co zwiększa się różnica ciśnień cząstkowych modułu permeacji gazu, korzystne rozwiązanie wynalazku zawiera urządzenie ssące do odciągania strumienia gazu zawierającego oczyszczony metan po stronie produktu permeacji wymienionego modułu permeacji gazu. Urządzenie ssące może być na przykład dmuchawą albo sprężarką.
Inne korzystne rozwiązanie wynalazku charakteryzuje się tym, że urządzenie zawiera sprężarkę do sprężania strumienia gazu zawierającego oczyszczony metan odciągnięty po stronie produktu permeacji wymienionego modułu permeacji gazu. Przez sprężanie wymienionego gazu permeacyjnego, to jest strumienia gazu zawierającego oczyszczony metan z wymienionego modułu permeacji gazu, wytwarza się ujemne ciśnienie po stronie produktu permeacji modułu do przeciągania gazu zasilającego przez przeponę. Ponadto sprężony gazowy produkt permeacji zawierający oczyszczony metan można dostarczać do wykorzystania wysokociśnieniowego.
W celu wydzielenia dwutlenku wę gla i innych skł adników z gazu zasilają cego, które mają wyż szą przepuszczalność przez przepony polimeryczne, korzystne jest, gdy urządzenie do permeacji gazu zawiera dalszy nałożony moduł permeacji gazu, który jest połączony z wlotem gazu zasilającego modułu permeacji gazu. Do rozdzielania różnych gazów mieszaniny gazowej w nałożonym module permeacji gazu materiały przepon nałożonego modułu permeacji gazu i modułu permeacji gazu mogą być takie same albo różne w zależności od składników gazu zasilającego rozdzielanego przez nałożony moduł permeacji gazu.
Jeżeli przewód gazowego produktu zatrzymania nałożonego modułu permeacji gazu jest połączony z wlotem gazu zasilającego wymienionego modułu permeacji gazu, to gazowy produkt zatrzymania nałożonego modułu permeacji gazu może być doprowadzany bezpośrednio do strony zasilania w gaz modułu permeacji gazu.
Ponieważ stosunek przepuszczalności CO2 i innych składników, oddzielanych przez nałożony moduł permeacji gazu, jest zwykle znacząco wyższy niż stosunek przepuszczalności metanu, który jest oddzielany i oczyszczany przez aktualny produkcyjny moduł permeacji gazu, to korzystne jest, jeżeli wielkości przepon wymienionego nałożonego modułu permeacji gazu i wymienionego modułu permeacji gazu są różne.
Dzięki ciśnieniu po stronie produktu zatrzymania modułów permeacji gazu, które jest znacznie wyższe niż po stronie produktu permeacji, gazowy produkt zatrzymania aktualnego produkcyjnego modułu permeacji gazu, jak również gazowy produkt permeacji dalszego nałożonego modułu permeacji gazu można wykorzystać do różnych zastosowań. Zgodnie z tym korzystne jest, jeżeli wylot strumienia gazu zawierającego węglowodory wyższe niż C1, to jest wylot gazowego produktu zatrzymania wymienionego modułu permeacji gazu, jest połączony poprzez przewód zawierający zawór do redukcji ciśnienia z przewodem gazu permeacyjnego wymienionego nałożonego modułu permeacji gazu.
Jeżeli urządzenie zawiera więcej modułów permeacji gazu, które są rozmieszczone równolegle, to ilość wytworzonego gazowego produktu można regulować w zależności od liczby rozmieszczonych równolegle modułów permeacji gazu.
Jeżeli urządzenie zawiera więcej modułów permeacji gazu, które są rozmieszczone szeregowo, to gazowy produkt z nałożonego modułu permeacji można wykorzystać jako gaz zasilający dla następnego modułu permeacji gazu w celu stopniowego zwiększania stężenia i czystości metanu w produkcyjnej mieszaninie gazowej.
Sposób oddzielania oczyszczonego metanu od węglowodorów wyższych niż C1 w mieszaninie gazu zasilającego, takiej jak gaz ziemny, ciężka benzyna, skroplony gaz ziemny (LNG), skroplony gaz naftowy (LPG), gazy odlotowe z przemysłów petrochemicznych i innych, obejmujący co najmniej jeden moduł permeacji gazu z permeacyjnie selektywną przeponą, która na stronę produktu permeacji i stronę produktu zatrzymania, charakteryzuje się tym, że mieszaninę produktu gazowego w zasadzie wolną
PL 197 031 B1 od węglowodorów wyższych niż C1 odciąga się po stronie produktu permeacji przepony. Nieoczekiwanie ustalono, że oczyszczanie metanu z mieszaniny gazowej można prowadzić niezawodnie po stronie produktu permeacji, chociaż ze stanu techniki jest znany szereg materiałów przepon, z których wszystkie mają wyższą przepuszczalność wyższych węglowodorów niż metanu.
W celu uniknięcia przechodzenia polimerycznego materiału przepony do fazy tworzywa sztucznego, co wpływałoby znacząco na permeacyjne działanie przepony, proces prowadzi się korzystnie w temperaturze niższej niż temperatura przejścia w stan szklisty przepony modułu permeacji gazu.
Próby wykazały, że proces oczyszczania jest najbardziej skuteczny wtedy, gdy prowadzi się go w temperaturze od 10° do 100°C, a zwł aszcza od 40° do 60°C, poniewa ż unika się w ten sposób kondensacji pary wodnej i wyższych węglowodorów w przeponie.
Dla niezawodnej permeacji mieszaniny gazu zasilającego przez moduł permeacji gazu korzystne jest, gdy ciśnienie gazu zasilającego jest wyższe niż 1 bar.
Jeżeli mieszanina zasilającego gazu jest gazowym produktem zatrzymania nałożonego modułu permeacji gazu, to gazy, które mają wyższą przepuszczalność przez przeponę modułu permeacji gazu, takie jak dwutlenek węgla, para wodna, azot i inne, mogą być oddzielane przez nałożony moduł permeacji gazu, a gazowy produkt zatrzymania z tego nałożonego modułu permeacji gazu można wykorzystać jako gaz zasilający dla aktualnej permeacji produkcyjnej w celu wytworzenia wzbogaconej w metan mieszaniny gazowej w zasadzie wolnej od węglowodorów wyższych niż C1.
W celu dalszego stosowania gazów o wyż szej zawartoś ci wę glowodorów wyż szych niż C1 korzystne jest, gdy gazowy produkt permeacji z wymienionego nałożonego modułu permeacji gazu i gazowy produkt zatrzymania wymienionego modułu permeacji gazu są ze sobą połączone.
Wynalazek będzie teraz wyjaśniony bardziej szczegółowo w odniesieniu do załączonych figur rysunku, na których:
figura 1 przedstawia w widoku schematycznym odpowiednio sposób i urządzenie do oddzielania oczyszczonego metanu jako gazowego produktu permeacji, figura 2 - w widoku schematycznym odpowiednio sposób i urządzenie przedstawione na fig. 1, w którym przewiduje się sprężarkę do sprężania gazu zasilającego dla modułu permeacji gazu, figura 3 - w widoku schematycznym odpowiednio sposób i urządzenie podobne do fig. 1 i 2, w którym gazowy produkt zatrzymania wprowadza się z powrotem do głównej linii gazowej, figura 4 - w widoku schematycznym odpowiednio sposób i urządzenie, podobne do fig. 1 i 2, z urządzeniem ssącym, na przykład sprężarką do odciągania gazowego produktu permeacji, figura 5 - odpowiednio sposób i urządzenie, w którym na moduł permeacji gazu jest nałożony dalszy moduł permeacji gazu do oddzielania azotu, pary wodnej, dwutlenku węgla i innych składników z gazu zasilają cego dla moduł u permeacji gazu, figura 6 - odpowiednio sposób i urządzenie, podobne do fig. 5, ze sprężarką do sprężania gazu zasilającego nałożonego modułu permeacji gazu, a figura 7 - odpowiednio sposób i urządzenie, w którym gazowy produkt zatrzymania z modułu permeacji gazu do oddzielania czystego metanu łączy się z gazowym produktem permeacji z nałożonego modułu permeacji gazu.
Na figurze 1 przedstawiono schematycznie odpowiednio sposób i urządzenie, w którym przewiduje się moduł permeacji gazu do oczyszczania mieszaniny gazu zasilającego 2 przez permeacyjnie selektywną przeponę 1' w celu wytworzenia gazowego produktu permeacji 4, który jest w zasadzie wolny od węglowodorów wyższych niż C1, po stronie produktu permeacji 4' modułu permeacji gazu 1. Po stronie produktu zatrzymania 3' modułu permeacji gazu 1 można odciągać gazowy produkt zatrzymania 3.
Permeacyjnie selektywna przepona 1' składa się z polimerów, które mają wysoką przepuszczalność metanu w porównaniu z etanem, propanem i innymi wyższymi węglowodorami. Te polimery mogą być szklistymi, bezpostaciowymi, częściowo krystalicznymi polimerami, które stosuje się w temperaturze niższej niż ich temperatura przejścia w stan szklisty (to jest temperatura, w której polimery przechodzą od bezpostaciowej fazy szklistej do fazy tworzywa sztucznego). Zatem przepona 1' modułu permeacji gazu 1 może składać się z aromatycznych poliimidów, aromatycznych polieterów, itp. Stosowanie tych polimerów, przez które metan przenika korzystnie w porównaniu z wyższymi węglowodorami, stwarza możliwość odciągania gazowego produktu zatrzymania 3 przy ciśnieniu podobnym do ciśnienia gazu zasilającego 2.
PL 197 031 B1
Jak widać na figurze 2, gaz zasilający 2 można sprężać za pomocą sprężarki 5 w celu regulacji szybkości permeacji przez przeponę 1', a zatem można regulować wyprodukowaną ilość gazowego produktu permeacji 4 w zasadzie wolnego od węglowodorów wyższych niż C1.
Z figury 3 widać , że gaz zasilający odgałęzia się od głównej linii gazu zasilają cego 2', jest sprę żany przez sprężarkę 5 i wprowadzany do modułu permeacji gazu 1. Gazowy produkt zatrzymania 3, który ma w zasadzie to samo ciśnienie, co i gaz zasilający 2, przesyła się z powrotem do głównej linii gazu zasilającego 2' bez istotnej konieczności dalszego sprężania. Gazowy produkt permeacji 4, który jest w zasadzie wolny od węglowodorów wyższych niż C1 i który ma wyższe stężenie metanu, odciąga się po stronie produktu permeacji przepony 1'.
Na figurze 4 przedstawiono schematycznie odpowiednio sposób i urządzenie bardzo podobne do fig. 1 i 2, z urządzeniem ssącym, w tym przypadku sprężarką 6, przewidzianą po stronie produktu permeacji 4' modułu permeacji gazu 1. Za pomocą sprężarki 6 gaz zasilający 2 jest zasysany przez permeacyjnie selektywną przeponę 1', a gazowy produkt permeacji 4 jest sprężany, co może być korzystne dla dalszej obróbki albo wykorzystania gazowego produktu permeacji 4.
Na figurze 5 przedstawiono inne korzystne rozwiązanie wynalazku, w którym na aktualny produkcyjny moduł permeacji gazu 1 nakłada się dalszy moduł permeacji gazu 7 w celu oddzielania składników od mieszaniny zasilającego gazu 2, która łatwiej będzie przenikać przez permeacyjnie selektywną przeponę 1'. Zgodnie z tym przepona 7' modułu permeacji gazu 7 może oddzielać składniki, takie jak dwutlenek węgla, azot, para wodna, które mogą być odciągane razem z pewną ilością metanu w postaci gazowego produktu permeacji 9 po stronie produktu permeacji 9' nałożonego modułu permeacji gazu 7. Gazowy produkt zatrzymania 8, który odciąga się po stronie produktu zatrzymania 8' nałożonego modułu permeacji gazu 7, jest mieszaniną gazową z bardzo zmniejszonym stężeniem składników, które oddzielano za pomocą przepony 7', a zatem nadaje się jako gaz zasilający dla modułu permeacji 1. Drogą tego dwustopniowego oczyszczania gazu zasilającego 2, który może być gazem ziemnym, skroplonym gazem ziemnym, skroplonym gazem naftowym, ciężką benzyną, gazami odlotowymi z przemysłów petrochemicznych i innych, które zawierają metan jako główny składnik, można otrzymać gazowy produkt permeacji składający się zasadniczo z metanu o najwyższej czystości i stężeniu.
Jak przedstawiono na figurze 6, w celu regulacji ciśnienia gazu zasilającego 2 sprężarka 5 może być usytuowana po stronie gazu zasilającego nałożonego modułu permeacji gazu 7.
Na figurze 7 przedstawiono dalsze połączenie nałożonego modułu permeacji gazu 7 i aktualnego modułu produkcji gazu 1, gdzie gazowy produkt zatrzymania 3 produkcyjnego modułu permeacji gazu łączy się z gazowym produktem permeacji 9 nałożonego modułu permeacji gazu 7. Ponieważ ciśnienie po stronie produktu permeacji odpowiednio modułów permeacji gazu 1 i 7 jest znacznie niższe niż ciśnienie po stronie produktu zatrzymania modułów permeacji gazu 1, 7, to w przewodzie gazowego produktu zatrzymania 3a produkcyjnego modułu permeacji 1 umieszcza się zawór redukcyjny ciśnienia 3b. Do realizacji sposobu według wynalazku, tak jak przedstawiono na fig. 7, gazowy produkt zatrzymania 8 z nałożonego modułu permeacji gazu 7 wprowadza się jako gaz zasilający do produkcyjnego modułu permeacji gazu 1. W celu połączenia strumieni gazowych produktów 3 i 9 przewód gazowego produktu zatrzymania 3a jest połączony z przewodem gazowego produktu permeacji 7a nałożonego modułu permeacji gazu 7 w celu uzyskania pojedynczego strumienia gazu 10 zawierającego pozornie wszystkie węglowodory wyższe niż C1, dwutlenek węgla, parę wodną, azot, itp. Ponadto ewentualnie sprężony strumień gazowy 10 można przesyłać bez jakichkolwiek problemów do układu głównego przewodu gazowego.
Oczywiście do regulacji ilości produkowanego gazowego produktu permeacji można rozmieścić równolegle szereg modułów permeacji gazu, odpowiednio 1 i 7. Z drugiej strony w celu regulacji poziomu wstępnego oczyszczania gazu zasilającego, a przez to stężenia i czystości metanu w mieszaninie gazowego produktu permeacji 4, można rozmieścić szeregowo szereg modułów permeacji gazu, odpowiednio 1 i 7.
Wyniki ze stosowania sposobu według niniejszego wynalazku z zastosowaniem urządzenia do permeacji gazu według niniejszego wynalazku są podane w następującej tabeli:
Moduł permeacji gazu: długość (mm) 610 średnica (mm) 50 materiał obudowy: aluminium materiał przepony poliimid
PL 197 031 B1
Źródło zasilania : gaz ziemny dostarczony przez Wiengaz (AT) Wyniki:
Gaz zasilający Produkt permeacji Produkt zatrzymania
Przepływ (l/min) 34,5 Przepływ (l/min) 1,5 Przepływ (l/min) 33
Ciśnienie (bary) 5,2 Ciśnienie (bary) 1 Ciśnienie (bary) 5,1
T (°C) 56 T (°C) 56 T (°C) 56
Analiza gazu (% obj.) Analiza gazu (% obj.) Analiza gazu (% obj.)
O2 0,00 O2 0,00 O2 0,00
N2 0,60 N2 0,77 N2 0,58
CH4 97,98 CH4 97,83 CH4 97,92
CO2 0,00 CO2 0,98 CO2 0,00
C2H6 0,87 C2H6 0,37 C2H6 0,87
C3H8 0,18 C3H8 0,02 C3H8 0,18
i-Bu 0,07 i-Bu 0,00 i-Bu 0,07
n-Bu 0,07 n-Bu 0,00 n-Bu 0,07
C5H12 0,07 C5H12 0,01 C5H12 0,07
C6H14 0,16 C6H14 0,02 C6H14 0,24
i-Bu = izobutan, n-Bu = n-butan
Ilość węglowodorów wyższych niż C1:
Gaz zasilajacy Produkt permeacji Produkt zatrzymania
C2 + 1,42% obj. C2 + 0,42% obj. C2 + 1,50% obj.
Na koniec można wspomnieć, że sposób i urządzenie według wynalazku można stosować do selektywnego rozdzielania związków siarki, to jest merkaptanów, tiofenu, itp., do wytwarzania gazów o bardzo niskim stężeniu związków siarki, co jest użyteczne w niektórych specjalnych zastosowaniach.

Claims (19)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Urządzenie do permeacji gazu do oddzielania oczyszczonego metanu od węglowodorów wyższych niż C1 w mieszaninie gazu zasilającego, takiej jak gaz ziemny, ciężka benzyna, skroplony gaz ziemny, skroplony gaz naftowy, gaz odlotowy z przemysłów petrochemicznych i innych, składające się co najmniej z jednego modułu permeacji gazu (1) z wlotem gazu zasilającego, wylotem strumienia gazu (4) zawierającego oczyszczony metan, wylotem strumienia gazu (3) zawierającego węglowodory wyższe niż C1 i permeacyjnie selektywną przeponą (1'), która ma stronę produktu permeacji (4') i stronę produktu zatrzymania (3'), znamienne tym, że wymieniona permeacyjnie selektywna przepona (1') składa się ze szklistych, bezpostaciowych albo półkrystalicznych polimerów, które mają temperaturę przejścia w stan szklisty powyżej roboczej temperatury urządzenia do permeacji gazu, oraz że wymieniony wylot strumienia gazu (4) zawierającego oczyszczony metan jest umieszczony po stronie produktu permeacji (4') wymienionej permeacyjnie selektywnej przepony (1').
  2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przepona (1') wymienionego modułu permeacji gazu (1) składa się z aromatycznych poliimidów, aromatycznych polieterów, itp.
  3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że urządzenie do permeacji gazu ma temperaturę roboczą od 10° do 100°C, a zwłaszcza od 40° do 60°C.
    PL 197 031 B1
  4. 4. Urzą dzenie według jednego z zastrz. 1 do 3, znamienne tym, że urzą dzenie zawiera sprężarkę (5) do sprężania wymienionego gazu zasilającego (2) przed jego przejściem do wlotu gazu zasilającego.
  5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne ponadto tym, że wymieniony wlot gazu zasilającego jest połączony z główną linią (2') gazu zasilającego (2) oraz że wymieniony wylot strumienia gazu (3) zawierającego węglowodory wyższe niż C1 jest połączony współprądowo z wymienioną główną linią gazu zasilającego (2') w celu przepuszczenia strumienia gazu (3) zawierającego węglowodory wyższe niż C1 z powrotem do głównej linii (2') gazu zasilającego (2).
  6. 6. Urządzenie według jednego z zastrz. 1 do 5, znamienne tym, że zawiera urządzenie ssące (6) do odciągania strumienia gazu (4) zawierającego oczyszczony metan ze strony produktu permeacji (4') wymienionego modułu permeacji gazu (1).
  7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że wymienione urządzenie ssące (6) jest sprężarką do dalszego sprężania strumienia gazu (4) zawierającego oczyszczony metan odciągnięty ze strony produktu permeacji (4') wymienionego modułu permeacji gazu (1).
  8. 8. Urządzenie według jednego z zastrz. 1 do 7, znamienne tym, że urządzenie ma ponadto nałożony moduł permeacji gazu (7), który jest połączony z wlotem gazu zasilającego modułu permeacji gazu (1).
  9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wylot gazowego produktu zatrzymania nałożonego modułu permeacji gazu (7) jest połączony z wlotem gazu zasilającego wymienionego modułu permeacji gazu (1) w celu przepuszczenia strumienia gazowego produktu zatrzymania (8) z nał o ż onego moduł u permeacji gazu (7) do wymienionego moduł u permeacji gazu (1).
  10. 10. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9, znamienne tym, że wielkości przepon (1', 7') wymienionego nałożonego modułu permeacji gazu (7) i wymienionego modułu permeacji gazu (1) są różne.
  11. 11. Urządzenie według jednego z zastrz. 8 do 10, znamienne tym, że wylot strumienia gazu (3) zawierającego węglowodory wyższe niż C1 wymienionego modułu permeacji gazu (1) jest połączony poprzez przewód (3a), zawierający zawór redukcyjny ciśnienia (3b), z przewodem gazowego produktu permeacji (7a) wymienionego nałożonego modułu permeacji gazu (7).
  12. 12. Urządzenie według jednego z zastrz. 1 do 11, znamienne tym, że urządzenie zawiera szereg modułów permeacji gazu (1), które są rozmieszczone równolegle.
  13. 13. Urządzenie według jednego z zastrz. 1 do 12, znamienne tym, że urządzenie zawiera szereg modułów permeacji gazu (1), które są rozmieszczone szeregowo.
  14. 14. Sposób oddzielania oczyszczonego metanu od węglowodorów wyższych niż C1 w mieszaninie gazu zasilającego, takiej jak gaz ziemny, ciężka benzyna, skroplony gaz ziemny, skroplony gaz naftowy gaz odlotowy z przemysłów petrochemicznych i innych, obejmujący co najmniej jeden moduł permeacji gazu (1) z permeacyjnie selektywną przeponą (1'), która ma stronę produktu permeacji (4') i stronę produktu zatrzymania (3'), znamienny tym, że mieszaninę gazowych produktów (4) w zasadzie wolną od węglowodorów wyższych niż C1 odciąga się ze strony produktu permeacji (4') przepony (1').
  15. 15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze niższej niż temperatura przejścia w stan szklisty przepony (1') modułu permeacji gazu (1).
  16. 16. Sposób według zastrz. 14 albo 15, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze od 10° do 100°C, a zwłaszcza od 40° do 60°C.
  17. 17. Sposób według jednego z zastrz. 14 do 16, znamienny tym, że ciśnienie gazu zasilającego jest wyższe niż 1 bar.
  18. 18. Sposób według jednego z zastrz. 14 do 17, znamienny tym, że mieszanina gazu zasilającego (2) jest gazowym produktem zatrzymania (8) z nałożonego modułu permeacji gazu (7).
  19. 19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że gazowy produkt permeacji (9) z wymienionego nałożonego modułu permeacji gazu (7) i gazowy produkt zatrzymania (3) z wymienionego gazowego się modułu permeacji gazu (1) łączy się.
PL364628A 2001-07-09 2002-07-09 Urządzenie i sposób oddzielania oczyszczonego metanu PL197031B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0106301A AT411225B (de) 2001-07-09 2001-07-09 Vorrichtung und verfahren zur gaskonditionierung
PCT/EP2002/007635 WO2003006141A1 (en) 2001-07-09 2002-07-09 Apparatus and process for separating purified methans

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL364628A1 PL364628A1 (pl) 2004-12-13
PL197031B1 true PL197031B1 (pl) 2008-02-29

Family

ID=3684880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL364628A PL197031B1 (pl) 2001-07-09 2002-07-09 Urządzenie i sposób oddzielania oczyszczonego metanu

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20040168570A1 (pl)
EP (1) EP1412058A1 (pl)
JP (1) JP4012146B2 (pl)
AT (1) AT411225B (pl)
HU (1) HUP0400814A2 (pl)
PL (1) PL197031B1 (pl)
WO (1) WO2003006141A1 (pl)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008004077A1 (de) * 2008-01-12 2009-07-23 Man Diesel Se Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Erdgas zur Nutzung in einem Gasmotor
CA2804233C (en) * 2010-07-01 2017-10-10 Evonik Fibres Gmbh Process for separation of gases
JP5882820B2 (ja) 2011-04-26 2016-03-09 東洋ゴム工業株式会社 メタン分離膜および二酸化炭素分離膜、並びにそれらの製造方法
US20130014643A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Membrane Technology And Research, Inc. Fuel gas conditioning process using glassy polymer membranes
US9221730B2 (en) * 2011-07-13 2015-12-29 Membrane Technology And Research, Inc. Fuel gas conditioning process using glassy polymer membranes
US8906143B2 (en) * 2011-09-02 2014-12-09 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane separation apparatus for fuel gas conditioning
BR112014016032A8 (pt) * 2011-12-27 2017-07-04 Evonik Fibres Gmbh método para separação de gases
EP2685190A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-15 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the separation of a stream containing carbon dioxide, water and at least one light impurity including a separation step at subambient temperature
US20140165829A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Uop Llc Fuel gas conditioning using membrane separation assemblies
DE102013004079A1 (de) * 2013-03-11 2014-09-11 Eisenmann Ag Verfahren zur Gewinnung von hochreinem Methan aus Biogas sowie Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens
JP6646500B2 (ja) * 2016-03-29 2020-02-14 東京瓦斯株式会社 ガス供給システム
US10561978B2 (en) 2017-08-09 2020-02-18 Generon Igs, Inc. Membrane-based gas separation with retentate sweep
JP7776358B2 (ja) * 2022-03-15 2025-11-26 太平洋セメント株式会社 液化可燃性ガスの利用装置、液化可燃性ガスの利用方法、及びセメント製造設備

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3822202A (en) * 1972-07-20 1974-07-02 Du Pont Heat treatment of membranes of selected polyimides,polyesters and polyamides
US4717393A (en) * 1986-10-27 1988-01-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide gas separation membranes
US4857078A (en) * 1987-12-31 1989-08-15 Membrane Technology & Research, Inc. Process for separating higher hydrocarbons from natural or produced gas streams
DE3806107C2 (de) * 1988-02-26 1994-06-23 Geesthacht Gkss Forschung Verfahren zum Austrag organischer Verbindungen aus Luft/Permanentgasgemischen
US5256295A (en) * 1990-12-28 1993-10-26 Membrane Technology & Research Two-stage membrane process and apparatus
DE69219033T2 (de) * 1991-01-30 1997-11-20 Cynara Co Formerly Rhrk Holdin Gastrennung unter verwendung glasähnlicher polymermembranen bei niedrigen temperaturen
US5352272A (en) * 1991-01-30 1994-10-04 The Dow Chemical Company Gas separations utilizing glassy polymer membranes at sub-ambient temperatures
US5281255A (en) * 1992-11-04 1994-01-25 Membrane Technology And Research, Inc Gas-separation process
US5501722A (en) * 1992-11-04 1996-03-26 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas treatment process using PTMSP membrane
US5964923A (en) * 1996-02-29 1999-10-12 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas treatment train
US5669958A (en) * 1996-02-29 1997-09-23 Membrane Technology And Research, Inc. Methane/nitrogen separation process
US5647227A (en) * 1996-02-29 1997-07-15 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane-augmented cryogenic methane/nitrogen separation
US5688307A (en) * 1996-02-29 1997-11-18 Membrane Technology And Research, Inc. Separation of low-boiling gases using super-glassy membranes
US5772733A (en) * 1997-01-24 1998-06-30 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas liquids (NGL) stabilization process
US6159272A (en) * 1997-01-24 2000-12-12 Membrane Technology And Research, Inc. Hydrogen recovery process
US5785739A (en) * 1997-01-24 1998-07-28 Membrane Technology And Research, Inc. Steam cracker gas separation process
US5969087A (en) * 1997-04-04 1999-10-19 Nitto Denko Corporation Polyimide, a method for manufacturing the same, a gas separation membrane using the polyimide and a method for manufacturing the same
US6572679B2 (en) * 2000-05-19 2003-06-03 Membrane Technology And Research, Inc. Gas separation using organic-vapor-resistant membranes in conjunction with organic-vapor-selective membranes
DE10047262B4 (de) * 2000-09-23 2005-12-01 G.A.S. Energietechnologie Gmbh Verfahren zur Nutzung methanhaltiger Gase
DE10047264B4 (de) * 2000-09-23 2006-05-04 G.A.S. Energietechnologie Gmbh Verfahren zur Nutzung von methanhaltigem Biogas
US6428606B1 (en) * 2001-03-26 2002-08-06 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane gas separation process with compressor interstage recycle
US6630011B1 (en) * 2002-09-17 2003-10-07 Membrane Technology And Research, Inc. Nitrogen removal from natural gas using two types of membranes

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003006141A1 (en) 2003-01-23
ATA10632001A (de) 2003-04-15
JP4012146B2 (ja) 2007-11-21
HUP0400814A2 (hu) 2005-03-29
US20040168570A1 (en) 2004-09-02
PL364628A1 (pl) 2004-12-13
WO2003006141A8 (en) 2003-04-10
EP1412058A1 (en) 2004-04-28
AT411225B (de) 2003-11-25
JP2004533927A (ja) 2004-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2711478C (en) Multi - stage membrane separation process
JP3850030B2 (ja) 多ステージで半透過性膜を用いたガス分離プロセス
PL197031B1 (pl) Urządzenie i sposób oddzielania oczyszczonego metanu
US20110009684A1 (en) Multi-stage membrane separation process
US5507856A (en) Hydrogen recovery by adsorbent membranes
US5354547A (en) Hydrogen recovery by adsorbent membranes
US6221131B1 (en) Multi-stage process for the separation/recovery of gases
US5669958A (en) Methane/nitrogen separation process
US8454724B2 (en) Flexible system to remove carbon dioxide from a feed natural gas
AU2016362424B2 (en) Method and system for purification of natural gas using membranes
RU2647296C2 (ru) Получение гелия из природного газа
CN105555923B (zh) 用于催化重整的方法
KR20140108537A (ko) 기체 분리 방법
EP2010629A2 (en) Membrane process for lpg recovery
NO833716L (no) Fremgangsmaate ved membranseparering av gasser og apparat for utfoerelse av fremgangsmaaten
EP0472794A1 (en) Liquid membrane process for separating gases
US20120065450A1 (en) Process that utilizes combined distillation and membrane separation in the separation of an acidic contaminant from a light hydrocarbon gas stream
US20250276275A1 (en) Process to purify helium from methane with integrated nitrogen rejection using membrane technology
US20220259512A1 (en) Method and system for obtaining components from natural gas
US20240217821A1 (en) Process and apparatus to recover helium
JPH02157101A (ja) 水素ガス又はヘリウムガスの精製方法
MXPA98008320A (en) Process of multiple stages for the separation / recovery of ga
HK1019413A1 (en) Multi-stage process for the separation/recovery of gases

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20130709