WO2012067545A1 - Мембранная газоразделительная установка и способ ее работы - Google Patents

Мембранная газоразделительная установка и способ ее работы Download PDF

Info

Publication number
WO2012067545A1
WO2012067545A1 PCT/RU2011/000888 RU2011000888W WO2012067545A1 WO 2012067545 A1 WO2012067545 A1 WO 2012067545A1 RU 2011000888 W RU2011000888 W RU 2011000888W WO 2012067545 A1 WO2012067545 A1 WO 2012067545A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mgb
ldpe
gas mixture
gas
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2011/000888
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Михаил Александрович ГУЛЯНСКИЙ
Николай Леонидович ДОКУЧАЕВ
Александр Александрович КОТЕНКО
Евгений Геннадьевич КРАШЕНИННИКОВ
Сергей Владимирович ПОТЕХИН
Михаил Михайлович ЧЕЛЯК
Марина Кадыровна ТЕРЕХОВА
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grasys JSC
Original Assignee
Grasys JSC
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
Priority claimed from RU2010146784/05A external-priority patent/RU2447928C1/ru
Priority claimed from RU2010146786/05U external-priority patent/RU103744U1/ru
Priority claimed from RU2011103091/02A external-priority patent/RU2459654C1/ru
Priority claimed from RU2011103090/02A external-priority patent/RU2456061C1/ru
Priority claimed from RU2011116894/05U external-priority patent/RU110286U1/ru
Priority claimed from RU2011116895/05U external-priority patent/RU107964U1/ru
Priority claimed from RU2011119725/05U external-priority patent/RU109007U1/ru
Priority claimed from RU2011127529/05U external-priority patent/RU109988U1/ru
Priority claimed from RU2011127531/05U external-priority patent/RU109989U1/ru
Priority to JP2013539794A priority Critical patent/JP2014502212A/ja
Priority to PCT/RU2011/000888 priority patent/WO2012067545A1/ru
Priority to EP20110841351 priority patent/EP2641647A4/en
Application filed by Grasys JSC filed Critical Grasys JSC
Priority to CN2011800568156A priority patent/CN103269766A/zh
Priority to EA201101494A priority patent/EA019623B1/ru
Publication of WO2012067545A1 publication Critical patent/WO2012067545A1/ru
Priority to US13/897,404 priority patent/US20130253250A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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
    • B01D53/225—Multiple stage 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
    • B01D53/225—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
    • 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
    • B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
    • 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
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • 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
    • B01D2257/11—Noble gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/304—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/306—Organic sulfur compounds, e.g. mercaptans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • 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
    • B01D53/002—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 condensation

Definitions

  • the group of inventions relates to the field of separation of gas mixtures using selectively permeable membranes (SPM) and can find application in gas, oil, chemical and other industries.
  • SPM selectively permeable membranes
  • the maximum mass concentration of hydrogen sulfide in the gas mixture according to OST 51.40-93 should be no more than 7 mg / m, mercaptans - 16 mg / m, the molar fraction of ⁇ 0 2 - no more than 2.5% mol, the dew point for hydrocarbons - not above minus 2 ° ⁇ , dew point on water - no more than minus 10 ° ⁇ .
  • the dew point for hydrocarbons should not be higher than minus 5.0 ° C in summer and minus 10.0 ° C in winter, for water - minus 14 ° C in summer and minus 20.0 ° C in winter.
  • gas separation processes should provide the lowest possible energy costs for obtaining a unit of product (specific energy intensity). To do this, it is necessary to minimize the energy costs for driving compressors (active equipment), heat transfer (heating and cooling), and also to increase the productivity of passive equipment, especially the unit area of a selectively permeable membrane (SPM).
  • Composite membranes with selective layers made of block copolymers consisting of “elastic” and “hard” blocks for example, membranes made of copolymers of polyoxyethylene and polyamide, are used for simultaneous purification of raw materials (HPS) from water vapor, acid gas and heavy hydrocarbons PEG (REVAX®), polyester and polyimide (Polyactive®), etc.
  • HPS raw materials
  • REVAX® acid gas and heavy hydrocarbons
  • Polyactive® polyester and polyimide
  • membranes having selectivities a (H 2 0) / (CH 4 )> 280, a (He) / (CH 4 )> 150, a (MS) / (CH 4 )> 65 (where MB is the sum of mercaptans) , a (H 2 S) / (CH 4 )> 40, and ( ⁇ 6 ⁇ 14 ) / ( ⁇ 4 )> 25 have a specific methane permeability at a temperature of 25.0 ° ⁇ - ⁇ / 1 ( ⁇ 4 )> 30 l / m 'hour Moreover, the selectivity values of this membrane for all components are higher than the corresponding selectivity values of the best organosilicon membranes.
  • membrane selectivity values (specific permeability ratio) from polydimethylsiloxane are a (H 2 0) / (CH 4 ) ⁇ 25, and (He) / (CH 4 ) ⁇ 2, a (H 2 S) / (CH 4 ) ⁇ 8.
  • One of such methods is to purge HDPE MGM to reduce the partial pressure of an undesirable component behind a selectively permeable membrane.
  • productivity reduction of the total area of the PSD in the installation with a certain performance for purified from only one of the components of the product in practice does not allow to obtain a product that meets the requirements of the maximum content of several unwanted components.
  • concentrations of undesirable components, although small, are usually very different from each other. If the feedstock contains one component in a concentration of, for example, 0.01 g / m 3 and the other in a concentration of, for example, 0.1 g / m 3 , then with comparable selectivity of the PSD to both components, a plant with a reduced area of PSD will be ineffective for purification of the product from the second component, compared with the installation without purging, in which the SPM has a large total area.
  • the product yield exceeds 80% for real-life membranes with selectivity a (H 2 S / CH 4 ) ⁇ 40.
  • the task of one-stage purification of a hydrocarbon mixture from hydrogen sulfide is solved only with membranes with high selectivity and during the purge of HDPE.
  • Fig. 1 The dependences shown in Fig. 1 are universal and valid for any impurity (water, mercaptans, helium, C 5 +, etc.) emitted from the hydrocarbon mixture.
  • the purpose of the present invention is to provide methods and plants for the purification of high pressure gas mixtures from several components of different chemical nature at once, even if their quantitative content in the feed is strong
  • LPC liquid crystal components
  • TPK hardly penetrating components
  • Permeate is a permeated gas stream enriched in forestry complex.
  • MGM Membrane gas separation module
  • SPM selectively permeable membrane
  • Membrane gas separation unit a device containing at least one MGM or at least two MGM, the inputs and outputs of which are interconnected for the joint supply or removal of gas mixtures to / from the MGB and / or for the distribution of intermediate flows of gas mixtures between MGM inside the MGB.
  • the LDPE and PND of various MGMs in the MGB can be connected in parallel, in series, parallel-series and / or series-parallel.
  • the installation contains at least two MGB, then the head MGB is the first MGB in the course of the cleaned GSVD.
  • the LDPE supplying them with a low-pressure gas supply with low (relative to the flows supplied to the LDPE input of the remaining MGB) LPC content.
  • the installation contains at least two MGB, then the tail MGB is the last MGB in the course of the cleaned GSVD.
  • Low-pressure cavity LDPE - a chamber, section, and / or any structurally isolated space intended, mainly, for supplying the HVSD to the SPM of at least one MGM.
  • Low-pressure cavity PND - a chamber, section, and / or any structurally separate space intended primarily for collecting and discharging a gas stream that has penetrated through the SPM of at least one MGM.
  • Purge gas is the portion of the retentate taken at the outlet of the LDPE of at least one MGM and / or MGB, which is used to purge the HDPE of at least one MGM.
  • a waste stream is a gas stream taken from the HDPE of at least one MGM and / or MGB and is a permeate or a mixture of permeate and purge gas.
  • product is meant a gas stream, namely, retentate taken at the outlet of the LDPE of at least one MGM and / or MGB having the required qualitative and quantitative composition.
  • Intermediate is understood as a gas stream, namely, retentate, taken at the outlet of the LDPE of one or more MGB and / or MGM, with the exception of tailings.
  • a vacuum compressor is a device for creating a reduced pressure and supplying a gas mixture from its inlet to its outlet at high pressure.
  • High-pressure gas mixture (GSVD) - a gas mixture supplied to the inlet of the LDPE MGM or MGB for subsequent cleaning from the timber processing complex.
  • SPM Selectively permeable membrane
  • the technical result consists in the possibility of simultaneous purification of raw materials (GSVD) from one or several forestry complexes (in particular, helium, hydrogen sulfide, mercaptans, carbon dioxide, water and / or heavy hydrocarbons), in increasing the efficiency of cleaning (i.e. the ratio between the total area SPM in the installation, its performance and specific energy consumption of the gas separation process); the possibility of using (processing or preparing) raw materials with a higher content of forestry complex.
  • GSVD raw materials
  • forestry complexes in particular, helium, hydrogen sulfide, mercaptans, carbon dioxide, water and / or heavy hydrocarbons
  • Gas separation is carried out in such a way that the ratio of the specific permeabilities of the SPM (the amount of substance or the volume of gas penetrating through the unit area of the SPM per unit time at unit pressure, mol / m s-Pa or m 3 / m 2 s Pa) for each easily-penetrating component the specific permeability of the SPM with respect to all TPK and / or to the main TPK exceeded the ratio of pressures in the high and low pressure cavities of the MGB.
  • the ratio of the specific permeabilities of the SPM the amount of substance or the volume of gas penetrating through the unit area of the SPM per unit time at unit pressure, mol / m s-Pa or m 3 / m 2 s Pa
  • the high-pressure cavities of several membrane gas separation units of the installation can be interconnected in various ways, in particular, sequentially.
  • the LDPE of at least one of the MGB can be connected in parallel with the LDPE of at least one additional MGB, or at least one membrane gas separation unit (MGB) contains at least two membrane gas separation modules (MGM) each of which in turn contains a high-pressure cavity (LDPE), a low-pressure cavity (HDPE) and a PSD installed between them, while the inputs and outputs of the PND and LDPE of the said MGB or the inputs and outputs of the said MHM are connected in parallel.
  • the gas mixture (waste stream) from the outlet of the HDPE of at least one of the MGB can be fed to the input of the LDPE of the other MGB, blowing off the PND of both MGB by the intermediate product.
  • the gas mixture supplied to the inlet of the LDPE of at least the first of the head MGB can be pre-compressed.
  • the gas mixtures supplied to the inlet of the LDPE can be pre-cooled, for example, to remove excess heat released after gas compression, or to condense water vapor or hydrocarbons.
  • Gas mixtures supplied to the inlet of the LDPE can be pre-separated and filtered, for example, to separate droplet condensate and / or mechanical impurities.
  • the gas mixtures supplied to the inlet of the LDPE can be preheated, for example, after preliminary cooling and before the gas mixture is supplied to the high-pressure cavity of the MGB. Preferably, when the gas mixture is heated to a temperature at which the highest efficiency of the used PSD is ensured.
  • the gas mixtures supplied to the inlet of the LDPE can be pre-compressed and / or pre-compressed, and then cooled and / or pre-compressed, then cooled, then separated, and then filtered and / or pre-compressed, then cooled, then separated, followed by filter and then heat.
  • At least the first of the head MGB can create a vacuum.
  • the purge can be organized, in particular, in such a way that the PND of at least one of the previous MGB is purged from the outlet of the LDPE of at least one of the MGB with the purified gas mixture. That is, a product or an intermediate from the output of the LDPE of at least one of the MGB can blow off the PND of any one or several previous MGB.
  • the purified gas mixture from the output of the LDPE of at least one MHB purge the PND of at least the first of the main MHBs.
  • the pressure of the gas mixture directed to purge the PND is preliminarily reduced. Pressure reduction may not be necessary if a portion of the retentate with low pressure at the outlet of the MGB of the MGB tail stages is used as purge gas.
  • Gas mixtures from the exit of the HDPE of at least one MGB can be directed to the inlet of the LDPE of at least one of the previous MGB for subsequent reprocessing, thereby ensuring recycling and reducing emissions.
  • the gas mixture from the exit of the PND of at least one MGB is sent to the inlet of the LDPE of at least the first of the main MGB.
  • the pressure of the cleaned gas mixture before purging the HDPE can be reduced in various ways, for example, by means of a throttle valve, a porous body, or a nozzle.
  • the cleaned gas mixture (purge gas) can be directed to purge by means of a compressor or a vacuum compressor.
  • the PND is purged with retentate from the tail MGB by means of a compressor or a vacuum compressor (if necessary to increase the pressure retentate from the tail MGB to the desired value), can provide an additional improvement in gas separation efficiency.
  • Depression in PND can create by means of the vacuum compressor.
  • the selectively permeable membranes used in the above method can be made in the form of semipermeable hollow fibers or flat membranes mounted on a frame or rolled up. Preferred are hollow fiber membranes.
  • the fate of the waste stream may be different.
  • the gas mixture from the outlet of the HDPE (waste stream) of at least one MGB can be used for energy supply (if the latter contains a sufficient amount of combustible hydrocarbons), and / or compressed and sent for disposal and / or storage, and / or pumped into natural formation (for example, to increase its productivity) and / or process.
  • the consumer is sent a purified gas mixture from LDPE of at least one MGB.
  • LDPE low density polyethylene
  • They can use as a product retentate at the outlet of the tail MGB (with the content of all components not higher than the established values), or retentate of intermediate MGB, or a mixture thereof.
  • a purified gas mixture from the LDPE of at least one of the tail MGB, preferably from the LDPE of the tail MGB.
  • the condensate formed during the separation can be stabilized with the separation of stabilized gas, hydrocarbon condensate and water.
  • the stabilized gas may be directed to the inlet of the LDPE of at least the first head MGB, preferably to the inlet of the LDPE of the first MGB.
  • the fate of the flows formed during stabilization can be different.
  • the waste gas generated during stabilization is sent for disposal, stable hydrocarbon condensate is sent for processing or pumped into oil, and water condensate is pumped into the reservoir to maintain reservoir pressure or sent for disposal.
  • the PND of the first MGB is purged with a gas mixture from the output of the LDPE of the first MGB and / or the output of the LDPE of the subsequent MGB and / or the pressure in it (PND of the first MGB) is reduced, while the gas mixture from its (PND of the first MGB) sent to the input of the LDPE of the second MGB and / or to the input of the LDPE of the subsequent MGB.
  • a unit containing two MGBs can also be used, in which the HPSD is fed to the inlet of the LDPE of the first MGB, the PND of the first and / or second MGB is continuously blown with the gas mixture from the output of the LDPE of the second MGB and / or the pressure in them (PND) is lowered.
  • the flow rate of the purified gas mixture with which the aforementioned HDPE (purge gas flow rate) is purged and / or the pressure in the HDPE is set in such a way as to ensure that the product meets the requirements for the content of each of the woodworking complexes.
  • flow rate of the purified gas mixture directed to the purge (flow rate of the purge gas stream) is selected so that the yield of the product with the content of each of the woodworking plants not exceeding the desired values increases at least by the value of the flow rate of the purified gas mixture directed to the purge.
  • HPS high pressure gas mixture
  • LPC easily penetrating components
  • MGB membrane gas separation units
  • HDPE low pressure cavity
  • SPM selectively permeable a membrane
  • the HDPE of at least one MGB is equipped with rarefaction means.
  • the HDPE of at least one MGB is equipped with rarefaction means and is configured to purge the purified gas mixture.
  • the MHP LDPEs are connected in series with each other, with the PND of at least one of the tail MGB connected to the LDPE input of at least one of the head MGBs to return the waste stream to the process head.
  • the PND of the tail MGB is communicated with the LDPE of the head MGB.
  • the input of the LDPE of at least one of the MGB is communicated with the output of the HDPE of at least one other MGB through a compressor, a refrigerator, a separator, and a filter. This allows you to return the waste stream to the gas separation process after its preliminary purification from readily condensable components.
  • the inputs and outputs of the LDPE of at least two MGB can be connected in parallel, for example, to increase the performance of the gas separation stage.
  • a refrigerator, a separator and a filter are installed at the inlet of the LDPE of the first of the MGB. This allows you to pre-clean the gas mixture of high pressure from easily condensable components.
  • said separator is provided with a condensate stabilization unit having outputs for stabilized gas, for waste gas, for water condensate and for stabilized hydrocarbon condensate.
  • the output of said stabilization unit for stabilized gas is connected to the LDPE input of the first MGB to return the stabilized gas to the head of the gas separation process.
  • the natural gas is purified from components selected from the group consisting of water vapor, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen sulfide, mercaptans and helium.
  • FIG. 1 presents a schematic drawing of MGM (replaceable cartridge), in which the purge of the intrafiber space by a part of the retentate is provided.
  • Figure 2 shows a graph illustrating the dependence of the yield of the gas mixture, purified to the desired content of the woodworking complex on the selectivity of the PSD.
  • Fig.3 shows a diagram of the installation with a serial connection of the MGB, in which the intermediate with the MGB of the first stage is sent to the input of the MGB of the second stage, etc.
  • Figure 4 shows a diagram of a two-stage installation with a compressor at the entrance to the LDPE of the MGB of the first stage, in which recycling (return to the head of the gas separation process) of the waste stream from the MHP of the MGB of the second stage is provided.
  • Figure 5 shows a diagram of a single-stage installation for cleaning a high-pressure gas mixture, in which the purge and evacuation of the PND membrane gas separation unit is provided.
  • Figure 6 shows a diagram of a single-stage installation for purification of high-pressure natural gas from helium, in which the PND purge and evacuation of the membrane gas separation unit are provided.
  • Figure 7 shows a diagram of a two-stage installation for cleaning a high-pressure gas mixture, with a series connection of the MGB of both stages to each other.
  • On Fig shows a diagram of a two-stage installation for cleaning a high pressure gas mixture to its consumption parameters, with a series connection of the MGB of both stages to each other.
  • Figure 9 shows a diagram of a two-stage installation for cleaning a high-pressure gas mixture with a series connection of steps between each other, in which each stage contains separate membrane gas separation units connected in parallel with each other
  • Figure 10 shows a two-stage installation for the purification of natural or associated high-pressure petroleum gas, in which the waste stream from the first stage is cleaned in the second stage.
  • Figure 1 1 shows a diagram of a two-stage installation for drying high-pressure natural or associated petroleum gas, in which the waste stream from the first stage is cleaned in the second stage.
  • FIG. 12 shows a diagram of a two-stage installation for drying high-pressure natural or associated petroleum gas, in which the waste stream from the first stage is cleaned in the second stage.
  • the yield of the product with the required content of water vapor, mercaptans, hydrogen sulfide and hexane increases due to the purge of the PND with retentate only at such a pressure drop that ensures selectivity of at least a certain value (at least 20 for hydrogen sulfide, as shown in figure 1).
  • the ratio of the purge gas flow to the permeate flow is selected based on the need to normalize the most difficult component to be removed. In this case, the content of the remaining components will comply with the established standards.
  • Membrane gas separation units can be constructed by combining the membrane gas separation modules (MGM) shown in FIG.
  • Raw materials are supplied under pressure to the axial collector MGM 200 and through the holes at the end of the collector 202 are sent to the interfiber space of the module 204 (LDPE MGM). Gas moves along the PSD to exit 206. Most of the PSD is closed by a gas-tight envelope 208.
  • the LPCs from the LDPE penetrate the LDP through the LPS and migrate to the exit of the LPS (permeate exit) 210. It is preferable when the LDPE and LDP flows are countercurrent along the LPS.
  • a cover 212 hermetically mounted on the housing 218. In the cover an opening is provided for the installation of replaceable nozzles 214.
  • the prepared gas enters the fibers through the nozzle (HDPE MGM) and purges the HDM MGM216.
  • Purge leads to a decrease in the concentration of LPC in the HDPE, thereby increasing the differential pressure of the gases between the LDPE and the HDPE. Since the driving force of the separation process is the differences in the partial pressures of gases at the SPM, the process of purification of the GSVD from the LPC improves. At the same time, the concentration of hardly penetrating components along the SPM changes insignificantly, and the differential pressure drop also decreases insignificantly. Reducing the differential pressure of partial pressure worsens the process of purification of the HVSD from TPK.
  • the magnitude of the permeate flow for each single fiber at a given pressure drop on it depends only on the temperature of the penetrating gas mixture and the component composition of the penetrating gas.
  • the magnitude of the purge gas flow primarily depends on the geometric dimensions of the nozzle (diameter and length of the hole), the pressure drop across it and weakly depends on the temperature and viscosity of the gas flowing through the nozzle. Thus, it is easiest to change the ratio of permeate and purge gas flow by changing the geometric dimensions of the nozzle.
  • the gas mixture at the exit of the HDPE is a waste stream.
  • the ratio of this stream to the GSVD stream determines the efficiency of the cleaning process. The smaller this ratio, the more effective MGM works. From the foregoing, it follows that to ensure the necessary gas purification from the woodworking complex, it is necessary to optimize the ratio of permeate and purge flows.
  • the relationship between the permeate flow and the purge gas flow is set in the manufacture of MGM according to the results of numerical simulation of the cleaning process and preliminary testing of MGM.
  • FIG. 3 A schematic diagram of such an MGB connection is shown in FIG. 3.
  • the raw material is supplied through the pipeline 320 to the input of the MGB of the first stage 322, the intermediate after the first stage through the pipeline 324 is fed to the input of the MGB of the second stage 326, from where the product 328 with the given concentrations of components is taken to the consumer.
  • Permeate 334 from the first 330 and from the second stage 332 is a waste stream.
  • the number of steps can be more than two. Such schemes are often used if the feed is under pressure.
  • each stage can consist of several MGM and / or MGB connected in parallel. At a given pressure and temperature, the number of MGM and / or MGB in the MGB of each stage is determined by the flow rate of the GDS and the degree of selection, i.e. the ratio of the flows of raw materials and product.
  • a recycle scheme can be used, for example, as shown in Fig. 4.
  • the raw material 436 is combined with the permeate of the second MGB 452, compressed by means of a compressor 438, and the obtained HPSA is fed through the pipeline 440 to the input of the first MGB 442, from where the retentate is fed through the pipe 444 to the input of the second MGB 446.
  • the product from the second MGB 448 is taken to the consumer.
  • the permeate of the first MGB 450 is disposed of, and the permeate of the second MGB 452 is fed to the compressor input.
  • the discharge stream is only the permeate of the head (s) MGB (i.e., the first MGB or several head MGB, including the first).
  • the waste stream may be collected for additional processing at petrochemical or chemical enterprises or use for own needs, for example, burn for heating rooms or for heating intermediate gas streams.
  • permeate from the second stage 452 is returned to the process head.
  • the first stage permeate can be supplied via compressor 454 to a compressor 438.
  • Raw materials (GSVD with a pressure of 60 bar, water content 0.07% mol, methane 93.6% mol, C0 2 2.9% mol, the rest are C 2 -C 5 hydrocarbons) are fed through an inlet pipe into the installation containing MGB with parallel connected MGM based on hollow fibers (MGM design shown in figure 1 and described above).
  • Raw materials enter the LDPE MGM (interfiber space).
  • part of the gas (permeate) from the LDPE penetrates through their walls into the HDPE (internal channels of the fibers).
  • the product (retentate) obtained at the outlet of the LDPE is divided into two parts. The main part is discharged through the corresponding nozzle with a pressure of 59 bar.
  • a smaller part (purge gas flow) through the nozzle in the inner cover is fed into the cavity above the open part of the fibers opposite the outlet pipe, from where it is directed into the internal fiber channels, combining with the permeate penetrated through the fiber wall after which the resulting mixture of permeate and retentate is removed from the HDPE through a pipe with a pressure of 2.0 bar.
  • Raw materials (GSVD with a pressure of 20 bar and a hydrogen sulfide content of 0.02% mol, methane 88.9% mol, C0 2 3.3% mol, nitrogen 0.2% mol, the rest are C 2 -C 5 hydrocarbons) was fed through the input a pipe inside the installation containing the MGB with parallel connected hollow fiber MGMs (the MGM design is shown in FIG. 1 and described above). Passing along the fibers, the components of the high-pressure gas mixture from the LDPE (interfiber space) penetrate through the fiber walls into the HDPE (internal fiber channels), while the mixture is depleted in easily penetrating components, and the resulting product (retentate) is divided into two parts.
  • the main part of the retentate is discharged through the corresponding pipe with a pressure of 19 bar.
  • a smaller part of the retentate (purge gas stream) through the nozzle in the inner cover is fed into the cavity above the open part of the fibers, opposite the outlet pipe, from where it (retentate) enters the channels inside the fibers and combines with the permeate penetrated through the fiber wall, after which the resulting mixture is discharged through branch pipe with a pressure of 1, 2 bar.
  • Raw materials (GSVD at a pressure of 14 bar with a hexane content of 0.95% mol, methane 70.5% mol, water 0.55% mol) are fed through an inlet pipe into the installation containing MGB with parallel connected hollow fiber MGMs (MGM design shown in figure 1 and described above).
  • Raw materials enter the LDPE MGM (interfiber space).
  • the components of the gas mixture from the LDPE penetrate through the fiber wall into the HDPE (internal fiber channels).
  • the product (retentate) is divided into two parts. The main part is withdrawn through the corresponding pipe with a pressure of 14 bar.
  • a smaller part is fed through a nozzle in the inner lid into the cavity above the open part of the fibers, opposite the outlet pipe, from where it is sent to purge the internal channels of the fibers, where it is combined with the permeate penetrated through the wall of fibers.
  • the resulting gas mixture is discharged through a pipe with a pressure of 1, 2 bar.
  • the installation contains MGB 556 with LDPE 558 and HDPE 560 separated by PSD 562.
  • Raw materials (HPS) 564 are supplied to LDPE 558 of MGB 556, product (retentate) 566 is taken from the LDPE outlet, and the waste stream is discharged from the LDPE outlet.
  • the raw materials Before feeding the raw materials to the MGB 556, if necessary, they are separated in a separator 576 and / or filtered on a filter 578 to remove condensate and solids, as well as heated in a heat exchanger 580.
  • the flow rate of purge gas 570 and the pressure difference between the LDPE 558 and HDPE 560 are selected from the conditions of maximum yield of the product, and minimum specific energy consumption for the cleaning process. Thus, due to the purge of the PND, they provide an increase in the separation efficiency with minimal energy consumption.
  • the content of undesirable impurities in the product can be reduced by two or more times.
  • Raw materials namely, raw natural gas, under pressure up to 10 MPa, containing 0.6% mol of helium, are fed to the MGB. Before the feed is supplied to the MGB, it (the feed) is separated and filtered to remove condensate and solids, and then heated to a temperature of 50 ° C. A product with a helium content of 0.1% mol from MGB under a pressure of 9.8 MPa is sent to the consumer. About 5% of the product (retentate) is sent to the MGB to purge the HDPE.
  • the gas mixture leaving the PND (waste stream) with a helium content of 4.5- ⁇ 5% mol has a pressure of 0.05 MPa, provided by a vacuum compressor, which then compresses it to a pressure of 15 MPa.
  • the waste stream is either sent to a storage facility, or pumped into a natural reservoir, or processed.
  • the productivity of the vacuum compressor and the parameters of the throttling of the purge gas are selected from the condition of maintaining the optimal pressure drop in the MGB cavities.
  • Raw materials namely, natural gas with a pressure of 2.5 MPa and a temperature of 25-3 ° C, containing 150 mg / m 3 of hydrogen sulfide, are fed to the MGB.
  • the raw material is purified from condensate and mechanical impurities.
  • a coalescent filter is used as a filter.
  • a product with a hydrogen sulfide content of not more than 20 mg / m 3 at a pressure of 2.2 MPa is sent to the consumer.
  • Part of the product, approximately 5%, is sent to the MGB to purge the HDPE.
  • the waste stream taken from the PND outlet contains hydrogen sulfide up to 1500 mg / m3 and has a pressure of 0.1 MPa provided by a vacuum compressor, which is then compressed (stream) to a pressure of 0.2 MPa.
  • the productivity of the vacuum compressor and the parameters of the throttling of the purge gas are selected from the condition of maintaining the optimal pressure drop in the MGB cavities.
  • the vacuum compressor provides a pressure drop in the HDPE to 0.05 MPa and a waste stream for further processing under a pressure of 0.15 MPa.
  • the productivity of the vacuum compressor and the parameters of the throttling of the purge gas are selected from the condition of maintaining the optimal pressure drop in the MGB cavities.
  • the feedstock namely, associated petroleum gas at a pressure of 1.6 MPa with a hydrocarbon content of C 4+ 8.0% mol, is cooled to a temperature of 20 ° C in a refrigerator.
  • the associated gas is sequentially cleaned of condensate and mechanical impurities in the separator and coalescer filter.
  • the purified gas is fed to the inlet of the MGB LDPE, and the product with a C 4+ hydrocarbon content of not more than 2.0% mol is sent to the consumer.
  • Part of the product (purge gas) is sent to the MGB to purge the HDPE.
  • the waste stream contains 15% mol of C 4+ hydrocarbons.
  • the vacuum compressor maintains a pressure of up to 0.04 MPa in the HDPE and supplies the waste stream for further processing at a pressure of 0.12 MPa.
  • the productivity of the vacuum compressor and the parameters of the throttling of the purge gas are selected from the condition of maintaining the optimal pressure drop in the MGB cavities.
  • the installation for purification of natural gas from helium contains MGB 682 with LDPE 684 and HDPE 686, separated by SPM 688.
  • LDPE 684 is on the one hand connected to pipeline 690, and on the opposite side to pipeline 692.
  • PND 686 is connected to a purge channel 694 in communication with conduit 692 and conduit 696, while in the purge conduit 694 a throttling element 698 is installed.
  • a vacuum compressor 6100 is installed on conduit 696 and allows pressure to be lowered to HDPE 686 and to supply the gas mixture from HDPE 686 for disposal in storage or injection into a natural reservoir or for further processing.
  • the installation can be equipped with a separator 6102 and a filter 6104 for purifying natural gas from condensate and mechanical impurities installed in series on the supply pipe 690.
  • a compressor 6106 and a refrigerator 6108 can be installed in series.
  • a heater 61 10 installed on the inlet pipe 690 immediately in front of the MGB 684.
  • the installation can be equipped with a condensate stabilization unit 61 12, connected by its input to the output of the condenser nsata separator 6102 and having three exits, the first of which is connected to the pipeline 61 14 discharge gas for disposal or combustion, the second is connected to the pipeline 61 16 removal of hydrocarbon condensate for further processing or for injection into the oil reservoir, and the third - to the pipeline 61 18 discharge water condensate.
  • Raw materials namely, high-pressure natural gas with a helium content of 0.2-4, 0% mol, are fed to the LDPE 684 MGB 684 through a pipeline 690.
  • the raw materials are preliminarily purified from condensate and solids in a separator 6102 and a filter 6104, which a coalescence filter may be used.
  • the temperature of the raw material before it is fed to the MGB 682 can be increased in the heater 61 10. In the case of a low pressure of the raw material, it is preliminarily compressed in the compressor 6106 and then cooled in the refrigerator 6108.
  • Pre-purified raw materials are fed to LDPE 684 of MGB 682, from which a product with a helium content of 0.1% mol is sent to the consumer via pipeline 692. A part of the product (purge gas) from pipeline 692 through channel 694 with a throttling element 698 is sent to PNA 686.
  • the waste stream containing helium 1, 5 - ⁇ - 5.0% mol is removed from PNA 686 through pipeline 696 by means of a vacuum compressor 6100, providing pressure reduction in PND 686 and the supply of the waste stream for disposal in the storage or injection into a natural reservoir or for further processing.
  • the productivity of the vacuum compressor 6100, the parameters of the throttling element 698 in the channel 694 and the pressure of the gas mixture in the pipe 696 are selected from the condition for the maximum degree of extraction of purified gas used by the MGB 682, and, therefore, the minimum energy consumption of the cleaning process.
  • the condensate from the separator 6102 is sent either directly for disposal, for example, by pumping it into the formation to maintain reservoir pressure, or fed to the condensate stabilization unit 61 12, if the installation is equipped with this unit. In the latter case, three streams exit the condensate stabilization unit 61 12, namely, gas is discharged for utilization or combustion through line 61 14, hydrocarbon condensate is discharged through line 61 16 for further processing or for pumping into an oil reservoir, and through line 61 18 water condensate is removed.
  • the 6100 vacuum compressor and channel 694 with a throttling element 698 ensure stable and efficient operation of the MGB 682, which allows to increase the degree of extraction of helium and reduce energy consumption for the implementation of the cleaning process.
  • Stable operation of the MGB 682 is provided by the means of preliminary preparation of natural gas, namely the separator 6102, the filter 6104 and the heater 61 10.
  • the installation solved the problems with the utilization of natural gas treatment waste.
  • the GDSVD is supplied through the pipeline 7120 to the LDPE 7124 of the first MGB 7122; the intermediate product (retentate) from the LDPE 7124 of the first MGB 7122 is fed to the LDPE 7128 of the second MGB 7126; the permeate 7152 from PND 7130 of the first MGB 7122 is disposed of, the product 7132 is removed (retent at the exit from the LDPE of the second MGB 7126, the permeate 7154 from the PND 7134 of the second MGB 7126 is fed into the raw material supply pipe 7136, from the output of the first MGB 7122 a part of the intermediate product (purge gas) is withdrawn and directed through the throttling element 7138 to blow off the PND 7130 of the first MGB 7122, at the same time in PND 7134 of the second MGB 7126 by means of a vacuum compresso RA 7140 lower the pressure.
  • the performance of the vacuum compressor 7140 is chosen in such a way as to ensure the greatest pressure drop across the PSD.
  • the amount of purge gas is selected from the condition of ensuring the greatest efficiency of gas separation.
  • the waste stream from HDPE 7134 of the second MGB is sucked off and compressed by a vacuum compressor 7140, then, to clean the HPS from the condensate and mechanical impurities, before directly supplying the HFS to the LDPE 7124 of the first MGB 7122, it (HPS) is cooled 7144, separated 7146 and filtered 7148.
  • the condensate stream from separator 7146 is directed to a condensate stabilization unit 7150 having four effluent streams, the first of which is supplied as a stabilization gas stream 7156 to a feed stream for recycling, a second waste gas stream 7158 is sent for recycling, thirds st, stable hydrocarbon condensate 7160 sent to further processing is either pumped into oil, the fourth - a stream of water condensate 7162 is sent for injection into the reservoir to maintain reservoir pressure or sent for disposal.
  • the multi-stage cleaning of the GSVD contains a compressor 8164 and two MGBs 8166 and 8168 connected in series with high and low pressure cavities 8170 and 8172 separated by a SPM 8174.
  • the compressor inlet 8164 is connected to the feed pipe 8176 and the output is connected to the supply pipe 8178
  • the GSVD with the input of the LDPE MGB 8166, the output of the LDPE MGB 8166 is connected by a pipe 8180 with the input of the LDPE MGB 8168.
  • the output of the LDPE MGB 8168 is communicated with the pipeline 8182 for supplying the purified gas mixture to the consumer.
  • HDPE MGB 8166 is connected to the pipeline 8184, and HDPE MGB 8168 is connected by the pipe 8186 to the pipeline 8176.
  • the installation is equipped with vacuum compressors 8188 and 8190, the vacuum compressor 8188 installed in the pipeline 8184, and the vacuum compressor 8190 in the pipeline 8186.
  • MGB 8166 and 8168 are equipped with channels 8192 and 8194 for purging HDPE 8172.
  • Channels 8192 and 8194 are configured to supply part of the cleaned gas mixture from LDPE 8170 MGB to HDPE 8172.
  • a throttling element 8196 for example, a nozzle, is installed to select part of the product or intermediate from LDPE 8170 MGB.
  • Channels 8192 and 8194 can be made in the design of the corresponding MGB.
  • the first and second purge channels 8192 and 8194 can be formed by pipelines, the pipe of the first purge channel 8192 being connected at one end to a pipe 8180 of the first retreatate from the first MGB 8166 and at the other end to its low pressure cavity 8172, and the pipe of the second purge channel 8194 is connected to one the end to the pipeline 8182 supplying the purified gas mixture to the consumer and the other end to the cavity 8172 low pressure of the second MGB 8168.
  • the installation can be equipped with a refrigerator 8198, a separator 8200 and a filter 8202, which are sequentially installed in the pipeline 8178 and a filter 8202 for purifying natural gas from condensate and solids.
  • the installation may be equipped with a condensate stabilization unit 8204 having one input 8206 and four outputs 8208, 8210, 8212 and 8214.
  • the condensate stabilization unit 8204 input 820 is connected to the condensate drain pipe 8216 from the separator 8200.
  • the first output 8208 of the condensate stabilization unit 8204 is communicated pipeline stabilization gas flow 8218 with pipeline 8176 supply of raw materials for recycling.
  • the second outlet 8210 is in communication with a gas discharge line 8220 for disposal.
  • the third outlet 8212 is connected to the pipeline 8222 for the removal of stable hydrocarbon condensate for further processing or for pumping into oil
  • the fourth outlet 8214 is connected to the pipeline 8224 for the removal of water condensate for injection into the reservoir in order to maintain reservoir pressure or for disposal.
  • a gas mixture with a pressure of, for example, 0.12-U, 15 MPa is supplied to the inlet of compressor 8164.
  • pipeline 8178 is fed to PND8170 of the first MGB 8166.
  • Retentate from the LDPE of the first MGB 8166 is sent via pipeline 8180 to the PND 8170 of the second MGB 8168.
  • Blowing cavities 8172 and lowering the pressure in them leads to an increase in the efficiency of gas separation.
  • the performance of vacuum compressors 8088 and 8190 is chosen from the condition of ensuring the highest pressure ratio on the gas separation membrane of 8174 membrane modules 8166 and 8168.
  • the amount of gas going to purge is selected from the condition of ensuring the highest gas separation efficiency in MGB 8166 and 8168.
  • a refrigerator 8198, a separator 8200 and a filter 820 are successively installed in the high pressure pipe 8178 2, which allows you to remove condensate and mechanical impurities from the gas mixture.
  • the condensate stream from the separator 8200 through the condensate drain pipe 8216 is directed to the inlet 8216 of the condensate stabilization unit 8204.
  • a stabilized gas stream is supplied through a pipeline 8218 to a raw material supply pipe 8176, where they are mixed.
  • the gas mixture stream for disposal is discharged through a pipeline 8220.
  • the multi-stage gas mixture purification unit contains a compressor 9226, a first MGB 9228 and a second MGB 9230 with a LDPE and an HDPE 9232 and 9234 separated by a SPM 9236.
  • the input of the compressor 9226 is in communication with a pipe 9238 for supplying raw materials, and the output is communicated with a pipe 9240 with an input of a PVD9232 the first MGB 9228, the output of which is communicated by pipeline 9242 with the input of the LDPE9232 of the second MGB 9230.
  • the output of the LDP9232 of the second MGB 9230 is connected with the pipeline 9244 for supplying the purified gas mixture to the consumer.
  • PND9234 of the first MGB 9228 is connected to the pipeline 9246 for removal of permeate for further processing or disposal
  • PND9234 of the second MGB 9230 is connected by a pipe 9248 to the feed supply pipe 9238.
  • the installation is equipped with additional membrane blocks 9250 and 9252 with high and low pressure cavities 9254 and 9256 separated by a selectively permeable membrane 9258, with blocks 9250 connected in parallel to the first membrane block 9228, and blocks 9252 connected in parallel to the second membrane block 9230, and to two additional vacuum compressors 9260 and 9262, the first additional vacuum compressor 9260 installed in the pipeline 9246, the second vacuum compressor 9262 is installed in the pipeline 9248.
  • Each block 9228, 9230, 9250 and 9252 is equipped with channels 9264, made with the possibility of continuously supplying part of the permeate from their LDPE 9232 and 9254 to their respective PND9232 and 9256 for purging.
  • the number of additional membrane units 9250 connected to the first MGB 9228 can be greater in number than the additional MGB 9252 connected to the second MGB 9230.
  • the number of MGB connected in parallel is selected based on the conditions for ensuring the most optimal gas separation process at each stage and the highest overall performance installation as a whole.
  • a throttling element 9266 for example, a nozzle, can be installed in each channel 9264 for purging HDPE 9234 and 9256 to ensure the selection of a strictly defined part of the retentate from the LDPE 9232 and 9254.
  • the channels for blowing 9264 can be made in the design of the corresponding MGB or formed by pipelines.
  • the installation can be equipped with a refrigerator 9268, a separator 9270 and a filter 9272 for purifying natural gas from condensate and mechanical impurities sequentially installed in the high-pressure pipeline 9240 of the gas mixture.
  • the installation may be equipped with a condensate stabilization unit 9274 having one input 9276 and four outputs 9278, 9280, 9282 and 9284.
  • An input 9276 of the condensate stabilization unit 9274 is connected to a condensate drain pipe 9286 from the separator 9270.
  • the first output 9278 of the condensate stabilization unit 9274 is communicated pipeline stabilization gas flow 9288 with feed pipeline 9238 for recycling.
  • the second exit 9280 communicated with the pipeline 9290 discharge of the gas mixture stream for disposal.
  • the third exit 9282 is connected with the pipeline 9292 for the removal of stable hydrocarbon condensate for further processing or for pumping into oil, and the fourth exit 9284 is connected with pipeline 9294 drainage of water condensate for injection into the reservoir in order to maintain reservoir pressure or disposal.
  • Raw materials are fed through pipeline 9238 to the inlet of compressor 9226.
  • the gas mixture passes through a refrigerator 9268, a separator 9270, a filter 9272, and through pipeline 9240 enters the high-pressure cavities 9232 and 9254 of the first MGB 9228 and additional MGB 9250 connected in parallel to it.
  • Retentate over the membrane 9236 of the first MGB 9228 through the membrane 9256 of the additional MGB 9250 is sent via pipeline 9242 to the LDPE 9232 and 9254 of the second MGB 9230 and additional MGB 922.
  • the productivity of the vacuum compressors 9260 and 9262 is chosen from the condition of ensuring the highest value of the pressure ratio on the membranes 9236 and 9258 of the MGB 9228 and 9230 and additional MGB 9250 and 9252.
  • the amount of purge gas is selected from the conditions for ensuring the highest efficiency of gas separation in MGB 9228 and 9230 and additional MGB 9250 and 9252.
  • the condensate stream from the separator 9270 through the condensate drain pipe 9286 is directed to the input 9276 of the condensate stabilization unit 9274, which makes it possible to separate the condensate into a number of components.
  • a stabilized gas stream is diverted to the raw material supply pipeline 9238.
  • the gas mixture stream is dumped for disposal.
  • the output of the HDPE 10328 of an additional MGB 10326 is communicated by a pipeline 10336 with a pipeline of high pressure gas mixture in the area between the filter 10312 and MGB 10298, and The PND 10330 of the additional MGB 10326 is connected to the pipeline 10338.
  • a throttling element 10340 for example, a nozzle, can be installed in the channel 10318 for purging. Channel 10318 for purging can be performed in the design of the MGB 10298 or formed by pipelines.
  • the installation can be equipped with two refrigerators 10342 and 10344, the first refrigerator 10342 is installed in the high pressure pipe 10308 between the compressor 10296 and the separator 10310, and the second refrigerator 10344 in the additional high pressure pipe 10334 between the additional compressor 10320 and the additional separator 10322.
  • the installation can also be equipped a condensate stabilization unit 10346 having two inputs 10348 and 10350 and four outputs 10352, 10354, 10356 and 10358, the first input 10348 of the condensate stabilization unit 10346 communicating with the discharge pipe to condensate from the separator 10360 10310, 10350 and the second input communicates with the condensate drain pipe 10362 10332 from the additional separator, while the first outlet 10352 10346 condensate stabilization unit communicates with pipeline stabilization gas flow 10364 connected to the pipeline 10316 for recycling, the second outlet 10354 is connected to the pipeline 10366 dumping the gas mixture stream for utilization, the third outlet 10356 is connected to the pipeline 10368 removal of stable hydrocarbon condensate for further processing or for pumping into oil, the fourth the outlet 10358 is connected to the pipeline 10370 for removal of water condensate for injection into the formation in order to maintain reservoir pressure or for disposal.
  • Raw materials are fed through pipeline 10306 to the inlet of compressor 10296.
  • compressed gas is piped through pipeline 10308 through a refrigerator 10342, separator 10310, filter 10312 are sent to PND 10300 MGB 10298.
  • separator 10310 and filter 10312 preliminary purification of the gas mixture from condensate of water and heavy hydrocarbons and solids.
  • the gas mixture stream in the MGB 10298 is divided into two streams — the retentate stream above the membrane 10304 and the permeate stream under the membrane 10304.
  • the retentate stream over the membrane 10304 with a low content of water vapor and heavy hydrocarbons is sent through conduit 10314 to the consumer, while part of the retentate is continuously through channel 10318 diverted to PND 10302 for purging it, which increases the efficiency of gas separation in MGB 10298.
  • the throttling element 10340 for example, a nozzle, ensures the selection of a strictly defined part of the retentate from PVD10300.
  • a gas mixture with a high content of water vapor and heavy hydrocarbons is sent through pipeline 10316 to the inlet of an additional compressor 10320, which compresses the gas mixture on the one hand and, on the other hand, lowers the pressure in PND 10302 MGB 10298, thereby ensuring the necessary pressure ratio on the membrane 10304 which is close to the optimal value for efficient gas separation.
  • the gas mixture through an additional high pressure pipe 10334 through additional refrigerator 10344, separator 10322 and filter 10324 are fed to HDPE 10328 of additional MGB 10326, in which the gas mixture is divided into two streams: the retentate stream above the membrane 10332 and the permeate stream under the membrane 10332.
  • the retentate stream with a high methane content through pipeline 10336 is diverted to pipeline 10308 in its section between the filter 10312 and the MGB 10298, and the permeate stream with a high content of water vapor and a low content of heavy hydrocarbons through pipeline 10338 is diverted for disposal.
  • condensate is supplied to its inlets 10348 and 10350 through pipelines 10360 and 10362 from separator 10310 and additional separator 10322.
  • the condensate is divided into four streams. From the first exit 10352 of the condensate stabilization unit 10346, a stabilization gas stream leaves, which is supplied through the pipeline 10364 to the pipeline 10316. From the second exit 10354 of the condensate stabilization block 10346 through the pipeline 10366, the gas mixture stream is sent for disposal.
  • Purge HDPE with a purified gas mixture to increase the efficiency of gas separation and reduce losses of the prepared gas.
  • 1 installation for drying natural gas contains two MGB 1 1372 and 1 1374 with cavities 1 1376 and 1 1378 high and low pressure, separated a selectively permeable membrane 11380, a compressor 11382, a refrigerator 11384 and a separator 11386.
  • the inlet of the high-pressure cavity 11376 of the first MGB 11372 is connected to the pipeline for supplying raw materials 11388, and the outlet to the pipe 11390.
  • the entrance of the PND 11378 of the first MGB 11372 is connected to the first channel 11392 purge, and the output - with the first pipe 11394 connected to the input of the compressor 11382, the output of which is communicated by the pressure pipe 11396 (in which the refrigerator 11384 and the separator 11386 are installed in series), with the input PVD11376 of the second MGB 11374, the output of which is connected to the pipe 11398.
  • the low-pressure cavity 11378 of the second MGB 11374 is connected by a pipe 11400 with a pipe 11394 and with a second purge channel 11402 providing continuous supply of a part of the retentate from the second MGB 11374 of its HDPE 11378.
  • the first purge channel 11392 is configured to provide a continuous supply of a part of the retentate from the first MGB 11372 into its PND 11378.
  • the pipe 11398 from the second MGB 11374 is connected to the output pipe 11390.
  • the throttling element 11404 is installed on the throttling element 11404, made, for example, in the form of a nozzle.
  • the installation can be equipped with an additional separator 11406 and two filters 11408 and 11410, while the additional separator 11406 and the first filter 11408 are sequentially installed in the inlet pipe 11388, and the second filter 11410 is installed in the pressure pipe 11396 between the separator 11386 and the second MGB 11374.
  • the installation can be equipped with additional membrane modules (not shown in FIG. 11), with at least one additional MGB connected in parallel to each of the membrane modules 11372 and 11374.
  • the installation may be equipped with a condensate stabilization unit 11412 having two inputs 11414 and 11416 and four outputs 11418, 11420, 11422 and 11424, with each of the inputs 11414 and 1 1416 of condensate stabilization unit 1 1412 is in communication with the corresponding condensate drain pipe 1 1426 and 1 1428 from additional separator 1 1406 and separator 1 1386, the first outlet 1 1418 of condensate stabilization unit 1 1412 is connected to stabilization gas flow pipe 1 1430 connected to the pipeline 1 1400, the second outlet 1 1420 is connected to the pipeline 1 1432 for dumping the gas mixture stream for utilization, the third outlet 1 1422 is connected to the pipeline 1 1434 for removal of stable hydrocarbon condensate for further processing or for pumping into eft fourth output January 1424 communicates with drain
  • Raw natural gas is supplied via a supply pipe 1 1388 to a high-pressure cavity 1 1376 of the first MGB 1 1372.
  • a separator 1 1406 and a filter 1 1408 installed in the supply pipe 1 1388 can be used.
  • the first MGB 1 1372 on the membrane 1 1380 there is a separation of natural gas into two streams, namely, the permeate stream under the membrane 1 1380, and retentate, while the retentate is practically free of moisture.
  • the retentate above the membrane 1 1380 is sent to the outlet pipe 1 1390, through which it is directed to the consumer.
  • the high moisture content permeate is supplied through a pipe 1 1394 to the compressor 1 1382 inlet, while the 1 1378 cavity is continuously blown with a part of the retentate from the first MGB 1 1372 supplied through the channel 1 1392.
  • the gas stream through pipeline 1 1396 is sent to the refrigerator 1 1384 and then to the separator 1 1386, where moisture and condensate are separated from the gas stream.
  • the gas flow through the filter 1 1410 enters the PND 1 1376 of the second MGB 1 1374.
  • LDPE 1 1376 of the second MGB 1 1374 retentate above the membrane 1 1380 is sent through the pipe 1 1398 to the outlet pipe 1 1390.
  • PND 1 1378 of the second MGB 1 1374 gas a high moisture stream is piped 1 1400 V pipeline 1 1394.
  • Purge PND 1 1378 of the second MGB 1 1374 is carried out by supplying through channel 1 1402 retentate from the second MGB gas stream.
  • Throttling elements 1 1404 for example, nozzles installed in channels 1 1392 and 1 1402, provide the necessary flow rate of the gas stream going to purge.
  • condensate stabilization unit 1 1412 If there is a condensate stabilization unit 1 1412 in the installation, condensate flows from separators 1 1406 and 1 1386 through pipelines 1 1426 and 1 1428, respectively, enter its inputs 1 1414 and 1 1416. From the output 1 1418 through the pipe 1 1430 in the pipe 1 1400 direct the flow of stabilization gas. From the exit of the pipeline 1 1420 through the pipeline 1 1432 the flow of the gas mixture is sent for disposal.
  • Stable hydrocarbon condensate is discharged through pipeline 1 1434 connected to the third outlet 1 1422 for further processing or for pumping into oil, and water condensate is discharged from the condensate stabilization block 1 1412 for pumping through pipeline 1136 connected to the fourth outlet 1 1424 it into the reservoir in order to maintain reservoir pressure, or for disposal.
  • the purge of HDPE 1 1378 MGB 1 1372 with a dried retentate stream from the first MGB 1 1372 allowed us to send the gas stream dried in the second MGB 1 1374 to the consumer, which led to an increase in the plant productivity.
  • the installation for drying natural gas contains two MGB 12438 and 12440 with LDPE 12442 and HDPE 12444 separated by SPM 12446, channels 12448 and 12450 purge PND 12444, compressor 12452, refrigerator 12454, separator 124560 and discharge pipe 12458.
  • the inlet of the LDPE 12442 of the first MGB 12438 is connected to the inlet pipe 12460, and the output to the outlet pipe 12462.
  • the inlet of the PND 12444 of the first MGB 12438 is communicated with the first purge channel 12448 and the output - with a pipe 12464 connected to the input of the compressor 12452.
  • the output of the compressor 12452 is connected by a pressure pipe 12466 (with a refrigerator 12454 and a separator 12456 installed in series) with the input of the LDPE 12442 of the second MGB 12440, the output of which is connected to the pipe 12468.
  • PND 12444 of the second MGB 12440 is connected by a pipe 12470 with a pipe 12464 and with a second purge channel 12450, which provides a continuous supply of a part of the retentate from the LDPE of the second MGB 12440.
  • This installation is also equipped with two shut-off and control devices 12472 and 12474, while the first shut-off and control device 12472 is installed in the pipe 12470 , the second locking and regulating device 12474 is installed in the discharge pipe 12458, which is in communication with the pipe 12470 in the area between the first locking and regulating device 12472 and the second MGB 12440.
  • the first purge channel 12448 is configured to provide a continuous supply of a first retentate portion MGB 12438 in its IPA 12444, and 12468 of the second conduit MGB 12440 connected to the outlet conduit 12462.
  • the installation may contain in the purge channels 12448 and 12450 along the throttling element 12476, made, for example, in the form of a nozzle.
  • the installation can be equipped with an additional separator 12478 and two filters 12480 and 12482, while an additional separator 12478 and the first filter 12480 are sequentially installed in the inlet pipe 12460, and the second filter 12482 is installed in the pressure pipe 12466 between the separator 12456 and the second MGB 12440.
  • the installation can be equipped with additional membrane modules (not shown in FIG. 12), with at least one additional MGB connected to each of the membrane modules 12438 and 12440 in parallel.
  • the installation can be equipped with a condensate stabilization unit 12484, which has two inputs 12486 and 12488 and four outputs 12490, 12492, 12494 and 12496, while each of the inputs 12486 and 12488 of the condensate stabilization unit 12484 is connected to pipelines 12498 and 12500 of the condensate drain from the corresponding separator 12478 and 12482, the first output 12490 of the condensate stabilization unit 12484 is connected to the stabilization gas flow line 12502 connected to the 12470 pipeline, the second output 12492 is connected to the gas mixture removal duct 12504 for utilization, the third output 12494 is connected li ne the pipeline 12506 retraction stable hydrocarbon condensate for further processing or for injection into the oil, the fourth outlet conduit communicates with 12496 12508 drain condensation water for injection into the reservoir with its purpose of reservoir pressure maintenance, or for disposal.
  • a condensate stabilization unit 12484 which has
  • Raw natural gas is supplied through a supply pipe 12460 to a high-pressure cavity 12442 of the first MGB 12438.
  • Separator 12478 and a filter 12480 installed in a supply pipe 12460 can be used for preliminary drainage and purification from mechanical impurities of natural gas.
  • a separation occurs on membrane 12446 natural gas into two streams, namely, permeate under the membrane 12446 and retentate, while the retentate is practically moisture free. From the LDPE 12442 of the first MGB 12438, the retentate above the membrane 12446 enters the pipeline 12462, from where it is sent to the consumer.
  • a high moisture gas stream is supplied through a pipe 12464 to the compressor 12452 inlet, while the cavity 12444 is blown by continuously supplying part of the retentate from the first MGB 12438 through the channel 124486.
  • the gas stream is directed through the pressure pipe 12466 in the refrigerator 12454 and further to a separator 12456, where moisture is separated from the gas stream.
  • the gas stream through the filter 12482 enters the LDPE 12442 of the second MGB 12440. From the LDPE 12442 of the second MGB 12440, the retentate above the membrane 12446 is sent via line 12468 to the outlet pipe 12462.
  • the PND 12444 of the second MGB 12440 is purged by feeding part of the retentate from the second MGB 12440 through the channel 12450.
  • Throttling elements 12476 for example, nozzles installed in channels 12448 and 12450, provide the necessary flow of purge gas.
  • condensate from separators 12478 and 12456 is supplied to its inlets 12486 and 12488 through pipelines 12498 and 12456. From outlet 12490, stabilized gas is sent to pipeline 12470. From exit 12492, through a pipeline 12504, the gas mixture is directed to recycling. Stable hydrocarbon condensate is discharged through a pipeline 12506 connected to the third outlet 12494 for further processing or for pumping into oil, and water condensate is removed through a 12508 pipeline connected to the fourth outlet 12496 from condensate stabilization unit 12484 to be pumped into the formation for maintaining reservoir pressure or disposal.

Landscapes

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

Abstract

Предложен способ работы установки для очистки газовой смеси высокого давления (ГСВД) от легкопроникающих компонентов (ЛПК), содержащей мембранные газоразделительные блоки (МГБ) с полостью высокого давления (ПВД), полостью низкого давления (ПНД) и селективно-проницаемой мембраной (СПМ), установленной между ними (полостями), в котором ПНД, по меньшей мере, одного из МГМ непрерывно продувают очищенной газовой смесью (полупродуктом или продуктом), при этом перепад давлений между упомянутыми полостями этого МГБ, а также расход очищенной газовой смеси, направляемой на продувку, поддерживают такими, чтобы содержание каждой из ЛПК в продукте не превышало желаемых значений. Предложенный способ позволяет одновремено очищать сырье (ГСВД) от одной или нескольких ЛПК (в частности, гелия, сероводорода, меркаптанов, углекислого газа, воды и/или тяжелых углеводородов), повысить эффективность очистки (т.е. соотношения между суммарной площадью СПМ в установке, ее производительностью и удельной энергоемкостью процесса газоразделения), возможность использования (переработки или подготовки) сырья с более высоким содержанием ЛПК.

Description

МЕМБРАННАЯ ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Группа изобретений относится к области разделения газовых смесей с помощь селективно-проницаемых мембран (СПМ) и может найти применение в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Большинство задач по подготовке углеводородных газовых смесей требуют одновременной очистки сырья в виде газовой смеси высокого давления (ГСВД) сразу от нескольких компонентов, причем, процесс очистки, как правило, необходимо проводить без заметной потери давления ГСВД и при минимальных потерях сырья (то есть с максимальным выходом продукта в виде очищенного до заданных параметров сырья).
Например, природный газ, подаваемый в магистральные трубопроводы должен соответствовать отраслевым стандартам по предельному содержанию нескольких компонентов, а именно, по содержанию сероводорода, меркаптанов, С02, водяных паров и конденсирующихся углеводородов. Для умеренного климата предельная массовая концентрация сероводорода в газовой смеси по ОСТ 51.40-93 должна составлять не более 7 мг/м , меркаптанов - 16 мг/м , молярная доля С02 - не более 2,5 % моль, точка росы по углеводородам - не выше минус 2 °С, точка росы по воде - не выше минус 10 °С. Для регионов с холодным климатом при тех же требованиях по сероводороду, меркаптанам и С02 требования к предельному содержанию водяных паров и конденсирующихся углеводородов еще жестче: точка росы по углеводородам должна быть не выше минус 5,0 °С летом и минус 10,0 °С зимой, для воды - минус 14 °С летом и минус 20,0 °С зимой. Помимо высокого выхода готового продукта процессы газоразделения должны обеспечивать как можно меньшие затраты энергии на получение единицы продукта (удельную энергоемкость). Для этого, необходимо минимизировать затраты энергии на привод компрессоров (активного оборудования), теплообмен (нагрев и охлаждение), а также повысить производительность пассивного оборудования, прежде всего, единицы площади селективно-проницаемой мембраны (СПМ).
Известны СПМ с газоразделительным слоем из кремнийорганических материалов, имеющие высокое отношение скорости диффузии водяных паров к скорости диффузии метана и низкое отношение скорости диффузии бутана, сероводорода, меркаптанов, гелия к скорости диффузии метана. Эти мембраны эффективны только для осушки углеводородных смесей.
Для одновременной очистки сырья (ГСВД) от водяных паров, кислых газов и тяжелых углеводородов используют композиционные мембраны с селективными слоями, изготовленными из блок-сополимеров, состоящих из «эластичного» и «жесткого» блоков, например, мембраны, изготовленные из сополимеров полиоксиэтилена с полиамидом PEG (РЕВАХ®), полиэфиром и полиимидом (Polyactive®) и т.д. При определенных соотношениях «эластичного» и «жесткого» блока мембраны из вышеуказанных полимеров обладают высокими значениями селективностей при сохранении достаточно высокой удельной проницаемости. Например, мембраны, имеющие значения селективностей а(Н20)/(СН4) > 280, а(Не)/(СН4) > 150, a(MS)/(CH4) > 65 (гдеМБ - сумма меркаптанов), a(H2S)/(CH4)>40, а(С6Н14)/(СН4) >25 обладают удельной проницаемостью по метану при температуре 25,0°С - Р/1(СН4) > 30 л/м 'часатм. При этом, значения селективности данной мембраны по всем компонентам выше соответствующих значений селективности лучших кремнийорганических мембран. Например, значения селективностей мембраны (соотношение удельных проницаемостей) из полидиметилсилоксана (Лестосил), составляют а(Н20)/(СН4) <25, а(Не)/(СН4) < 2, a(H2S)/(CH4) < 8.
Селективные свойства СПМ имеют решающее значение в процессах мембранного газоразделения. Это наглядно иллюстрируется результатами численного моделирования процесса выделения сероводорода из многокомпонентной углеводородной смеси представленными на фиг.1 , из которых следует, что при реальных перепадах давления на СПМ выход продукта (подготовленной газовой смеси с требуемыми характеристиками) по сероводороду (7 мг/м3 по ОСТ 51.40-93), в первую очередь, зависит от значения селективности a(H2S)/(CH4), причем приемлемые выходы > 80% могут достигаться только при a(H2S)/(CH4) > 50. Мембран с такой селективностью в настоящее время не существует. Следовательно, для реализации наименее энергоемкого одностадийного мембранного процесса разделения необходимо изыскать подходы к повышению эффективности процесса газоразделения и к улучшению характеристик газоразделительных установок. Одним из таких способов является продувка ПНД МГМ для уменьшения парциального давления нежелательного компонента за селективно- проницаемой мембраной.
Из описания к патенту РФ на изобретение Лг« 2132223 известен способ разделения газовых смесей, в котором используют мембранные газоразделительные блоки (МГБ) с полостью высокого давления (ПВД) и полостью низкого давления (ПНД), разделенными СПМ, сырье (ГСВД) подают на вход ПВД МГБ, а частью отбираемого на выходе ПВД ретентата продувают ПНД в противоточном режиме. Целью известного технического решения является минимизация площади мембраны для однокомпонентной очистки, т.е. повышение производительности мембраны. Однако, адекватное увеличению
производительности уменьшение общей площади СПМ в установке с определенной производительностью по очищенному только от одного из компонентов продукту, на практике не позволяет получить продукт, соответствующий требованиям по предельному содержанию нескольких нежелательных компонентов. Концентрации нежелательных компонентов, хотя и малы, но, как правило, сильно отличаются друг от друга. Если же сырьесодержит один компонент в концентрации, например, 0,01 г/м3, а другой в концентрации, например, 0,1 г/м3, тогда при сопоставимой селективности СПМ к обоим компонентам,установка с уменьшенной площадью СПМ будет неэффективна для очистки продукта от второго компонента, по сравнению с установкой без продувки, в которой СПМ имеет большую общую площадь.
Как показывают результаты моделирования, представленные на фиг.2, при заданном давлении исходного газа и заданном отношении давлений в ПВД и ПНД МГБ b = Р(в)/Р(н) = 20 продувка ПНД частью ретентата (примерно 15 %) увеличивает выход продукта (очищенного от сероводорода природного газа) при использовании мембран с селективностью более 20, в то время как при использовании мембран с селективностью менее 20 выход продукта падает. Из представленных результатов видно, что продувка ПНД значительно увеличивает выход продукта с требуемыми характеристиками по сероводороду. В частности, выход продукта превышает 80% для реально существующих мембран с селективностью a (H2S/CH4) ~ 40. Таким образом, задача одностадийной очистки углеводородной смеси от сероводорода решается только с помощью мембран с высокой селективностью и при продувке ПНД.
Зависимости, приведенные на фиг.1 , являются универсальными и справедливы для любой примеси (вода, меркаптаны, гелий, С5+ и т.д.), выделяемой из углеводородной смеси.
Цель настоящего изобретения состоит в создании способов и установок для очистки газовых смесей высокого давления сразу от нескольких компонентов разной химической природы, даже если их количественное содержание в сырье сильно
различается, а также в повышении эффективности процесса такой очистки. РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Терминам и выражениям, используемым в настоящем тексте придают следующее значение.
Ретентат - непроникший поток газа, обедненный легкопроникающими
компонентами (ЛПК) и обогащенный труднопроникающими компонентами (ТПК).
Пермеат - проникший поток газа, обогащенный ЛПК.
Мембранный газоразделительный модуль (МГМ) - устройство для разделения (очистки) ГСВД, содержащее полость высокого давления (ПВД) и полость низкого давления (ПНД), отделенные друг от друга селективно-проницаемой мембраной (СПМ). Под полостью понимаются камеры, секции, каналы или любые известные средства для подачи газовой смеси с высоким содержанием ЛПК на СПМ и сбора проникшей через СПМ газовой смеси с пониженным содержанием ЛПК. Одна из возможных частных форм выполнения МГМ показана на фиг.2 и описана в настоящем тексте ниже.
Мембранный газоразделительный блок (МГБ) - устройство, содержащее, по меньшей мере, один МГМ или, по меньшей мере, два МГМ, входы и выходы которых сообщены между собой для совместного подвода или отведения газовых смесей в/из МГБ и/или для распределения промежуточных потоков газовых смесей между МГМ внутри МГБ. По газовым потокам ПВД и ПНД различных МГМ в МГБ могут быть соединены параллельно, последовательно, параллельно-последовательно и/или последовательно- параллельно.
Под головными МГБ в установках, содержащих несколько МГБ, понимаются МГБ, на вход ПВД которых подают ГСВД с повышенным (по отношению к потокам,
подаваемым на вход ПВД остальных МГБ) содержанием ЛПК. Иными словами, если, например, установка содержит, по меньшей мере, два МГБ, тогда головным МГБ является первый МГБ по ходу очищаемой ГСВД. Под хвостовыми МГБ в установках, содержащих несколько МГБ, понимаются МГБ, на вход ПВД которых подают ГСВД с пониженным (по отношению к потокам, подаваемым на вход ПВД остальных МГБ) содержанием ЛПК. Иными словами, если, например, установка содержит, по меньшей мере, два МГБ, тогда хвостовым МГБ является последний МГБ по ходу очищаемой ГСВД.
Полость низкого давления (ПВД) - камера, секция и/или любое конструктивно обособленное пространство предназначенное, преимущественно, для подвода ГСВД, к СПМ, по меньшей мере, одного МГМ.
Полость низкого давления (ПНД) - камера, секция и/или любое конструктивно обособленное пространство предназначенное, преимущественно, для сбора и отвода газового потока, проникшего через СПМ, по меньшей мере, одного МГМ.
Продувочным газом (или продувочным газовым потоком) называют часть ретентата, отбираемую на выходе из ПВД, по меньшей мере, одного МГМ и/или МГБ, которую используют для продувки ПНД, по меньшей мере, одного МГМ.
Сбросным потоком (сбросным газом или сбросом) называют газовый поток, отбираемый из ПНД, по меньшей мере, одного МГМ и/или МГБ и представляющий собой пермеат или смесь пермеата и продувочного газа.
Под продуктом понимается газовый поток, а именно, ретентат, отбираемый на выходе из ПВД, по меньшей мере, одного МГМ и/или МГБ, имеющий требуемый качественный и количественный состав.
Под полупродуктом понимается газовый поток, а именно, ретентат, отбираемый на выходе ПВД одного или нескольких МГБ и/или МГМ, за исключением хвостовых.
Вакуум-компрессор (ВК) - устройство для создания пониженного давления, и подачи газовой смеси со своего входа на свой выход при повышенном давлении.
Газовая смесь высокого давления (ГСВД) - газовая смесь, подаваемая на вход ПВД МГМ или МГБ для последующей очистки от ЛПК. Селективно проницаемая мембрана (СПМ) - слой материала, обеспечивающего различную скорость проникновения разных по химической природе компонентов газовой смеси.
Остальные термины и выражения имеют обычное для своего контекста и данной области техники значение.
Технический результат состоит в возможности одновременной очистки сырья (ГСВД) от одной или нескольких ЛПК (в частности, гелия, сероводорода, меркаптанов, углекислого газа, воды и/или тяжелых углеводородов), в повышении эффективности очистки (т.е. соотношения между суммарной площадью СПМ в установке, ее производительностью и удельной энергоемкостью процесса газоразделения); возможность использования (переработки или подготовки) сырья с более высоким содержанием ЛПК.
Вышеуказанный технический результат достигается при осуществлении способа работы установки для очистки газовой смеси высокого давления (ГСВД) от легкопроникающих компонентов (ЛПК), содержащей мембранные газоразделительные блоки (МГБ) с полостью высокого давления (ПВД), полостью низкого давления (ПНД) и селективно-проницаемой мембраной (СПМ), установленной между ними (полостями), в котором ПНД, по меньшей мере, одного из МГБ непрерывно продувают очищенной газовой смесью (полупродуктом или продуктом), при этом перепад давлений между упомянутыми полостями этого МГБ, а также расход очищенной газовой смеси, направляемой на продувку, поддерживают такими, чтобы содержание каждой из ЛПК в продукте не превышало желаемых значений.
С учетом сказанного выше, будет понятно, что повышение эффективности очистки газовых смесей высокого давления сдерживается ограниченной селективностью существующих СПМ. Между тем, продувка ПНД позволяет увеличить выход продукта только при значениях селективности СПМ по всем компонентам выше определенного предела. Притом в связи с нелинейной зависимостью селективности СПМ по любому из компонентов от рабочего перепада давлений между полостями высокого и низкого давления, только благодаря подбору определенного перепада давлений между ПНД и ПВД и определенного соотношения продувочного газа и пермеатного потока, удается достигнуть высокого выхода продукта, очищенного сразу от нескольких компонентов газовой смеси, без увеличения количества ступеней и использования дополнительного активного оборудования. Также, в некоторых случаях, для повышения эффективности газоразделения может быть полезно наряду с обеспечением определенного перепада давлений между полостями, обеспечить высокие абсолютные значения давлений в полостях (например, для увеличения разницы в концентрации проникающих компонентов в газовых смесях по разные стороны от СПМ).
Газоразделение осуществляют таким образом, чтобы величина соотношения удельных проницаемостей СПМ (количество вещества или объем газа, проникающего через единицу площади СПМ в единицу времени при единичном давлении, моль/м с- Па или м3/м2 с Па) по каждому легкопроникающему компоненту к удельной проницаемости СПМ по отношению ко всем ТПК и/или к основному ТПК превышало соотношение давлений в полости высокого и в полости низкого давления МГБ.
Полости высокого давления нескольких мембранных газоразделительные блоков установки могут быть сообщены между собой различным образом, в частности, последовательно.
К ПВД, по меньшей мере, одного из МГБ может быть параллельно подключена ПВД, по меньшей мере, одного дополнительного МГБ, либо, по меньшей мере, один мембранный газоразделительный блок (МГБ) содержит, по меньшей мере, два мембранных газоразделительных модуля (МГМ), каждый из которых в свою очередь содержит полость высокого давления (ПВД), полость низкого давления (ПНД) и СПМ, установленную между ними, при этом входы и выходы ПНД и ПВД упомянутых МГБ или входы и выходы упомянутых МГМ соединены между собой параллельно. Газовую смесь (сбросной поток) с выхода ПНД, по меньшей мере, одного из МГБ могут подавать на вход ПВД другого МГБ, продувая полупродуктом ПНД обоих МГБ.
Для обеспечения оптимального давления, газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, по меньшей мере, первого из головных МГБ, могут предварительно компримировать.
В одной из частных форм выполнения газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, могут предварительно охлаждать, например, для отвода избыточной теплоты, выделившейся после сжатия газа, либо для конденсации паров воды или углеводородов.
Газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, могут предварительно сепарировать и фильтровать, например, для отделения капельного конденсата и/или механических загрязнений.
Газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, могут предварительно нагревать, например, после предварительного охлаждения и перед подачей газовой смеси в полость высокого давления МГБ. Предпочтительно, когда газовую смесь нагревают до температуры, при которой обеспечивается наибольшая эффективность используемой СПМ.
Газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, могут предварительно компримировать и/или предварительно компримировать, а затем охлаждать и/или предварительно компримировать, затем охлаждать, после этого сепарировать, а затем фильтровать и/или предварительно компримировать, затем охлаждать, после этого сепарировать, следом фильтровать, а затем нагревать.
В ПНД, по меньшей мере, первого из головных МГБ могут создавать разрежение.
Предпочтительно, когда упомянутое разрежение создают в ПНД головного МГБ.
Продувка может быть организована, в частности таким образом, что очищенной газовой смесью с выхода ПВД, по меньшей мере, одного из МГБ продувают ПНД, по меньшей мере, одного из предшествующих МГБ. То есть продуктом или полупродуктом с выхода ПВД, по меньшей мере, одного из МГБ могут продувать ПНД любого одного или нескольких предшествующих МГБ. Это может быть полезно, например, для уменьшения непроизводительных гидравлических потерь на дросселирование ретентата из ПВД в смежную ПНД для сброса давления ретентата (продувочного потока), так как давление ретентата (продувочного потока) в хвостовых ступенях обычно (если между МГБ ретентат не сжимают) ближе к давлению, которое необходимо обеспечить в ПНД, нежели давление ретентата из головных МГБ за счет естественных гидравлических потерь в МГМ. К тому же, это позволяет увеличить движущую силу процесса разделения в головных МГБ, так в этом случае ПНД будет продуваться более чистым ретентатом, нежели ретентат из ПВД головных МГБ.
При этом предпочтительно, когда очищенной газовой смесью с выхода ПВД, по меньшей мере, одного МГБ продувают ПНД, по меньшей мере, первого из головных МГБ.
Давление газовой смеси, направляемой на продувку ПНД, как правило, предварительно снижают. Снижение давление может не потребоваться, если в качестве продувочного газа используют часть ретентата с низким давлением на выходе из ПВД МГБ хвостовых ступеней.
Газовые смеси с выхода ПНД, по меньшей мере, одного МГБ могут направлять на вход ПВД, по меньшей мере, одного из предшествующих МГБ для последующей повторной переработки, тем самым обеспечивая рецикл и уменьшая выбросы.
Предпочтительно, когда газовые смеси с выхода ПНД, по меньшей мере, одного МГБ направляют на вход ПВД, по меньшей мере, первого из головных МГБ.
Давление очищенной газовой смеси перед продувкой ПНД могут снижать различными способами, например, посредством дроссельной заслонки, пористого тела или дюзы.
Если на производительность СПМ влияет не только перепад давления между ПВД и ПНД МГБ, но и абсолютные значения давления в полостях МГБ (сжатие газа увеличивает концентрацию компонентов и скорость их диффузии через СПМ), в этом случае повышение давления в ПВД во избежание повреждения СПМ может быть компенсировано соразмерным повышением давления в ПНД таким образом, чтобы при этом обеспечивался не только высокий перепад давлений между полостями (не превышающий предела прочности СПМ), но и высокая концентрация компонентов в ГСВД.
Очищенную газовую смесь (продувочный газ) могут направлять на продувку посредством компрессора или вакуум-компрессора.
Если производительность МГБ увеличивают повышением абсолютных значений давления не только в ПВД, но и в ПНД (при сохранении перепада давлений, не превышающего предела прочности СПМ), тогда продувка ПНД ретентатом из хвостовых МГБ посредством компрессора или вакуум-компрессора (если это необходимо для повышения давления ретентата из хвостового МГБ до требуемого значения), может обеспечить дополнительное улучшение эффективности газоразделения.
Разрежение в ПНД могут создавать посредством вакуум-компрессора.
Селективно-проницаемые мембраны, используемые в вышеописанном способе, могут быть выполнены в виде полупроницаемых полых волокон или плоских мембран, установленных на раме или свернутых в рулоны. Предпочтительными являются мембраны в виде полых волокон.
Судьба сбросного потока может быть различной. Газовую смесь с выхода ПНД (сбросной поток), по меньшей мере, одного МГБ могут использовать для энергоснабжения (если последний содержит достаточное количество горючих углеводородов), и/или компримировать и направлять на утилизацию и/или в хранилище, и/или закачивать в природный пласт (например, для повышения его продуктивности) и/или перерабатывать.
Потребителю направляют очищенную газовую смесь из ПВД, по меньшей мере, одного МГБ. В зависимости от потребностей, в качестве продукта могут использовать ретентат на выходе из хвостового МГБ (с содержанием всех компонентов не выше установленных значений), либо ретентат промежуточных МГБ, либо их смесь.
Предпочтительно, когда потребителю направляют очищенную газовую смесь из ПВД, по меньшей мере, одного из хвостовых МГБ, предпочтительно из ПВД хвостового МГБ.
Для увеличения степени переработки сырья конденсат, образующийся при сепарации, могут стабилизировать с отделением стабилизированного газа, углеводородного конденсата и воды.
Стабилизированный газ могут направлять направлять на вход ПВД, по меньшей мере, первого из головных МГБ, предпочтительно, на вход ПВД первого МГБ.
Судьба потоков, образующихся при стабилизации, может быть различной. Предпочтительно сбросной газ, образующийся при стабилизации, направляют на утилизацию, стабильный углеводородный конденсат отправляют на переработку либо закачивают в нефть, а водный конденсат закачивают в пласт для поддержания пластового давления либо направляют на утилизацию.
Для осуществления вышеописанного способа можно использовать установку, содержащую два МГБ, в которой ГСВД подают в ПВД первого МГБ, газовую смесь из ПВД первого МГБ подают в ПВД второго МГБ, газовую смесь с выхода ПНД второго МГБ направляют на вход ПВД первого МГБ, непрерывно продувают ПНД первого и второго МГБ газовой смесью из ПВД первого и второго МГБ, соответственно, и снижают давление в ПНД первого и второго МГБ посредством вакуум-компрессора.
Альтернативно, для осуществления вышеописанного способа ПНД первого МГБ продувают газовой смесью с выхода ПВД первого МГБ и/или с выхода ПВД последующих МГБ и/или снижают в ней (ПНД первого МГБ) давление, при этом газовую смесь с ее (ПНД первого МГБ) выхода направляют на вход ПВД второго МГБ и/или на вход ПВД последующих МГБ. Для осуществления вышеописанного способа также могут использовать установку, содержащую два МГБ, в которой ГСВД подают на вход ПВД первого МГБ, газовой смесью с выхода ПВД второго МГБ непрерывно продувают ПНД первого и/или второго МГБ и/или снижают в них (ПНД) давление.
Для осуществления вышеописанного способа могут использовать установку, содержащую два МГБ, в которой ГСВД подают в ПВД первого МГБ, газовой смесью с выхода ПВД первого МГБ непрерывно продувают ПНД первого МГБ, а остальную часть газовой смеси подают на вход ПВД второго МГБ, при этом в ПНД второго МГБ снижают давление, а газовую смесь с выхода ПНД второго МГБ направляют на вход ПВД первого МГБ.
Предпочтительно, когда при осуществлении вышеупомянутого способа расход очищенной газовой смеси, которой продувают упомянутые ПНД (расход продувочного газового потока), и/или давление в ПНД задают таким образом, чтобы обеспечить соответствие продукта требованиям по содержанию каждой из ЛПК.
Еще более предпочтительно, когда упомянутое давление задают таким образом, чтобы обеспечить желаемую степень очистки по каждому ЛПК.
Даже еще более предпочтительно, когда расход очищенной газовой смеси, направляемой на продувку (расход продувочного газового потока), выбирают таким образом, чтобы выход продукта с содержанием каждой из ЛПК не превышающим желаемых значений, увеличивался, по меньшей мере, на величину расхода очищенной газовой смеси, направляемой на продувку.
Вышеупомянутый технический результат также достигается в процессе функционирования установки для очистки газовой смеси высокого давления (ГСВД) от легкопроникающих компонентов (ЛПК), содержащей мембранные газоразделительные блоки (МГБ) с полостью высокого давления (ПВД), полостью низкого давления (ПНД) и селективно-проницаемой мембраной (СПМ), установленной между ними, которая снабжена средствами регулирования давления в ПВД и ПНД, выполненными с возможностью поддержания такого перепада давлений, по меньшей мере, в одном из упомянутых МГБ, и средствами продувки ПНД очищенной газовой смесью (полупродуктом или продуктом), при этом упомянутые средства выполнены таким образом, чтобы обеспечивать перепад давлений между ПВД и ПНД и расход очищенной газовой смеси, которой продувают ПНД, при которых содержание каждой из указанных ЛПК в продукте не превышает желаемых значений.
В предпочтительной форме выполнения, ПНД, по меньшей мере, одного МГБ снабжена средствами создания разрежения.
В одной из частных форм выполнения, ПНД, по меньшей мере, одного МГБ снабжена средствами создания разрежения и выполнена с возможностью продувки очищенной газовой смесью.
В еще одной частной форме выполнения ПВД МГБ последовательно соединены между собой, при этом ПНД, по меньшей мере, одного из хвостовых МГБ сообщена с входом ПВД, по меньшей мере, одного из головных МГБ для возврата сбросного потока в голову процесса. Предпочтительно, когда ПНД хвостовых МГБ сообщены с ПВД головного МГБ.
В другой частной форме выполнения вход ПВД, по меньшей мере, одного из МГБ сообщен с выходом ПНД, по меньшей мере, одного другого МГБ через компрессор, холодильник, сепаратор и фильтр. Это позволяет вернуть сбросной поток в процесс газоразделения после его предварительной очистки от легкоконденсирующихся компонентов.
В частной форме выполнения входы и выходы ПВД, по меньшей мере, двух МГБ могут быть параллельно соединены между собой, например, для увеличения производительности ступени газоразделения. В предпочтительной форме выполнения на входе ПВД первого из МГБ установлен холодильник, сепаратор и фильтр. Это позволяет предварительно очистить газовую смесь высокого давления от легкоконденсирующихся компонентов.
В более предпочтительной форме выполнения упомянутый сепаратор снабжен блоком стабилизации конденсата, имеющим выходы для стабилизированного газа, для сбросного газа, для водного конденсата и для стабилизированного углеводородного конденсата.
В даже еще более предпочтительной форме выполнения выход упомянутого блока стабилизации для стабилизированного газа сообщен с входом ПВД первого МГБ для возврата стабилизированного газа в голову процесса газоразделения.
Вышеуказанный технический результат также достигается в процессе применения вышеописанного способа для одновременной очистки природного и попутного газа высокого давления, по меньшей мере, от двух легкопроникающих компонентов.
Предпочтительно, когда природный газ очищают от компонентов, выбранных из группы, включающей водяной пар, диоксид углерода, монооксид углерода, сероводород, меркаптаны и гелий.
Вышеуказанный технический результат также достигается в процессе применения вышеописанного способа для выделения гелия из природного газа высокого давления.
Принципы осуществления способа наглядно поясняются на примере частных и конкретных вариантов, описанных ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлен схематический чертеж МГМ (сменного картриджа), в котором обеспечена продувка внутриволоконного пространства частью ретентата.
На фиг.2 показан график, иллюстрирующий зависимость выхода газовой смеси, очищенной до требуемого содержания ЛПК от селективности СПМ. На фиг.З показана схема установки с последовательным соединением МГБ, в которой полупродукт с МГБ первой ступени направляют на вход МГБ второй ступени и т.д.
На фиг.4 показана схема двухступенчатой установки с компрессором на входе в ПВД МГБ первой ступени, в которой обеспечен рецикл (возврат в голову процесса газоразделения) сбросного потока из ПНД МГБ второй ступени.
На фиг.5 показана схема одноступенчатой установки для очистки газовой смеси высокого давления, в которой обеспечена продувка и вакуумирование ПНД мембранного газоразделительного блока.
На фиг.6 показана схема одноступенчатой установки для очистки природного газа высокого давления от гелия, в которой обеспечена продувка и вакуумирование ПНД мембранного газоразделительного блока.
На фиг.7 показана схема двухступенчатой установки для очистки газовой смеси высокого давления, с последовательным соединением МГБ обеих ступеней между собой.
На фиг.8 показана схема двухступенчатой установки для очистки газовой смеси высокого давления до параметров ее потребления, с последовательным соединением МГБ обеих ступеней между собой.
На фиг.9 показана схема двухступенчатой установки для очистки газовой смеси высокого давления с последовательным соединением ступеней между собой, в которой каждая из ступеней содержит отдельные мембранные газоразделительные блоки, соединенные параллельно между собой
На фиг.10 показана двухступенчатая установка для очистки природного или попутного нефтяного газа высокого давления, в которой на второй ступени очищают сбросной поток из первой ступени. На фиг.1 1 показана схема двухступенчатой установки для осушки природного или попутного нефтяного газа высокого давления, в которой на второй ступени очищают сбросной поток из первой ступени.
На фиг.12 показана схема двухступенчатой установки для осушки природного или попутного нефтяного газа высокого давления, в которой на второй ступени очищают сбросной поток из первой ступени.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ
ОСУЩЕСТВЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С учетом зависимости селективности СПМ от перепада давлений выход продукта с требуемым содержанием паров воды, меркаптанов, сероводорода и гексана увеличивается за счет продувки ПНД ретентатом только при таком перепаде давлений, который обеспечивает селективность не ниже определенного значения (не ниже 20 для сероводорода, как показано на фиг.1). При этом отношение потока продувочного газа к потоку пермеата выбирают, исходя из необходимости нормирования наиболее трудно удаляемого компонента. В этом случае содержание остальных компонентов будет соответствовать установленным нормам.
Мембранные газоразделительные блоки могут быть сконструированы посредством объединения мембранных газоразделительных модулей (МГМ), изображенных на фиг.1. Сырье подают под давлением в осевой коллектор МГМ 200 и через отверстия в конце коллектора 202 направляют в межволоконное пространство модуля 204 (ПВД МГМ). Газ движется вдоль СПМ к выходу 206. Большая часть СПМ закрыта непроницаемой для газов оболочкой 208. ЛПК из ПВД через СПМ проникают в ПНД и мигрируют к выходу из ПНД (выход пермеата) 210. Предпочтительно, когда потоки ПВД и ПНД движутся вдоль СПМ противотоком. На конце МГМ, противоположном концу для выхода пермеата, располагается крышка 212, герметически укрепленная на корпусе 218. В крышке предусмотрено отверстие для установки сменных дюз 214. Подготовленный газ через дюзу поступает внутрь волокон (ПНД МГМ) и осуществляет продувку ПНД МГМ216.
Продувка приводит к уменьшению концентраций ЛПК в ПНД, тем самым увеличивая перепады парциальных давлений газов между ПВД и ПНД. Так как движущей силой процесса разделения являются перепады парциальных давлений газов на СПМ, процесс очистки ГСВД от ЛПК улучшается. В тоже время, концентрация труднопроникающих компонентов вдоль СПМ изменяется незначительно, а перепад парциальных давлений так же незначительно уменьшается. Уменьшение перепада парциальных давлений ухудшает процесс очистки ГСВД от ТПК.
Величина пермеатного потока для каждого единичного волокна при заданном перепаде давления на нем зависит только от температуры проникающей газовой смеси и компонентного состава проникающего газа. Величина продувочного газового потока в первую очередь зависит от геометрических размеров дюзы (диаметра и длины отверстия), перепада давления на ней и слабо зависит от температуры и вязкости протекающего через дюзу газа. Таким образом, изменять отношение пермеатного и продувочного газового потока проще всего изменением геометрических размеров дюзы.
Газовая смесь на выходе из ПНД является сбросным потоком. Отношение этого потока к потоку ГСВД (при идентичных параметрах продукта) определяет эффективность процесса очистки. Чем меньше это отношение, тем эффективнее работает МГМ. Из вышесказанного следует, что для обеспечения необходимой очистки газа от ЛПК необходимо оптимизировать соотношение пермеатного и продувочного потоков. Задание соотношения между потоком пермеата и потоком продувочного газа производят при изготовлении МГМ по результатам численного моделирования процесса очистки и предварительного тестирования МГМ.
Если продукт с заданным содержанием всех ЛПК не может быть получен в одностадийном процессе, схемы очистки усложняют. В частности, могут быть использованы схемы с последовательным соединением МГБ, когда полупродукт с первой ступени направляют на вход МГБ второй ступени и т.д.
Принципиальная схема такого соединения МГБ показана на Фиг 3.
Как показано на фиг.З сырье (ГСВД) по трубопроводу 320 подают на вход МГБ первой ступени 322, полупродукт после первой ступени по трубопроводу 324 поступает на вход МГБ второй ступени 326, откуда продукт 328 с заданными концентрациями компонентов отводят потребителю. Пермеат 334 с первой 330 и со второй ступеней 332 является сбросным потоком. Количество ступеней может быть больше двух. Такие схемы часто применяют, если сырье находится под давлением. В реальных газоразделительных установках каждая ступень может состоять из нескольких соединенных параллельно МГМ и/или МГБ. При заданном давлении и температуре ГСВД количество МГМ и/или МГБ в МГБ каждой ступени определяется расходом ГСВД и степенью отбора, т.е. отношением потоков сырья и продукта.
В случае если сырье компримируют перед подачей в МГБ, то можно использовать схему с рециклом, например, как показано на фиг.4. Согласно этой схеме сырье 436 объединяют с пермеатом второго МГБ 452, сжимают посредством компрессора 438 и полученную ГСВД по трубопроводу 440 подают на вход первого МГБ 442, откуда ретентат по трубопроводу 444 подают на вход второго МГБ 446. Продукт из второго МГБ 448 отводят потребителю. Пермеат первого МГБ 450 утилизируют, а пермеат второго МГБ 452 - подают на вход компрессора. У мембранных газоразделительных установок с рециклом (т.е. с возвратом пермеата в голову процесса газоразделения), сбросным потоком является только пермеат головного (головных) МГБ (т.е. первого МГБ или нескольких головных МГБ, включая первый).
В зависимости от компонентного состава сбросного потока его могут собирать для дополнительной переработки на нефтехимических или химических предприятиях или использовать для собственных нужд, например, сжигать для отопления помещений или для подогрева промежуточных газовых потоков.
Согласно варианту, представленному на фиг.4 в голову процесса возвращают пермеат из второй ступени 452. Дополнительно к этому пермеат первой ступени по трубопроводу 454 может подаваться на питание компрессора 438. В этом случае количество МГБ и/или МГМ в первой ступени и условия их эксплуатации выбирают таким образом, чтобы поток пермеата соответствовал объемному расходу газа
необходимого для питания компрессора.
ПРИМЕР 1
ОЧИСТКА ПОПУТНОГО ГАЗА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ОТ ПАРОВ ВОДЫ НА
ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ
Сырье (ГСВД с давлением 60 бар содержанием воды 0,07 % моль, метана 93,6 % моль, С02 2,9 % моль, остальное - углеводороды С2-С5) подают через входной патрубок внутрь установки, содержащей МГБ с параллельно подключенными МГМ на основе полых волокон(конструкция МГМ показана на фиг.1 и описана выше). Сырье поступает в ПВД МГМ (межволоконное пространство). При прохождении вдоль волокон часть газа (пермеат) из ПВД проникает сквозь их стенки в ПНД (внутренние каналы волокон). Полученный на выходе из ПВД продукт (ретентат) делят на две части. Основную часть выводят через соответствующий патрубок с давлением 59 бар.. Меньшую часть (поток продувочного газа) через дюзу во внутренней крышке подают в полость над открытой частью волокон противоположной патрубку выхода, откуда ее направляют во внутренние каналы волокон, объединяя с проникшим сквозь стенку волокна пермеатом, после чего полученную смесь пермеата и ретентата выводят из ПНД через патрубок с давлением 2,0 бар.
Соотношение давлений в полостях составляло Р(в)/Р(н) = 30, соотношение удельных проницаемостей (селективность) по воде и по метану Р/1(Н20)/Р/1(СН4) = 280, при этом Р/1(Н20)/Р/1(СН4) >Р(в)/Р(н), доля пермеата 4,6% от потока сырья; доля продукта, использованного на продувку 2,9% от потока сырья; содержание воды в остаточном потоке 0,0025 %моль, метана 94,6 %моль, С02 2,4 %моль. Без продувки содержание воды в остаточном потоке 0,03 %моль, метана 94,6 %моль, С02 2,4 %моль.
ПРИМЕР 2
ОЧИСТКА ПОПУТНОГО ГАЗА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ОТ СЕРОВОДОРОДА НА
ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ
Сырье (ГСВД с давлением 20 бар и содержанием сероводорода 0,02 %моль, метана 88,9 % моль, С02 3,3 % моль, азота 0,2 % моль, остальное - углеводороды С2-С5)подавали через входной патрубок внутрь установки, содержащей МГБ с параллельно подключенными МГМ на основе полых волокон (конструкция МГМ показана на фиг.1 и описана выше). Проходя вдоль волокон, компоненты газовой смеси высокого давления из ПВД (межволоконного пространства) проникают сквозь стенки волокон в ПНД (внутренние каналы волокон), при этом смесь обедняется легкопроникающими компонентами, а образующийся в результате продукт (ретентат) делят на две части. Основную часть ретентата выводят через соответствующий патрубок с давлением 19 бар. Меньшую часть ретентата (продувочный газовый поток)через дюзу во внутренней крышке подают в полость над открытой частью волокон, противоположной выходному патрубку, откуда он (ретентат) поступает в каналы внутри волокон и объединяется с проникшим сквозь стенку волокна пермеатом, после чего образовавшуюся смесь выводят через патрубок с давлением 1 ,2 бар.
Соотношение давлений в полостях составляло Р(в)/Р(н) = 16, соотношение удельных проницаемостей (селективность) по сероводороду и по метануР/1(Н28)/Р/1(СН4) = 40, при этом P/1(H2S)/P/1(CH4) > Р(в)/Р(н); доля пермеата 8,4 % потока сырья, доля продукта, использованного для продувки4,5% потока сырья, содержание сероводорода в продукте 0,003 %моль, метана - 91 ,1 %моль, С02 - 2,2 % моль. Без продувки (использовали МГМ с глухими дюзами), содержание сероводорода в продукте составляло 0,008 %моль, метана - 1 ,1 %моль, С02 - 2,2 %моль.
ПРИМЕР 3
ОЧИСТКА ПОПУТНОГО ГАЗА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ОТ ГЕКСАНА НА
ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ
Сырье (ГСВД под давлением 14 бар с содержанием гексана 0,95 % моль, метана 70,5 % моль, воды 0,55 % моль) через входной патрубок подают внутрь установки, содержащей МГБ с параллельно подключенными МГМ на основе полых волокон (конструкция МГМ показана на фиг.1 и описана выше). Сырье поступает в ПВД МГМ (межволоконное пространство). При прохождении вдоль волокон компоненты газовой смесииз ПВД проникают сквозь стенку волокон в ПНД (внутренние каналы волокон). Продукт(ретентат) делят на две части. Основную часть выводят через соответствующий патрубок с давлением 14 бар. Меньшую часть через дюзу во внутренней крышке подают в полость над открытой частью волокон, противоположной патрубку выхода, откуда ее направляют на продувку внутренних каналов волокон, где она объединяется с проникшим сквозь стенку волокон пермеатом. Полученную газовую смесь выводят через патрубок с давлением 1 ,2 бар.
Соотношение давлений в полостях МГМ составляло Р(в)/Р(н) = 12,5, соотношение удельных проницаемостей (селективность) по гексану и по метану Р/1(СбНи)/Р/1(СН4) = 25, при этом Р/1(СбНн)/Р/1(СН4) > Р(в)/Р(н); доля пермеата составляет 1 1 ,5% потока сырья,доля газа прошедшего через дюзу 4,5% потока сырья; содержание гексана в продукте 0, 15 %моль, метана 75,5 %моль, воды 0,08%моль. Без продувки (использовали МГМ с глухими дюзами) содержание гексана в продукте составляет 0,27 %моль, метана 75,5 %моль, воды 0,24 %моль. ПРИМЕР 4
ОДНОСТУПЕНЧАТАЯ УСТАНОВКА С ПРОДУВКОЙ И ВАКУУМИРОВАНИЕМ ПОЛОСТИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ МЕМБРАННОГО ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО БЛОКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Как показано на фиг.5 установка содержит МГБ 556 с ПВД 558 и ПНД 560, разделёнными СПМ 562. Сырье (ГСВД) 564 подают в ПВД 558 МГБ 556, с выхода ПВД отбирают продукт (ретентат) 566, а с выхода ПНД отводят сбросной поток (смесь пермеата и продувочного газа) 568, частью 570 продукта (продувочный газ) после его дросселирования в дюзе 572 продувают ПНД 560, а давление в ПНД 560 понижают, посредством вакуум-компрессора 574, тем самым, обеспечивая возможность изменения отношения давлений газовых потоков в ПВД 558 и ПНД 560.
Перед подачей сырья в МГБ 556, при необходимости, осуществляют его сепарацию в сепараторе 576 и/или фильтрацию на фильтре 578 для удаления конденсата и механических примесей, а также подогрев в теплообменнике 580.
Расход продувочного газа 570 и перепад давлений между ПВД 558 и ПНД 560 выбирают из условия максимального выхода продукта, и минимальных удельных энергозатрат на процесс очистки. Таким образом, благодаря продувке ПНД обеспечивают повышение эффективности разделения при минимальной энергоемкости.
Содержание нежелательных примесей в продукте может быть понижено в два и более раза.
ПРИМЕР 5
ОЧИСТКА ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ ГЕЛИЯ НА УСТАНОВКЕ ПО ПРИМЕРУ 4 Сырье, а именно, сырой природный газ, под давлением до 10 МПа, содержащий 0,6 % моль гелия, подают в МГБ. Перед подачей сырья в МГБ его (сырье) сепарируют и фильтруют для удаления конденсата и механических примесей, а затем подогревают до температуры 50°С. Продукт с содержанием гелия 0,1 % моль из МГБ под давлением 9,8 МПа направляют к потребителю Примерно 5 % продукта (ретентата), направляют в МГБ для продувки ПНД. Выходящая из ПНД газовая смесь (сбросной поток) с содержанием гелия 4,5-^5 % моль имеет давление 0,05 МПа, обеспечиваемое вакуум-компрессором, который далее компримирует ее до давления 15 МПа. Сбросной поток направляют либо на утилизацию в хранилище, либо закачивают в природный пласт, или перерабатывают. Производительность вакуум-компрессора и параметры дросселирования продувочного газа выбирают из условия поддержания оптимального перепада давлений в полостях МГБ.
ПРИМЕР 6
ОЧИСТКА ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА НА УСТАНОВКЕ ПО
ПРИМЕРУ 4
Сырье, а именно, природный газ с давлением 2,5 МПа и температурой 25- ЗО°С, содержащий 150 мг/м3 сероводорода, подают в МГБ. Предварительно сырье очищают от конденсата и механических примесей. В качестве фильтра используют коалесцентный фильтр. Продукт с содержанием сероводорода не более 20 мг/м3 под давлением 2,2 МПа направляют к потребителю. Часть продукта, примерно 5%, направляют в МГБ для продувки ПНД. Сбросной поток, отбираемый с выхода ПНД, содержит сероводорода до 1500 мг/мЗ и имеет давление 0,1 МПа, обеспечиваемое вакуум-компрессором, который далее компримируют его (поток) до давления 0,2 МПа.
Производительность вакуум-компрессора и параметры дросселирования продувочного газа выбирают из условия поддержания оптимального перепада давлений в полостях МГБ.
ПРИМЕР 7
ОЧИСТКА ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ ПАРОВ ВОДЫ НА УСТАНОВКЕ ПО ПРИМЕРУ 4 Сырье, а именно, природный газ под давлением 2,8 МПа, температурой 45°Сс относительной влажностью (по воде) 100% подают в МГБ. Перед подачей сырья в МГБ его сепарируют и фильтруют для удаления конденсата и механических примесей. Продукт подают к потребителю с содержанием воды не выше 0,012 % моль (что соответствует температуре точки росы по воде при вышеуказанном давлении минус 10°С). Часть продукта (продувочный газ), примерно 6 %, направляют в МГБ для продувки ПНД. Сбросной поток содержит до 3,0 % моль воды.
Вакуум-компрессор обеспечивает понижение давления в ПНД до 0,05 МПа и подачу сбросного потока для дальнейшей переработки под давлением 0,15 МПа. Производительность вакуум-компрессора и параметры дросселирования продувочного газа выбирают из условия поддержания оптимального перепада давлений в полостях МГБ.
ПРИМЕР 8
ОЧИСТКА ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ УГЛЕВОДОРОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ 4 И БОЛЕЕ
АТОМОВ УГЛЕРОДА НА УСТАНОВКЕ ПО ПРИМЕРУ 4
Сырье, а именно, попутный нефтяной газ под давлением 1 ,6 МПа с содержанием углеводородов С4+ 8,0 % моль охлаждают до температуры20°С в холодильнике. Далее перед подачей в МГБ попутный газ последовательно очищают от конденсата и механических примесей в сепараторе и фильтре-коалесцере. Очищенный газ подают на вход ПВД МГБ, а продукт с содержанием углеводородов С4+ не более 2,0 % моль направляют потребителю. Часть продукта (продувочный газ) направляют в МГБ для продувки ПНД Сбросной поток содержит 15% моль С4+ углеводородов.
Вакуум-компрессор поддерживает в ПНД давление до 0,04 МПа и подает сбросной поток на дальнейшую переработку под давлением 0,12 МПа. Производительность вакуум- компрессора и параметры дросселирования продувочного газа выбирают из условия поддержания оптимального перепада давлений в полостях МГБ. ПРИМЕР 9
ОЧИСТКА ПРИРОДНОГО ГАЗА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ОТ ГЕЛИЯ НА ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ С ПРОДУВКОЙ И ВАКУУМИРОВАНИЕМ ПОЛОСТИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ МЕМБРАННОГО ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО
БЛОКА
Как показано на фиг.6 установка для очистки природного газа от гелия содержит МГБ 682 с ПВД 684 и ПНД 686, разделенными СПМ 688. ПВД 684 с одной стороны сообщена с трубопроводом 690, а с противоположной стороны - с трубопроводом 692. ПНД 686 сообщена с продувочным каналом 694, сообщенным с трубопроводом 692 и трубопроводом 696, при этом в продувочном канале 694 установлен дросселирующий элемент 698. Вакуум-компрессор 6100 установлен на трубопроводе 696 и обеспечивает возможность понижения давления в ПНД 686 и подачу газовой смеси из ПНД 686 на утилизацию в хранилище или закачивание в природный пласт либо на дальнейшую переработку. Установка может быть снабжена сепаратором 6102 и фильтром 6104 для очистки природного газа от конденсата и механических примесей, установленных последовательно на подводящем трубопроводе 690. Перед сепаратором 6102 на подводящем трубопроводе 690 могут быть установлены последовательно компрессор 6106 и холодильник 6108. Кроме того, она может быть снабжена нагревателем 61 10, установленным на подводящем трубопроводе 690 непосредственно перед МГБ 684. Установка может быть снабжена блоком стабилизации конденсата 61 12, сообщенным своим входом с выходом конденсата сепаратора 6102 и имеющим три выхода, первый из которых подключен к трубопроводу 61 14 сброса газа на утилизацию или сжигание, второй подключен к трубопроводу 61 16 отвода углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачки в нефтяной пласт, а третий - к трубопроводу 61 18 отвода водного конденсата. Сырье, а именно, природный газ высокого давления с содержанием гелия 0,2-4 ,0 % моль, подают в ПВД 684 МГБ 684 по трубопроводу 690. Предварительно сырье очищают от конденсата и механических примесей в сепараторе 6102 и фильтре 6104, в качестве которого может быть использован коалесцентный фильтр. Температура сырья перед подачей его в МГБ 682 может быть повышена в нагревателе 61 10. В случае низкого давления сырья его предварительно сжимают в компрессоре 6106 и затем охлаждают в холодильнике6108. Предварительно очищенное сырье подают в ПВД 684 МГБ 682, из которой продукт с содержанием гелия 0,1 % моль по трубопроводу 692 направляют потребителю. Часть продукта (продувочного газа) из трубопровода 692 по каналу 694 с дросселирующим элементом 698 направляют в ПНД 686. Сбросной поток с содержанием гелия 1 ,5-^-5,0 % моль отводят из ПНД 686 по трубопроводу 696 посредством вакуум- компрессора 6100, обеспечивающего понижение давления в ПНД 686 и подачу сбросного потока на утилизацию в хранилище или закачивание в природный пласт либо на дальнейшую переработку. Производительность вакуум-компрессора 6100, параметры дросселирующего элемента 698 в канале 694 и давление газовой смеси в трубопроводе 696 выбирают из условия максимальной для используемого МГБ 682 степени извлечения очищенного газа, а, следовательно, минимальной энергоемкости процесса очистки.
Конденсат из сепаратора 6102 направляют или непосредственно на утилизацию, например, путем закачки его в пласт для поддержания пластового давления, или подают в блок 61 12 стабилизации конденсата, если установка оснащена этим блоком. В последнем случае из блока 61 12 стабилизации конденсата выходят три потока, а именно, по трубопроводу 61 14 осуществляют сброс газа на утилизацию или сжигание, по трубопроводу 61 16 отводят углеводородный конденсат на дальнейшую переработку либо для закачки в нефтяной пласт, а по трубопроводу 61 18 отводят водный конденсат.
Вакуум-компрессор 6100 и канал 694 с дросселирующим элементом 698 обеспечивают стабильную и эффективную работу МГБ 682, что позволяет повысить степень извлечения гелия и уменьшить энергозатраты на осуществление процесса очистки. Стабильную работу МГБ 682 обеспечивают и средства предварительной подготовки природного газа, а именно сепаратор 6102, фильтр 6104 и нагреватель 61 10. Кроме того, в установке решены задачи с утилизацией отходов очистки природного газа.
ПРИМЕР 10
ОЧИСТКА ГАЗОВОЙ СМЕСИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ СТУПЕНЯМИ
Как показано нафиг.7ГСВД по трубопроводу 7120 подают в ПВД 7124 первого МГБ 7122;полупродукт (ретентат) из ПВД 7124 первого МГБ 7122 подают в ПВД 7128 второго МГБ 7126;пермеат 7152 из ПНД 7130 первого МГБ 7122 утилизируют, продукт 7132 (ретентат) отбирают на выходе из ПВД второго МГБ 7126, пермеат 7154 из ПНД 7134 второго МГБ 7126 подают в трубопровод подачи сырья 7136, с выхода первого МГБ 7122 отводят часть полупродукта (продувочный газ) и через дросселирующий элемент 7138 направляют ее на продувку ПНД 7130 первого МГБ 7122, при этом в ПНД 7134 второго МГБ 7126 посредством вакуум-компрессора 7140 понижают давление.
Производительность вакуум-компрессора 7140 выбирают таким образом, чтобы обеспечить наибольший перепад давлений на СПМ. Количество продувочного газа, выбирают из условия обеспечения наибольшей эффективности газоразделения.
Сбросной поток из ПНД 7134 второго МГБ отсасывают и компримируют вакуум- компрессором 7140, затем для очистки ГСВД от конденсата и механических загрязнений перед непосредственной подачей ГСВД в ПВД 7124 первого МГБ 7122 ее (ГСВД) охлаждают 7144, сепарируют 7146 и фильтруют 7148. Поток конденсата из сепаратора 7146 направляют в блок стабилизации конденсата 7150, имеющего четыре выходящих потока, первый из которых в виде потока газа стабилизации 7156 подают в поток сырья для повторной переработки, второй сбросной газовый поток 7158 направляют на утилизацию, третий, стабильный углеводородный конденсат 7160 отправляют на дальнейшую переработку либо закачивают в нефть, четвертый - поток водного конденсата 7162 отправляют на закачку в пласт для поддержания пластового давления либо направляют на утилизацию.
За счет продувки ПНД 7130 первого МГБ 7122 и поддержания в ПНД 7134 второго МГБ 7126 пониженного давления обеспечивают эффективное разделение газовой смеси, и повышают эффективность способа в целом.
ПРИМЕР 1 1
ОЧИСТКА ГАЗОВОЙ СМЕСИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДО ПАРАМЕТРОВ ЕЕ ПОТРЕБЛЕНИЯ НА ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО
СОЕДИНЕННЫМИ СТУПЕНЯМИ
Как показано нафиг.8установка многостадийной очистки ГСВД содержит компрессор 8164 и два последовательно соединенных МГБ 8166 и 8168 с полостями высокого и низкого давления 8170 и 8172, разделенными СПМ 8174. Вход компрессора 8164 сообщен с трубопроводом для подачи сырья 8176, а выход сообщен трубопроводом 8178 подачи ГСВД с входом ПВД МГБ 8166, выход ПВД МГБ 8166 сообщен трубопроводом 8180 с входом ПВД МГБ 8168. Выход ПВД МГБ 8168 сообщен с трубопроводом 8182 подачи очищенной газовой смеси потребителю. ПНД МГБ 8166 сообщен с трубопроводом 8184, а ПНД МГБ 8168 сообщен трубопроводом 8186 с трубопроводом 8176. Установка снабжена вакуум-компрессорами 8188 и 8190, причем вакуум-компрессор 8188 установлен в трубопроводе 8184, а вакуум-компрессор 8190 - в трубопроводе 8186. МГБ 8166 и 8168 оснащены каналами 8192 и 8194 для продувки ПНД 8172. Каналы 8192 и 8194 выполнены с возможностью подачи части очищенной газовой смеси из ПВД 8170 МГБ в ПНД 8172. В каналах 8192 и 8194 установлен дросселирующий элемент 8196, например, дюза, для отбора части продукта или полупродукта из ПВД 8170 МГБ. Каналы 8192 и 8194 могут быть выполнены в самой конструкции соответствующего МГБ. Первый и второй каналы 8192 и 8194 продувки могут быть образованы трубопроводами, причем трубопровод первого канала 8192 продувки одним концом подключен к отводящему поток ретентата трубопроводу 8180 из первого МГБ 8166 и другим концом к его полости 8172 низкого давления, а трубопровод второго канала 8194 продувки подключен одним концом к трубопроводу 8182 подачи очищенной газовой смеси потребителю и другим концом к полости 8172 низкого давления второго МГБ 8168.
Установка может быть оснащена последовательно установленными в трубопроводе 8178 холодильником 8198, сепаратором 8200 и фильтром 8202 для очистки природного газа от конденсата и механических примесей.
Дополнительно, установка может быть снабжена блоком 8204 стабилизации конденсата, имеющим один вход 8206 и четыре выхода 8208, 8210, 8212 и 8214. Вход 8206 блока 8204 стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом 8216 отвода конденсата из сепаратора 8200. Первый выход 8208 блока 8204 стабилизации конденсата сообщен трубопроводом 8218 подачи потока газа стабилизации с трубопроводом 8176 подачи сырья для повторной переработки. Второй выход 8210 сообщен с трубопроводом 8220 сброса потока газовой смеси на утилизацию. Третий выход 8212 сообщен с трубопроводом 8222 отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, а четвертый выход 8214 сообщен с трубопроводом 8224 отвода водного конденсата для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.
По трубопроводу 8176 подачи сырья, например, сырьевой природной или попутный газ, газовую смесь с давлением, например, 0,12-Ю, 15 МПа подают на вход компрессора 8164. С выхода компрессора 8164 ГСВД с давлением, например, 2,5 МПа по трубопроводу 8178 подают в ПНД8170 первого МГБ 8166. Ретентат из ПВД первого МГБ 8166 по трубопроводу 8180 направляют в ПНД 8170 второго МГБ 8168. Из второго МГБ 8168 ретентат с пониженным содержанием примесей, например, тяжелых углеводородов, воды и диоксида углерода, направляют в трубопровод 8182 для подачи к потребителю. Из ПНД8172 первого МГБ 8166 пермеат под мембраной 8174 с повышенным содержанием примесей, например, тяжелых углеводородов, воды и диоксида углерода, направляют на утилизацию. Из ПНД8172 второго МГБ 8168 пермеат направляют по трубопроводу 8186 в трубопровод 8176 подачи сырья. В каждом из МГБ 8166 и 8168 по каналам продувки 8192 и 8194 с дросселирующими элементами 8196 непрерывно отводят определенную часть ретентата из полостей высокого давления 8170 в ПНД 8172 соответствующего МГБ для их продувки, при этом в ПНД8172 каждого МГБ 8166 и 8168 посредством вакуум- компрессора 8188 и 8190 понижают давление. Продувка полостей 8172 и понижение в них давления приводит к повышению эффективности газоразделения. Производительность вакуум-компрессоров 8088 и 8190 выбирают из условия обеспечения наибольшего значения соотношения давлений на газоразделительной мембране 8174 мембранных модулей 8166 и 8168. Количество газа, идущего на продувку, выбирают из условия обеспечения наибольшей эффективности газоразделения в МГБ 8166 и 8168. В ряде случаев, перед непосредственной подачей газовой смеси высокого давления в полость 8170 высокого давления первого МГБ 8166 в трубопроводе высокого давления 8178 последовательно устанавливают холодильник 8198, сепаратор 8200 и фильтр 8202, что позволяет удалить из газовой смеси конденсат и механические примеси. Поток конденсата из сепаратора 8200 по трубопроводу 8216 отвода конденсата направляют на вход 8216 блока 8204 стабилизации конденсата. С первого выхода 8208 блока 8204 стабилизации конденсата по трубопроводу 8218 осуществляют подачу потока стабилизированного газа в трубопровод 8176 подачи сырья, где происходит их смешение. Со второго выхода 8210 блока 8204 стабилизации конденсата по трубопроводу 8220 осуществляют сброс потока газовой смеси на утилизацию. С третьего выхода 8212 по трубопроводу 8222 производят отвод стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, а с четвертого выхода 8214 по трубопроводу 8224 отводят водной конденсат, который может быть использован для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.
Таким образом, за счет продувки ПНД и поддержания в них пониженного давления обеспечивают эффективное разделение газовой смеси и повышают эффективность установки в целом.
ПРИМЕР 12
ОЧИСТКИ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ СТУПЕНЯМИ, КАЖДАЯ ИЗ КОТОРЫХ СОДЕРЖИТ МЕМБРАННЫЕ ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ БЛОКИ,
СОЕДИНЕННЫЕ ПАРАЛЛЕЛЬНО МЕЖДУ СОБОЙ
Как показано на фиг.9установка многостадийной очистки газовой смеси содержит компрессор 9226, первый МГБ 9228 и второй МГБ 9230 с ПВД и ПНД 9232 и 9234,разделеннымиСПМ 9236. Вход компрессора 9226 сообщен с трубопроводом 9238 подачи сырья, а выход сообщен трубопроводом 9240 с входом ПВД9232 первого МГБ 9228, выход которой сообщен трубопроводом 9242 с входом ПВД9232 второго МГБ 9230. Выход ПВД9232 второго МГБ 9230 сообщен с трубопроводом 9244 для подачи очищенной газовой смеси потребителю. ПНД9234 первого МГБ 9228 соединена с трубопроводом 9246 для отвода пермеата на дальнейшую переработку или утилизацию, а ПНД9234 второго МГБ 9230 соединена трубопроводом 9248 с трубопроводом подачи 9238 сырья. Установка снабжена дополнительными мембранными блоками 9250 и 9252 с полостями высокого и низкого давления 9254 и 9256, разделенными селективно- проницаемой мембраной 9258, причем блоки 9250 параллельно подключены к первому мембранному блоку 9228, а блоки 9252 подключены параллельно ко второму мембранному блоку 9230, и к двум дополнительным вакуум-компрессорам 9260 и 9262, причем первый дополнительный вакуум-компрессор 9260 установлен в трубопроводе 9246, второй вакуум-компрессор 9262 установлен в трубопроводе 9248. Каждый блок 9228, 9230, 9250 и 9252 оснащен каналами 9264, выполненными с возможностью непрерывной подачи части пермеата из их ПВД 9232 и 9254 в соответствующие им ПНД9232 и 9256 для продувки.
Дополнительных мембранных блоков 9250, подключенных к первому МГБ 9228, по количеству может быть больше, чем дополнительных МГБ 9252, подключенных ко второму МГБ 9230. Количество параллельно подключенных МГБ, выбирается исходя из условия обеспечения наиболее оптимального процесса газоразделения на каждой стадии и наибольшей эффективности работы всей установки в целом.
В каждом канале 9264 для продувки ПНД 9234 и 9256 может быть установлен дросселирующий элемент 9266, например, дюза, для обеспечения отбора строго определенной части ретентата из ПВД 9232 и 9254. Каналы 9264 для продувки могут быть выполнены в самой конструкции соответствующего МГБ или образованы трубопроводами.
Установка может быть оснащена последовательно установленными в трубопроводе 9240 высокого давления газовой смеси холодильником 9268, сепаратором 9270 и фильтром 9272 для очистки природного газа от конденсата и механических примесей.
Дополнительно, установка может быть снабжена блоком 9274 стабилизации конденсата, имеющего один вход 9276 и четыре выхода 9278, 9280, 9282 и 9284. Вход 9276 блока 9274 стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом 9286 отвода конденсата из сепаратора 9270. Первый выход 9278 блока 9274 стабилизации конденсата сообщен трубопроводом 9288 подачи потока газа стабилизации с трубопроводом 9238 подачи сырья для повторной переработки. Второй выход 9280 сообщен с трубопроводом 9290 сброса потока газовой смеси на утилизацию. Третий выход 9282 сообщен с трубопроводом 9292 отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, а четвертый выход 9284 сообщен с трубопроводом 9294 отвода водного конденсата для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.
По трубопроводу 9238 сырье (например, сырьевой природный или попутный газ), подают на вход компрессора 9226. После выхода из компрессора 9226 газовая смесь последовательно проходит холодильник 9268, сепаратор 9270, фильтр 9272 и по трубопроводу 9240 поступает в полости 9232 и 9254 высокого давления первого МГБ 9228 и подключенных к нему параллельно дополнительных МГБ 9250. Ретентат над мембраной 9236 первого МГБ 9228 через мембрану 9256 дополнительных МГБ 9250 по трубопроводу 9242 направляют в ПВД 9232 и 9254 второго МГБ 9230 и дополнительных МГБ 9252. Из ПВД 9232 и 9254 второго МГБ 9230 и дополнительных МГБ 9252 ретентат с пониженным содержанием примесей, например, тяжелых углеводородов, воды и диоксида углерода, направляют в трубопровод 9244 для подачи к потребителю. Из ПНД 9234 и 9256 первого МГБ 9228 и дополнительных МГБ 9250 пермеат под мембраной 9236 и 9258, с повышенным содержанием примесей, например, тяжелых углеводородов, воды и двуокиси углерода, по трубопроводу 9246 направляют на утилизацию. Из ПНД 9234 и 9256 второго МГБ 9230 и дополнительных МГ-блоков 9252 пермеат направляют по трубопроводу 9248 в трубопровод подачи сырья 9238. В каждом из МГБ 9228 и 9230 и в каждом из дополнительных МГБ 9250 и 9252 по каналам продувки 9264 с дросселирующими элементами 9266 непрерывно отводят определенную часть ретентата из их ПВД 9232 и 9254 в ПНД 9234 и 9256 соответствующего МГБ для их продувки, при этом в ПНД 9234 и 9256 МГБ 9228 и 9230 и дополнительных МГБ 9250 и 9252 посредством вакуум-компрессоров 9260 и 9262, установленных в трубопроводе 9246 и 9248, соответственно, понижают давление. Продувка ПНД 9234 и 9256 и понижение в них давления приводит к повышению эффективности газоразделения. Производительность вакуум-компрессоров 9260 и 9262 выбирают из условия обеспечения наибольшего значения соотношения давлений на мембранах 9236 и 9258 МГБ 9228 и 9230 и дополнительных МГБ 9250 и 9252. Количество продувочного газа выбирают из условия обеспечения наибольшей эффективности газоразделения в МГБ 9228 и 9230 и дополнительных МГБ 9250 и 9252.
Поток конденсата из сепаратора 9270 по трубопроводу 9286 отвода конденсата направляют на вход 9276 блока 9274 стабилизации конденсата, обеспечивающего возможность разделения конденсата на ряд составляющих. С первого выхода 9278 блока 9274 стабилизации конденсата по трубопроводу 9288 осуществляют отвод потока стабилизированного газа в трубопровод 9238 подачи сырья. Со второго выхода 9280 блока 9274 стабилизации конденсата по трубопроводу 9290 поток газовой смеси сбрасывают на утилизацию. С третьего выхода 9282 по трубопроводу 9292 отводят стабильный углеводородный конденсат на дальнейшую переработку, либо для закачивания в нефть, а с четвертого выхода 9284 по трубопроводу 9294 отводят водный конденсат, который может быть использован для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.
Таким образом, снабжение установки дополнительными мембранными модулями 9250 и 9252 и проведение во всех МГБ 9228, 9230, 9250 и 9252 продувки их ПНД 9234 и 9256 и одновременного с этим поддержание в них пониженного давления обеспечивают повышение производительности и эффективное разделение газовой смеси.
ПРИМЕР 13
ОЧИСТКА ПРИРОДНОГО ИЛИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗАВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ, В КОТОРОЙ НА ВТОРОЙ СТУПЕНИ ОЧИЩАЮТ ПЕРМЕАТ, ПОЛУЧЕННЫЙ С ПЕРВОЙ СТУПЕНИ Как показано на фиг.10 установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа содержит компрессор 10296 и МГБ 10298 с полостями 10300 и 10302 высокого и низкого давления, разделенными СПМ 10304, вход компрессора 10296 сообщен с трубопроводом подачи сырья 10306, а выход сообщен трубопроводом 10308(через сепаратор 10310 и фильтр 10312) с входом ПВД 10300 МГБ 10298, выход которой сообщен с трубопроводом 10314 отвода подготовленного топливного газа потребителю, при этом ПНД 10302 МГБ 10298 сообщена с трубопроводом 10316, а установка снабжена каналом 10318, выполненным с возможностью непрерывной подачи части ретентата из ПВД 10300 МГБ 10298в ПНД 10302 для продувки, и дополнительно - компрессором 10320, сепаратором 10322, фильтром 10324 и МГБ 10326 с полостями 10328 и 10330 высокого и низкого давления, разделенными мембраной 10332, причем вход дополнительного компрессора 10320 сообщен трубопроводом 10316, а выход сообщен дополнительным трубопроводом высокого давления 10334 через дополнительные сепаратор 10322 и фильтр 10324 с входом ПВД 10328 дополнительного МГБ 10326. ВыходПВД10328 дополнительного МГБ 10326 сообщен трубопроводом 10336 с трубопроводом 10308 высокого давления газовой смеси на участке между фильтром 10312 и МГБ 10298, а ПНД 10330 дополнительного МГБ 10326 подключена к трубопроводу 10338. В канале 10318 для продувки может быть установлен дросселирующий элемент 10340, например, дюза. Канал 10318 для продувки может быть выполнен в самой конструкции МГБ 10298 или образован трубопроводами. Установка может быть снабжена двумя холодильниками 10342 и 10344, первый холодильник 10342 установлен в трубопроводе 10308 высокого давления между компрессором 10296 и сепаратором 10310, а второй холодильник 10344 в дополнительном трубопроводе 10334 высокого давления между дополнительным компрессором 10320 и дополнительным сепаратором 10322. Установка также может быть снабжена блоком 10346 стабилизации конденсата, имеющим два входа 10348 и 10350 и четыре выхода 10352, 10354, 10356 и 10358, причем первый вход 10348 блока 10346 стабилизации конденсата сообщен с трубопроводом отвода конденсата 10360 из сепаратора 10310, а второй вход 10350 сообщен с трубопроводом отвода конденсата 10362 из дополнительного сепаратора 10332, при этом первый выход 10352 блока стабилизации конденсата 10346 сообщен с трубопроводом 10364 подачи потока газа стабилизации, подключенным к трубопроводу 10316 для повторной переработки, второй выход 10354 сообщен с трубопроводом 10366 сброса потока газовой смеси на утилизацию, третий выход 10356 сообщен с трубопроводом 10368 отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, четвертый выход 10358 сообщен с трубопроводом 10370 отвода водного конденсата для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.
Сырье (природный или попутный нефтяной газ) по трубопроводу 10306 подают на вход компрессора 10296. С выхода компрессора 10296 компримированный газ по трубопроводу 10308 через холодильник 10342, сепаратор 10310, фильтр 10312 направляют в ПНД 10300 МГБ 10298. В сепараторе 10310 и фильтре 10312 происходит предварительная очистка газовой смеси от конденсата воды и тяжелых углеводородов и механических примесей. Поток газовой смеси в МГБ 10298 разделяют на два потока - поток ретентата над мембраной 10304 и поток пермеата под мембраной 10304. Поток ретентата над мембраной 10304 с низким содержанием паров воды и тяжелых углеводородов направляют по трубопроводу 10314 потребителю, при этом часть ретентата непрерывно по каналу 10318 отводят в ПНД 10302 для ее продувки, что повышает эффективность газоразделения в МГБ 10298. Дросселирующий элемент 10340, например, дюза, обеспечивает отбор строго определенной части ретентата из ПВД10300. Из ПНД 10302 газовую смесь с повышенным содержанием паров воды и тяжелых углеводородов по трубопроводу 10316 направляют на вход дополнительного компрессора 10320, который с одной стороны компримирует газовую смесь с другой стороны понижает давление в ПНД 10302 МГБ 10298, обеспечивая тем самым необходимое соотношение давлений на мембране 10304, которое близко к оптимальному значению для эффективного газоразделения. От дополнительного компрессора 10320 газовую смесь по дополнительному трубопроводу 10334 высокого давления через дополнительные холодильник 10344, сепаратор 10322 и фильтр 10324 подают в ПНД 10328 дополнительного МГБ 10326, в котором газовую смесь разделяют на два потока: поток ретентата над мембраной 10332 и поток пермеата под мембраной 10332. Поток ретентата с повышенным содержанием метана по трубопроводу 10336 отводят в трубопровод 10308 на его участке между фильтром 10312 и МГБ 10298, а поток пермеата с большим содержанием паров воды и низким содержанием тяжелых углеводородов по трубопроводу 10338 отводят на утилизацию.
При оснащении установки блоком 10346 стабилизации конденсата на его входы 10348 и 10350 по трубопроводам 10360 и 10362 от сепаратора 10310 и дополнительного сепаратора 10322 подают конденсат. В блоке 10346 стабилизации конденсата, конденсат разделяют на четыре потока. С первого выхода 10352 блока 10346 стабилизации конденсата выходит поток газа стабилизации, который по трубопроводу 10364 подают в трубопровод 10316. Со второго выхода 10354 блока 10346 стабилизации конденсата по трубопроводу 10366 поток газовой смеси направляют на утилизацию. С третьего выхода 10356 по трубопроводу 10368стабильный углеводородный конденсат отводят на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, а с четвертого выхода 10358 по трубопроводу 10370 отводят водный конденсат, который может быть использован для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.
Продувка ПНД очищенной газовой смесью позволяет повысить эффективность газоразделения и снизить потери подготовляемого газа.
ПРИМЕР 14
ОСУШКА ПРИРОДНОГО ИЛИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗАВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ, В КОТОРОЙ НА ВТОРОЙ СТУПЕНИ ОЧИЩАЮТ СБРОСНОЙ ПОТОК ИЗ ПЕРВОЙ СТУПЕНИ
Как показано нафиг.1 1 установка для осушки природного газа содержит два МГБ 1 1372 и 1 1374 с полостями 1 1376 и 1 1378 высокого и низкого давления, разделенными селективно-проницаемой мембраной 11380, компрессор 11382, холодильник 11384 и сепаратор 11386. Вход полости высокого давления 11376 первого МГБ 11372 сообщен с трубопроводом для подачи сырья 11388, а выход - с трубопроводом 11390. Вход ПНД 11378 первого МГБ 11372 сообщена с первым каналом 11392продувки, а выход - с первым трубопроводом 11394, подключенным к входу компрессора 11382, выход которого сообщен напорным трубопроводом 11396 (в котором последовательно установлены холодильник 11384 и сепаратор 11386), с входом ПВД11376 второго МГБ 11374, выход которой сообщен с трубопроводом 11398. Полость низкого давления 11378 второго МГБ 11374 сообщена трубопроводом 11400 с трубопроводом 11394 и со вторым каналом продувки 11402, обеспечивающим непрерывную подачу части ретентата из второго МГБ 11374 вего ПНД 11378. Первый канал 11392 продувки выполнен с возможностью обеспечения непрерывной подачи части ретентата из первого МГБ 11372 в его ПНД 11378. Трубопровод 11398 из второго МГБ 11374 подключен к выходному трубопроводу 11390.
В каналах 11392 и 11402 продувки установлено по дросселирующему элементу 11404, выполненному, например, в виде дюзы.
Установка может быть снабжена дополнительным сепаратором 11406 и двумя фильтрами 11408 и 11410, при этом дополнительный сепаратор 11406 и первый фильтр 11408 последовательно установлены в подводящем трубопроводе 11388, а второй фильтр 11410 установлен в напорном трубопроводе 11396 между сепаратором 11386 и вторым МГБ 11374.
Установка может быть снабжена дополнительными мембранными модулями (на фиг11. не показано), при этом к каждому из мембранных модулей 11372 и 11374 параллельно подключен, по крайней мере, один дополнительный МГБ. Установка может быть снабжена блоком стабилизации конденсата 11412, имеющим два входа 11414 и 11416 и четыре выхода 11418, 11420, 11422 и 11424, при этом каждый из входов 11414 и 1 1416 блока 1 1412 стабилизации конденсата сообщен с соответствующим трубопроводом 1 1426 и 1 1428 отвода конденсата из дополнительного сепаратора 1 1406 и сепаратора 1 1386, первый выход 1 1418 блока 1 1412 стабилизации конденсата подключен к трубопроводу 1 1430 подачи потока газа стабилизации, подсоединенному к трубопроводу 1 1400, второй выход 1 1420 подключен к трубопроводу 1 1432 сброса потока газовой смеси на утилизацию, третий выход 1 1422 подключен к трубопроводу 1 1434 отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, четвертый выход 1 1424 сообщен с трубопроводом 1 1436 отвода водного конденсата для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления либо на утилизацию.
Сырьевой природный газ по подводящему трубопроводу 1 1388 подают в полость 1 1376 высокого давления первого МГБ 1 1372. Для предварительной осушки природного газа могут быть использованы сепаратор 1 1406 и фильтр 1 1408, установленные в подводящем трубопроводе 1 1388. В первом МГБ 1 1372 на мембране 1 1380 происходит разделение природного газа на два потока, а именно, на поток пермеата под мембраной 1 1380, и на ретентат, при этом ретентат практически не содержит влаги. Из ПВД 1 1376 первого МГБ 1 1372 ретентат над мембраной 1 1380 направляют в выходной трубопровод 1 1390, по которому он направляется к потребителю. Из полости 1 1378 низкого давления первого МГБ 1 1372 пермеат с большим содержанием влаги подают по трубопроводу 1 1394 на вход компрессора 1 1382, при этом полость 1 1378 непрерывно продувают частью ретентата из первого МГБ 1 1372, подаваемому по каналу 1 1392. С выхода компрессора 1 1382 газовый поток по трубопроводу 1 1396 направляют в холодильник 1 1384 и далее в сепаратор 1 1386, где происходит отделение влаги и конденсата от газового потока. Далее газовый поток через фильтр 1 1410 поступает в ПНД 1 1376 второго МГБ 1 1374. Из ПВД 1 1376 второго МГБ 1 1374 ретентат над мембраной 1 1380 направляют по трубопроводу 1 1398 в выходной трубопровод 1 1390. Из ПНД 1 1378 второго МГБ 1 1374 газовый поток с большим содержанием влаги подают по трубопроводу 1 1400 в трубопровод 1 1394. Продувку ПНД 1 1378 второго МГБ 1 1374 осуществляют путем подачи по каналу 1 1402 ретентата из второго МГБ газового потока. Дросселирующие элементы 1 1404, например, дюзы, установленные в каналах 1 1392 и 1 1402, обеспечивают необходимый расход газового потока, идущего на продувку.
При наличии в установке блока стабилизации конденсата 1 1412 на его входы 1 1414 и 1 1416 поступают потоки конденсата из сепараторов 1 1406 и 1 1386 по трубопроводам 1 1426 и 1 1428 соответственно. С выхода 1 1418 по трубопроводу 1 1430 в трубопровод 1 1400 направляют поток газа стабилизации. С выхода трубопровода 1 1420 по трубопроводу 1 1432 потока газовой смеси направляют на утилизацию. По трубопроводу 1 1434, подключенному к третьему выходу 1 1422, осуществляют отвод стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачки в нефть, а по трубопроводу 1 1436, подключенному к четвертому выходу 1 1424, отводят водный конденсат из блока стабилизации конденсата 1 1412 для закачки его в пласт с целью поддержания пластового давления, либо на утилизацию.
Продувка ПНД 1 1378 МГБ 1 1372 осушенным потоком ретентата из первого МГБ 1 1372, позволила направить осушенный во втором МГБ 1 1374 газовый поток потребителю, что привело к повышению производительности установки. Кроме того, это дало возможность вести осушку природного газа, имеющего более высокое содержание исходной воды и тяжелых углеводородов, причем не только от воды, но и от тяжелых углеводородов.
ПРИМЕР 15
ОСУШКА ПРИРОДНОГО ИЛИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ УСТАНОВКЕ, В КОТОРОЙ НА ВТОРОЙ СТУПЕНИ ОЧИЩАЮТ СБРОСНОЙ ПОТОК ИЗ ПЕРВОЙ СТУПЕНИ
Как показано на фиг.12 установка для осушки природного газа содержит два МГБ 12438 и 12440 с ПВД 12442 и ПНД 12444, разделенными СПМ 12446, каналы 12448 и 12450 продувки ПНД 12444, компрессор 12452, холодильник 12454, сепаратор 124560 и трубопровод сброса 12458. Вход ПВД 12442 первого МГБ 12438 сообщен с подводящим трубопроводом 12460, а выход - с выходным трубопроводом 12462. Вход ПНД 12444 первого МГБ 12438 сообщен с первым каналом продувки 12448, а выход - с трубопроводом 12464, подключенным к входу компрессора 12452. Выход компрессора 12452 сообщен напорным трубопроводом 12466 (с последовательно установленным холодильником 12454 и сепаратором 12456) с входом ПВД 12442 второго МГБ 12440, выход которой подключен к трубопроводу 12468. ПНД 12444 второго МГБ 12440 сообщена трубопроводом 12470 с трубопроводом 12464 и со вторым каналом 12450 продувки, обеспечивающим непрерывную подачу части ретентата из ПВД второго МГБ 12440. Данная установка также снабжена двумя запорно-регулирующими устройствами 12472 и 12474, при этом первое запорно-регулирующее устройство 12472 установлено трубопроводе 12470, второе запорно-регулирующее устройство 12474 установлено в трубопроводе сброса 12458, который сообщен с трубопроводом 12470 на участке между первым запорно-регулирующим устройством 12472 и вторым МГБ 12440. Первый канал продувки 12448 выполнен с возможностью обеспечения непрерывной подачи части ретентата из первого МГБ 12438 в его ПНД 12444, а трубопровод 12468 из второго МГБ 12440 подключен к выходному трубопроводу 12462.
Установка может содержать в каналах продувки 12448 и 12450 по дросселирующему элементу 12476, выполненному, например, в виде дюзы.
Установка может быть снабжена дополнительным сепаратором 12478 и двумя фильтрами 12480 и 12482, при этом дополнительный сепаратор 12478 и первый фильтр 12480 последовательно установлены в подводящем трубопроводе 12460, а второй фильтр 12482 установлен в напорном трубопроводе 12466 между сепаратором 12456 и вторым МГБ 12440. Установка может быть снабжена дополнительными мембранными модулями (не показаны на фиг.12), при этом к каждому из мембранных модулей 12438 и 12440 параллельно подключен, по меньшей мере, один дополнительный МГБ. Установка может быть снабжена блоком стабилизации конденсата 12484, имеющего два входа 12486 и 12488 и четыре выхода 12490, 12492, 12494 и 12496, при этом каждый из входов 12486 и 12488 блока 12484 стабилизации конденсата подключен к трубопроводам 12498 и 12500 отвода конденсата из соответствующего сепаратора 12478 и 12482, первый выход 12490 блока 12484 стабилизации конденсата подключен к трубопроводу 12502 подачи потока газа стабилизации, подсоединенному трубопроводу 12470, второй выход 12492 подключен к трубопроводу 12504 отвода потока газовой смеси на утилизацию, третий выход 12494 подключен к трубопроводу 12506 отвода стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, четвертый выход 12496 сообщен с трубопроводом отвода 12508 водного конденсата для закачки его в пласт с цель поддержания пластового давления либо на утилизацию.
Сырьевой природный газ по подводящему трубопроводу 12460 подают в полость 12442 высокого давления первого МГБ 12438. Для предварительного осушения и очистки от механических примесей природного газа могут быть использованы установленные в подводящем трубопроводе 12460 сепаратор 12478 и фильтр 12480. В первом МГБ 12438 на мембране 12446 происходит разделение природного газа на два потока, а именно, на пермеат под мембраной 12446 и на ретентат, при этом ретентат практически не содержит влаги. Из ПВД 12442 первого МГБ 12438 ретентат над мембраной 12446 поступает в трубопровод 12462, откуда его направляют к потребителю. Из ПНД 12444 первого МГБ 12438 газовый поток с большим содержанием влаги подают по трубопроводу 12464 на вход компрессора 12452, при этом полость 12444 продувают путем непрерывной подачи по каналу 124486 части ретентата из первого МГБ 12438. С выхода компрессора 12452 газовый поток по напорному трубопроводу 12466 направляют в холодильник 12454 и далее в сепаратор 12456, где происходит отделение влаги от газового потока. Далее газовый поток через фильтр 12482 поступает в ПВД 12442 второго МГБ 12440. Из ПВД 12442 второго МГБ 12440 ретентат над мембраной 12446 направляют по трубопроводу 12468 в выходной трубопровод 12462. Из ПНД 12444 второго МГБ 12440 пермеат с большим содержанием влаги подается по второму трубопроводу 12470 через открытое запорно-регулирующее устройство 12472 в трубопровод 12464, при этом запорно- регулирующее устройство 12474, установленное в трубопроводе сброса 12458, закрыто. В случае снижения качества осушаемого природного газа из-за переизбытка влаги в пермеата из второго МГБ 12440, периодически осуществляют его сброс по трубопроводу 12458, при этом на короткое время закрывают запорно-регулирующее устройство 12472 и открывают запорно-регулирующее устройство 12474. В результате этого происходит снижение содержания влаги в пермеате из МГБ 12440. Продувку ПНД 12444 второго МГБ 12440 осуществляют путем подачи по каналу 12450 части ретентата из второго МГБ 12440. Дросселирующие элементы 12476, например, дюзы, установленные в каналах 12448 и 12450, обеспечивают необходимый расход продувочного газа.
При наличии в установке блока 12484 стабилизации конденсата на его входы 12486 и 12488 по трубопроводам 12498 и 12500 поступает конденсат из сепараторов 12478 и 12456. С выхода 12490 по трубопроводу 12502 стабилизированный газ направляют в трубопровод 12470. С выхода 12492 по трубопроводу 12504 газовую смесь направляют на утилизацию. По трубопроводу 12506, подключенному к третьему выходу 12494, осуществляют отвод стабильного углеводородного конденсата на дальнейшую переработку либо для закачивания в нефть, а по трубопроводу 12508, подключенному к четвертому выходу 12496, отводят водный конденсат из блока стабилизации конденсата 12484 для закачки его в пласт с цель поддержания пластового давления либо на утилизацию. Продувка ПНД 12444 МГБ 12438 осушенным потоком ретентата из ПВД МГБ 12438, и обеспечение возможности периодического сброса некондиционного газового потока из низконапорного трубопровода 12470 позволили направить осушенный во втором МГБ 12440 газовый поток также в выходной трубопровод для потребителя, что привело к повышению эффективности осушки газа в установке. Кроме того, это дало возможность вести осушку смеси газов не только от воды, но и от тяжелых углеводородов, при этом осушаемая смесь газов может иметь более высокое содержание исходной воды и тяжелых углеводородов.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ работы установки для очистки газовой смеси высокого давления (ГСВД) от легкопроникающих компонентов (ЛПК), содержащей мембранные
газоразделительные блоки (МГБ) с полостью высокого давления (ПВД), полостью низкого давления (ПНД) и селективно-проницаемой мембраной (СПМ), установленной между ними (полостями), в котором ПНД, по меньшей мере, одного из МГБ непрерывно продувают очищенной газовой смесью (полупродуктом или продуктом), при этом перепад давлений между упомянутыми полостями этого МГБ, а также расход очищенной газовой смеси, направляемой на продувку, поддерживают такими, чтобы содержание каждой из ЛПК в продукте не превышало желаемых значений.
2. Способ по п.1 , в котором ПВД упомянутых МГБ, соединены между собой последовательно.
3. Способ по п.1 или 2, в котором к ПВД, по меньшей мере, одного из МГБ параллельно подключена ПВД, по меньшей мере, одного дополнительного МГБ, либо, по меньшей мере, один мембранный газоразделительный блок (МГБ) содержит, по меньшей мере, два мембранных газоразделительных модуля (МГМ), каждый из которых в свою очередь содержит полость высокого давления (ПВД), полость низкого давления (ПНД) и СПМ, установленную между ними, при этом входы и выходы ПНД и ПВД упомянутых МГБ или входы и выходы упомянутых МГМ соединены между собой параллельно.
4. Способ по п.1 , в котором газовую смесь с выхода ПНД, по меньшей мере, одного из МГБ подают на вход ПВД другого МГБ, продувая полупродуктом ПНД обоих МГБ.
5. Способ по любому из пп.1 -4, в котором газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, по меньшей мере, первого из головных МГБ, предварительно компримируют.
6. Способ по п.1-5, в котором газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, предварительно охлаждают.
7. Способ по п.1-6, в котором газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, предварительно сепарируют и фильтруют.
8. Способ по п.1 -7, в котором газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, предварительно нагревают.
9. Способ по п.1 -8, в котором газовые смеси, подаваемые на вход ПВД, предварительно компримируют и/или предварительно компримируют, а затем охлаждают и/или предварительно компримируют, затем охлаждают, после этого сепарируют, а затем фильтруют и/или предварительно компримируют, затем охлаждают, после этого сепарируют, следом фильтруют, а затем нагревают.
10. Способ по любому из пп.1-9, в котором в ПНД, по меньшей мере, одного МГБ создают разрежение.
1 1. Способ по п.10, в котором упомянутое разрежение создают в ПНД, по меньшей мере, первого из головных МГБ.
12. Способ по любому из пп.1 -1 1 , в котором очищенной газовой смесью с выхода ПВД, по меньшей мере, одного из МГБ продувают ПНД, по меньшей мере, одного из предшествующих МГБ.
13. Способ по п.12, в котором очищенной газовой смесью с выхода ПВД, по меньшей мере, одного МГБ продувают ПНД, по меньшей мере, первого из головных МГБ.
14. Способ по любому из пп.1-13, в котором давление упомянутой очищенной газовой смеси, направляемой на продувку ПНД (продувочного газового потока), снижают перед продувкой.
15. Способ по любому из пп.1 -14, в котором газовые смеси с выхода ПНД, по меньшей мере, одного МГБ направляют на вход ПВД, по меньшей мере, одного из предшествующих МГБ.
16. Способ по п.15, в котором газовые смеси с выхода ПНД, по меньшей мере, одного МГБ направляют на вход ПВД, по меньшей мере, первого из головных МГБ.
17. Способ по п.14, в котором давление очищенной газовой смеси перед продувкой ПНД снижают посредством дроссельной заслонки, пористого тела или дюзы.
18. Способ по п.1 -17, в котором очищенную газовую смесь (продувочный газ) направляют на продувку посредством компрессора или вакуум-компрессора.
19. Способ по любому из пп.1-18, в котором разрежение в ПНД создают посредством вакуум-компрессора.
20. Способ по любому из пп.1 -19, в котором используют СПМ, выполненные в виде полупроницаемых полых волокон или плоских мембран, установленных на раме или свернутых в рулоны.
21. Способ по любому из пп.1-20, в котором газовую смесь с выхода ПНД, по меньшей мере, одного МГБ используют для энергоснабжения, и/или компримируют и направляют на утилизацию и/или в хранилище, и/или закачивают в природный пласт и/или перерабатывают.
22. Способ по любому из пп.1 -21 , в котором очищенную газовую смесь из ПВД, по меньшей мере, одного МГБ направляют потребителю.
23. Способ по п.22, в котором потребителю направляют очищенную газовую смесь из ПВД, по меньшей мере, одного из хвостовых МГБ, предпочтительно из ПВД хвостового МГБ.
24. Способ по любому из пп.7-23, в котором конденсат, образующийся при сепарации, стабилизируют с отделением стабилизированного газа, углеводородного конденсата и воды.
25. Способ по п.24, в котором стабилизированный газ направляют на вход ПВД, по меньшей мере, первого из головных МГБ, предпочтительно, на вход ПВД первого МГБ.
26. Способ по любому из п.24 или п.25, в котором сбросной газ, образующийся при стабилизации, направляют на утилизацию, стабильный углеводородный конденсат отправляют на переработку либо закачивают в нефть, а водный конденсат закачивают в пласт для поддержания пластового давления либо направляют на утилизацию.
27. Способ по любому из п.1 или п.2, в котором используют установку, содержащую два МГБ, ГСВД подают ПВД первого МГБ, газовую смесь из ПВД первого МГБ подают в ПВД второго МГБ, газовую смесь с выхода ПНД второго МГБ направляют на вход ПВД первого МГБ, непрерывно продувают ПНД первого и второго МГБ газовой смесью из ПВД первого и второго МГБ, соответственно, и снижают давление в ПНД первого и второго МГБ посредством вакуум-компрессора.
28. Способ по любому из п.1 или п.2, в котором ПНД первого МГБ продувают газовой смесью с выхода ПВД первого МГБ и/или с выхода ПВД последующих МГБ и/или снижают в ней (ПНД первого МГБ) давление, при этом газовую смесь с ее (ПНД первого МГБ) выхода направляют на вход ПВД второго МГБ и/или на вход ПВД последующих МГБ.
29. Способ по любому из п.1 или п.2, в котором используют установку, содержащую два МГБ, ГСВД подают на вход ПВД первого МГБ, газовой смесью с выхода ПВД второго МГБ непрерывно продувают ПНД первого и/или второго МГБ и/или снижают в них (ПНД) давление.
30. Способ по любому из п.1 или п.2, в котором используют установку, содержащую два МГБ, ГСВД подают в ПВД первого МГБ, газовой смесью с выхода ПВД первого МГБ непрерывно продувают ПНД первого МГБ, а остальную часть газовой смеси подают на вход ПВД второго МГБ, при этом в ПНД второго МГБ снижают давление, а газовую смесь с выхода ПНД второго МГБ направляют на вход ПВД первого МГБ.
31. Способ по любому из пп.1 -30, в котором расход очищенной газовой смеси, которой продувают упомянутые ПНД (расход продувочного газового потока), и/или давление в ПНД задают таким образом, чтобы обеспечить соответствие продукта требованиям по содержанию каждой из ЛПК.
32. Способ по п.31 , в котором упомянутое давление задают таким образом, чтобы обеспечить желаемую степень очистки по каждому ЛПК.
33. Способ по любому из пп.1 -32, в котором расход очищенной газовой смеси, направляемой на продувку (расход продувочного газового потока), выбирают таким образом, чтобы выход продукта с содержанием каждой из ЛПК не превышающим желаемых значений, увеличивался, по меньшей мере, на величину расхода очищенной газовой смеси, направляемой на продувку.
34. Установка для очистки газовой смеси высокого давления (ГСВД) от легкопроникающих компонентов (ЛПК), содержащая мембранные газоразделительные блоки (МГБ) с полостью высокого давления (ПВД), полостью низкого давления (ПНД) и селективно-проницаемой мембраной (СПМ), установленной между ними, которая снабжена средствами регулирования давления в ПВД и ПНД, выполненными с возможностью поддержания такого перепада давлений, по меньшей мере, в одном из упомянутых МГБ, и средствами продувки ПНД очищенной газовой смесью
(полупродуктом или продуктом), при этом упомянутые средства выполнены таким образом, чтобы обеспечивать перепад давлений между ПВД и ПНД и расход очищенной газовой смеси, которой продувают ПНД, при которых содержание каждой из указанных ЛПК в продукте не превышает желаемых значений.
35. Установка по п.34, в которой ПНД, по меньшей мере, одного МГБ снабжена средствами создания разрежения..
36. Установка по любому из п.34 или п.35, в которой ПНД, по меньшей мере, одного МГБ снабжена средствами создания разрежения и выполнена с возможностью продувки очищенной газовой смесью.
37. Установка по любому из пп.34-36, в которой ПВД МГБ последовательно соединены между собой, при этом ПНД, по меньшей мере, одного из хвостовых МГБ сообщена с входом ПВД, по меньшей мере, одного из головных МГБ, предпочтительно - с входом первого МГБ.
38. Установка по п.34, в которой вход ПВД, по меньшей мере, одного из МГБ соединен с выходом ПНД, по меньшей мере, одного другого МГБ через компрессор, холодильник, сепаратор и фильтр.
39. Установка по п.33, в которой, входы и выходы ПВД, по меньшей мере, двух МГБ соединены между собой параллельно.
40. Установка по любому пп.34-39, в которой на входе ПВД первого из МГБ установлен холодильник, сепаратор и фильтр.
41. Установка по любому из п.38 или п.40, в которой упомянутый сепаратор снабжен блоком стабилизации конденсата, имеющим выходы для стабилизированного газа, для сбросного газа, для водного конденсата и для стабилизированного
углеводородного конденсата.
42. Установка, в которой выход упомянутого блока стабилизации для
стабилизированного газа сообщен с входом ПВД первого МГБ.
43. Применение способа по п.1 для одновременной очистки природного и попутного газа высокого давления, по меньшей мере, от двух легкопроникающих компонентов.
44. Применение по п.43, в котором природный газ очищают от компонентов, выбранных из группы, включающей водяной пар, диоксид углерода, монооксид углерода, сероводород, меркаптаны и гелий.
45. Применение способа по п.1 для выделения гелия из природного газа высокого давления.
PCT/RU2011/000888 2010-11-18 2011-11-11 Мембранная газоразделительная установка и способ ее работы Ceased WO2012067545A1 (ru)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20110841351 EP2641647A4 (en) 2010-11-18 2011-11-11 MEMBRANE DISTRIBUTION SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREFOR
PCT/RU2011/000888 WO2012067545A1 (ru) 2010-11-18 2011-11-11 Мембранная газоразделительная установка и способ ее работы
CN2011800568156A CN103269766A (zh) 2010-11-18 2011-11-11 膜气体分离工厂和用于操作其的方法
JP2013539794A JP2014502212A (ja) 2010-11-18 2011-11-11 高圧の炭化水素ガス混合物の精製方法およびその実施のための装置
EA201101494A EA019623B1 (ru) 2010-11-18 2011-11-11 Способ очистки углеводородной газовой смеси
US13/897,404 US20130253250A1 (en) 2010-11-18 2013-05-18 Method for High-Pressure Hydrocarbon Gas Mixture Purification and Plant for Implementing Thereof

Applications Claiming Priority (19)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010146784/05A RU2447928C1 (ru) 2010-11-18 2010-11-18 Способ разделения и очистки газовых смесей до параметров потребления
RU2010146784 2010-11-18
RU2010146786/05U RU103744U1 (ru) 2010-11-18 2010-11-18 Установка очистки природного газа от гелия
RU2010146786 2010-11-18
RU2011103090 2011-01-28
RU2011103091 2011-01-28
RU2011103090/02A RU2456061C1 (ru) 2011-01-28 2011-01-28 Способ многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU2011103091/02A RU2459654C1 (ru) 2011-01-28 2011-01-28 Способ многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU2011116895 2011-04-28
RU2011116894/05U RU110286U1 (ru) 2011-04-28 2011-04-28 Установка многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU2011116895/05U RU107964U1 (ru) 2011-04-28 2011-04-28 Установка многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU2011116894 2011-04-28
RU2011119725 2011-05-17
RU2011119725/05U RU109007U1 (ru) 2011-05-17 2011-05-17 Установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа
RU2011127531 2011-07-06
RU2011127531/05U RU109989U1 (ru) 2011-07-06 2011-07-06 Установка для осушки природного газа
RU2011127529/05U RU109988U1 (ru) 2011-07-06 2011-07-06 Установка для осушки природного газа
RU2011127529 2011-07-06
PCT/RU2011/000888 WO2012067545A1 (ru) 2010-11-18 2011-11-11 Мембранная газоразделительная установка и способ ее работы

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/897,404 Continuation US20130253250A1 (en) 2010-11-18 2013-05-18 Method for High-Pressure Hydrocarbon Gas Mixture Purification and Plant for Implementing Thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012067545A1 true WO2012067545A1 (ru) 2012-05-24

Family

ID=46084268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000888 Ceased WO2012067545A1 (ru) 2010-11-18 2011-11-11 Мембранная газоразделительная установка и способ ее работы

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130253250A1 (ru)
EP (1) EP2641647A4 (ru)
JP (1) JP2014502212A (ru)
CN (1) CN103269766A (ru)
EA (1) EA019623B1 (ru)
WO (1) WO2012067545A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9375677B2 (en) 2013-02-26 2016-06-28 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Helium recovery from natural gas
US9433888B2 (en) 2014-12-29 2016-09-06 L'Air Liquide Société Anonyme Pour L'Étude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude Three stage membrane separation with partial reflux

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9186629B2 (en) * 2013-08-26 2015-11-17 Cameron Solutions, Inc. Single end, shell-side feed, hollow fiber membrane separation module
CN103816726B (zh) * 2014-02-13 2015-12-02 上海穗杉实业有限公司 一种祛除空气中颗粒类污染物的方法与装置
US9463408B2 (en) * 2014-05-06 2016-10-11 dHybrid Systems, LLC Compressed natural gas filter for natural gas vehicle
JP6702884B2 (ja) * 2014-12-26 2020-06-03 日本碍子株式会社 ガス分離方法
JP6636948B2 (ja) * 2014-12-26 2020-01-29 日本碍子株式会社 ガス分離方法
US20170157555A1 (en) * 2015-12-03 2017-06-08 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Method and system for purification of natural gas using membranes
US10143961B2 (en) * 2015-12-03 2018-12-04 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Method and system for purification of natural gas using membranes
RU169870U1 (ru) * 2016-12-09 2017-04-04 Акционерное Общество "Грасис" Установка для разделения газовых смесей высокого давления
CN106943901B (zh) * 2017-05-12 2019-05-21 中南大学 磺化羟丙基壳聚糖改性的生物相容性聚砜膜及其制备方法
CN107202220A (zh) * 2017-05-12 2017-09-26 贺州思通信息技术有限公司 架空燃气保温防冻管道及其使用方法
RU2659264C1 (ru) * 2017-06-07 2018-06-29 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" Азотная компрессорная станция (варианты)
IT201800002410A1 (it) * 2018-02-05 2019-08-05 So Tec S R L Metodo e sistema per la depurazione dei fumi
CN110921635B (zh) * 2019-12-13 2023-09-26 南京航空航天大学 一种结合空气冲洗与膜分离的机载制氮装置及其应用方法
CN115591344A (zh) * 2022-08-26 2023-01-13 天邦膜技术国家工程研究中心有限责任公司（Cn） 一种膜分离渗透侧吹扫提纯合成气中一氧化碳的系统
JP2024067676A (ja) * 2022-11-07 2024-05-17 株式会社日立製作所 ガス分離システム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02115018A (ja) * 1988-09-15 1990-04-27 Air Prod And Chem Inc パーミエーターシステムと供給ガス混合物成分の分離方法
RU2035981C1 (ru) * 1990-12-10 1995-05-27 Юнион Карбайд Индастриал Гэзиз Текнолоджи Корпорейшн Способ мембранного разделения газов и мембранная система
US5429662A (en) * 1992-09-14 1995-07-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude Process and installation for the separation of gas by permeation
RU2132223C1 (ru) * 1997-09-02 1999-06-27 Костин Александр Игоревич Способ разделения газовых смесей
RU2322284C1 (ru) * 2006-07-11 2008-04-20 Владимир Михайлович Воротынцев Способ разделения и/или очистки газовых смесей

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5266879A (en) * 1975-12-02 1977-06-02 Toshiba Corp Equipment for separation of gas
SU1159605A1 (ru) * 1983-07-05 1985-06-07 Предприятие П/Я А-3605 Способ разделени газовой смеси
SU1498543A1 (ru) * 1987-10-15 1989-08-07 Московский Инженерно-Физический Институт Каскадна установка дл разделени газовых смесей
US5507856A (en) * 1989-11-14 1996-04-16 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen recovery by adsorbent membranes
US5226932A (en) * 1991-10-07 1993-07-13 Praxair Technology, Inc. Enhanced meambrane gas separations
US5332424A (en) * 1993-07-28 1994-07-26 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrocarbon fractionation by adsorbent membranes
CA2170190A1 (en) * 1995-03-07 1996-09-08 Dwayne T. Friesen Volatile organic component removal by membrane separation using countercurrent sweep gas
US5858065A (en) * 1995-07-17 1999-01-12 American Air Liquide Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
US5837125A (en) * 1995-12-05 1998-11-17 Praxair Technology, Inc. Reactive purge for solid electrolyte membrane gas separation
US5851266A (en) * 1997-06-23 1998-12-22 Praxair Technology,Inc. Hybrid solid electrolyte ionic conductor systems for purifying inert gases
RU2233698C1 (ru) * 2003-03-05 2004-08-10 ООО "ТД Рамис-М" Способ и установка для разделения и/или осушки газовых смесей с помощью мембранных устройств
JP2009061420A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Air Liquide Japan Ltd ガス成分および凝縮性成分の製造方法および製造システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02115018A (ja) * 1988-09-15 1990-04-27 Air Prod And Chem Inc パーミエーターシステムと供給ガス混合物成分の分離方法
RU2035981C1 (ru) * 1990-12-10 1995-05-27 Юнион Карбайд Индастриал Гэзиз Текнолоджи Корпорейшн Способ мембранного разделения газов и мембранная система
US5429662A (en) * 1992-09-14 1995-07-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude Process and installation for the separation of gas by permeation
RU2132223C1 (ru) * 1997-09-02 1999-06-27 Костин Александр Игоревич Способ разделения газовых смесей
RU2322284C1 (ru) * 2006-07-11 2008-04-20 Владимир Михайлович Воротынцев Способ разделения и/или очистки газовых смесей

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2641647A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9375677B2 (en) 2013-02-26 2016-06-28 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Helium recovery from natural gas
US9433888B2 (en) 2014-12-29 2016-09-06 L'Air Liquide Société Anonyme Pour L'Étude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude Three stage membrane separation with partial reflux

Also Published As

Publication number Publication date
EP2641647A1 (en) 2013-09-25
EA019623B1 (ru) 2014-05-30
US20130253250A1 (en) 2013-09-26
JP2014502212A (ja) 2014-01-30
CN103269766A (zh) 2013-08-28
EA201101494A1 (ru) 2012-05-30
EP2641647A4 (en) 2015-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012067545A1 (ru) Мембранная газоразделительная установка и способ ее работы
KR102847957B1 (ko) 변화하는 조성 또는 유량을 갖는 가스 스트림으로부터 가스 성분을 분리하기 위한 장치 및 멤브레인 공정
JP5858992B2 (ja) ガス分離法
CN102026702B (zh) 利用膜及渗透吹扫从燃烧气体中除去二氧化碳的气体分离工艺
US12139681B1 (en) System and method for producing renewable natural gas from biogas
EP3727649A1 (fr) Procédé cryogénique de déazotation d&#39;un gaz de décharge
CN111649539A (zh) 富含二氧化碳油气井天然气脱碳并回收二氧化碳和液化装置及其工艺
CN1713949A (zh) 膜分离方法
JP7468822B1 (ja) ガス分離システム及びメタン富化ガスの製造方法
US12454654B1 (en) System and method for producing renewable natural gas from biogas
WO2024014494A1 (ja) ガス分離システム及び富化ガスの製造方法
EA020101B1 (ru) Способ отделения кислой примеси от газового потока, содержащего легкие углеводороды, с использованием комбинации ректификации и мембранного разделения
US12378491B1 (en) System and method for producing renewable natural gas from biogas
CN114682056A (zh) 带有冷却和吹扫气体的使用的四级膜气体分离
CN212205328U (zh) 富含二氧化碳油气井天然气脱碳并回收二氧化碳和液化装置
RU103744U1 (ru) Установка очистки природного газа от гелия
US20250229220A1 (en) 4-Stage Membrane Process with Sweep for Biogas Upgrading
RU2670171C1 (ru) Установка и способ получения жидкого диоксида углерода из газовых смесей, содержащих диоксид углерода, с использованием мембранной технологии
RU2459654C1 (ru) Способ многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU2456061C1 (ru) Способ многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
RU107964U1 (ru) Установка многостадийной очистки газовой смеси до параметров ее потребления
JPH04131118A (ja) 有機溶剤蒸気含有気体の連続処理方法
CN108131895A (zh) 一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产lng或cng装置及工艺
RU168132U1 (ru) Установка мембранного разделения газовых смесей высокого давления
RU109988U1 (ru) Установка для осушки природного газа

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11841351

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013539794

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2011841351

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011841351

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A201307321

Country of ref document: UA