Способ и установка для разделения газов
Номер патента: 23203
Опубликовано: 31.05.2016
Авторы: Унгеранк Маркус, Рёгль Харальд, Баумгартен Гётц, Приске Маркус
Формула / Реферат
1. Установка для разделения газов, содержащая устройства мембранного разделения, включающие устройство (1) разделения подаваемого потока, устройство (2) разделения ретентата и устройство (3) разделения пермеата, по меньшей мере один компрессор (4) и/или по меньшей мере один вакуумный насос, в которой устройство (1) разделения подаваемого потока выполнено с возможностью разделения подаваемого потока (5), состоящего по меньшей мере из двух компонентов, на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата, устройство (2) разделения ретентата выполнено с возможностью разделения первого потока (7) ретентата на второй поток (9) пермеата, подводимый к подаваемому потоку (5), и второй поток (8) ретентата, отводимый в качестве продукта, и устройство (3) разделения пермеата выполнено с возможностью разделения первого потока (6) пермеата на третий поток (10) ретентата, объединяемый с подаваемым потоком (5), и третий поток (11) пермеата, отводимый в качестве продукта, отличающаяся тем, что
установка выполнена таким образом, что первый поток (6) пермеата не подвергается какому-либо повторному сжатию;
устройство (1) разделения подаваемого потока включает мембранный модуль разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 30;
установка выполнена таким образом, что рециркулируемый во втором потоке (9) пермеата и в третьем потоке (10) ретентата объем газа в сумме составляет менее 60% объема потока (17) неочищенного газа;
установка выполнена с возможностью повышения концентрации по меньшей мере одного пермеатного газа, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, после рециркуляции второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата в подаваемый поток (5) по сравнению с концентрацией в потоке (17) неочищенного газа.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью направления второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата на сторону всасывания компрессора (4).
3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что компрессор (4) представляет собой многоступенчатый компрессор.
4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью направления второго потока (9) пермеата и/или третьего потока (10) ретентата в компрессор (4) между двумя этапами сжатия.
5. Установка по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что она содержит редукционный клапан в соответствующем потоке, через который пропускают первый поток (7) ретентата, и/или второй поток (8) ретентата, и/или третий поток (10) ретентата.
6. Установка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что она дополнительно включает второй вакуумный насос.
7. Установка по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что устройства (1)-(3) мембранного разделения включают мембранные модули разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 30.
8. Установка по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью повышения концентрации, по меньшей мере, пермеатного газа, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, после рециркуляции второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата в подаваемый поток (5) по меньшей мере на 2%, предпочтительно по меньшей мере на 3% и более предпочтительно на 3-40% соответственно по сравнению с концентрацией в потоке (17) неочищенного газа.
9. Установка по одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что включает по меньшей мере в одном из устройств (1)-(3) мембранного разделения мембранный модуль разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 35, предпочтительно по меньшей мере 40 и весьма предпочтительно по меньшей мере 45.
10. Установка по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно из устройств (1)-(3) мембранного разделения содержит более одного мембранного модуля разделения газов, которые соединены параллельно и/или последовательно.
11. Установка по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что мембранный(ые) модуль(и) разделения газов состоит(ят) из мембран из полых волокон и/или плоских мембран.
12. Установка по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что активный разделительный слой мембран(ы) выполнен из материала, выбранного из группы аморфных или частично кристаллических полимеров, предпочтительно, например, полиимидов, полиамидов, полисульфонов, ацетилцеллюлозы и ее производных, полифениленоксидов, полиорганосилоксанов, полимеров с внутренней микропористостью, мембран со смешанной матрицей, мембран, способствующих транспортировке, полиэтиленоксидов, полипропиленоксидов или их смесей.
13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что материал для активного разделительного слоя мембран выбран из полиимида общей формулы

в которой R выбран из группы, состоящей из

x, y - молярная доля, где 0<x<0,5 и 1>y>0,5.
14. Способ разделения смеси газов посредством установки по одному из пп.1-13, содержащей устройства мембранного разделения, включающий стадии, на которых
вводят подаваемый поток (5), состоящий по меньшей мере из двух компонентов, в устройство (1) разделения газов для разделения на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата;
первый поток (7) ретентата вводят в устройство (2) разделения ретентата, где поток (7) делят на второй поток (9) пермеата, который рециркулируют в подаваемый поток (5), и второй поток (8) ретентата; и
первый поток (6) пермеата вводят в устройство (3) разделения пермеата, где поток (6) пермеата делят на третий поток (10) ретентата, который рециркулируют в подаваемый поток (5), и третий поток (11) пермеата; и
выводят поток (8) ретентата и поток (11) пермеата в качестве продуктов из указанной установки,
причем первый поток (6) пермеата не подвергают какому-либо повторному сжатию,
устройство (1) разделения подаваемого потока включает мембранный модуль разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 30,
рециркулируемый во втором потоке (9) пермеата и в третьем потоке (10) ретентата объем газа в сумме составляет менее 60% объема потока (17) неочищенного газа, подаваемого в установку; и
концентрацию по меньшей мере одного пермеатного газа, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, после рециркуляции второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата в подаваемый поток (5) повышают по сравнению с концентрацией в потоке (17) неочищенного газа.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве смеси газов используют смесь, содержащую углекислый газ и метан; или водород и метан; или монооксид углерода и водород; или неочищенный биогаз; или неочищенный природный газ.
16. Способ по одному из пп.14 или 15, отличающийся тем, что давление ретентата из устройства (3) разделения пермеата устанавливают с помощью редукционного клапана (14) 1-30 бар, предпочтительно 2-20 бар и весьма предпочтительно 3-10 бар.
17. Способ по одному из пп.14-16, отличающийся тем, что давление во втором потоке (8) ретентата устанавливают с помощью редукционного клапана (13) 1-100 бар, предпочтительно 5-80 бар и весьма предпочтительно 10-70 бар.
18. Способ по одному из пп.14-17, отличающийся тем, что движущей силой для разделения смеси газов является разность парциального давления между стороной ретентата и стороной пермеата в соответствующих устройствах мембранного разделения, причем указанную разность парциального давления устанавливают компрессором в подаваемом потоке (5) и/или вакуумным насосом во втором потоке (9) и/или третьем потоке (11) пермеата и/или с помощью потока газа-носителя со стороны пермеата.
19. Способ по п.17 или 18, отличающийся тем, что давление пермеата, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, устанавливают одинаковым или повышенным по сравнению с внешним давлением, так что также существует разность парциального давления между ретентатом и пермеатом, выходящим из устройства (3) разделения пермеата, и таким образом обеспечивают движущую силу для случая, когда пермеат в устройстве (3) разделения пермеата находится под давлением окружающей среды или при пониженном давлении.
20. Способ по одному из пп.14-19, отличающийся тем, что по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 97%, особенно предпочтительно по меньшей мере 99% и весьма предпочтительно по меньшей мере 99,5% компонента ретентата стадии разделения подаваемого потока (5), вводимого вместе с потоком (17) неочищенного газа в установку, извлекают со вторым потоком (8) ретентата.
21. Способ по одному из пп.14-20, отличающийся тем, что не более 5%, предпочтительно не более 3%, особенно предпочтительно не более 1% и весьма предпочтительно не более 0,5% компонента ретентата стадии разделения подаваемого потока (5), вводимого вместе с потоком (17) неочищенного газа в установку, извлекают с третьим потоком (8) пермеата.
Текст
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ Изобретение касается специальной установки, в частности соединения мембранных модулей разделения газов, для разделения смеси газов на две фракции, каждая из которых имеет более высокую чистоту, и способа разделения смеси газов посредством данной установки.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЭВОНИК ФАЙБЕРС ГМБХ (AT) Изобретение касается специальной установки, в частности, соединения мембранных модулей разделения газов, для разделения смеси газов на две фракции более высокой чистоты и способа разделения смеси газов посредством данной установки. С помощью мембраны разделения газов можно разделить газовые смеси согласно различной проницаемости (= поток массы вещества на единицу времени, площадь, разницу давления и толщину слоя) отдельного газа в полимере. Обычно полимеры используют в виде полых волокон или плоских мембран. Мембраны отличаются очень тонким разделительным слоем поверхности мембраны, так что магнитная проводимость (= поток массы вещества на единицу времени, площадь и разницу давления) мембраны является очень большой. Полученный с помощью мембраны в простых условиях результат разделения зависит, кроме селективности мембраны, от соотношения давлений между стороной высокого и низкого давления мембраны. Чем больше соотношение давления, тем лучше полученный результат разделения. В зоне незначительного соотношения давления кривые различных селективностей проходят тесно друг с другом (см. фиг. 1). Результат разделения в этой зоне определяют соотношением давления. Ниже ее называют "ограниченную давлением". В зоне большого соотношения давления результат разделения мало подвержен влиянию соотношения давлений. Эту зону называют "ограниченную селективностью". В литературе известен ряд мембранных соединений для разделения газов. В "Baker,IndEngChemRes, Natural Gas Processing with Membranes, 47 (2008)" находится подробный перечень различных известных соединений. Таким образом, с помощью одноступенчатого этапа мембранного разделения на примере разделения метана (газа ретентата) и CO2 (газа пермеата) можно достигнуть, согласно фиг. 2, высокой чистоты в потоке продукта (98% CH4). Тем не менее, при этом нельзя повлиять на качество потока ОГ со стороны пермеата, и он имеет невысокую чистоту (44% CO2). Соответственно большой является утечка или потеря метана. При одноступенчатом соединении с возвращением (фиг. 3) чистота может слегка повышаться. Однако этим нельзя решить основную проблему незначительного выхода ретентата (остающейся фракции) газа и качества газа пермеата. Для более высокой чистоты пермеата и более высокого выхода задерживающихся компонентов известен ряд многоступенчатых соединений. С помощью соединения простых ступеней пермеата с повторным сжатием и возвратом первого пермеата (фиг. 4) можно улучшить чистоту пермеата (86%) и выход метана. При возникновении компонента, лучше образующего пермеат, в повышенных концентрациях (30%) предпочтительным согласно литературе является соединение по фиг. 5. Создают два потока с высоким содержанием газа пермеата (82% CO2, 93% CO2) и один поток с высоким содержанием газа ретентата(82% CH4). Байд (MemSci, Hybrid processes for the removal of acid gases from natural gas, 1998) показывает трехступенчатый процесс удаления кислого газа из природного газа (фиг. 6). Поток газа, который необходимо обработать, подвергают грубой очистке в заранее включенной мембране. Остающийся на стороне нагнетания, предварительно очищенный природный газ проводят через другую мембрану. Со стороны ретентата возникает поток целевого продукта, обедненный кислым газом природный газ. Его сжимают и направляют на следующую ступень мембраны. Ретентат этой ступени сгущают до уровня давления в заранее включенной ступени и перед этим рециркулируют. С помощью этих дополнительных затрат энергии и финансовых затрат должен повыситься выход метана. Недостатком этого соединения являются затраты на компрессоры, а также недостаточная чистота потока,обогащенного кислым газом. Шенар (MemSci Application of Cardo-type polyimide (PI) and polyphenylene oxide (PPO) hollow, 2008) описывает процесс, содержащий ступени пермеата с повторным сжатием (фиг. 7). Недостатком этого соединения является невысокая чистота газа ретентата, а также дополнительные затраты на повторное сжатие.EP 0799634 обнаруживает соединение согласно фиг. 8. Его недостатком, однако, является потенциальное добавление масла или воды в качестве уплотняющего и смазочного материала, высокие дополнительные денежные вложения, повышенное потребление энергии из-за дополнительной компрессии, а также повышенная вероятность отказа из-за движущихся частей. Недостатками вышеназванных способов являются дополнительное повторное сжатие и снижающаяся впоследствии чистота газа ретентата в общем потоке ретентата, а также недостаточный выход газа ретентата в потоке ретентата. Фиг. 9 показывает часто предлагаемую, в частности, для очистки биогаза технологию (Air Liquide иHarasek). Обнаруживает соединение со ступенями ретентата с возвратом пермеата из второй ступени. ТУ Эйндховен разработал соединение с внутренними ступенями, которое способствует чистоте метана более 90% (см. фиг. 10). Недостатком этого соединения является недостаточная чистота газа ретентата. В EP 0603798 обнаружено многоступенчатое соединение для образования азота. Недостатком этого способа является недостаточная чистота компонента, образующего пермеат, а также применение по меньшей мере двух компрессоров.EP 0695574 обнаруживает соединение с частичным использованием потока пермеата для выработки наиболее чистого ретентата. Недостатком этого способа является недостаточное качество всего пермеата. В US 5753011 обнаруживают способ, в котором с помощью комбинации ступеней мембранного разделения с этапами пермеата и адсорбции изменения давления PSA достигают высокой чистоты двух потоков вещества. Недостатком этого способа является применение дорогостоящей PSA.EP 1634946 обнаруживает способ очистки биогаза. В нем описано термическое использование метана из обедненного метаном потока. Недостатками являются высокие затраты и утечка газа.EP 0596268 в заключении обнаруживает различные соединения для образования трех различных составов газа. В US 6565626 B1 и US 6168649 B1 соответственно обнаруживают метод мембранного фильтрования с тремя степенями мембранного разделения, причем поток ретентата и пермеата ступеней 2 или 3 приводят к потоку неочищенного газа. Недостатком способов, известных согласно уровню техники, является то, что можно достичь или высокой чистоты газа пермеата или высокой чистоты газа ретентата. Для одновременного получения газа пермеата и газа ретентата высокой чистоты, что, например, необходимо при подготовке и подаче биогаза в сеть природного газа из-за высоких требований к чистоте метана и избегания утечки метана, не существует способов, которые возникают без использования повторного сжатия или без последующей очистки потока пермеата или ретентата (например, термической нейтрализацией потока пермеата или адсорбцией изменения давления для потока ретентата). Исходя из этого уровня техники, задача данного изобретения состояла в том, чтобы предоставить установку, а также способ разделения и очистки газовых смесей, которые не обнаруживают недостатков способов и установок уровня техники или обнаруживают их в ограниченном количестве. Особенно необходимо предоставить способы и установки, которые одновременно производят газ пермеата и газ ретентата высокой чистоты. С другой стороны, этот способ и эта установка должны быть выгодными со стороны инвестиционных и эксплуатационных расходов и/или способствовать простому проведению способа. Следующей специальной задачей является получение по возможности универсально применимого способа/установки для любых газовых смесей. Особенно должно быть возможным разделение потоков газов, которые возникают при получении биогаза и природного газа или которые содержат диоксид углерода и метан в присутствии другого газа, как вода, водород, сероводород. Другой специальной задачей данного изобретения было получение способа или установки, которые способствуют очистке потоков неочищенного газа, содержащего метан, с - по сравнению со способами технического положения, при одинаковом расходе - ограниченным выбросом метана и тем самым с незначительным загрязнением окружающей среды этим сильным газом, создающим парниковый эффект. Другие, неназванные задачи вытекают из общего контекста последующих требований, описания,примеров и изображений. Неожиданно было обнаружено, что установка по п.1 или одному из зависящих от него пунктов может поставлять чистые потоки пермеата или ретентата, не используя при этом более одного компрессора или не требуя последующей очистки потока пермеата или ретентата другими способами. Таким образом,установка согласно изобретению одновременно способствует получению потоков пермеата и ретентата высокой чистоты. Инвестиционные затраты для устройства являются низкими, оно обходится без дополнительно включенных способов очистки. Таким образом, чистым способом мембранного фильтрования удалось решить поставленные задачи. Поэтому предметом данного изобретения являются установка или способ, обнаруженные в пп.1-13 или 14-21 и более подробно охарактеризованные в последующем описании, примерах и фиг. 11. Объектом настоящего изобретения является установка для разделения газов, содержащая устройства мембранного разделения, включающие устройство (1) разделения подаваемого потока, устройство (2) разделения ретентата и устройство (3) разделения пермеата, по меньшей мере один компрессор (4) и/или по меньшей мере один вакуумный насос, в которой устройство (1) разделения подаваемого потока выполнено с возможностью разделения подаваемого потока (5), состоящего по меньшей мере из двух компонентов, на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата, устройство (2) разделения ретентата выполнено с возможностью разделения первого потока (7) ретентата на второй поток (9) пермеата,подводимый к подаваемому потоку (5), и второй поток (8) ретентата, отводимый в качестве продукта, и устройство (3) разделения пермеата выполнено с возможностью разделения первого потока (6) пермеата на третий поток (10) ретентата, объединяемый с подаваемым потоком (5), и третий поток (11) пермеата,отводимый в качестве продукта, причем установка выполнена таким образом, что первый поток (6) пермеата не подвергается какому-либо повторному сжатию; устройство (1) разделения подаваемого потока включает мембранный модуль разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 30; установка выполнена таким образом,что рециркулируемый во втором потоке (9) пермеата и в третьем потоке (10) ретентата объем газа в сумме составляет менее 60% объема потока (17) неочищенного газа; установка выполнена с возможностью повышения концентрации по меньшей мере одного пермеатного газа, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, после рециркуляции второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата в подаваемый поток (5) по сравнению с концентрацией в потоке (17) неочищенного газа. Предпочтительно она выполнена с возможностью направления второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата на сторону всасывания компрессора (4). Согласно другой предпочтительной форме выполнения установки компрессор (4) представляет собой многоступенчатый компрессор. Согласно другой предпочтительной форме выполнения установки она выполнена с возможностью направления второго потока (9) пермеата и/или третьего потока (10) ретентата в компрессор (4) между двумя этапами сжатия. Согласно другой предпочтительной форме выполнения установки она содержит редукционный клапан в соответствующем потоке, через который пропускают первый поток (7) ретентата, и/или второй поток (8) ретентата, и/или третьий поток (10) ретентата. Согласно другой предпочтительной форме выполнения установки она дополнительно включает второй вакуумный насос. Предпочтительно устройства (1)-(3) мембранного разделения включают мембранные модули разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 30. Согласно еще другой предпочтительной форме выполнения установки она выполнена с возможностью повышения концентрации, по меньшей мере, пермеатного газа, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, после рециркуляции второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата в подаваемый поток (5) по меньшей мере на 2%, предпочтительно по меньшей мере на 3% и более предпочтительно на 3-40% соответственно по сравнению с концентрацией в потоке (17) неочищенного газа. Согласно еще другой предпочтительной форме выполнения установки она включает по меньшей мере в одном из устройств (1)-(3) мембранного разделения мембранный модуль разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 35, предпочтительно по меньшей мере 40 и весьма предпочтительно по меньшей мере 45. Предпочтительно по меньшей мере одно из устройств (1)-(3) мембранного разделения содержит более одного мембранного модуля разделения газов, которые соединены параллельно и/или последовательно. Согласно еще другой предпочтительной форме выполнения установки мембранный(ые) модуль(и) разделения газов состоит(ят) из мембран из полых волокон и/или плоских мембран. Согласно еще другой предпочтительной форме выполнения установки активный разделительный слой мембран(ы) выполнен из материала, выбранного из группы аморфных или частично кристаллических полимеров, предпочтительно, например, полиимидов, полиамидов, полисульфонов, ацетилцеллюлозы и ее производных, полифениленоксидов, полиорганосилоксанов, полимеров с внутренней микропористостью, мембран со смешанной матрицей, мембран, способствующих транспортировке, полиэтиленоксидов, полипропиленоксидов или их смесей. Еще более предпочтительно материал для активного разделительного слоя мембран выбран из полиимида общей формулыx, y - молярная доля, где 0x0,5 и 1y0,5. Другим объектом настоящего изобретения является способ разделения смеси газов посредством установки по изобретению, содержащей устройства мембранного разделения, включающий стадии, на которых вводят подаваемый поток (5), состоящий по меньшей мере из двух компонентов, в устройство (1) разделения газов для разделения на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата; первый поток (7) ретентата вводят в устройство (2) разделения ретентата, где поток (7) делят на второй поток (9) пермеата, который рециркулируют в подаваемый поток (5), и второй поток (8) ретентата; и первый поток (6) пермеата вводят в устройство (3) разделения пермеата, где поток (6) пермеата делят на третий поток (10) ретентата, который рециркулируют в подаваемый поток (5), и третий поток (11) пермеата; и выводят поток (8) ретентата и поток (11) пермеата в качестве продуктов из указанной установки,причем первый поток (6) пермеата не подвергают какому-либо повторному сжатию,устройство (1) разделения подаваемого потока включает мембранный модуль разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 30,рециркулируемый во втором потоке (9) пермеата и в третьем потоке (10) ретентата объем газа в сумме составляет менее 60% объема потока (17) неочищенного газа, подаваемого в установку, и концентрацию по меньшей мере одного пермеатного газа, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, после рециркуляции второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата в подаваемый поток (5) повышают по сравнению с концентрацией в потоке (17) неочищенного газа. Предпочтительно, что в качестве смеси газов используют смесь, содержащую углекислый газ и метан; или водород и метан; или монооксид углерода и водород; или неочищенный биогаз; или неочищенный природный газ. Согласно другой предпочтительной форме осуществления способа давление ретентата из устройства (3) разделения пермеата устанавливают с помощью редукционного клапана (14) 1-30 бар, предпочтительно 2-20 бар и весьма предпочтительно 3-10 бар. Согласно еще другой предпочтительной форме осуществления способа давление во втором потоке(8) ретентата устанавливают с помощью редукционного клапана (13) 1-100 бар, предпочтительно 5-80 бар и весьма предпочтительно 10-70 бар. Согласно еще другой предпочтительной форме осуществления способа движущей силой для разделения смеси газов является разность парциального давления между стороной ретентата и стороной пермеата в соответствующих устройствах мембранного разделения, причем указанную разность парциального давления устанавливают компрессором в подаваемом потоке (5) и/или вакуумным насосом во втором потоке (9) и/или третьем потоке (11) пермеата и/или с помощью потока газа-носителя со стороны пермеата. Согласно еще другой предпочтительной форме осуществлния способа давление пермеата, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, устанавливают одинаковым или повышенным по сравнению с внешним давлением, так что также существует разность парциального давления между ретентатом и пермеатом, выходящим из устройства (3) разделения пермеата, и таким образом обеспечивают движущую силу для случая, когда пермеат в устройстве (3) разделения пермеата находится под давлением окружающей среды или при пониженном давлении. Предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 97%, особенно предпочтительно по меньшей мере 99% и весьма предпочтительно по меньшей мере 99,5% компонента ретентата стадии разделения подаваемого потока (5), вводимого вместе с потоком (17) неочищенного газа в установку, извлекают со вторым потоком (8) ретентата. Также предпочтительно не более 5%, более предпочтительно не более 3%, особенно предпочтительно не более 1% и весьма предпочтительно не более 0,5% компонента ретентата стадии разделения подаваемого потока (5), вводимого вместе с потоком (17) неочищенного газа в установку, извлекают с третьим потоком (8) пермеата. Данное изобретение описано ниже детально. Прежде всего, определяют некоторые важные понятия. Соотношение магнитных проводимостей отдельных газов называется селективность мембраны для разделения двух газов и показывает, как хорошо мембрана может разделить газовую смесь относительно двух компонентов. Пермеатом называют общий поток, возникающий на стороне низкого давления мембраны, мембранного модуля или ступени, соответственно устройства мембранного разделения. Пермеатным газом соответственно называют обогащенный/обогащенные по сравнению с соответствующим входящим потоком компонент/компоненты на мембране, мембранном модуле или на ступени соответственно в устройстве мембранного разделения в потоке пермеата. Ретентатом (остающейся фракцией) называют весь возникший на стороне высокого давления мембраны, мембранного модуля или ступени, соответственно устройства мембранного разделения, поток,который не проходит через мембрану. Газом ретентата соответственно называют обогащенный/обогащенные по сравнению с соответствующим входящим потоком компонент/компоненты на мембране, мембранном модуле или на ступени соответственно в устройстве мембранного разделения в потоке ретентата. Неочищенным газом или смесью неочищенного газа или потоком (17) неочищенного газа называют газовую смесь по меньшей мере из двух газов или поток этой газовой смеси, которую/который необхо-4 023203 димо разделить с помощью способа согласно изобретению или установки согласно изобретению. Подаваемым потоком (5) обозначают поток газа, который добавляют к устройству (1) разделения подаваемого потока. Этот поток может соответствовать потоку (17) неочищенного газа для проведения способа или сжатому с помощью компрессора потоку неочищенного газа. После возврата второго потока(9) пермеата или третьего потока (10) ретентата подаваемый поток (5) состоит из газов потока (17) неочищенного газа, второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата. При этом подаваемый поток (5) можно получить при смешивании потоков (9) и (10) с несжатым потоком (17) неочищенного газа или со сжатым потоком неочищенного газа, или при смешивании одного потока с несжатым потоком и другого со сжатым потоком неочищенного газа, или при смешивании в компрессоре потоков (9) и/или (10) с потоком (17) неочищенного газа. В данном изобретении присутствуют комбинации ранее описанных вариантов. Устройство (1) разделения подаваемого потока означает устройство мембранного разделения для разделения подаваемого потока (5) на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата. Устройство (2) разделения ретентата означает устройство мембранного разделения, которое может быть одинаковым или отличаться от устройства (1) разделения подаваемого потока, для разделения первого потока (7) ретентата на второй поток (9) пермеата и второй поток (8) ретентата. Устройство (3) разделения пермеата означает устройство мембранного разделения, которое может быть основано одинаковым или отличаться от устройства (1) разделения подаваемого потока или устройства (2) разделения ретентата, для разделения первого потока (6) пермеата на третий поток (11) пермеата и третий поток (10) ретентата. С помощью нижеследующих предпочтительных и специальных форм выполнения способа согласно изобретению, а также предпочтительного и особенно подходящего выполнения, а также чертежей и описаний чертежей изобретение разъясняют более подробно, но не ограничиваются этими примерами выполнения и применения или соответствующими комбинациями отдельных примеров выполнения. Отдельные показатели, которые указаны и/или представлены в связи с конкретными примерами выполнения, не ограничиваются этими примерами выполнения или комбинациями этих примеров выполнения, а могут в рамках технических возможностей быть скомбинированы с любым другим вариантом также, если они не описаны отдельно в данных документах. Одинаковые основные обозначения в отдельных рисунках и изображениях чертежей обозначают одинаковые или похожие или одинаково или схоже действующие составляющие части. Также при помощи изображений на чертеже становятся понятными такие обозначения, которые не снабжены основными символами, независимо от того, описаны они ниже или нет. Также, с другой стороны обозначения,которые имеются в данном описании, но не представлены на чертеже, понятны специалисту. Установка согласно изобретению, см., например, фиг. 11, содержит связь трех устройств мембранного разделения. Каждое устройство состоит из одного или нескольких физических модулей разделения газа, которые соединены внутри устройства параллельно и/или последовательно. Движущей силой для разделения газа в модулях является разница парциального давления между стороной ретентата и стороной пермеата на соответствующем устройстве мембранного разделения. Разница парциального давления может быть получена или с помощью компрессора (4), который расположен на возвращающейся стороне разделительного устройства (1) возвращающегося потока и/или с помощью по меньшей мере одного,предпочтительно одного или двух вакуумных насосов (не представлено на фиг. 11) предпочтительно на стороне пермеата разделительного устройства (2) ретентата во втором потоке (9) пермеата и/или на стороне пермеата разделительного устройства (3) пермеата в третьем потоке (11) пермеата. При необходимости предпочтительным может быть создание или увеличение разницы парциального давления на одном или нескольких устройствах мембранного разделения с помощью потока газа-носителя со стороны пермеата. В предпочтительной форме выполнения данного изобретения компрессор (4) доводит смесь неочищенного газа или газовую смесь из потока (17) неочищенного газа и второго потока (9) пермеата и/или третьего потока (10) ретентата до желаемого давления в пределах 5-100 бар, предпочтительно до давления 9-75 бар. Полученный возвращаемый поток (5) направляют на разделительное устройство (1) возвращаемого потока. В разделительном устройстве (1) возвращаемого потока предварительно разделяют смесь неочищенного газа на компоненты, быстрее образующие пермеат (пермеатный газ), которые в большинстве попадают в пермеат первого устройства, и компоненты, медленнее образующие пермеат(газ ретентата), которые преимущественно остаются в стороне от мембраны и обогащаются в ретентата. Способ или установка согласно изобретению, отличающиеся тем, что он/она разработаны таким образом, что концентрация, по меньшей мере, пермеатного газа устройства (1) разделения подаваемого потока, после возвращения второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата, в подаваемом потоке (5) повышается предпочтительно по меньшей мере на 2%, особенно предпочтительно по меньшей мере на 3% и весьма предпочтительно на 3-40% соответственно по сравнению с концентрацией в потоке(17) неочищенного газа. Повышение может зависеть от состава потока (17) неочищенного газа, особенно при низких концентрациях газа пермеата (10-20%). Как правило, повышение концентрации одного из пермеатных газов составляет 2-15%, особенно предпочтительно 3-8%, если содержание пермеатного газа в потоке (17) неочищенного газа составляет 30-70%. Авторы обнаружили, что выход общего процесса газа ретентата увеличивается, и тем самым уменьшается потеря газа ретентата, если повышают концентрацию газа пермеата на разделительном устройстве (1) подаваемого потока. При одинаковой степени разделения ступеней (=отношение потока пермеата к подаваемому потоку рассматриваемой ступени, соответственно устройства) значительно меньше газа пермеата попадает в пермеат устройства (1) разделения подаваемого потока, если повышают концентрацию по меньшей мере одного компонента А, быстрее образующего пермеат, на разделительном устройстве (1) подаваемого потока, или газа пермеата А в подаваемом потоке (5). Аналогично осуществляют понижение, если уменьшается концентрация компонента А или газа пермеата А в очищающем подаваемом потоке (5). Таким образом, степень разделения ступеней при концентрации 50% компонента А или газа пермеата А в очищающем подаваемом потоке (5) составляет 10-60%, предпочтительно 15-55% и весьма предпочтительно 20-50%. Поэтому в особенно предпочтительном выполнении данного изобретения способ или установка согласно изобретению устроены таким образом, что содержание газа(ов) пермеата разделительного устройства (1) подаваемого потока в подаваемом потоке (5) после возвращения второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата составляет более 40 об.%, предпочтительно более 50 об.% и весьма предпочтительно более 55 об.% относительно объема подаваемого потока (5). При таком повышении концентрации газа пермеата в подаваемом потоке (5) увеличивают эффективность разделительного устройства (1) подаваемого потока, как уже было описано ранее, что снова приводит к тому, что меньше газа ретентата В попадает в первый поток (6) пермеата. Это снова увеличивает эффективность разделительного устройства (3) пермеата и способствует тому, что меньше нежелательного газа ретентата попадает в третий поток (10) пермеата. Особенно при разделении содержащих метан неочищенных газов это приводит к такому преимуществу, что можно значительно сокращать нежелательные выбросы вредного метана. В общем можно сказать, что на разделительном устройстве (1) подаваемого потока предпочтительно 20-100%, особенно предпочтительно 40-70% компонента А или газа пермеата А поступает из подаваемого потока (5) в пермеат. Ретентат разделительного устройства (1) подаваемого потока добавляют при понижении давления через дополнительно имеющийся редукционный клапан (12) или при повышении давления с помощью первого потока (7) ретентата разделительного устройства (2) ретентата, в котором осуществляют полную очистку. На стороне ретентата разделительного устройства (2) ретентата, т.е. во втором потоке (8) ретентата, предпочтительно находится редукционный клапан (13), с помощью которого можно сохранять давление в системе. Затем на разделительном устройстве (2) ретентата увеличивают содержание компонентов, медленнее образующих пермеат, или газа ретентата В, таким образом, содержание компонента В или газа ретентата В во втором потоке (8) ретентата составляет более 90%, предпочтительно более 95% и весьма предпочтительно более 97%. Таким образом, в особенно предпочтительном варианте способ или установка согласно изобретению отличаются тем, что по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 97%, особенно предпочтительно по меньшей мере 99% и весьма предпочтительно по меньшей мере 99,5% компонента ретентата устройства (1) разделения подаваемого потока, вводимого вместе с потоком (17) неочищенного газа в установку, извлекают со вторым потоком (8) ретентата. Степень разделения ступеней разделительного устройства (2) ретентата при концентрации компонента А или газа пермеата А 50% в первом потоке ретентата (7) составляет 10-60%, предпочтительно 2050%. Пермеат разделительного устройства (2) ретентата возвращают с помощью второго потока (9) пермеата, доставляют в подаваемый поток (5) и перерабатывают. Это можно - как уже ранее упоминалось при определении понятия "подающий поток" - осуществлять различными способами в зависимости от того, используют компрессор (4) или многоступенчатый компрессор (4). При одноступенчатом компрессоре (4) второй поток (9) пермеата предпочтительно доставляют на сторону всасывания компрессора (4)(см. фиг. 11). При использовании многоступенчатого компрессора второй поток (9) пермеата предпочтительно вводят в компрессор между двух ступеней сжатия. Насыщенный компонентом А или газом пермеата А пермеат устройства (1) разделения подаваемого потока добавляют с помощью первого потока (6) пермеата устройства (3) разделения пермеата. При необходимости с помощью редукционного клапана (14) в потоке ретентата устройства (3) разделения пермеата, т.е. третьего потока (10) ретентата, можно препятствовать понижению давления пермеата устройства (1) разделения подаваемого потока до давления окружающей среды (см. фиг. 11). Таким способом можно сохранить движущую силу для устройства (3) разделения пермеата. В устройстве (3) разделения пермеата вырабатывается пермеат с содержанием компонента В или газа ретентата В более 95%, предпочтительно более 97% и весьма предпочтительно более 99%, который выводят из установки через третий поток (11) пермеата. В особенно предпочтительном выполнении установки согласно изобретению разработано таким образом, что не более 5%, предпочтительно не более 3%, особенно предпочтительно не более 1% и весьма предпочтительно не более 0,5% компонента ретентата устройства (1) разделения подаваемого потока, вводимого вместе с потоком (17) неочищенного газа в установку, извлекают с тре-6 023203 тьим потоком (8) пермеата. Степень разделения ступеней (3) пермеата составляет 50-95%, предпочтительно 70-93%. Третий поток (10) ретентата возвращают, добавляют к подаваемому потоку (5) и перерабатывают. Как уже ранее упоминалось, это можно осуществлять различными способами, и может зависеть от того,например, используют ли компрессор (4) или многоступенчатый компрессор (4). При одноступенчатом компрессоре (4) третий поток (10) ретентата предпочтительно добавляют на сторону всасывания компрессора (4) (см. фиг. 11). При использовании многоступенчатого компрессора третий поток (10) ретентата предпочтительно вводят в компрессор между двух ступеней сжатия. В предпочтительном варианте осуществления ретентат устройства (3) разделения пермеата рециркулируют без общего повторного сжатия в последующую ступень сжатия компрессора (4) и/или пермеат второй ступени рециркулируют в последующую ступень сжатия компрессора (4). Способ или установка согласно изобретению, особенно отличающиеся тем, что он/оно разработаны таким образом, что возвращенный во втором потоке (9) пермеата и в третьем потоке (10) ретентата объем газа в сумме составляет менее 60 об.%, предпочтительно 10-50 об.%, весьма предпочтительно 20-40 об.% от объема потока (17) неочищенного газа. Количество возвращенных потоков газа ретентата можно регулировать, например, соответствующими мембранными модулями в устройствах (1)-(3) мембранного разделения, или с помощью давления в системе, или с помощью потоков. Таким образом, способ или установка согласно изобретению отличаются тем, что, несмотря на незначительные обратные потоки,обеспечивается ранее описанное повышение концентрации компонента пермеата в подаваемом потоке(5). Это значительно увеличивает эффективность всего способа. Предпочтительно первый поток (6) пермеата вводят, таким образом, предпочтительно с помощью редукционного клапана (14) на стороне обратной фракции (3), чтобы давление подаваемого потока устройства (3) разделения пермеата составляло 1-30 бар, предпочтительно 2 и 20 бар и весьма предпочтительно 3-10 бар. Как уже упоминалось ранее, особенно предпочтительным является использование многоступенчатого компрессора (4). В этом случае можно отказаться от полного понижения давления ретентата устройства (3) разделения пермеата, так как остающуюся фракцию ступени (3) разделения пермеата можно подавать между двух ступеней компрессора (4). Если в области с ограниченной селективностью можно использовать устройства (2) разделения ретентата при давлении, пониженном до подаваемого давления, то необходимо понизить давление второго потока (9) пермеата до более высокого уровня многоступенчатого повышения давления, т е. многоступенчатого компрессора (4), так как таким образом уменьшаются эксплуатационные расходы при сжатии,не ухудшая разделение. Поэтому в особенно предпочтительной форме выполнения данного изобретения используют многоступенчатый компрессор (4) и соответственно газовые потоки (9) и (10) добавляют в этот компрессор между двух ступеней сжатия. Как уже упоминалось, установка согласно изобретению может иметь один или несколько редукционных клапанов (12), (13) или (14). В предпочтительной форме выполнения предпочтительно с помощью редукционного клапана (14) обеспечивают снижение давления в устройстве (1) разделения подаваемого потока, ограничивая до 1-30 бар, предпочтительно 2-20 бар и особенно предпочтительно 3-10 бар. Одновременно или альтернативно, предпочтительно с помощью редукционного клапана (13) обеспечивают снижение давления в устройстве (1) разделения подаваемого потока и устройстве (2) разделения ретентата, ограничивая до 1-100 бар, предпочтительно до 5-80 бар и весьма предпочтительно до 10-70 бар. Установку или способ согласно изобретению в принципе можно применять с любыми мембранами,которые могут разделить двух- или многокомпонентные газовые смеси. В качестве веществ для мембран предпочтительно используют не только синтетические материалы. В качестве предпочтительных синтетических материалов в активном разделительном слое особенно предпочтительно используют полиимиды, полиамиды, полисульфоны, ацетаты целлюлозы и их производные, полифениленоксиды, полиорганосилоксаны, полимеры с собственной микропористостью, мембраны со смешанной матрицей, способствующие транспортировке мембраны, полиэтиленоксиды, полипропиленоксиды, углеродные мембраны или цеолиты или их смеси. Особенно предпочтительно в качестве веществ для активного разделительного слоя или в качестве вещества для комплексной мембраны используют полиимид общей формулыx, y - молярная доля, где 0x0,5 и 1y0,5. Такие мембраны производятся фирмой "Evonik Fibres" GmbH под названием полиимид Р 84 и полиимид Р 84 HT. Способ получения этих предпочтительных мембран описан в WO 2011/009919 A1. Все обнаруженные в этом выкладном описании изобретения мембраны можно предпочтительно применять в способе согласно изобретению. Вместе с этим во избежание абсолютных повторений широко ссылаются на содержание этой патентной заявки. Было обнаружено, что с помощью этих мембран можно достичь наилучших результатов разделения. Предпочтительно мембраны используют в виде мембран из полых волокон и/или плоских мембран. Мембраны прикрепляют к модулям, которые затем используют для разделения. В качестве модулей можно использовать все известные в технике модули разделения газов, как, например, но не только, разделительные газовые модули с полыми волокнами, разделительные газовые модули в виде спиральных мотков, разделительные газовые модули в виде подушечек или разделительные газовые модули в виде пучков труб. Согласно изобретению мембранные разделительные газовые модули имеют селективность смеси газов компонентов А и В (= отношение потока массы вещества А к потоку массы вещества В через мембрану) по меньшей мере 30, предпочтительно по меньшей мере 35, особенно предпочтительно по меньшей мере 40, весьма предпочтительно по меньшей мере 45 и особенно предпочтительно по меньшей мере 45-80. Преимущество мембран с более высокой селективностью заключается в том, что разделение становится эффективнее и необходимо возвращать меньше пермеата из устройства (2) разделения ретентата или меньше ретентата из устройства (3) разделения пермеата. При этом особенно при использовании одноступенчатого компрессора (4) можно сжимать в два раза меньше газа, что приносит с собой экономические преимущества при использовании установки. В селективных мембранных модулях (с селективностью 45) двойному сжатию подвергают лишь около 35% газа, помещаемого в устройство (1) разделения подаваемого потока в виде неочищенного газа, в мембранных модулях с селективностью 10 двойное сжатие может составлять до 300%. Данные 35 или 300% относятся к опытам, в которых использовали газовую смесь с эквимолярным количеством компонентов А и В (= подача материала), причем содержалось 98,5% компонента В газа ретентата устройства (2) и 99% компонента В в потоке пермеата устройства (3). Очевидно, что при использовании селективных мембран процесс согласно изобретению можно проводить значительно экономнее, можно уменьшить необходимый размер компрессора и уменьшить количество потребляемой энергии. Преимущество способа/установки согласно изобретению заключается в том, что он является чистым методом мембранного фильтрования, не требуется дополнительная очистка потоков (11) пермеата и/или (8) ретентата для различного применения. Например, при очистке биогаза или природного газа (= выделение углекислого газа из метана) не требуется адсорбции с изменением давления или промывкой аминами более для тонкой очистки ретентата, так что его можно подводить в сеть природного газа. Также при помощи способа/установки согласно изобретению можно одновременно получить чистый поток (8) ретентата и чистый поток (11) пермеата при очистке био- и природного газа. Поэтому без больших потерь метана и без нанесения большого вреда окружающей среды можно выпустить в атмосферу газ без последующей обработки каталитическим вторичным окислением или использовать в ТЭЦ. Не требуется дополнительных вложений, что приводит к экономически более выгодному процессу очистки для био- и природного газа. Другое преимущество состоит в том, что способ/установка согласно изобретению имеет незначительные, по отношению к оборудованию и энергии, затраты по сравнению с известными техническому положению способами. Установка или способ согласно изобретению значительно превосходит остальные способы согласно техническому положению благодаря комбинации особенностей селективности смеси газов согласно изобретению, регулированию количества возвращающихся потоков ретентата и увеличению количества компонентов пермеата в подаваемом потоке (5). Установку или способ согласно изобретению особенно можно применять для разделения газовой смеси по меньшей мере с двумя газами, причем весьма предпочтительно в качестве газовой смеси разделяют смесь из преимущественно, но не только, диоксида углерода и из метана, или преимущественно, но не только, водорода и метана, или преимущественно, но не только, монооксида углерода и водорода или неочищенного биогаза или неочищенного природного газа. Последующие примеры должны подробнее разъяснить и описать данное изобретение, однако никак не ограничивать его. В последующих примерах может быть показано, что после соединения модулей согласно изобретению и использования определенного давления из смеси углекислого газа и метана в соотношении 50:50 одновременно может быть получен метан с чистотой более 96% и углекислый газ с чистотой более 97%. Сравнительный пример 1. Разделение смеси из метана и диоксида углерода с пропорцией смеси 50:50 с умеренно селективной мембраной из полиимида. Фиг. 11 представляет используемое соединение. Каждое устройство состоит из одного мембранного модуля из полого волокна, состоящего из полиимидного полого волокна фирмы UBE (тип NM B01 A). 1,78 м 3/ч смеси из неочищенного газа из 50% метана и 50% диоксида углерода, что примерно соответствует газовой смеси биогаза, помещают в смесительную камеру (не показано на фиг. 11) и затем сжимают вместе с возвращенным газом из потоков (9) и (10) газа до 25 бар. Сжатый и охлажденный до 20C газ вводят в устройство (1) разделения подаваемого потока. Затем ретентат устройства (1) разделения подаваемого потока направляют через первый поток (7) ретентата в устройство (2) разделения ретентата. Редукционный клапан (13) на стороне ретентата устройства (2) разделения ретентата устанавливают на 18,2 бар и таким образом с помощью мембраны мембранных устройств (1) и (2) разделения определяют движущую силу. Ретентат разделительной ступени (2) ретентата содержит метан в количестве 98,5% и углекислый газ в количестве 1,5%. 0,895 м 3/ч этой смеси извлекают из разделительного устройства (2) ретентата. Пермеат устройства (2) разделения ретентата имеет объемный поток 0,743 м 3/ч с содержанием метана 34,5% и диоксида углерода 65,5%, его возвращают вторым потоком (9) пермеата в смесительную камеру и снова сжимают компрессором (4). Пермеат устройства (1) разделения подаваемого потока имеет объемный поток 1,67 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 91,0% и содержанием метана 9,0%, его возвращают через первый поток (6) пермеата в виде подаваемого материала в устройство (3) разделения пермеата. Снижение давления с помощью мембраны устройства (1) не осуществляют до давления окружающей среды, а ограничивают до 4,2 бар с помощью редукционного клапана (14) на стороне ретентата устройства (3) разделения пермеата. Это составляет третий поток (11) пермеата из устройства (3) разделения пермеата 0,885 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 99,0% и метана лишь 1,0%. Третий поток (10) ретентата из устройства (3) разделения пермеата составляет 0,801 м 3/ч и содержит 17,9% метана и 82,1% диоксида углерода, его возвращают в смесительную камеру и снова сжимают. Поэтому сумма возвращенных потоков (9) и (10) газа составляет 1,544 м 3/ч или 86,7% относительно поступающего количества разделяемого газа. Получили чистые потоки вещества с относительно высокой двойной степенью сжатия. Применяемые мембраны имеют умеренную селективность смешанных газов по диоксиду углерода выше метана на 20. Пример 1. Разделение смеси из метана и диоксида углерода с пропорцией смеси 50:50 с высокоселективной мембраной из полиимида. Фиг. 11 представляет используемое соединение. Каждое устройство состояло из одного мембранного модуля из полого волокна, состоящего из высокоселективного полиимидного волокна с поверхностью раздела примерно 5 м 2 на модуль. Эти полиимидные полые волокна получили по примеру 19 австрийской патентной заявки A1164/2009, однако температура осадительной ванны была 40C вместо 10C. 1 м 3/ч смеси неочищенного газа из 50% метана и 50% диоксида углерода, что примерно соответствует газовой смеси биогаза, помещают в смесительную камеру и затем сжимают вместе с возвращенным газом из потоков (9) и (10) газа до 25 бар. Сжатый и охлажденный до 20C газ вводят в устройство (1) разделения подаваемого потока. Ретентат этого устройства подают с первым потоком (7) ретентата устройства(2) разделения ретентата. Редукционный клапан (13) на стороне ретентата устройства (2) разделения ретентата устанавливают на 18,4 бар и таким образом с помощью мембраны мембранных устройств (1) и(2) разделения определяют движущую силу. Ретентат разделительного устройства (2) ретентата содержит метан в количестве 98,5% и углекислый газ в количестве 1,5%. 0,503 м 3/ч этой смеси извлекают из разделительного устройства (2) ретентата. Пермеат устройства (2) разделения ретентата имеет объемный поток 0,262 м 3/ч с содержанием метана 24,6% и содержанием диоксида углерода 75,4%, его возвращают вторым потоком (9) пермеата в смесительную камеру и снова сжимают компрессором (4). Пермеат устройства (1) разделения подаваемого потока имеет объемный поток 0,547 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 92,4% и содержанием метана 7,6%, его возвращают первым потоком пермеата (6) в виде подаваемого материала в устройство (3) разделения пермеата. Однако снижение давления с помощью мембраны устройства (1) не понижают до давления окружающей среды, а ограничивают до 5 бар с помощью редукционного клапана (14) на стороне ретентата устройства (3) разделения пермеата. Это составляет третий поток (11) пермеата из устройства (3) разделения пермеата в количестве 0,497 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 99,0% и метана лишь 1,0%. Третий поток (10) ретентата из устройства (3) разделения пермеата составляет 0,050 м 3/ч. Поэтому сумма возвращенных потоков (9) и (10) газа составляет 0,312 м 3/ч или 31,2% относительно поступающего количества разделяемого газа. Получают чистые потоки вещества с умеренной степенью двойного сжатия. Применяемые мембраны имеют высокую селективность смешанных газов по диоксиду углерода над метаном выше 45. Поэтому высокая селективность (45 вместо 20) в сравнительном примере способствует экономически благоприятному процессу с помощью небольшого повторного сжатия 31,2% вместо 86,7%. Пример 2. Разделение смеси из метана и диоксида углерода с соотношением смеси 50:50 с высокоселективной полиимидной мембраной с содержанием метана потоке пермеата менее 0,5%. В соответствии с законом необходимо по возможности уменьшить выброс метана в атмосферу. Фиг. 11 представляет соединение, применяемое для снижения концентрации метана в третьем потоке(11) пермеата менее 0,5 об.%. Каждое устройство состояло из мембранного модуля из полого волокна,состоящего из высокоселективного полиимида с поверхностью раздела примерно 5 м 2 на модуль. Эти полиимидные полые волокна получили по примеру 19 австрийской патентной заявки A1164/2009, однако температура осадительной ванны была 40C вместо 10C. 1 м 3/ч смеси неочищенного газа из 50% метана и 50% диоксида углерода, что примерно соответствует газовой смеси биогаза, помещают в смесительную камеру и затем сжимают вместе с возвращенным газом из потоков (9) и (10) газа до 25 бар. Сжатый и охлажденный до 20C газ вводят в устройство (1) разделения подаваемого потока. Ретентат этого устройства подают с первым потоком (7) ретентата устройства (2) разделения ретентата. Редукционный клапан (13) на стороне ретентата устройства (2) разделения ретентата устанавливают на 18,1 бар и таким образом с помощью мембраны мембранных устройств (1) и (2) разделения определяют движущую силу. Ретентат устройства (2) разделения ретентата содержит метан в количестве 98,5% и диоксид углерода в количестве 1,5%. 0,505 м 3/ч этой смеси извлекают из разделительного устройства (2) ретентата. Пермеат устройства (2) разделения ретентата имеет объемный поток 0,244 м 3/ч с содержанием метана 26,1% и содержанием диоксида углерода 73,9%, его возвращают вторым потоком (9) пермеата в смесительную камеру и снова сжимают компрессором (4). Пермеат устройства (1) разделения подаваемого потока имеет объемный поток 0,607 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 93,1% и содержанием метана 6,9%, его возвращают первым потоком (6) пермеата в виде подаваемого материала в устройство (3) разделения пермеата. Однако снижение давления с помощью мембраны ступени (1) не понижают до давления окружающей среды, а ограничивают до 4,4 бар с помощью редукционного клапана (14) на стороне ретентата устройства (3) разделения пермеата. Это составляет третий поток (11) пермеата из устройства (3) разделения пермеата в количестве 0,495 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 99,5% и метана лишь 0,5%. Третий поток (10) ретентата из устройства(3) разделения пермеата составляет 0,112 м 3/ч и содержит 35% метана и 65% диоксида углерода, его возвращают в смесительную камеру и снова сжимают. Поэтому сумма возвращенных потоков (9) и (10) составляет 0,356 м 3/ч или 35,6% относительно поступающего количества разделяемого газа. Получают чистые потоки вещества с умеренной степенью двойного сжатия. Применяемые мембраны имеют высокую селективность смешанных газов по диоксиду углерода над метаном выше 45. Пример 3. Разделение смеси метана и диоксида углерода с соотношением смеси 50:50 с высокоэффективной полиимидной мембраной с содержанием метана в потоке пермеата менее 0,5% с помощью вакуумного насоса для пермеата устройства 2. В соответствии с законом необходимо по возможности уменьшить выброс метана в атмосферу. Фиг. 11 представляет соединение, укомплектованное вакуумным насосом, который не представлен на фиг. 11, применялся для снижении концентрации метана в третьем потоке (11) пермеата ниже 0,5 об.%. Каждое устройство состояло из одного мембранного модуля из полого волокна, состоящего из высокоселективного полиимидного волокна с поверхностью раздела примерно 5 м 2 на модуль. Эти полиимидные полые волокна получили по примеру 19 австрийской патентной заявки A1164/2009, однако температура осадительной ванны была 40C вместо 10C. 1 м 3/ч смеси неочищенного газа из 50% метана и 50% диоксида углерода, что примерно соответствует газовой смеси биогаза, помещают в смесительную камеру и затем сжимают вместе с возвращенным газом из потоков (9) и (10) газа до 25 бар. Сжатый и охлажденный до 20C газ вводят в устройство (1) разделения подаваемого потока. Ретентат этого устройства подают с первым потоком (7) ретентата устройства (2) разделения ретентата. Редукционный клапан (13) на стороне ретентата устройства (2) разделения ретентата устанавливают на 14,5 бар и таким образом с помощью мембраны мембранных устройств (1) и (2) разделения определяют движущую силу. Ретентат разделительного устройства (2) ретентата содержит метан в количестве 98,5% и углекислый газ в количестве 1,5%. 0,505 м 3/ч этой смеси извлекают из разделительного устройства (2) ретентата. Пермеат устройства (2) разделения ретентата имеет давление 0,2 бар, получен с помощью вакуумного насоса и имеет объемный поток 0,371 м 3/ч с содержанием метана 13,3% и содержанием диоксида углерода 86,7%. Поток газа возвращают с напорной полости вакуумного насоса через второй поток (9) пермеата в смесительную камеру и снова сжимают компрессором (4). Пермеат устройства (1) разделения подаваемого потока имеет объемный поток 0,542 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 94,8% и содержанием метана 5,2%, его возвращают через первый поток (6) пермеата в виде подаваемого материала в устройство (3) разделения пермеата. Однако снижение давления с помощью мембраны устройства (1) не понижают до давления окружающей среды, а ограничивают до 4,4 бар с помощью редукционного клапана (14) на стороне ретентата устройства (3) разделения пермеата. Это составляет третий поток (11) пермеата из устройства (3) разделения пермеата в количестве 0,495 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 99,5% и метана лишь 0,5%. Третий поток (10) ретентата из устройства (3) разделения пермеата составляет 0,047 м 3/ч и содержит 54,9% метана и 45,1% диоксида углерода, его возвращают в смесительную камеру и снова сжимают. Поэтому сумма возвращенных потоков (9) и (10) составляет 0,417 м 3/ч или 41,7% относительно посту- 10023203 пающего количества разделяемого газа. Получают чистые потоки вещества с умеренной степенью двойного сжатия. Применяемые мембраны имеют высокую селективность смешанных газов по диоксиду углерода над метаном выше 45. В противоположность к вышеупомянутому примеру 2 требовалось более низкое давление (14,5 бар вместо 18,1 бар = 80,1% давления) и лишь на 6,1% больше двойного сжатия,что приводит к экономии при осуществлении сжатия. Пример 4. Разделение смеси метана и диоксида углерода с соотношением смеси 50:50 с высокоэффективной полиимидной мембраной с содержанием метана в потоке пермеата менее 0,5% с помощью вакуумного насоса для пермеата устройства 2 и улучшенной чистоты ретентата. В соответствии с законом необходимо по возможности уменьшить выброс метана в атмосферу. Фиг 11 представляет соединение, укомплектованное вакуумным насосом, который не представлен на фиг. 11, применялся для повышения концентрации метана во втором потоке (8) ретентата. В вакууме при снижении давления во втором потоке (9) пермеата улучшается степень сжатия в устройстве (2) разделения ретентата, таким образом увеличивается движущая сила и достигается более высокая чистота во втором потоке (8) ретентата. Каждое устройство состояло из одного модуля с поверхностью раздела примерно 5 м 2 на модуль. Эти полиимидные полые волокна получили по примеру 19 австрийской патентной заявки A1164/2009,однако температура осадительной ванны была 40C вместо 10C. 1 м 3/ч смеси неочищенного газа из 50% метана и 50% диоксида углерода, что примерно соответствует газовой смеси биогаза, помещают в смесительную камеру и затем сжимают вместе с возвращенным газом из потоков (9) и (10) газа до 25 бар. Сжатый и охлажденный до 20C газ наносят в устройство (1) разделения подаваемого потока. Ретентат этого устройства подают с первым потоком (7) ретентата устройства (2) разделения ретентата. Редукционный клапан (13) на стороне ретентата устройства (2) разделения ретентата устанавливают на 18,1 бар и таким образом с помощью мембраны мембранных устройств (1) и (2) разделения определяют движущую силу. Ретентат разделительного устройства (2) ретентата содержит метан в количестве 99,7% и углекислый газ в количестве 0,3%. 0,499 м 3/ч этой смеси извлекают из разделительного устройства (2) ретентата. Пермеат устройства (2) разделения ретентата имеет давление 0,2 бар, получен с помощью вакуумного насоса и имеет объемный поток 0,258 м 3/ч с содержанием метана 25,8% и содержанием диоксида углерода 74,2%. Поток газа возвращают с напорной полости вакуумного насоса через второй поток (9) пермеата в смесительную камеру и снова сжимают компрессором (4). Пермеат устройства (1) разделения подаваемого потока имеет объемный поток 0,608 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 93,2% и содержанием метана 6,8%, его возвращают через первый поток (6) пермеата в виде подаваемого материала в устройство (3) разделения пермеата. Однако снижение давления с помощью мембраны устройства (1) не понижают до давления окружающей среды, а ограничивают до 4,4 бар с помощью редукционного клапана (14) на стороне ретентата устройства (3) разделения пермеата. Это составляет третий поток (11) пермеата из устройства (3) разделения пермеата в количестве 0,501 м 3/ч с содержанием диоксида углерода 99,5% и метана лишь 0,5% Третий поток (10) ретентата из устройства (3) разделения пермеата составляет 0,107 м 3/ч и содержит 36,2% метана и 63,8% диоксида углерода, его возвращают в смесительную камеру и снова сжимают. Поэтому сумма возвращенных потоков (9) и (10) составляет 0,366 м 3/ч или 36,6% относительно поступающего количества разделяемого газа. Получают чистые потоки вещества с умеренной степенью двойного сжатия. Применяемые мембраны имеют высокую селективность смешанных газов по диоксиду углерода над метаном выше 45. В противоположность к вышеупомянутому примеру 3 при использовании вакуумного насоса на стороне пермеата устройства (2) разделения ретентата получают более чистый ретентат при таком же использовании компрессора (99,7% метана вместо 98,5%). Перечень изображений: фиг. 1 - влияние степени сжатия и селективности на результат разделения; фиг. 2 - схема одноступенчатого мембранного разделения без линии рециркуляции; фиг. 3 - схема одноступенчатого мембранного разделения с линией рециркуляции; фиг. 4 - схема двухступенчатого мембранного разделения со средством повторного сжатия и линией рециркуляции; фиг. 5 - схема мембранного разделения с использованием полученных ретентата и пермеата со средством повторного сжатия и линией рециркуляции со второго этапа разделения ретентата на первый этап разделения ретентата; фиг. 6 - схема мембранного разделения с использованием полученных ретентата и пермеата со средствами повторного сжатия и линией рециркуляции со второго этапа разделения ретентата на второй этап разделения ретентата; фиг. 7 - схема мембранного разделения с использованием полученного пермеата со средством повторного сжатия; фиг. 8 - схема мембранного разделения с использованием полученного ретентата с линии рециркуляции пермеата из второго этапа разделения и использованием полученного пермеата из первого этапа разделения со средством повторного сжатия; фиг. 9 - схема мембранного разделения с использованием полученного ретентата с линии рециркуляции пермеата из второго этапа разделения; фиг. 10 - схема внутреннего соединения этапов разделения с использованием полученного пермеата; фиг. 11 - схема примерного соединения нескольких мембранных модулей согласно изобретению. Перечень основных условных обозначений: 1 - устройство разделения подаваемого потока,2 - устройство разделения ретентата,3 - устройство 3 разделения пермеата,4 - одноступенчатый или многоступенчатый компрессор,5 - подаваемый поток,6 - первый поток пермеата,7 - первый поток ретентата,8 -второй поток ретентата,9 - второй поток пермеата,10 - третий поток ретентата,11 - третий поток пермеата,12 - дополнительный редукционный клапан в первом потоке 7 ретентата,13 - дополнительный редукционный клапан во втором потоке 8 ретентата,14 - дополнительный редукционный клапан в третьем потоке 10 ретентата,17 - поток неочищенного газа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для разделения газов, содержащая устройства мембранного разделения, включающие устройство (1) разделения подаваемого потока, устройство (2) разделения ретентата и устройство (3) разделения пермеата, по меньшей мере один компрессор (4) и/или по меньшей мере один вакуумный насос, в которой устройство (1) разделения подаваемого потока выполнено с возможностью разделения подаваемого потока (5), состоящего по меньшей мере из двух компонентов, на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата, устройство (2) разделения ретентата выполнено с возможностью разделения первого потока (7) ретентата на второй поток (9) пермеата, подводимый к подаваемому потоку (5),и второй поток (8) ретентата, отводимый в качестве продукта, и устройство (3) разделения пермеата выполнено с возможностью разделения первого потока (6) пермеата на третий поток (10) ретентата, объединяемый с подаваемым потоком (5), и третий поток (11) пермеата, отводимый в качестве продукта, отличающаяся тем, что установка выполнена таким образом, что первый поток (6) пермеата не подвергается какому-либо повторному сжатию; устройство (1) разделения подаваемого потока включает мембранный модуль разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 30; установка выполнена таким образом, что рециркулируемый во втором потоке (9) пермеата и в третьем потоке (10) ретентата объем газа в сумме составляет менее 60% объема потока (17) неочищенного газа; установка выполнена с возможностью повышения концентрации по меньшей мере одного пермеатного газа, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, после рециркуляции второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата в подаваемый поток (5) по сравнению с концентрацией в потоке (17) неочищенного газа. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью направления второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата на сторону всасывания компрессора (4). 3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что компрессор (4) представляет собой многоступенчатый компрессор. 4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью направления второго потока (9) пермеата и/или третьего потока (10) ретентата в компрессор (4) между двумя этапами сжатия. 5. Установка по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что она содержит редукционный клапан в соответствующем потоке, через который пропускают первый поток (7) ретентата, и/или второй поток (8) ретентата, и/или третий поток (10) ретентата. 6. Установка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что она дополнительно включает второй вакуумный насос. 7. Установка по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что устройства (1)-(3) мембранного разделения включают мембранные модули разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 30. 8. Установка по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью повышения концентрации, по меньшей мере, пермеатного газа, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, после рециркуляции второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата в подаваемый поток (5) по меньшей мере на 2%, предпочтительно по меньшей мере на 3% и более предпоч- 12023203 тительно на 3-40% соответственно по сравнению с концентрацией в потоке (17) неочищенного газа. 9. Установка по одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что включает по меньшей мере в одном из устройств (1)-(3) мембранного разделения мембранный модуль разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 35, предпочтительно по меньшей мере 40 и весьма предпочтительно по меньшей мере 45. 10. Установка по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно из устройств (1)(3) мембранного разделения содержит более одного мембранного модуля разделения газов, которые соединены параллельно и/или последовательно. 11. Установка по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что мембранный(ые) модуль(и) разделения газов состоит(ят) из мембран из полых волокон и/или плоских мембран. 12. Установка по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что активный разделительный слой мембран(ы) выполнен из материала, выбранного из группы аморфных или частично кристаллических полимеров, предпочтительно, например, полиимидов, полиамидов, полисульфонов, ацетилцеллюлозы и ее производных, полифениленоксидов, полиорганосилоксанов, полимеров с внутренней микропористостью,мембран со смешанной матрицей, мембран, способствующих транспортировке, полиэтиленоксидов, полипропиленоксидов или их смесей. 13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что материал для активного разделительного слоя мембран выбран из полиимида общей формулыx, y - молярная доля, где 0x0,5 и 1y0,5. 14. Способ разделения смеси газов посредством установки по одному из пп.1-13, содержащей устройства мембранного разделения, включающий стадии, на которых вводят подаваемый поток (5), состоящий по меньшей мере из двух компонентов, в устройство (1) разделения газов для разделения на первый поток (6) пермеата и первый поток (7) ретентата; первый поток (7) ретентата вводят в устройство (2) разделения ретентата, где поток (7) делят на второй поток (9) пермеата, который рециркулируют в подаваемый поток (5), и второй поток (8) ретентата; и первый поток (6) пермеата вводят в устройство (3) разделения пермеата, где поток (6) пермеата делят на третий поток (10) ретентата, который рециркулируют в подаваемый поток (5), и третий поток (11) пермеата; и выводят поток (8) ретентата и поток (11) пермеата в качестве продуктов из указанной установки,причем первый поток (6) пермеата не подвергают какому-либо повторному сжатию,устройство (1) разделения подаваемого потока включает мембранный модуль разделения газов с селективностью газовой смеси по меньшей мере 30,рециркулируемый во втором потоке (9) пермеата и в третьем потоке (10) ретентата объем газа в сумме составляет менее 60% объема потока (17) неочищенного газа, подаваемого в установку; и концентрацию по меньшей мере одного пермеатного газа, выходящего из устройства (1) разделения подаваемого потока, после рециркуляции второго потока (9) пермеата и третьего потока (10) ретентата в подаваемый поток (5) повышают по сравнению с концентрацией в потоке (17) неочищенного газа. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве смеси газов используют смесь, содержащую углекислый газ и метан; или водород и метан; или монооксид углерода и водород; или неочищенный биогаз; или неочищенный природный газ. 16. Способ по одному из пп.14 или 15, отличающийся тем, что давление ретентата из устройства (3) разделения пермеата устанавливают с помощью редукционного клапана (14) 1-30 бар, предпочтительно 2-20 бар и весьма предпочтительно 3-10 бар. 17. Способ по одному из пп.14-16, отличающийся тем, что давление во втором потоке (8) ретентата устанавливают с помощью редукционного клапана (13) 1-100 бар, предпочтительно 5-80 бар и весьма предпочтительно 10-70 бар. 18. Способ по одному из пп.14-17, отличающийся тем, что движущей силой для разделения смеси газов является разность парциального давления между стороной ретентата и стороной пермеата в соответствующих устройствах мембранного разделения, причем указанную разность парциального давления устанавливают компрессором в подаваемом потоке (5) и/или вакуумным насосом во втором потоке (9) и/или третьем потоке (11) пермеата и/или с помощью потока газа-носителя со стороны пермеата. 19. Способ по п.17 или 18, отличающийся тем, что давление пермеата, выходящего из устройства(1) разделения подаваемого потока, устанавливают одинаковым или повышенным по сравнению с внешним давлением, так что также существует разность парциального давления между ретентатом и пермеатом, выходящим из устройства (3) разделения пермеата, и таким образом обеспечивают движущую силу для случая, когда пермеат в устройстве (3) разделения пермеата находится под давлением окружающей среды или при пониженном давлении. 20. Способ по одному из пп.14-19, отличающийся тем, что по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 97%, особенно предпочтительно по меньшей мере 99% и весьма предпочтительно по меньшей мере 99,5% компонента ретентата стадии разделения подаваемого потока (5), вводимого вместе с потоком (17) неочищенного газа в установку, извлекают со вторым потоком (8) ретентата. 21. Способ по одному из пп.14-20, отличающийся тем, что не более 5%, предпочтительно не более 3%, особенно предпочтительно не более 1% и весьма предпочтительно не более 0,5% компонента ретентата стадии разделения подаваемого потока (5), вводимого вместе с потоком (17) неочищенного газа в установку, извлекают с третьим потоком (8) пермеата.
МПК / Метки
МПК: B01D 53/22, C10L 3/10
Метки: способ, установка, разделения, газов
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/17-23203-sposob-i-ustanovka-dlya-razdeleniya-gazov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и установка для разделения газов</a>
Предыдущий патент: Мужские трусы с отдельной полостью для пениса
Следующий патент: Производные гетероарилпиперидинов и -пиперазинов в качестве фунгицидов
Случайный патент: Сопряженные пирролидино-циклопропановые производные в качестве селективных ингибиторов 11-бета-гидроксистероид дегидрогеназы 1 типа