[发明专利]使用多种类型膜生产生物甲烷

权利要求书

1.一种用于生产生物甲烷的方法，该方法包括：

在压缩机中压缩生物气进料以产生压缩进料料流；

将所述压缩进料料流传送到包含至少一个聚合物气体分离膜的第一分离级，以保留包含至少60％的甲烷的第一气体混合物，并渗透包含存在于所述生物气进料料流中的杂质和少于20％的甲烷的第一低品质气体混合物；

将所述第一气体混合物的料流送入包含至少一个聚合物气体分离膜的第二分离级中，以保留含有至少94％的甲烷的第二气体混合物，并渗透包含存在于所述生物气进料料流中的杂质和少于70％的甲烷的第二渗透气体混合物；

将所述第二渗透气体混合物的料流再循环到所述压缩机；并且

从所述第二分离级中抽出所述第二气体混合物作为生物甲烷，其中所述第一分离级的所述膜与所述第二分离级的所述膜显著不同，并且所述方法排除了可再生吸附剂的使用。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述生物气进料含有40％-75％的甲烷(“CH₄”)，和以下杂质：

最多10％的氮气(“N₂”)；

最多1％的氧气(“O₂”)；

20％-55％的二氧化碳(“CO₂”)；

最多5,000ppm的硫化氢(“H₂S”)；

硅氧烷；

最多2,000ppm的VOC；以及

水。

3.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在所述压缩生物气进料的步骤之后并且在将所述进料引入所述第一分离级中之前，将所述压缩进料料流传送到除水设备以去除水的步骤。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述压缩进料料流具有少于0.5重量％的水含量。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一分离级的所述至少一个膜由具有至少一个分离层的多孔聚合物基材构成，其中所述基材选自由聚酰亚胺、聚砜、聚醚醚酮(“PEEK”)及其混合物组成的组。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述基材是聚醚醚酮(“PEEK”)。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述分离层由具有下式的共聚物或嵌段聚合物制成：

其中PA是具有6或12个碳原子的脂肪族聚酰胺，并且PE是聚(环氧乙烷)聚(环氧丁烷)。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述分离层由以下单体的重复单元制成：

9.如权利要求6所述的方法，其中，所述分离层由环氧丁烷、环氧丙烷和/或环氧乙烷的共聚物或嵌段聚合物制成。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一分离级的所述至少一个膜对H₂S相对于CH₄具有至少10的选择性。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一气体混合物的所述料流与所述进料气体具有小于50psi的压降。

12.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一气体混合物由至少40％的甲烷、至少25％的二氧化碳、小于1,000ppm的硫化氢、小于100ppm的VOC和硅氧烷、以及小于0.05重量％的水构成。

13.如权利要求1所述的方法，其中，将所述压缩进料料流传送到第一分离级的所述步骤进一步包括使用H₂S清除剂介质从所述第一气体混合物中去除一定量的H₂S，以从所述清除剂介质产生具有小于4ppm的H₂S的低H₂S输出料流，并且在将所述第一气体混合物的料流送入第二分离级的所述步骤中将所述低H₂S输出料流送入所述第二分离级聚合物膜中。