[发明专利]用于从含有甲烷、二氧化碳和硫化氢的气体混合物分离甲烷的装置和方法

权利要求书

1.用于从含有甲烷、二氧化碳和硫化氢的气体混合物分离甲烷的装置，其包含

气体压缩机(1)；

用于将所述气体混合物进料到所述气体压缩机(1)的进料管线(2)；

在所述气体压缩机(1)下游的第一膜分离级(3)，其包含对二氧化碳的渗透率比对甲烷的渗透率更高的气体分离膜，以提供第一渗余物(4)和第一渗透物(5)；

第二膜分离级(6)，其连接至所述第一膜分离级(3)，以接收所述第一渗余物(4)作为进料，所述第二膜分离级(6)包含对二氧化碳的渗透率比对甲烷的渗透率更高的气体分离膜，以提供作为富含甲烷的产物气体的第二渗余物(7)和第二渗透物(8)；

任选存在的第三膜分离级(9)，其与所述第一膜分离级(3)连接以接收第一渗透物(5)作为进料，所述第三膜分离级(9)包含对二氧化碳的渗透率比对甲烷的渗透率更高的气体分离膜，以提供第三渗余物(10)和第三渗透物(11)；

循环管道(12)，其连接至所述气体压缩机(1)上游的所述进料管线(2)上的循环进料点(13)，所述循环管道(12)连接至所述第二膜分离级(6)以接收所述第二渗透物(8)，或者，在存在任选存在的第三膜分离级(9)的条件下，其连接至所述第三膜分离级(9)以接收所述第三渗余物(10)，或者连接至所述第二膜分离级(6)和所述第三膜分离级(9)两者，以接收所述第二渗透物(8)和所述第三渗余物(10)，和

至少一个硫化氢吸附器(14)，其包含具有用氧气氧化硫化氢的催化活性的活性炭床，所述硫化氢吸附器(14)设置在所述循环进料点(13)和所述第一膜分离级(3)之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述硫化氢吸附器(14)设置在所述循环进料点(13)和所述气体压缩机(1)之间。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述循环管道(12)包含与位于所述硫化氢吸附器(14)和所述气体压缩机(1)之间的附加的循环进料点(15)的附加连接，和至少一个控制阀(16)，所述控制阀(16)用于控制被输送至所述循环进料点(13)和所述附加的循环进料点(15)的循环气体的比例。

4.根据权利要求3所述的装置，其包含在所述循环进料点(13)和所述硫化氢吸附器(14)之间或在所述硫化氢吸附器(14)和所述附加的循环进料点(15)之间的所述进料管线(2)上的氧气浓度测量装置(17)，和控制器，所述控制器被配置成操作所述控制阀(16)以将氧气浓度保持在预设范围内。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其包含在所述循环进料点(13)和所述硫化氢吸附器(14)之间或在所述硫化氢吸附器(14)和所述附加的循环进料点(15)之间的所述进料管线(2)上的相对湿度的测量装置，和控制器，所述控制器被配置成操作所述控制阀(16)，以将所述相对湿度保持在预设范围内。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其包含代替所述任选存在的第三膜分离级的二氧化碳冷凝级，所述二氧化碳冷凝级连接至所述第一膜分离级(3)，以接收所述第一渗透物(5)作为进料，并提供富含二氧化碳的液体冷凝物和非冷凝气体的混合物(18)，并且另外的循环管道(19)连接至所述气体压缩机(1)和所述第一膜分离级(3)之间的另外的循环进料点(20)，所述另外的循环管道(19)连接至所述二氧化碳冷凝级，以接收所述非冷凝气体的混合物。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述硫化氢吸附器(14)包含掺杂或浸渍有碘、碘化物盐或碘前体的活性炭。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述硫化氢吸附器(14)包含掺杂或浸渍有碱性化合物的活性炭，所述碱性化合物选自碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱土金属氧化物和碱土金属碳酸盐。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述膜分离级包含聚酰亚胺中空纤维膜。