[发明专利]带有冷却和使用吹扫气体的三级膜气体分离

权利要求书

1.一种将包含第一气体和第二气体的气体混合物分离成富含该第一气体的第一产品气体和富含该第二气体的第二产品气体的方法，所述方法包括以下步骤：

在第一热交换器处冷却进气流；

将经冷却的进气流送至第一气体分离膜组件，该第一气体分离膜组件在下面称为进气级，该第一气体分离膜组件包括压力容器、至少一个管板、以及聚合物膜，该聚合物膜对该第二气体比对该第一气体有选择性，该进气级适于并且被配置为接收该经冷却的进气流并且产生与进气相比富含该第二气体的进气级渗透气体流、以及与该进气相比富含该第一气体的进气级滞留气体流；

从该进气级撤出该进气级渗透气体流和该进气级滞留气体流；

将该进气级滞留气体流送至第二气体分离膜组件，该第二气体分离膜组件在下面称为滞留级，该第二气体分离膜组件包括压力容器、至少一个管板、以及聚合物膜，该聚合物膜对该第二气体比对该第一气体有选择性，该滞留级适于并且被配置为接收该进气级滞留气体流的剩余部分并且产生与该进气级滞留气体流相比富含该第二气体的滞留级渗透气体流、以及与该进气级滞留气体流相比富含该第一气体的滞留级滞留气体流；

从该滞留级撤出该滞留级渗透气体流和该滞留级滞留气体流；

回收该滞留级滞留气体流的至少一部分作为该第一产品气体；

将该进气级渗透气体流送至第三气体分离膜组件，该第三气体分离膜组件在下面称为渗透级，该第三气体分离膜组件包括压力容器、至少一个管板、以及聚合物膜，该聚合物膜对该第二气体比对该第一气体有选择性，该渗透级适于并且被配置为接收该进气级渗透气体流并且产生与该进气级渗透气体流相比富含该第二气体的渗透级渗透气体流、以及与该进气级渗透气体流相比富含该第一气体的渗透级滞留气体流；

从该渗透级撤出该渗透级滞留气体流和该渗透级渗透气体流；

将该渗透级滞留气体流的一部分送至该渗透级的渗透侧作为吹扫气体；以及

组合并压缩该气体混合物的流、该滞留级渗透气体流、以及该渗透级滞留气体流的剩余部分，该进气流由该气体混合物、该滞留级渗透气体流、以及该渗透级滞留气体流的剩余部分的经压缩和组合的流组成，其中，该渗透级渗透气体流可选地在进一步处理以从中除去一种或多种杂质之后要么被排出要么被回收作为该第二产品气体。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该进气级滞留气体流在被送至该滞留级之前在第二热交换器处进行冷却。

3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，该进气级渗透气体流在被送至该渗透级之前在第三热交换器处进行冷却。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所撤出的滞留级滞留气体流的一部分不被回收作为该第一产品气体，而是在该滞留级处用作吹扫气体。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所撤出的进气级滞留气体流的一部分不被送至该滞留级，而是在该进气级处用作吹扫气体。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该气体混合物是包含50-70vol％的甲烷和20vol％至50vol％的二氧化碳的生物气，该第一气体是甲烷，以及该第二气体是二氧化碳。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括使用PSA、TSA或TPSA从该气体混合物除去一种或多种杂质的步骤，其中，用被用作吹扫气体的该渗透级滞留气体流的一部分稀释的该渗透级渗透气体流在该PSA、TSA或TPSA处用作再生气体。

8.如权利要求7所述的方法，进一步包括从该PSA、TSA或TPSA撤出该再生气体的步骤、在热氧化器处热氧化所撤出的再生气体的步骤、以及将经热氧化的再生气体从该热氧化器排出的步骤。