[go: up one dir, main page]

RS55926B1 - Postupak za separaciju gasova - Google Patents

Postupak za separaciju gasova

Info

Publication number
RS55926B1
RS55926B1 RS20170479A RSP20170479A RS55926B1 RS 55926 B1 RS55926 B1 RS 55926B1 RS 20170479 A RS20170479 A RS 20170479A RS P20170479 A RSP20170479 A RS P20170479A RS 55926 B1 RS55926 B1 RS 55926B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
flow
permeate
retentate
separation
stage
Prior art date
Application number
RS20170479A
Other languages
English (en)
Inventor
Markus Ungerank
Goetz Baumgarten
Markus Priske
Harald Roegl
Original Assignee
Evonik Fibres Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=43216678&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RS55926(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Evonik Fibres Gmbh filed Critical Evonik Fibres Gmbh
Publication of RS55926B1 publication Critical patent/RS55926B1/sr

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
    • B01D53/225—Multiple stage diffusion
    • B01D53/227—Multiple stage diffusion in parallel connexion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/58—Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • B01D71/64—Polyimides; Polyamide-imides; Polyester-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • 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
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/104—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

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

Description

Opis
[0001] Pronalazak se odnosi na postupak za separisanje gasnih smeša na dve frakcije veće čistoće uz korišćenje sistema sa povezanim modulima sa membranom za separaciju gasa.
[0002] Uz pomoć membrane za separaciju gasa, gasna smeša se može razdvojiti na pojedinačne gasove na osnovu njihove različite permeabilnosti (=protok materijala po jedinici vremena, površini, diferencijalnom pritisku i debljini sloja). Veštački materijali se uglavnom obrađuju do oblika šupljih vlakana ili ravnog platna. Membrane se odlikuju veoma tankim separacionim slojem na površini membrane, tako da permeanca (=protok materijala po jedinici vremena, površini i diferencijalnom pritisku) membrane bude što je moguće veća.
[0003] Rezultat koji se može postići nekom membranom obično pored selektivnosti membrane zavisi i od odnosa pritisaka na stranama visokog i niskog pritiska. Što je odnos pritisaka veći to je bolji maksimalni rezultat separacije koji se može postići.
[0004] U području nižeg odnosa pritisaka krive za različite selektivnosti su međusobno bliske (vidi sliku 1). Rezultat separacije u ovom opsegu se određuje preko odnosa pritisaka. Ova oblast se zato naziva „ograničena pritiskom“. U oblasti višeg odnosa pritisaka, odnos pritisaka skoro da ne utiče na rezultat separacije. Ova oblast se zato naziva „ograničena selektivnošću“.
[0005] U literaturi je poznat čitav niz uvezanih membrana za separaciju gasova. U radu Baker, IndEngChemRes, Natural Gas Processing with Membranes, 47 (2008) se može naći opsežan spisak različitih poznatih šema. Tako se na primeru separacije metana (retentatni gas) i CO2(permeatni gas) pomoću jednostepenog koraka membranske separacije prema sl.2 može postići visoka čistoća u protoku proizvoda (98% CH4). Međutim, na kvalitet protoka izduvnih gasova na strani permeata se ne može uticati, a njegova čistoća je mala (44% CO2). U skladu sa tim postoji veliko ispuštanje, odn. gubitak metana.
[0006] Kod jednofaznih sistema sa povratom (sl.3) čistoća se može lako povećati. Osnovni problem niskih prinosa retentatnog gasa i kvaliteta permeatnog gasa ne može se rešiti na taj način.
[0007] Za veću čistoću permeata i veće prinose retentata, poznat je niz višestepenih povezivanja. U jednostavnom permeatnom povezivanju sa rekompresijom i vraćanjem prvog permeata (sl.4) mogu se poboljšati čistoća permeata (86%) i prinos metana.
[0008] Ako se permeabilnija komponenta javlja u većim koncentracijama (30%), onda u skladu sa literaturom prednost ima povezivanje prema sl.5. Generišu se dva protoka (82% CO2, 93% CO2) sa velikim sadržajem permeatnih gasova i jedan protok sa velikim sadržajem retentatnog gasa (82% CH4).
[0009] Bhide (MemSci, Hybrid processes for the removal of acid gases from natural gas, 1998) je pokazao trostepeni proces separacije kiselih gasova iz zemnog gasa (sl. 6). Protok gasova koji treba tretirati se podvrgava grubom čišćenju kroz povezanu membranu.
Prečišćeni zemni gas zaostao na potisnoj strani se vodi kroz sledeću membranu. Na strani retentata nastaje protok ciljnog proizvoda, odnosno zemnog gasa sa smanjenim sadržajem kiselih gasova. Na strani permeata, protok sa povećanim sadržajem kiselih gasova se komprimuje i vodi kroz drugi membranski stepen. Retentat ovog stepena se sabija na nivo pritiska prethodnog stepena preko koga se recirkuliše. Ovim dodatnim energetskim i finansijskim troškovima prinosi metana bi trebalo da se povećaju. Nedostatak ovog uvezivanja su troškovi za kompresore, kao i nedovoljna čistoća protoka sa sadržajem kiselih gasova.
[0010] Chenar (MemSci Application of Cardo-type polyimide (PI) and polyphenylene oxide (PPO) hollow, 2008) opisuje permeatni proces sa rekompresijom (sl.7). Nedostatak ovog uvezivanja je veoma ograničena čistoća retentatnih gasova, kao i dodatni trošak za rekompresiju.
[0011] U dokumentu EP0799 634 je objavljeno uvezivanje prema sl.8. Međutim, nedostatak su potencijalni dodatni unos ulja ili vode kao sredstva za zaptivanje i podmazivanje, dodatni visoki investicioni troškovi, veća potrošnja energije zbog dodatne kompresije, kao i povećana verovatnoća otkaza zbog pokretnih delova.
[0012] Nedostatak gore navedenih postupaka su dodatna rekompresija i prilično niže čistoće retentatnih gasova u ukupnom protoku retentata, kao i nedovoljni prinosi retentatnih gasova u protoku retentata.
[0013] Na slici 9 je prikazana često predlagana i implementirana tehnologija (Air Liquide i Harasek) za obradu biogasova . Objavljeno je povezivanje za separaciju retentata sa vraćanjem permeata iz drugog stepena.
[0014] TU Eindhoven je razvio interno povezivanje koje omogućava čistoću metana od preko 90% (vidi sl.10). Nedostatak ovog povezivanja je nedovoljna čistoća retentatnih gasova.
[0015] U dokumentu EP 0603 798 je objavljeno višestepeno povezivanje za proizvodnju azota. Nedostatak ovog postupka je nedovoljna čistoća permeabilne komponente, kao i primena najmanje dva kompresora.
[0016] U radu EP0695574 je objavljeno povezivanje sa delimičnim korišćenjem protoka permeata kao protoka za ispiranje u proizvodnji veoma čistog retentata. Nedostatak ovog povezivanja je nedovoljan kvalitet ukupnog permeata.
U radu US5753011 je objavljen postupak gde se kombinacijom stepena membranske separacije permeata i PSA adsorpcije sa varijacijom pritiska postižu visoke čistoće za dva protoka proizvoda. Nedostatak ovog procesa je korišćenje složene PSA tehnologije.
U radu EP1634946 je objavljen postupak za obradu biogasa. U njemu je opisano termičko korišćenje demetanizovanog protoka. Nedostatak su visoki troškovi i gubitak gasova.
Konačno, u radu EP0596268 su objavljena razna povezivanja za generisanje tri različite gasne smeše.
[0017] U US 6, 168, 649 B1 su objavljena tri stepena za membransku separaciju, gde se protoci retentata i permeata stepena 2, odn.3 vraćaju u protok neprerađenog gasa.
[0018] U radu US 6565 626 B1 je objavljen postupak za separaciju gasova iz protoka neprerađenog gasa, koja se vrši u aparatu koji se sastoji od jednog separacionog stepena za ulazni protok, stepena za separaciju retantata i stepena za separaciju permeata, koji se koriste kao stepeni za membransku separaciju, kao i najmanje jednog kompresora, gde se separacioni stepen za ulazni protok, koji se sastoji od najmanje dve komponente A i B, od kojih je A permeabilnija komponenta, deli na prvi protok permeata i prvi protok retentata, gde stepen za separaciju retentata prvi protok retentata deli na drugi protok permeata koji se vraća u protok neprerađenog gasa i drugi protok permeata, odn. proizvod obogaćen komponentom B, gde stepen za separaciju permeata prvi protok permeata deli na treći protok permeata koji se vraća u protok neprerađenog gasa i treći protok permeata, odn. proizvod obogaćen komponentom A, gde se prvi protok permeata ne izlaže rekompresiji, gde je zbir zapremina gasova vraćenih sa drugim protokom permeata i trećim protokom retentata manji od 60 zapr. % zapremine protoka neprerađenog gasa, i gde je koncentracija komponente, na primer za obradu i snabdevanje biogasa u mrežu zemnog gasa, neophodna zbog visokih zahteva u pogledu čistoće metana; stoga ne postoje postupci koji se mogu izvršiti bez jedinice za rekompresiju ili daljeg prečišćavanja protoka permeata ili retentata (npr. termičko post-sagorevanje protoka permeata ili adsorpcija sa varijacijom pritiska za protok retentata).
[0019] Na osnovu ovog stanja tehnike, cilj predloženog pronalaska je postupak separacije i prečišćavanja gasnih smeša koji neće imati nedostatke postupaka aktuelnog stanja tehnike ili će takvi nedostaci biti prisutni samo u manjoj meri. Posebno treba obezbediti postupke i postrojenja koji će istovremeno isporučivati permeatni i retentatni gas visoke čistoće. Osim toga, dodatni cilj je da takvi postupci i takvo postrojenje ima prednost u pogledu investicionih i operativnih troškova i/ili da omogućavaju jednostavnije odvijanje procesa.
[0020] Osim toga, dodatni cilj je obezbeđivanje eventualno univerzalno primenljivih postupaka/postrojenja za proizvoljne gasne smeše. Takođe treba da postoji mogućnost odvajanja gasnih protoka koji se stvaraju tokom proizvodnje biogasa i zemnog gasa, odn. ugljendioksid i metan u prisustvu drugih gasova, kao što su voda, vodonik, vodonik sulfid.
[0021] Još jedan poseban cilj predloženog pronalaska je obezbeđivanje postupka koji omogućava prečišćavanje protoka neprerađenog gasa koji sadrži metan, kojim se u poređenju sa postupkom aktuelnog stanja tehnike, pri istom protoku, postiže manja emisija metana, a time i manje opterećenje okoline ovim intenzivnim gasom staklene bašte.
[0022] Ostali neprecizirani ciljevi proističu iz sveukupnog konteksta sledećih patentnih zahteva, opisa, primera i slika.
[0023] Neočekivano je otkriveno da postupak shodno patentnom zahtevu 1 može da obezbedi čiste protoke permeata i retentata, bez potrebe za više od jednog kompresora ili daljeg prečišćavanja protoka permeata ili retentata. Postupak shodno pronalasku stoga omogućava da se istovremeno dostignu protoci permeata i retentata velike čistoće.
Investicioni troškovi za postrojenje su niski, ne zahtevaju se dodatni naredni postupci prečišćavanja. Zbog toga se postavljeni cilj može postići samo membranskom separacijom.
[0024] Predloženi pronalazak je detaljno opisan u nastavku. Prethodno su definisani neki važni pojmovi. Koeficijent permeabilnosti pojedinačnih gasova predstavlja selektivnost membrane za separaciju u odnosu na dva gasa i stoga ukazuje na to koliko dobro će membrana moći da odvoji obe komponente iz gasne smeše. Kao permeat se označava ukupan protok na strani niskog pritiska membrane, membranskog modula ili koraka membranske separacije.
[0025] Kao permeatni gas se označava svaka komponenta na membrani, na membranskom modulu ili u koraku membranske separacije koja je dodata protoku permeata u odnosu na odgovarajući ulazni protok.
[0026] Kao retentat se označava ukupan protok na strani visokog pritiska membrane, membranskog modula ili koraka separacione membrane koji ne prođe kroz membranu. Kao retentatni gas se označava svaka komponenta na membrani, na membranskom modulu ili u koraku membranske separacije koja je dodata u protok retentata u odnosu na odgovarajući ulazni protok.
[0027] Neprerađeni gas, odn. smeša neprerađenih gasova, odn. protok neprerađenog gasa (17) označava gasnu smešu od najmanje dva gasa, odn. protok ove gasne smeše koji treba da se odvoji postupkom shodno pronalasku.
[0028] Ulazni protok (5) označava protok gasa koji se dovodi u separacioni stepen za ulazni protok (1). Ovaj protok može da odgovara realizaciji postupka za protok neprerađenog gasa (17), odn. protoku neprerađenog gasa koji je komprimovan u kompresoru. Nakon vraćanja drugog protoka permeata (9) i trećeg protoka retentata (10), ulazni protok (5) se sastoji od gasova iz protoka neprečišćenog gasa (17), drugog protoka permeata (9) i trećeg protoka retentata (10). Ulazni protok (5) se pri tom može generisati mešanjem protoka (9) i (10) zajedno sa nekomprimovanim protokom neprerađenog gasa (17) ili zajedno sa komprimovanim protokom neprerađenog gasa, ili sa jednim nekomprimovanim i jednim komprimovanim protokom neprerađenog gasa ili mešanjem protoka (9) i/ili (10) sa protokom neprerađenog gasa (17) u kompresoru. Kombinacije prethodno opisanih varijanti su obuhvaćene u predloženom pronalasku.
[0029] Separacioni stepen za ulazni protok (1) predstavlja stepen za membransku separaciju koji služi za razdvajanje ulaznog protoka (5) na prvi protok permeata i prvi protok retentata (6), odn. (7).
[0030] Stepen za separaciju retentata (2) predstavlja stepen za membransku separaciju koji može da ima istu ili različitu konstrukciju u odnosu na separacioni stepen za ulazni protok (1), za razdvajanje prvog protoka retentata (7) na drugi protok permeata i drugi protok retentata (9), odn. (8).
[0031] Stepen za separaciju permeata (3) predstavlja stepen za membransku separaciju koji može da ima istu ili različitu konstrukciju u odnosu na separacioni stepen za ulazni protok (1), odn. stepen za separaciju retentata (2), za razdvajanje prvog protoka permeata (6) na treći protok permeata i treći protok retentata (11), odn. (10).
[0032] Na osnovu sledećih opisa poželjnih i specijalnih oblika realizacije postupka shodno pronalasku, kao i poželjnih i posebno pogodnih realizacija, crteža i opisa crteža, pronalazak se detaljno objašnjava samo na primeru, tj. nije ograničen na ove primere realizacije i primene ili na kombinacije karakteristika navedenih u primerima pojedinačnih realizacija.
[0033] Pojedinačne karakteristike, koje su ilustrovane u vezi sa konkretnim primerima realizacije, nisu ograničene na ove primere realizacije ili kombinaciju uobičajenih karakteristika iz ovih primera realizacija, već se u okviru tehničkih mogućnosti mogu kombinovati sa bilo kojim drugim varijantama, čak i ako nisu posebno napomenute u ovom dokumentu.
Iste referentne oznake na pojedinačnim slikama i crtežima označavaju komponente sa istom ili sličnom funkcijom. Na osnovu ilustracija na crtežima su predstavljene i takve karakteristike koje nisu predviđene sa referentnim oznakama, nezavisno od toga da li su takve karakteristika opisane u nastavku ili ne. S druge strane, postoje i karakteristike koje su sadržane u ovom opisu, ali nisu vidljive niti predstavljene na crtežu, što je razumljivo stručnjacima.
[0034] Postupak shodno pronalasku obuhvata grupu od tri stepena za membransku separaciju. Svaki stepen se sastoji od jednog ili više fizičkih modula za separaciju gasa, koji su povezani paralelno i/ili redno u okviru jednog stepena. Kao pogonska sila za separaciju gasa u modulima, generiše parcijalni diferencijalni pritisak između strane retentata i strane permeata odgovarajućih stepena za membransku separaciju. Parcijalni diferencijalni pritisak se može generisati bilo pomoću kompresora (4), koji je postavljen na strani dovoda separacionog stepena za ulazni protok (1), i/ili pomoću najmanje jedne, a poželjno jedne ili dve vakuumske pumpe (nisu predstavljene na sl. 11 do 13) poželjno na strani permeata stepena za separaciju retentata (2) u drugom protoku permeata (9) i/ili na strani permeata stepena za separaciju permeata (3) u trećem protoku permeata (11). Ako je potrebno, može biti pogodno da se u jednom ili više stepena za membransku separaciju, pomoću protoka gasa za ispiranje, generiše, odn. pojača parcijalni diferencijalni pritisak .
[0035] U poželjnom obliku realizacije predloženog pronalaska, kompresor (4) dovodi smešu neprerađenog gasa, odn. gasnu smešu od protoka neprerađenog gasa (17) i drugog protoka permeata (9) i/ili trećeg protoka retentata (10), na željeni pritisak u opsegu od 5 do 100 bara, poželjno na pritisak od 9 do 75 bara. Rezultujući ulazni protok (5) se vodi u separacioni stepen za ulazni protok (1). U separacionom stepenu za ulazni protok (1) se vrši predseparacija smeše neprerađenog gasa na permeabilnije komponente (permeatni gas), koje u velikom delu dospevaju u permeat prvog stepena i manje permeabilne komponente (retentatni gas), koje membrana pretežno vraća i koji se akumuliraju u retentatu.
[0036] Postupak shodno pronalasku se karakteriše time da je konfigurisan tako da se koncentracija najmanje jednog permeatnog gasa separacionog stepena za ulazni protok (1) nakon vraćanja drugog protoka permeata (9) i trećeg protoka retentata (10) u ulazni protok (5) povećava, poželjno za najmanje 2%, poželjnije za najmanje 3% i veoma poželjno za 3 do 40% u odnosu na koncentraciju u protoku neprerađenog gasa (17). Povećanje može da zavisi od sastava protoka neprerađenog gasa (17), što je posebno izraženo pri niskim koncentracijama permeatnih gasova (10 do 20%). Po pravilu, povećanje koncentracije jednog od permeatnih gasova iznosi od 2 do 15%, veoma poželjno od 3 do 8%, kada sadržaj permeatnih gasova u protoku neprerađenog gasa (17) iznosi od 30 do 70%. Inventori su uglavnom otkrili da u procesu dolazi do povećanja retentatnih gasova i da se gubitak retentatnog gasa smanjuje kada se u separacionom stepenu za ulazni protok (1) poveća koncentracija permeatnih gasova. U istom koraku separacionog stepena (= odnos protoka permeata i ulaznog protoka posmatranog stepena) dospeva značajno manja količina permeatnog gasa u permeat separacionog stepena za ulazni protok (1) kada se poveća koncentracija najmanje jedne permeabilnije komponente A u separacionom stepenu za ulazni protok (1) ili se poveća koncentracija jednog od permeatnih gasova A u ulaznom protoku (5). Analogno tome, utvrđeno je da dolazi do smanjenja kada se smanji koncentracija komponente A ili jednog permeatnog gasa A u ulaznom protoku (5) koji treba prečistiti. Tako korak separacionog stepena za koncentraciju od 50% jedne komponente A ili jednog od permeatnih gasova A u ulaznom protoku (5) koji treba prečistiti iznosi između 10 i 60%, poželjno između 15 i 55%, a posebno poželjno između 20 i 50%. U posebno poželjnom obliku realizacije predloženog pronalaska, postupak shodno pronalasku je stoga konstruisan tako da sadržaj permeatnog(ih) gasa(ova) kod separacionog stepena za ulazni protok (1) u ulaznom protoku (5) bude veći ili jednak 40 zapr. %, poželjno veći od 50 zapr. %, a veoma poželjno veći od 55 zapr. % u odnosu na zapreminu ulaznog protoka (5), nakon vraćanja drugog protoka permeata (9) i trećeg protoka retentata (10).
[0037] Zahvaljujući ovom povećanju koncentracije permeatnog gasa u ulaznom protoku (5) se na objašnjeni način povećava efikasnost separacionog stepena za ulazni protok (1), što za posledicu ima manje vraćanje retentatnog gasa B u prvi protok permeata (6). Ovo, pak, povećava efikasnost stepena za separaciju permeata (3) i obezbeđuje da se i ovde smanji količina nepoželjnog retentatnog gasa u trećem protoku permeata (10). Ovo ima prednost posebno kod separacije neprerađenih gasova koji sadrže metan, jer se neželjene emisije metana, koji izaziva efekat staklene bašte, mogu smanjiti u značajnoj meri.
[0038] Generalno se može reći da u separacionom stepenu za ulazni protok (1) iz ulaznog protoka (5) u permeat poželjno prelazi od 20 do 100%, a veoma poželjno od 40 do 70% komponente A ili jednog od permeatnih gasova A.
[0039] Retentat separacionog stepena za ulazni protok (1) se opciono preko smanjenja pritiska pomoću opcionog ventila za smanjenje pritiska (12) ili preko povećanja pritiska, uz pomoć prvog protoka retentata (7) vraća u stepen za separaciju retentata (2) gde se vrši fino prečišćavanje. Na strani retentata kod stepena za separaciju retentata (2), tj. u drugom protoku retentata (8), poželjno se nalazi jedan ventil za smanjenje pritiska (13), pomoću koga se može podesiti i održavati konstantan pritisak u sistemu. Sadržaj manje permeabilnih komponenti ili retentatnog gasa B se dodatno povećava u stepenu za separaciju retentata (2), tako da sadržaj komponente B ili retentatnog gasa B u drugom protoku retentata (8) iznosi više od 90%, poželjno više od 95% i veoma poželjno više od 97%. U posebno poželjnoj varijanti, postupak shodno pronalasku se karakteriše time da se najmanje 95%, poželjno najmanje 97%, posebno poželjno najmanje 99% i veoma poželjno najmanje 99,5 % komponente retentata, koja je sa protokom neprerađenog gasa (17) ušla u separacioni stepen za ulazni protok (1), izbacuje preko drugog protoka retentata (8).
[0040] Korak separacionog stepena za separaciju retentata (2) pri koncentraciji komponente A ili permeatnog gasa A od 50% u prvom protoku retentata (7) iznosi između 10 i 60%, poželjno između 20 i 50 %.
[0041] Permeat stepena za separaciju retentata (2) se vraća preko drugog protoka permeata (9), uvodi se u ulazni protok (5) i dalje obrađuje. Ovo se - kao što je objašnjeno u definiciji pojma „ulazni protok“ - u zavisnosti od toga da li se koristi jedan kompresor (4) ili višestepeni kompresor (4) može vršiti na različite načine. Kod jednostepenog kompresora (4) se drugi protok permeata (9) poželjno dovodi na usisnu stranu kompresora (4)(vidi sl. 11). Kada se koristi višestepeni kompresor, onda je poželjno da se drugi protok permeata (9) uvede u kompresor između dva kompresorska stepena.
[0042] Permeat separacionog stepena za ulazni protok (1) obogaćen komponentom A ili permeatnim gasom A se preko prvog protoka permeata (6) dovodi u stepen za separaciju permeata (3). Ako je potrebno, ventilom za smanjenje pritiska (14) u protoku retentata stepena za separaciju permeata (3), tj. trećem protoku retentata (10), može se sprečiti da pritisak permeata kod separacionog stepena za ulazni protok (1) padne na atmosferski pritisak (vidi sl.11). Na ovaj način se održava pogonska sila za stepen za separaciju permeata (3). Stepen za separaciju permeata (3) proizvodi permeat sa sadržajem komponente A ili permeatnog gasa A većim od 95%, poželjno većim od 97% i veoma poželjno većim od 99%, koji se preko trećeg protoka permeata (11) izbacuje iz sistema. U posebno poželjnom obliku realizacije, sistem je konstruisan tako da se najviše 5%, poželjno najviše 3%, posebno poželjno najviše 1% i veoma poželjno najviše 0,5% komponente retentata, koja je sa protokom neprerađenog gasa (17) ušla u separacioni stepen za ulazni protok (1), izbacuje preko trećeg protoka permeata (11).
[0043] Korak separacionog stepena za separaciju permeata (3) iznosi između 50 i 95%, poželjno između 70 i 93%.
[0044] Treći protok retentata (10) se vraća, dovodi u ulazni protok (5) i ponovo obrađuje. Ovo se, kao što je objašnjeno, može vršiti na različite načine i može npr. zavisiti od toga da li se koristi jedan kompresor (4) ili višestepeni kompresor (4). Kod jednostepenog kompresora (4) se treći protok retentata (10) poželjno dovodi na usisnu stranu kompresora (4) (vidi sl. 11). Kada se koristi višestepeni kompresor, onda je poželjno da se treći protok retentata (10) uvede u kompresor između dva kompresorska stepena.
[0045] U poželjnom obliku realizacije sistema shodno pronalasku, retentat iz stepena za separaciju permeata (3) se bez potpunog rasterećenja vraća u viši kompresorski stepen kompresora (4).
[0046] U poželjnom obliku realizacije sistema shodno pronalasku, retentat iz stepena za separaciju permeata (3) se bez potpunog rasterećenja, kao i permeat iz drugog separacionog stepena, vraća u viši kompresorski stepen kompresora (4).
[0047] Postupak shodno pronalasku se posebno karakteriše time da je konstruisan tako da je zbir zapremina gasova vraćenih u drugi protok permeata (9) i treći protok retentata (10) manji od 60 zapr. %, poželjno 10 do 50 zapr. %, a veoma poželjno 20 do 40 zapr. % zapremine protoka neprerađenog gasa (17). Upravljanje količinom vraćenih protoka retentatnog gasa može se npr. regulisati izborom odgovarajućeg membranskog modula u stepenima za membransku separaciju (1) do (3) ili preko pritisaka u sistemu, ili preko tokova. Stoga se postupak shodno pronalasku karakteriše time da se obezbeđuje gore objašnjeno povećanje koncentracije komponente permeata u ulaznom protoku (5) uprkos veoma malom povratnom protoku. Ovo značajno povećava efikasnost celokupnog postupka.
[0048] Prvi protok permeata (6) se poželjno vodi tako da ulazni pritisak stepena za separaciju permeata (3), poželjno pomoću ventila za smanjenje pritiska (14) na strani retentata kod stepena za separaciju permeata (3), iznosi između 1 i 30 bara, poželjno između 2 i 20 bara, a posebno poželjno između 3 i 10 bara.
[0049] Kao što je objašnjeno, ovo je posebno pogodno kada se koristi višestepeni kompresor (4). U tom slučaju se može odbaciti kompletno rasterećenje retentata kod stepena za separaciju permeata (3) , jer se retentat kod stepena za separaciju permeata (3) može dovesti između dva kompresorska stepena kompresora (4).
[0050] S obzirom na to da će stepen za separaciju retentata (2) pri rasterećenju na ulazni pritisak po pravilu raditi u limitiranom opsegu selektivnosti, može biti pogodno da se samo drugi protok permeata (9) rastereti na viši nivo pritiska pomoću višestepene jedinice za povećanje pritiska, tj. višestepnog kompresora (4), jer se na taj način smanjuju operativni troškovi kompresione jedinice bez značajnijeg pogoršanja rezultata separacije. U posebno poželjnom obliku realizacije predloženog pronalaska zato se koristi višestepeni kompresor (4) i protoci gasova (9) i (10) se u ovaj kompresor dovode između odgovarajuća dva kompresorska stepena. Takvo povezivanje je prikazano na sl.12.
[0051] Kao što je već navedeno, sistem može da sadrži jedan ili više ventila za smanjenje pritiska (12), (13) ili (14). U poželjnom obliku realizacije, uz pomoć ventila za smanjenje pritiska (14) poželjno se obezbeđuje da pad pritiska na separacionom stepenu za ulazni protok (1) bude ograničen između 1 i 30 bara, poželjno između 2 i 20 bara, a posebno poželjno između 3 i 10 bara. Istovremeno ili alternativno se uz pomoć ventila za smanjenje pritiska (13) poželjno obezbeđuje da pad pritiska na separacionom stepenu za ulazni protok (1) i stepenu za separaciju retentata (2) bude ograničen između 1 i 100 bara, poželjno između 5 i 80 bara, a posebno poželjno između 10 i 70 bara.
[0052] Postupak shodno pronalasku se u principu može realizovati sa svim membranama koje su u stanju da izvrše separaciju smeše od dva gasa ili smeše od više gasova. Kao materijali za membrane su poželjno, ali ne i isključivo, koriste veštački materijali. Kao veštački materijal u separacionom sloju posebno su pogodni poliimid, poliamid, polisulfon, acetat celuloze i derivati, polifenilenoksid, polisiloksan, polimer sa karakterističnim mikroporama, mešovite matrične membrane, membrane sa olakšanim transportom, polietilenoksid, polipropilenoksid, grafitne membrane ili zeolit, ili njihove mešavine.
[0053] Posebno pogodne membrane kao materijal za separacioni sloj, odn. za kompletnu membranu imaju poliamid opšte formule.
R se bira iz grupe koja se sastoji od
x,y: molski udeo sa 0 < x < 0,5 i 1 > y > 0,5
. Takve membrane proizvođača Evonik Fibres GmbH dostupne su pod nazivima Polyimid P84 i Polyimid P84 HT. Postupak za proizvodnju ovakvih poželjnih membrana objavljeni su u WO 2011/009919 A1. Sve membrane koje su objavljene u ovoj publikaciji mogu se pogodno primeniti u ovom postupku shodno pronalasku. Da bi se izbegla ponavljanja, sadržaj ove patentne prijave ovde treba u potpunosti uzeti u obzir kao referencu. Utvrđeno je da se sa ovim membranama mogu postići najbolji rezultati separacije.
[0054] Poželjno je koristiti membrane od šupljih vlakana i/ili ravnog platna. Ove membrane se ugrađuju u module koji se zatim koriste za separaciju. Kao moduli se mogu koristiti svi u tehnologiji poznati moduli za separaciju gasova, kao što su na primer, ali bez ograničenja na njih, moduli za separaciju sa šupljim vlaknima, moduli za separaciju sa tamponom ili moduli za separaciju sa sklopom cevi.
[0055] Membranski moduli za separaciju gasova shodno pronalasku imaju selektivnost za smeše u odnosu na komponentu A i B (= odnos protoka materijala A i materijala B kroz membranu) od najmanje 30, poželjno najmanje 35, posebno poželjno najmanje 40, i veoma poželjno od najmanje 45 i izuzetno poželjno od najmanje 45 do 80. Selektivnije membrane imaju prednost efikasnije separacije i manje količine permeata iz stepena za separaciju retentata (2), odn. manje količine retentata iz stepena za separaciju permeata (3) u recirkulaciji. U slučaju korišćenja jednostepenog kompresora (4), tada se i manje gasa mora dvostruko komprimovati, što sa sobom donosi ekonomične prednosti u radu postrojenja. Kod veoma selektivnih membranskih modula sa selektivnošću od 45, samo oko 35% gasova, koji su u obliku neprerađenog gasa uvedeni u separacioni stepen za ulazni protok (1), moraju da se dvostruko komprimuju, dok se kod membranskog modula sa selektivnošću od samo 10, količina za dvostruku kompresiju kreće do 300%. Podatak 35%, odn.300%, zasniva se na eksperimentu kod koga je specificirana gasna smeša sa ekvimolarnim količinama komponente A i B (=ulaz), gde je dobijeno 98,5% komponente B u retentatnom gasu stepena (2) i 99% komponente B u permeatnom protoku stepena (3).
[0056] Očigledno je da proces shodno pronalasku sa selektivnim membrana može da se izvodi mnogo ekonomičnije i da se veličina kompresora i potrebna energija mogu smanjiti.
[0057] Postupak shodno pronalasku posebno ima tu prednost da se radi o čisto membranskom postupku i da se bez dodatnog prečišćavanja dobija protok permeata i/ili protok retentata (11), odn. (8) za veliki broj primena. Na primer, kod prečišćavanja biogasa ili zemnog gasa (=odvajanje ugljendioksida iz metana) više nije potrebna adsorpcija sa varijacijom pritiska ili aminsko ispiranje za fino prečišćavanje retentata da bi se mogli uvesti u mrežu za snabdevanje zemnim gasom.
[0058] Osim toga, pomoću postupka shodno pronalasku, istovremeno se može proizvesti prečišćeni protok retentata (8) i prečišćeni protok permeata (11) u slučaju prečišćavanja biogasa i zemnog gasa. Stoga se bez većih gubitaka metana i bez većeg ugrožavanja okoline gas može ispustiti u atmosferu, a da ne mora da se podvrgava dodatnoj obradi putem katalitičkog post-sagorevanja ili korišćenja u kogenerativnom postrojenju. Stoga više nisu potrebne investicije u dalje delove postrojenja, što obezbeđuje ekonomičniji proces prečišćavanja biogasa i zemnog gasa.
[0059] Dodatna prednost se sastoji u tome da postupak shodno pronalasku ima značajno manje aparaturne i energetske troškove u odnosu na postupak aktuelnog stanja tehnike. Kombinovanjem karakteristika shodno pronalasku, kao što su selektivnost za gasnu smešu, upravljanje količinama koje se vraćaju u protoke retentata i povećanje komponente permeata u ulaznom protoku (5) posebno se mogu podesiti postupci koji u velikoj meri nadmašuju postupke aktuelnog stanja tehnike.
[0060] Postupak shodno pronalasku se naročito može koristiti za separaciju gasnih smeša koje se sastoje od najmanje dva gasa, gde je veoma poželjno da gasna smeša za separaciju bude smeša pretežno, ali ne isključivo, od ugljendioksida i metana ili pretežno, ali ne isključivo, od vodonika i metana ili pretežno, ali ne isključivo, od ugljendioksida i vodonika, ili neprerađeni biogas ili neprerađeni zemni gas.
[0061] Sledeći primeri treba da opišu i bliže objasne predloženi pronalazak, koji se ne ograničava na iste.
[0062] U sledećim primerima se može pokazati da se korišćenjem povezivanja modula shodno pronalasku i primenom određenih pritisaka istovremeno može proizvesti metan čistoće od preko 96% i ugljendioksid čistoće preko 97% iz mešavine ugljendioksida i metana u odnosu 50:50.
[0063] Uporedni primer 1: Separacija mešavine od metana i ugljendioksida sa odnosom mešanja 50:50 pomoću relativno selektivne poliimidne membrane
Slika 11 predstavlja korišćeno povezivanje. Svaki stepen se sastoji od separacionog modula sa membranom od poliimidnih šupljih vlakana firme UBE (tip NM B01 A). Zapremina od 1,78 m<3>/h smeše neprerađenog gasa, koja se sastoji od 50% metana i d 50% ugljendioksida, što otprilike odgovara smeši gasova biogasa, uvodi se u komoru za mešanje (nije prikazano na sl.11), a zatim se zajedno sa gasom vraćenim iz protoka gasova (9) i (10) komprimuje na 25 bara. Komprimovani gas, ohlađen na 20 °C, dovodi se na separacioni stepen za ulazni protok (1). Retentat separacionog stepena za ulazni protok (1) se zatim preko prvog protoka retentata (7) vodi u stepen za separaciju retentata (2). Redukcioni ventil (13) na strani retentata kod stepena za separaciju retentata (2) se podešava na 18,2 bara i tako određuje pogonsku silu kroz membranu stepena za membransku separaciju (1) i (2). Retentat stepena za separaciju retentata (2) sadrži 98,5% metana i 1,5% ugljendioksida. Stepen za separaciju retentata napušta 0,895 m<3>/h ove smeše (2). Permeat stepena za separaciju retentata (2) ima zapreminski protok od 0,743 m3/h sa sadržajem metana od 34,5% i sadržajem ugljendioksida od 65,5 % i preko drugog protoka permeata (9) se dovodi u komoru za mešanje i ponovo komprimuje kompresorom (4).
[0064] Permeat separacionog stepena za ulazni protok (1) ima zapreminski protok od 1,67 m3/h sa sadržajem ugljendioksida od 91,0% i sadržajem metana od 9,0% i preko prvog protoka permeata (6) se dovodi u stepen za separaciju permeata (3) kao ulazni protok.
Međutim, pad pritiska na membrani stepena (1) neće smanjiti pritisak na ambijentalni pritisak, već će se ograničiti na 4,2 bara pomoću redukcionog ventila (14) na strani retentata stepena za separaciju permeata (3). Rezultat je treći protok permeata (11) iz stepena za separaciju permeata (3) od 0,885 m<3>/h, koji se sastoji od 99,0 % ugljendioksida i samo 1,0 % metana. Treći protok retentata (10) iz stepena za separaciju permeata (3), koji iznosi 0,801 m<3>/h i sastoji se od 17,9 % metana i 82,1 % ugljendioksida, vraća se u komoru za mešanje i podvrgava daljoj kompresiji. Zbir recirkulirajućih protoka gasova (9) i (10) stoga iznosi 1,544 m<3>/h ili 86,7% u odnosu na dovedenu količinu gasa za separaciju. Dobija se protok čistog proizvoda sa relativno velikim stepenom dvostruke kompresije. Korišćene membrane pokazuju umerenu selektivnost smeše za ugljendioksid u odnosu na metan, od 20.
Primer 1: Separacija mešavine od metana i ugljendioksida sa odnosom mešanja 50:50 pomoću visokoselektivne poliimidne membrane
[0065] Slika 11 predstavlja korišćeno povezivanje. Svaki stepen se sastoji od jednog separacionog modula sa membranom od šupljih vlakana sa separacionom površinom od oko 5 m<2>po modulu. Poliimidna šuplja vlakna su proizvedena shodno primeru 19 austrijske patentne prijave A1164/2009, gde je obrada vršena na temperaturi od 40 °C umesto od 10 °C. Zapremina od 1 m<3>/h smeše neprerađenog gasa, koja se sastoji od 50% metana i d 50% ugljendioksida, što otprilike odgovara smeši gasova biogasa, uvodi se u komoru za mešanje, a zatim se zajedno sa gasom vraćenim iz protoka gasova (9) i (10) komprimuje na 25 bara. Komprimovani gas, ohlađen na 20 °C, dovodi se na separacioni stepen za ulazni protok (1). Retentat kod ovog stepena se dovodi pomoću prvog protoka retentata (7) stepena za separaciju retentata (2). Redukcioni ventil (13) na strani retentata kod stepena za separaciju retentata (2) se podešava na 18,4 bara i tako određuje pogonsku silu kroz membranu stepena za membransku separaciju (1) i (2). Retentat stepena za separaciju retentata (2) sadrži 98,5% metana i 1,5% ugljendioksida. Stepen za separaciju retentata napušta 0,503 m<3>/h ove smeše (2). Permeat stepena za separaciju retentata (2) ima zapreminski protok od 0,262 m<3>/h sa sadržajem metana od 24,6% i sadržajem ugljendioksida od 75,4% i preko drugog protoka permeata (9) se dovodi u komoru za mešanje i ponovo komprimuje kompresorom (4).
[0066] Permeat separacionog stepena za ulazni protok (1) ima zapreminski protok od 0,547 m<3>/h sa sadržajem ugljendioksida od 92,4% i sadržajem metana od 7,6% i preko prvog protoka permeata (6) se dovodi u stepen za separaciju permeata (3) kao ulazni protok.
Međutim, pad pritiska na membrani stepena (1) neće smanjiti pritisak na ambijentalni pritisak, već će se ograničiti na 5,0 bara pomoću redukcionog ventila (14) na strani retentata stepena za separaciju permeata (3). Rezultat je treći protok permeata (11) iz stepena za separaciju permeata (3) od 0,497 m<3>/h, koji se sastoji od 99,0 % ugljendioksida i samo 1,0 % metana. Treći protok retentata (10) iz stepena za separaciju permeata (3) iznosi 0,050 m<3>/h. Zbir recirkulirajućih protoka gasova (9) i (10) stoga iznosi 0,312m<3>/h ili 31,2% u odnosu na dovedenu količinu gasa za separaciju. Dobija se protok čistog proizvoda sa umerenim stepenom dvostruke kompresije. Korišćene membrane pokazuju veliku selektivnost smeše za ugljendioksid u odnosu na metan, od 45. Velika selektivnost od 45 u odnosu na 20 u uporednom primeru stoga omogućava ekonomski pogodan proces zahvaljujući manjoj rekompresiji od 31,2% umesto 86,7%.
Primer 2: Separacija mešavine od metana i ugljendioksida sa odnosom mešanja 50:50 pomoću visokoselektivne poliimidne membrane, sa sadržajem metana u protoku permeata manjim od 0,5%
[0067] Da bi se ispunili različiti zakonski uslovi, neophodno je da se gubitak metana u atmosferu drži na što nižem nivou. Slika 11 predstavlja povezivanje koje je korišćeno da bi se koncentracija metana u trećem protoku permeata (11) spustila ispod 0,5 zapr.%. Svaki stepen se sastoji od jednog separacionog modula sa membranom od šupljih vlakana sa separacionom površinom od oko 5 m<2>po modulu. Poliimidna šuplja vlakna su proizvedena shodno primeru 19 austrijske patentne prijave A1164/2009, gde je obrada vršena na temperaturi od 40 °C umesto od 10 °C. Zapremina od 1 m<3>/h smeše neprerađenog gasa, koja se sastoji od 50% metana i d 50% ugljendioksida, što otprilike odgovara smeši gasova biogasa, uvodi se u komoru za mešanje, a zatim se zajedno sa gasom vraćenim iz protoka gasova (9) i (10) komprimuje na 25 bara. Komprimovani gas, ohlađen na 20 °C, dovodi se na separacioni stepen za ulazni protok (1). Retentat kod ovog stepena se dovodi pomoću prvog protoka retentata (7) stepena za separaciju retentata (2). Redukcioni ventil (13) na strani retentata kod stepena za separaciju retentata (2) se podešava na 18,1 bara i tako određuje pogonsku silu kroz membranu stepena za membransku separaciju (1) i (2). Retentat stepena za separaciju retentata (2) sadrži 98,5% metana i 1,5% ugljendioksida. Stepen za separaciju retentata napušta 0,505 m<3>/h ove smeše (2). Permeat stepena za separaciju retentata (2) ima zapreminski protok od 0,244 m<3>/h sa sadržajem metana od 26,1% i sadržajem ugljendioksida od 73,9% i preko drugog protoka permeata (9) se dovodi u komoru za mešanje i ponovo komprimuje kompresorom (4).
Permeat separacionog stepena za ulazni protok (1) ima zapreminski protok od 0,607 m<3>/h sa sadržajem ugljendioksida od 93,1% i sadržajem metana od 6,9% i preko prvog protoka permeata (6) se dovodi u stepen za separaciju permeata (3) kao ulazni protok. Međutim, pad pritiska na membrani stepena (1) neće smanjiti pritisak na ambijentalni pritisak, već će se ograničiti na 4,4 bara pomoću redukcionog ventila (14) na strani retentata stepena za separaciju permeata (3). Rezultat je treći protok permeata (11) iz stepena za separaciju permeata (3) od 0,495 m<3>/h, koji se sastoji od 99,5 % ugljendioksida i samo 0,5 % metana. Treći protok retentata (10) iz stepena za separaciju permeata (3), koji iznosi 0,112 m<3>/h i sastoji se od 35% metana i 65% ugljendioksida, vraća se u komoru za mešanje i podvrgava daljoj kompresiji. Zbir recirkulirajućih protoka gasova (9) i (10) stoga iznosi 0,356m<3>/h ili 35,6% u odnosu na dovedenu količinu gasa za separaciju. Dobija se protok čistog proizvoda sa umerenim stepenom dvostruke kompresije. Korišćene membrane pokazuju veliku selektivnost smeše za ugljendioksid u odnosu na metan, od 45.
Primer 3: Separacija mešavine od metana i ugljendioksida sa odnosom mešanja 50:50 pomoću visokoselektivne poliimidne membrane, sa sadržajem metana u protoku permeata manjim od 0,5%, uz pomoć vakuumske pumpe za permeat stepena 2
[0068] Da bi se ispunili različiti zakonski uslovi, neophodno je da se gubitak metana u atmosferu drži na što nižem nivou. Slika 11 predstavlja povezivanje, dopunjeno vakuumskom pumpom, koja nije prikazana na sl.11 koje je korišćeno za smanjenje koncentracije metana u trećem protoku permeata (11) na ispod 0,5 zapr. %. Svaki stepen se sastoji od jednog separacionog modula sa membranom od šupljih vlakana sa separacionom površinom od oko 5 m<2>po modulu. Poliimidna šuplja vlakna su proizvedena shodno primeru 19 austrijske patentne prijave A1164/2009, gde je obrada vršena na temperaturi od 40 °C umesto od 10 °C. Zapremina od 1 m<3>/h smeše neprerađenog gasa, koja se sastoji od 50% metana i d 50% ugljendioksida, što otprilike odgovara smeši gasova biogasa, uvodi se u komoru za mešanje, a zatim se zajedno sa gasom vraćenim iz protoka gasova (9) i (10) komprimuje na 25 bara. Komprimovani gas, ohlađen na 20 °C, dovodi se na separacioni stepen za ulazni protok (1). Retentat kod ovog stepena se dovodi pomoću prvog protoka retentata (7) stepena za separaciju retentata (2). Redukcioni ventil (13) na strani retentata kod stepena za separaciju retentata (2) se podešava na 14,5 bara i tako određuje pogonsku silu kroz membranu stepena za membransku separaciju (1) i (2). Retentat stepena za separaciju retentata (2) sadrži 98,5% metana i 1,5% ugljendioksida. Stepen za separaciju retentata napušta 0,505 m<3>/h ove smeše (2). Permeat stepena za separaciju retentata (2) ima pritisak od 0,2 bara koji je postignut pomoću vakuumske pumpe i ima zapreminski protok od 0,371 m<3>/h sa sadržajem metana od 13,3% i sadržajem ugljendioksida od 86,7%. Protok gasa se sa potisne strane vakuumske pumpe preko drugog protoka permeata (9) dovodi u komoru za mešanje i ponovo komprimuje kompresorom (4).
Permeat separacionog stepena za ulazni protok (1) ima zapreminski protok od 0,542 m<3>/h sa sadržajem ugljendioksida od 94,8% i sadržajem metana od 5,2% i preko prvog protoka permeata (6) se dovodi u stepen za separaciju permeata (3) kao ulazni protok. Međutim, pad pritiska na membrani stepena (1) neće smanjiti pritisak na ambijentalni pritisak, već će se ograničiti na 4,4 bara pomoću redukcionog ventila (14) na strani retentata stepena za separaciju permeata (3). Rezultat je treći protok permeata (11) iz stepena za separaciju permeata (3) od 0,495 m<3>/h, koji se sastoji od 99,5 % ugljendioksida i samo 0,5 % metana. Treći protok retentata (10) iz stepena za separaciju permeata (3), koji iznosi 0,047 m<3>/h i sastoji se od 54,9% metana i 45,1% ugljendioksida, vraća se u komoru za mešanje i podvrgava daljoj kompresiji. Zbir recirkulirajućih protoka gasova (9) i (10) stoga iznosi 0,417m<3>/h ili 41,7% u odnosu na dovedenu količinu gasa za separaciju. Dobija se protok čistog proizvoda sa umerenim stepenom dvostruke kompresije. Korišćene membrane pokazuju veliku selektivnost smeše za ugljendioksid u odnosu na metan, od 45. Za razliku od prethodnog primera 2, potreban je manji pritisak (14,5 bara umesto 18,1 bara = 80,1% pritiska) i samo 6,1% više dvostruke kompresije, što dovodi do uštede u kompresiji.
Primer 4: Separacija mešavine od metana i ugljendioksida sa odnosom mešanja 50:50 pomoću visokoselektivne poliimidne membrane, sa sadržajem metana u protoku permeata manjim od 0,5%, uz pomoć vakuumske pumpe za permeat stepena 2 i sa boljom čistoćom retentata
[0069] Da bi se ispunili različiti zakonski uslovi, neophodno je da se gubitak metana u atmosferu drži na što nižem nivou.
[0070] Slika 11 predstavlja povezivanje, dopunjeno vakuumskom pumpom, koja nije prikazana na sl. 11, koje je korišćeno za smanjenje koncentracije metana u drugom protoku retentata (8). Vakuumom se poboljšava odnos pritisaka u stepenu za separaciju retentata (2) tako što se smanjuje pritisak u drugom protoku permeata (9), čime se povećava pogonska sila i postižu veće čistoće u drugom protoku retentata (8).
[0071] Svaki stepen se sastoji od jednog modula sa separacionom površinom od oko 5 m<2>po modulu. Poliimidna šuplja vlakna su proizvedena shodno primeru 19 austrijske patentne prijave A1164/2009, gde je obrada vršena na temperaturi od 40°C umesto od 10°C.
Zapremina od 1 m<3>/h smeše neprerađenog gasa, koja se sastoji od 50% metana i d 50% ugljendioksida, što otprilike odgovara smeši gasova biogasa, uvodi se u komoru za mešanje, a zatim se zajedno sa gasom vraćenim iz protoka gasova (9) i (10) komprimuje na 25 bara. Komprimovani gas, ohlađen na 20 °C, dovodi se na separacioni stepen za ulazni protok (1). Retentat kod ovog stepena se dovodi pomoću prvog protoka retentata (7) stepena za separaciju retentata (2). Redukcioni ventil (13) na strani retentata kod stepena za separaciju retentata (2) se podešava na 18,1 bara i tako određuje pogonsku silu kroz membranu stepena za membransku separaciju (1) i (2). Retentat stepena za separaciju retentata (2) sadrži 99,7% metana i 0,3% ugljendioksida. Stepen za separaciju retentata napušta 0,499 m<3>/h ove smeše (2). Permeat stepena za separaciju retentata (2) ima pritisak od 0,2 bara koji je postignut pomoću vakuumske pumpe i ima zapreminski protok od 0,258 m<3>/h sa sadržajem metana od 25,8% i sadržajem ugljendioksida od 74,2%. Protok gasa se sa potisne strane vakuumske pumpe preko drugog protoka permeata (9) dovodi u komoru za mešanje i ponovo komprimuje kompresorom (4).
[0072] Permeat separacionog stepena za ulazni protok (1) ima zapreminski protok od 0,608 m<3>/h sa sadržajem ugljendioksida od 93,2% i sadržajem metana od 6,8% i preko prvog protoka permeata (6) se dovodi u stepen za separaciju permeata (3) kao ulazni protok.
Međutim, pad pritiska na membrani stepena (1) neće smanjiti pritisak na ambijentalni pritisak, već će se ograničiti na 4,4 bara pomoću redukcionog ventila (14) na strani retentata stepena za separaciju permeata (3). Rezultat je treći protok permeata (11) iz stepena za separaciju permeata (3) od 0,501 m<3>/h, koji se sastoji od 99,5 % ugljendioksida i samo 0,5 % metana. Treći protok retentata (10) iz stepena za separaciju permeata (3), koji iznosi 0,107 m<3>/h i sastoji se od 36,2% metana i 63,8% ugljendioksida, vraća se u komoru za mešanje i podvrgava daljoj kompresiji. Zbir recirkulirajućih protoka gasova (9) i (10) stoga iznosi 0,366m<3>/h ili 36,6% u odnosu na dovedenu količinu gasa za separaciju. Dobija se protok čistog proizvoda sa umerenim stepenom dvostruke kompresije. Korišćene membrane pokazuju veliku selektivnost smeše za ugljendioksid u odnosu na metan, od 45. Za razliku od prethodnog primera 3, korišćenjem vakuumske pumpe na strani permeata stepena za separaciju retentata (2) dobija se znatno čistiji retentat uz istu snagu kompresora. (99,7% metana umesto 98,5%)
Spisak slika:
[0073]
Sl. 1:
Uticaj odnosa pritisaka i selektivnosti na rezultat separacije
Sl. 2:
Jednostepeni stepen za membransku separaciju bez recirkulacije
Sl. 3:
Jednostepeni stepen za membransku separaciju sa recirkulacijom
Sl. 4:
Dvostepeni stepen za membransku separaciju sa rekompresijom i recirkulacijom Sl. 5:
Separacija retentata i permeata sa rekompresijom i recirkulacijom u drugom stepenu za retentate pre prvog stepena za retentate
Sl. 6:
Separacija retentata i permeata sa rekompresijom i recirkulacijom u drugom stepenu za retentate pre drugog stepena za retentate
Sl. 7:
Separacija permeata sa rekompresijom
Sl. 8:
Separacija retentata sa recirkulacijom permeata iz drugog stepena i separacija permeata sa rekompresijom
Sl. 9:
Separacija retentata sa recirkulacijom permeata iz drugog stepena
Sl. 10:
Interno povezivanje za separaciju permeata
Sl.11:
Primer povezivanja više membranskih modula shodno pronalasku

Claims (16)

  1. Patentni zahtevi 1. Postupak za separaciju protoka neprerađenog gasa (17) koji se uvodi u aparaturu koja se sastoji od jednog separacionog stepena za ulazni protok (1), stepena za separaciju retentata (2) i stepena za separaciju permeata (3), koji su izvedeni kao stepeni za membransku separaciju, kao i najmanje jednog kompresora (4) i/ili najmanje jedne, a poželjno jedne ili dve, vakuumske pumpe, gde se koriste separacioni stepen za ulazni protok (1) razdvaja ulazni protok (5), koji se sastoji od dve komponente A i B, gde je A permeabilnija komponenta, na prvi protok permeata (6) i prvi protok retentata (7), stepen za separaciju retentata (2) razdvaja prvi protok retentata (7) na drugi protok permeata (9), koji se vraća u protok neprerađenog gasa (17), i drugi protok retentata (8), koji se uzima kao prvi proizvod obogaćen komponentom B, stepen za separaciju permeata (3) razdvaja prvi protok permeata (6) na treći protok retentata (10), koji se vraća u protok neprerađenog gasa (17), i treći protok permeata (11), koji se uzima kao drugi proizvod obogaćen komponentom A, gde se prvi protok permeata (6) ne izlaže rekompresiji, gde je ukupna zapremina gasa vraćena u drugi protok permeata (9) i treći protok retentata (10) manja od 60 zapr.% zapremine protoka neprerađenog gasa (17), koncentracija komponente A, nakon vraćanja drugog protoka permeata (9) i trećeg protoka retentata (10), povećana u ulaznom protoku (5), poželjno za najmanje 2%, posebno poželjno za najmanje 3%, i veoma poželjno za 3 do 40% u odnosu na njihove koncentracije u protoku neprerađenog gasa (17), i gde je - barem u separacionom stepenu za ulazni protok (1), poželjno da sva tri membranska stepena (1) do (3), moduli za membransku separaciju gasnih smeša imaju selektivnost za smeše u odnosu na komponentu A i B od najmanje 30.
  2. 2. Postupak shodno patentnom zahtevu 1, naznačen time da se drugi protok permeata (9) i treći protok retentata (10) vode na usisnu stranu kompresora (4) radi ponovne obrade.
  3. 3. Postupak shodno patentnom zahtevu 1 ili 2 naznačen time da se koristi višestepeni kompresor (4).
  4. 4. Postupak shodno patentnom zahtevu 3 naznačen time da se drugi protok permeata (9) i/ili treći protok retentata (10) uvode u kompresor (4) između dva kompresorska stepena.
  5. 5. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 4, naznačen time da se prvi protok retentata (7) u/ili drugi protok retentata (8) i/ili treći protok retentata (10) vode kroz ventil za smanjenje pritiska.
  6. 6. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 5, naznačen time da najmanje jedan od stepena za membransku separaciju (1) do (3) bude membranski modul za separaciju gasova sa selektivnošću za smeše u odnosu na komponentu A i B od najmanje 35, poželjno od najmanje 40, a veoma poželjno od najmanje 45.
  7. 7. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 6, naznačen time da najmanje jedan od stepena za membransku separaciju (1) do (3) sadrži više od jednog membranskih modula za separaciju gasova koji su povezani paralelno i/ili redno.
  8. 8. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 7, naznačen time da membranski modul(i) za separaciju gasova budu izvedeni kao membrane sa šupljim vlaknima i/ili membrane sa ravnim platnom.
  9. 9. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 8, naznačen time da se kao materijali za separacioni sloj membrane koriste amorfni ili delimično kristalizovani veštački materijali, kao što su, ali bez ograničenja na poliimid, poliamid, polisulfon, acetat celuloze i derivati, polifenilenoksid, polisiloksan, polimer sa karakterističnim mikroporama, mešovite matrične membrane, membrane sa olakšanim transportom, polietilenoksid, polipropilenoksid ili njihove mešavine.
  10. 10. Postupak shodno patentnom zahtevu 9 naznačen time da se kao materijal za separacioni sloj membrane koristi poliimid sa opštom formulom
    R se bira iz grupe koja se sastoji od
    x,y: molski udeo sa 0 < x < 0,5 i 1 > y > 0,5 .
  11. 11. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 10, naznačen time da su komponente A i B ugljendioksid i metan ili vodonik i metan ili ugljendioksid i vodonik.
  12. 12. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 11, naznačen time da se kao gasna smeša koristi neprerađeni biogas ili neprerađeni zemni gas ili mešavina koja pretežno, ali ne isključivo, sadrži komponente A i B.
  13. 13. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 12, naznačen time da pritisak na strani permeata (6) separacionog stepena za ulazni protok (1) poželjno bude podešen pomoću ventila za smanjenje pritiska (14) na strani retentata stepena za separaciju permeata (3) na 1 do 30 bara, poželjno na 2 do 20 bara, a posebno poželjno na 3 do 10 bara.
  14. 14. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 13, naznačen time da pritisak prvog i drugog protoka retentata (7) i (8) poželjno bude podešen pomoću ventila za smanjenje pritiska (13) u drugom protoku retentata (8) na 1 do 100 bara, poželjno na 5 do 80 bara, a posebno poželjno na 10 do 70 bara.
  15. 15. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 14, naznačen time da se kao pogonska sila za separaciju koristi parcijalni diferencijalni pritisak između strane retentata i strane permeata u odgovarajućim stepenima za membransku separaciju, gde se parcijalni diferencijalni pritisak generiše pomoću kompresora u ulaznom protoku (5) i/ili pomoću vakuumske pumpe (15) u drugom i/ili trećem protoku permeata (9) i / ili (11) i/ili pomoću protoka za ispiranje na strani permeata.
  16. 16. Postupak (1) shodno jednom od patentnih zahteva 1 do 15, naznačen time da pritisak permeata kod separacionog stepena za ulazni protok (1) bude jednak ili veći od atmosferskog pritiska, tako da nastane parcijalni diferencijalni pritisak između retentata i permeata kod stepena za separaciju permeata (3) i da se time obezbedi pogonska sila za slučaj da permeat iz stepena za separaciju permeata (3) bude na atmosferskom ili na manjem pritisku.
RS20170479A 2010-07-01 2014-10-09 Postupak za separaciju gasova RS55926B1 (sr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10168121 2010-07-01
EP11722404.8A EP2588217B1 (de) 2010-07-01 2011-05-26 Verfahren zur trennung von gasen
PCT/EP2011/058636 WO2012000727A1 (de) 2010-07-01 2011-05-26 Verfahren zur trennung von gasen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS55926B1 true RS55926B1 (sr) 2017-09-29

Family

ID=43216678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20170479A RS55926B1 (sr) 2010-07-01 2014-10-09 Postupak za separaciju gasova

Country Status (25)

Country Link
US (1) US8999038B2 (sr)
EP (1) EP2588217B1 (sr)
JP (1) JP5858992B2 (sr)
KR (1) KR101985551B1 (sr)
CN (2) CN103068466A (sr)
AU (1) AU2011273795B2 (sr)
BR (1) BR112013000082B1 (sr)
CA (1) CA2804233C (sr)
CO (1) CO6670542A2 (sr)
EA (1) EA023203B1 (sr)
ES (1) ES2624775T3 (sr)
HR (1) HRP20170690T1 (sr)
HU (1) HUE033254T2 (sr)
IL (1) IL223822A (sr)
LT (1) LT2588217T (sr)
MX (1) MX2012014777A (sr)
MY (1) MY165009A (sr)
NZ (1) NZ606488A (sr)
PH (1) PH12012502465A1 (sr)
PL (1) PL2588217T3 (sr)
PT (1) PT2588217T (sr)
RS (1) RS55926B1 (sr)
SG (1) SG186357A1 (sr)
SI (1) SI2588217T1 (sr)
WO (1) WO2012000727A1 (sr)

Families Citing this family (104)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0937419A (ja) * 1995-07-14 1997-02-07 Kawamura Electric Inc キュービクルの吊り構造
CN102470329B (zh) 2009-07-23 2015-06-24 赢创纤维有限公司 由聚合溶液制成的聚酰亚胺膜
EP2797676A1 (de) * 2011-12-27 2014-11-05 Evonik Fibres GmbH Verfahren zur trennung von gasen
DE102012202779A1 (de) 2012-02-23 2013-08-29 Evonik Oxeno Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur technischen Hydroformylierung von Isobuten und zum Auftrennen des Produktgemisches
PL2919888T3 (pl) * 2012-11-14 2019-12-31 Evonik Fibres Gmbh Sterowanie składem gazu w instalacji do rozdziału gazów z membranami
AT513644B1 (de) 2012-11-27 2014-09-15 Univ Wien Tech Permeatorsystem zur Trennung von Gasgemischen
DE102012223572A1 (de) 2012-12-18 2014-06-18 Evonik Industries Ag Steuerung der Viskosität von Reaktionslösungen in Hydroformylierungverfahren
KR101559201B1 (ko) * 2013-02-19 2015-10-12 주식회사 엘지화학 막 분리 장치
DE102013004079A1 (de) 2013-03-11 2014-09-11 Eisenmann Ag Verfahren zur Gewinnung von hochreinem Methan aus Biogas sowie Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens
EP2996794B1 (de) 2013-05-15 2018-09-26 Evonik Fibres GmbH Steuerung der gaszusammensetzung einer gasseparationsanlage mit membranen
DE102013215004A1 (de) 2013-07-31 2015-02-05 Evonik Industries Ag Membrankaskade mit sinkender Trenntemperatur
FR3010640B1 (fr) * 2013-09-16 2015-09-04 Air Liquide Procede pour une epuration finale de biogaz pour produire du biomethane
FR3013358B1 (fr) * 2013-11-18 2016-08-05 Air Liquide Procede de production de biomethane integrant la production de chaleur pour le methaniseur utilisant une separation par membrane.
AT515137B1 (de) * 2013-12-02 2016-01-15 Johann Gruber-Schmidt Verfahren zur Trennung, Aufreinigung und Aufkonzentration von Gasgemischen
CN106029742B (zh) * 2013-12-17 2019-04-05 赢创纤维有限公司 具有改进性能的由嵌段共聚酰亚胺组成的高选择性聚酰亚胺膜
DE102015003998A1 (de) 2014-03-31 2015-10-08 Ube Industries, Ltd. Gastrennsystem und Herstellungsverfahren für angereichertes Gas
KR101487437B1 (ko) * 2014-04-01 2015-02-03 지에스건설 주식회사 가스 분리시스템
KR101509133B1 (ko) * 2014-07-03 2015-04-07 이이알앤씨 주식회사 바이오가스 전량 자원화 방법 및 그 시스템
KR20160023083A (ko) 2014-08-21 2016-03-03 (주)에어레인 3 단계 기체 분리부를 포함하는 기체 분리장치 및 이를 이용한 기체 분리방법
FR3025117B1 (fr) * 2014-09-03 2018-10-19 Air Liquide Procede d'epuration de biogaz par membrane(s) a temperature negative
US10047310B2 (en) * 2014-09-18 2018-08-14 Korea Research Institute Of Chemical Technology Multistage membrane separation and purification process and apparatus for separating high purity methane gas
KR101529129B1 (ko) * 2014-09-18 2015-06-17 한국화학연구원 고순도 메탄가스의 분리를 위한 다단계 막분리 정제공정 및 장치
PL3240620T3 (pl) 2014-12-29 2021-11-08 Evonik Fibres Gmbh Sposób rozdzielania gazów przy obniżonych kosztach utrzymania
US9623370B2 (en) 2015-02-10 2017-04-18 Praxair Technology, Inc. Integrated process and apparatus for recovery of helium rich streams
US9676628B2 (en) 2015-02-10 2017-06-13 Praxair Technology, Inc. Integrated process and apparatus for recovery of helium rich streams
JP6199918B2 (ja) * 2015-02-26 2017-09-20 三菱重工業株式会社 天然ガスから二酸化炭素を分離するシステム及び方法
GB201504130D0 (en) * 2015-03-11 2015-04-22 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Process
US9981221B2 (en) 2015-03-30 2018-05-29 Ube Industries, Ltd. Gas separation system and enriched gas production method
JP6511912B2 (ja) * 2015-03-30 2019-05-15 宇部興産株式会社 ガス分離システム及び富化ガスの製造方法
JP6464881B2 (ja) * 2015-03-30 2019-02-06 宇部興産株式会社 ガス分離システム及び富化ガスの製造方法
US10105638B2 (en) * 2015-05-29 2018-10-23 Korea Institute Of Energy Research Apparatus for separating CO2 from combustion gas using multi-stage membranes
BR112017026558B8 (pt) 2015-06-09 2023-04-25 Evonik Fibres Gmbh Cartucho para a separação de uma mistura de fluidos, módulo de separação de fluidos e método para a separação de uma mistura composta por pelo menos dois fluidos
US10427094B2 (en) * 2015-07-16 2019-10-01 Cameron Solutions, Inc. Process design for acid gas removal
EP3141295A1 (de) * 2015-09-10 2017-03-15 Axiom Angewandte Prozeßtechnik Ges. m.b.H. Vorrichtung und verfahren zur auftrennung eines gasgemisches mittels einer membraneinheit
JP5942030B1 (ja) * 2015-10-29 2016-06-29 千代田化工建設株式会社 二酸化炭素の分離方法
FI3427811T3 (fi) 2016-03-09 2023-01-31 Polttojärjestelmä
KR101813116B1 (ko) 2016-05-09 2017-12-29 이이알앤씨 주식회사 연소가스 중 이산화탄소 막분리 시스템 부산물 자원화 방법 및 장치
WO2017206069A1 (en) * 2016-05-31 2017-12-07 Evonik Specialty Chemicals (Shanghai) Co., Ltd. Process and apparatus for separating gases
US10569218B2 (en) * 2016-11-17 2020-02-25 Uop Llc Multiple membrane separation process using glassy polymeric membrane and rubbery polymeric membrane
CN108339377B (zh) * 2017-01-23 2021-02-26 神华集团有限责任公司 一种从含co2气流中分离co2的方法和膜分离系统
DE102017104642A1 (de) 2017-03-06 2018-09-06 Agraferm Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage
KR101919302B1 (ko) * 2017-07-28 2018-11-19 한국전력공사 이산화탄소 분리막 플랜트 이상 감지 시스템
CN109381972A (zh) * 2017-08-03 2019-02-26 天津大学 一种物料循环级联膜法分离烟气中二氧化碳的方法
US10561978B2 (en) * 2017-08-09 2020-02-18 Generon Igs, Inc. Membrane-based gas separation with retentate sweep
US10589215B2 (en) 2017-09-21 2020-03-17 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Production of biomethane using multiple types of membrane
CN107998840A (zh) * 2017-11-06 2018-05-08 宁波大学 一种可再生能源驱动碳捕集与水解制氢合成甲烷装置
CN107899377A (zh) * 2017-11-27 2018-04-13 北京集封环能科技有限责任公司 烟气中二氧化碳的捕集回收装置及方法
US10569217B2 (en) * 2018-01-24 2020-02-25 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Production of biomethane using a high recovery module
WO2019148015A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-01 Novek Ethan J Systems and methods for ammonia recovery, acid gas separation, or combination thereof
US11383199B1 (en) * 2018-03-30 2022-07-12 Black Swan, Llc Process and system for low pressure CO2 capture and bio-sequestration
US10780392B2 (en) 2018-04-23 2020-09-22 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Multi-stage membrane for N2 rejection
FR3084840B1 (fr) 2018-08-08 2020-07-31 Air Liquide Traitement par permeation membranaire avec ajustement de la temperature du premier retentat en fonction de la concentration en ch4 dans le troisieme et/ou quatrieme permeat
FR3084841B1 (fr) 2018-08-08 2020-07-24 Air Liquide Traitement par permeation membranaire avec ajustement de la pression du flux gazeux d'alimentation en fonction de la concentration en ch4 dans le deuxieme retentat
FR3084842B1 (fr) 2018-08-08 2020-07-24 Air Liquide Traitement par permeation membranaire avec ajustement du nombre de membranes mises en oeuvre en fonction de la pression du flux gazeux d'alimentation
JP2020032330A (ja) * 2018-08-28 2020-03-05 日立造船株式会社 ガス分離システム及びガス分離方法
EP3628390A1 (en) 2018-09-26 2020-04-01 Hysytech S.r.l. Biogas treatment assembly
EP3632525A1 (en) 2018-10-02 2020-04-08 Evonik Fibres GmbH A device and a process for separating methane from a gas mixture containing methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide
FR3089819B1 (fr) * 2018-12-14 2020-11-27 Air Liquide Installation et procédé de traitement par perméation membranaire d'un courant gazeux avec ajustement de la pression d’aspiration du second perméat
FR3089821B1 (fr) * 2018-12-14 2021-06-18 Air Liquide Installation et procédé de traitement par perméation membranaire d'un courant gazeux avec ajustement de la pression d’aspiration du troisième perméat
DE202019001414U1 (de) 2019-02-01 2019-04-12 Evonik Canada Inc. Vorrichtung zum Trennen von Gaskomponenten aus einem Gasstrom mit veränderlicher Zusammensetzung oder Strömungsrate
US11471823B2 (en) 2019-02-12 2022-10-18 Haffmans B.V. System and method for separating a gas mixture
EP3705170A1 (en) 2019-03-08 2020-09-09 Hitachi Zosen Inova AG Biogas plant and biogas treatment
WO2020203994A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 宇部興産株式会社 ガス分離システム
FR3097450B1 (fr) * 2019-06-20 2021-11-19 Air Liquide Traitement d’un flux de méthane comprenant des COV et du dioxyde de carbone par combinaison d’une unité d’adsorption et d’une unité de séparation par membrane
EP4023327A4 (en) 2019-08-26 2023-09-20 Sumitomo Chemical Company Limited Acidic gas separation membrane, acidic gas separation device, method for producing acidic gas separation membrane, and acidic gas separation method
WO2021119630A2 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Brian Kolodji Apparatus and method for oxygen and carbon dioxide enrichment of atmospheric air
US11285434B2 (en) * 2020-03-30 2022-03-29 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane process and system for high recovery of a nonpermeating gas
JP7739057B2 (ja) 2020-06-17 2025-09-16 エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー 架橋中空糸膜およびその新たな製造方法
BR112023000566A2 (pt) 2020-07-14 2023-01-31 Evonik Operations Gmbh Instalação e processo de membrana para separar metano e dióxido de carbono de uma corrente de gás
KR102503150B1 (ko) 2020-11-30 2023-02-23 롯데케미칼 주식회사 기체 분리막 운전 방법
US11806669B2 (en) * 2020-12-22 2023-11-07 Evonik Operations Gmbh Variable and self-regulating permeate recycling in organophilic nanofiltration
US20220203294A1 (en) * 2020-12-31 2022-06-30 Air Liquide Advanced Technologies Us Llc Three stage membrane gas separation with cooling and use of sweep gas
US11717787B2 (en) * 2021-01-04 2023-08-08 Saudi Arabian Oil Company High free volume membrane for gas separation
EP4074409A1 (en) * 2021-04-13 2022-10-19 Linde GmbH Process for reducing carbon dioxide content of gas mixture and membrane separation arrangement
US11998872B2 (en) 2021-10-12 2024-06-04 Air Products And Chemicals, Inc. Biogas upgrading apparatus and process
WO2023100932A1 (ja) * 2021-12-01 2023-06-08 Ｕｂｅ株式会社 ガス分離膜システム及びガス分離膜の再生方法
US11992804B2 (en) * 2021-12-31 2024-05-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integrated compression and membrane separation process for removal of CO2 from raw natural gas
US20240001293A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 Air Liquide Advanced Technologies U.S. Llc Production of compressed natural gas from raw biogas using gas separation membranes integrated with compressor train
EP4556105A1 (en) 2022-07-14 2025-05-21 UBE Corporation Gas separation system and enriched gas production method
CN119998812A (zh) 2022-10-06 2025-05-13 赢创运营有限公司 生成化工厂化学过程或设备或系统的数字孪生的计算机实现方法、计算机程序和计算机
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
US11738302B1 (en) 2023-01-17 2023-08-29 Unconventional Gas Solutions, LLC Method of generating renewable natural gas
US12383862B2 (en) * 2023-03-28 2025-08-12 International Business Machines Corporation Gas stream enrichment using silicone separator cascades
EP4454736A1 (en) 2023-04-25 2024-10-30 Unconventional Gas Solutions, LLC Method of acid gas removal from hydrocarbon gases
EP4464400A1 (en) * 2023-05-17 2024-11-20 Linde GmbH Method and a process plant for selective gas separation from a gas mixture
WO2024254496A2 (en) 2023-06-07 2024-12-12 Alchemy Co2, Pbc Systems and methods of renewable natural gas processing
WO2024254503A2 (en) 2023-06-07 2024-12-12 Alchemy Co2, Pbc Systems and methods of renewable natural gas processing
FR3149803A1 (fr) * 2023-06-13 2024-12-20 Gazfio Procédé d’épuration d’un gaz brut par séparation membranaire avec contrôle de la température d’alimentation en gaz des membranes
US11980846B1 (en) 2023-08-18 2024-05-14 Unconventional Gas Solutions, LLC System and method for producing renewable natural gas from biogas
US12365640B2 (en) 2023-08-23 2025-07-22 Air Products And Chemicals, Inc. Low temperature membrane process for biogas upgrading
WO2025073653A1 (en) 2023-10-06 2025-04-10 Evonik Operations Gmbh Designing a plant using a set of data points
US20250136884A1 (en) 2023-11-01 2025-05-01 Air Products And Chemicals, Inc. Bio LNG Production Using Membranes
EP4560313A1 (de) 2023-11-23 2025-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Gasanalysevorrichtung mit verbesserter trennanordnung für molekularen wasserstoff
US12281273B1 (en) 2024-01-26 2025-04-22 Unconventional Gas Solutions, LLC System and method for cleaning of biogas
US12264288B1 (en) 2024-01-26 2025-04-01 Unconventional Gas Solutions, LLC System and method for cleaning of biogas
WO2025207549A1 (en) * 2024-03-25 2025-10-02 West Virginia University Board of Governors on behalf of West Virginia University Methods to fabricate membranes using additive manufacturing
WO2025205283A1 (ja) 2024-03-27 2025-10-02 Ｕｂｅ株式会社 ガス分離システム及び富化ガスの製造方法
WO2025209965A1 (en) 2024-04-04 2025-10-09 Evonik Operations Gmbh Simulation-data based predictive models for gas separation plants
WO2025219134A1 (en) 2024-04-17 2025-10-23 Evonik Operations Gmbh A facility and a membrane process for cost optimized separating methane and carbon dioxide from a gas stream with very low methane emission
JP7718533B1 (ja) * 2024-04-19 2025-08-05 Ｕｂｅ株式会社 ガス分離膜ユニット、ガス分離システム及び富化ガスの製造方法
US12454654B1 (en) * 2024-04-24 2025-10-28 Unconventional Gas Solutions, LLC System and method for producing renewable natural gas from biogas
US12139681B1 (en) 2024-04-24 2024-11-12 Unconventional Gas Solutions, LLC System and method for producing renewable natural gas from biogas
US12378491B1 (en) 2024-07-08 2025-08-05 Unconventional Gas Solutions, LLC System and method for producing renewable natural gas from biogas
US12139682B1 (en) 2024-07-08 2024-11-12 Unconventional Gas Solutions, LLC System and method for producing renewable natural gas from biogas

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59130520A (ja) * 1982-10-13 1984-07-27 モンサント・コンパニ− 隔膜ガス分離法
KR940008735A (ko) 1992-10-06 1994-05-16 조안 엠. 젤사 다중 정제 막분리 방법
US5378263A (en) 1992-12-21 1995-01-03 Praxair Technology, Inc. High purity membrane nitrogen
US5591250A (en) 1993-08-09 1997-01-07 Gas Research Institute Material and process for separating carbon dioxide from methane
BR9503541A (pt) 1994-08-04 1996-06-04 Praxair Technology Inc Processo e sistema para a produção de um produto gasoso de alta pureza
US5709732A (en) 1996-04-02 1998-01-20 Praxair Technology, Inc. Advanced membrane system for separating gaseous mixtures
IE80909B1 (en) * 1996-06-14 1999-06-16 Air Liquide An improved process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
US5753011A (en) 1997-01-17 1998-05-19 Air Products And Chemicals, Inc. Operation of staged adsorbent membranes
JP3938223B2 (ja) * 1997-06-09 2007-06-27 三菱化工機株式会社 消化ガス利用燃料電池設備
US6180008B1 (en) 1998-07-30 2001-01-30 W. R. Grace & Co.-Conn. Polyimide membranes for hyperfiltration recovery of aromatic solvents
US6168649B1 (en) * 1998-12-09 2001-01-02 Mg Generon, Inc. Membrane for separation of xenon from oxygen and nitrogen and method of using same
AT411225B (de) * 2001-07-09 2003-11-25 Wiengas Gmbh Vorrichtung und verfahren zur gaskonditionierung
US6425267B1 (en) * 2001-07-27 2002-07-30 Membrane Technology And Research, Inc. Two-step process for nitrogen removal from natural gas
US6572678B1 (en) 2001-12-28 2003-06-03 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas separation using nitrogen-selective membranes of modest selectivity
US6565626B1 (en) * 2001-12-28 2003-05-20 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas separation using nitrogen-selective membranes
US6648944B1 (en) * 2003-01-28 2003-11-18 Membrane Technology And Research, Inc. Carbon dioxide removal process
DE102004044645B3 (de) 2004-09-13 2006-06-08 RÜTGERS Carbo Tech Engineering GmbH Umweltschonendes Verfahren zur Gewinnung von Bioerdgas
US7422623B2 (en) * 2005-03-02 2008-09-09 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Separation membrane by controlled annealing of polyimide polymers
US7537641B2 (en) 2005-12-02 2009-05-26 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas treatment process for stimulated well
US7604681B2 (en) 2006-05-26 2009-10-20 Lummus Technology, Inc. Three-stage membrane gas separation process
FR2918978B1 (fr) 2007-07-20 2010-02-12 Inst Francais Du Petrole Nouveau procede de purification d'hydrogene utilisant une combinaison d'unites de separation sur membranes
JP2009242773A (ja) 2008-03-14 2009-10-22 Air Water Inc メタンガス濃縮装置および方法ならびに燃料ガスの製造装置および方法
PL2296784T3 (pl) * 2008-05-12 2014-02-28 Membrane Tech And Research Inc Sposób rozdziału gazów przy użyciu membran ze zmiataniem permeatu w celu usunięcia CO<sub>2 </sub>z gazów spalinowych
CN102470329B (zh) 2009-07-23 2015-06-24 赢创纤维有限公司 由聚合溶液制成的聚酰亚胺膜

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140005846A (ko) 2014-01-15
CN106039942B (zh) 2022-07-29
CN106039942A (zh) 2016-10-26
SG186357A1 (en) 2013-01-30
KR101985551B1 (ko) 2019-06-03
HUE033254T2 (en) 2017-11-28
CN103068466A (zh) 2013-04-24
CA2804233C (en) 2017-10-10
HRP20170690T1 (hr) 2017-09-22
NZ606488A (en) 2014-05-30
BR112013000082A2 (pt) 2016-05-17
SI2588217T1 (sl) 2017-07-31
JP2013534863A (ja) 2013-09-09
BR112013000082A8 (pt) 2023-04-11
ES2624775T3 (es) 2017-07-17
AU2011273795A1 (en) 2013-02-21
CA2804233A1 (en) 2012-01-05
CO6670542A2 (es) 2013-05-15
US20130098242A1 (en) 2013-04-25
EP2588217A1 (de) 2013-05-08
EA201390039A1 (ru) 2013-05-30
PT2588217T (pt) 2017-04-24
PL2588217T3 (pl) 2017-08-31
JP5858992B2 (ja) 2016-02-10
IL223822A (en) 2016-09-29
EP2588217B1 (de) 2017-02-22
US8999038B2 (en) 2015-04-07
LT2588217T (lt) 2017-06-12
BR112013000082B1 (pt) 2023-10-31
AU2011273795B2 (en) 2014-02-06
MX2012014777A (es) 2013-04-29
EA023203B1 (ru) 2016-05-31
WO2012000727A1 (de) 2012-01-05
PH12012502465A1 (en) 2022-03-30
MY165009A (en) 2018-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RS55926B1 (sr) Postupak za separaciju gasova
JP7365453B2 (ja) ガス分離のためのプロセスおよび機器
AU2012361210B2 (en) Method for separating gases
CA3113200C (en) Membrane process and system for high recovery of a nonpermeating gas
CN107708840B (zh) 从气体流分离co2的方法
CN104941394B (zh) 气体分离系统及富化气体的制造方法
KR102401146B1 (ko) 감소된 유지 비용으로 가스들을 분리하기 위한 프로세스
US20100116132A1 (en) Hybrid Membrane - PSA System for Separating Oxygen from Air
WO2024014494A1 (ja) ガス分離システム及び富化ガスの製造方法
CN114682056A (zh) 带有冷却和吹扫气体的使用的四级膜气体分离
WO2024014493A1 (ja) ガス分離システム及びメタン富化ガスの製造方法
CN217188769U (zh) 烟气中二氧化碳的捕集装置
JP2020163250A (ja) ガス分離膜システム
JP7687504B1 (ja) ガス分離システム及びｃｏ２富化ガス及びｎ２富化ガスを製造する方法
HK1184097A (en) Process for separation of gases
Onuţu et al. Study of the Membrane Performances in Separation of Biomethane from Raw Biogas.