(57)【要約】  高圧チャンバーと低圧チャンバーとこれらの間に配置された選択透過膜とを有する、ガス膜分離ユニットを含む、透過し易い成分から高圧ガス混合物を精製するための装置の操業方法を提案する。本方法では少なくとも一つのガス膜分離ユニットの低圧チャンバーが、精製されたガス混合物（半生成物、生成物）によって連続的にフラッシングされ、生成物内の透過し易い成分の量が望ましい値を超えないように、前述のガス膜分離ユニットのチャンバー間の圧力差、さらには、フラッシングに使用される精製されたガス混合物の流量が維持される。提案する方法は、１つ以上の透過し易い成分（具体的にはヘリウム、硫化水素、メルカプタン、二酸化炭素、水および／または重質炭化水素）から同時に原料（高圧ガス混合物）を精製すること、精製効率（すなわち、装置内の選択透過膜の総面積、前記の膜の生産性およびガス分離工程のエネルギー原単位の比率）を向上すること、および高濃度の透過しやすい成分を含む原料の利用（処理、下処理）の可能性を提供することを可能とする。
2014502212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧チャンバー（ＨＰＣ）と低圧チャンバー（ＬＰＣ）とこれらの間に配置された選択透過膜（ＳＰＭ）とを備えるガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）を含み、少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣが、精製されたガス混合物（半生成物または生成物）によって連続的にスイーピングされ、生成物内の透過しやすい成分それぞれの濃度が所定の値を超えないように、ＭＧＳＵの前記２つのチャンバー間の圧力差とスイーピングに用いる精製したガス混合物の流量とが維持される、透過しやすい成分から高圧ガス混合物（ＨＰＧＭ）を精製するための装置の操業方法。
【請求項２】
前記複数のＭＧＳＵのＨＰＣが互いに直列につながっている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣが、少なくとも１つの付加的なＭＧＳＵのＨＰＣに並列につながれるか、または少なくとも１つのガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）が少なくとも２つのガス膜分離モジュール（ＭＧＳＭ）を含み、
それらの各々が順に高圧チャンバー（ＨＰＣ）と低圧チャンバー（ＬＰＣ）とこれらの間に配置されたＳＰＭとを含み、
前記複数のＭＧＳＵのＬＰＣおよびＨＰＣの吸気口および排気口、または前記複数のＭＧＳＭの吸気口および排気口が互いに並列につながっている、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が、別のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給され、両方のＭＧＳＵをＬＰＣからの半生成物によってスイーピングを行う、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
複数の先頭部のＭＧＳＵの少なくとも１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め圧縮される請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め冷却される請求項１〜５に記載の方法。
【請求項７】
ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め分離および濾過される請求項１〜６に記載の方法。
【請求項８】
ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め加熱される請求項１〜７に記載の方法。
【請求項９】
ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め圧縮されおよび／または予め圧縮され且つ冷却されおよび／または予め圧縮され、それから冷却され、それから分離され、それから濾過されおよび／または予め圧縮され、それから冷却され、それから分離され、それから濾過され、それから加熱される、請求項１〜８に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣ内の圧力が大気圧より低い圧力まで低下する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
複数の先頭部のＭＧＳＵの少なくとも１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣ内で、前記の大気圧より低い圧力への低下が達成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からの精製されたガス混合物が、少なくとも１つの手前のＭＧＳＵのＬＰＣのスイーピングに使用される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からの精製されたガス混合物が、複数の先頭部のＭＧＳＵの少なくとも１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣのスイーピングに使用される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ＬＰＣのスイーピングに用いる前記精製されたガス混合物（スイープガスフロー）の圧力が、スイーピング前に低下する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が、複数の手前のＭＧＳＵの少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に向かう、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が、少なくとも１つ目の先頭部のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に向かう、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ＬＰＣのスイーピング前の精製されたガス混合物の圧力が、絞り口、多孔質体、またはオリフィスによって低下する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
精製されたガス混合物（スイープガス）が、圧縮機または真空ポンプによってスイーピングのために供給される、請求項１〜１７に記載の方法。
【請求項１９】
ＬＰＣ内の圧力低下が真空ポンプによって得られる、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
選択透過隙間または枠に組み込まれた平膜またはらせんに巻き付くタイプとして仕上がったＳＰＭが使用されている、請求項１〜１９に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が動力供給のために使用され、および／または圧縮され利用に向けられ、および／または貯蔵に、および／または地下圧入に、および／または再処理に向けられる、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からの精製されたガス混合物が消費者に向けられる、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
複数の末端部のＭＧＳＵの少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣ、好ましくは末端部のＭＧＳＵのＨＰＣからの精製されたガス混合物が消費者に向けられる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
分離器で得られる凝縮物が、縮合炭化水素および水を除去した安定化したガスによって安定化される、請求項７〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
安定化したガスが、少なくとも１つ目の先頭部のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口、好ましくは１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に向けられる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
安定化において発生した放出ガスが利用に向けられ、安定な縮合炭化水素が再処理または地下圧入され、凝縮水が形成した圧力の維持のために地下圧入され、または利用に向けられている、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
装置が２つのＭＧＳＵを有し、ＨＰＧＭが１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣに供給され、１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣからのガス混合物が２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣに供給され、２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に向けられ、１つ目と２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣが、対応する１つ目と２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣからのガス混合物によって連続的に掃引され、１つ目と２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣ内の圧力が真空ポンプによって低下する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項２８】
１つ目のＭＧＳＵのＬＣＰが、１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの排気口および／もしくは手前のＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からのガス混合物によってスイーピングに使用される、ならびに／またはその中の圧力が低下し（１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣ）、その排気口（１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣ）からのガス混合物が、２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口および／もしくは手前の複数のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に向けられる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項２９】
２つのＭＧＳＵを備える装置が使用され、ＨＰＧＭが１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給され、２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からのガス混合物が１つ目および／もしくは２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣの連続的なスイーピングに使用され、ならびに／またはＬＰＣ内の圧力が低下する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項３０】
２つのＭＧＳＵを備える装置が使用され、ＨＰＧＭが１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣに供給され、１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からのガス混合物が、１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣスイーピングのために連続的に使用され、ガス混合物の別の一部が、２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給され、２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣ内の圧力が低下し、２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に向けられる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項３１】
透過しやすい成分のそれぞれについての要求される濃度の順守を提供するように、前記ＬＰＣのスイーピングに使用される精製されたガス混合物の割合（スイープガスフローの流量）、および／またはＬＰＣ内の圧力が設定される、請求項１〜３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
透過しやすい成分のそれぞれについての望ましい精製速度を提供するように前記圧力が設定される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
望ましい値を超えない濃度を備えるそれぞれの透過し易い成分の生成物収率が、少なくともスイーピングに用いる精製されたガス混合物の流量値により増加するように、スイーピングに用いる精製されたガス混合物の流量（スイープガスフローの流量）が選定される、請求項１〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
高圧チャンバー（ＨＰＣ）と、低圧チャンバー（ＬＰＣ）とこれらの間に配置された選択透過膜（ＳＰＭ）とを備え、ＨＰＣおよびＬＰＣ内に圧力調整媒体を備えているガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）を含み、
少なくとも１つの前記ＭＧＳＵ内の圧力差の維持の可能性および精製されたガス混合物（半生成物または生成物）による前記ＬＰＣのスイーピングの手段を備え、
生成物内の透過し易い成分のそれぞれの量が望ましい値を超えないように、前記媒体がＨＰＣとＬＰＣの間の圧力差およびＬＰＣのスイーピングに使用されるガス混合物の流量の維持を実施する、透過し易い成分から高圧ガス混合物（ＨＰＧＭ）を精製するための装置。
【請求項３５】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣが圧力低下手段を備えている請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣが圧力低下の手段を備え、精製されたガス混合物によるスイーピングの可能性を提供する、請求項３４または３５に記載の装置。
【請求項３７】
複数のＭＧＳＵのＨＰＣが互いに直列につながり、複数の末端部のＭＧＳＵの少なくとも１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣが、少なくとも１つの先頭部のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口、好ましくは１つ目のＭＧＳＵの吸気口につながる、請求項３４〜３６に記載の装置。
【請求項３８】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口が、圧縮機、冷却装置、分離器および濾過器を介して、少なくとも１つの別のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口につながる、請求項３４に記載の装置。
【請求項３９】
少なくとも２つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口および排気口が互いに並列につながっている、請求項３３に記載の装置。
【請求項４０】
冷却装置、分離器および濾過器が、１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に取り付けられた、請求項３４〜３９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】
前記分離器が、安定化したガス、放出ガス、凝縮水および安定化した縮合炭化水素の排気口を備える凝縮物安定化装置を有している、請求項３８または４０に記載の装置。
【請求項４２】
安定化したガスのための前記安定化装置の排気口が１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口につながる装置。
【請求項４３】
少なくとも２つの透過し易い成分から天然および随伴する高圧ガスを同時に精製する、請求項１に記載の方法の適用。
【請求項４４】
水蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素、硫化水素、メルカプタンおよびヘリウムを含む群からの成分から天然ガスが精製される、請求項４３に記載の適用。
【請求項４５】
高圧天然ガスからのヘリウムの回収のための、請求項１に記載の方法の適用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明群は、選択透過膜(ＳＰＭ)によるガス混合物分離の分野に関するものであり、ガス、石油、化学およびその他の工業分野に適用することが可能である。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素ガス混合物の精製での課題の過半は、いくつかの成分からなる高圧ガス混合物のような原料の同時処理を要求し、ここで、精製工程は概して高圧ガス混合物の著しい損失を伴わず、最小の原料損失（すなわち、最大の生成物収率（product yield）を伴う、生成物という用語は規定の値に精製された原料を意味する）に実行される。
【０００３】
例えば、主要なパイプラインに供給される天然ガスは、当該技術分野に関連するいくつかの成分（すなわち、硫化水素、メルカプタン、ＣＯ２、水蒸気、および縮合炭化水素（condensing hydrocarbons））の制限濃度(limit contents)の工業規格と一致しなければならない。温和な気候に対しては、ＯＳＴ  ５１．４０−９３に関するガス混合物内の硫化水素の制限質量濃度は７ｍｇ／ｍ３以下、メルカプタンは１６ｍｇ／ｍ３以下、ＣＯ２のモル濃度（molar part）は２．５モルパーセント以下、炭化水素の露点はマイナス２°Ｃ以下、水の露点はマイナス１０°Ｃ以下でなければならない。寒冷気候の地域に対しては、硫化水素、メルカプタンおよびＣＯ２については同じ要求であるが、水蒸気および縮合炭化水素の制限含有量の要求はより厳しい。すなわち、炭化水素の露点は夏期にはマイナス５°Ｃ以下、冬期にはマイナス１０°Ｃ以下、水の露点は夏期にはマイナス１４°Ｃ以下、冬期にはマイナス２０°Ｃ以下でなければならない。
【０００４】
最終生成物（finished product）の高収率に加えて、ガス分離工程は製品単位（エネルギー原単位）当たり出来る限り低いエネルギー消費で供給しなければならない。従って、圧縮機の作動（能動設備（active equipment））、熱交換（加熱および冷却）におけるエネルギー消費を最小にし、また受動設備（passive equipment）、第一に選択透過膜（ＳＰＭ）の単位平方面積の生産性を向上することが必要である。
【０００５】
有機シリカ材料から作られたガス分離層を備え、メタンの拡散率に対する水蒸気の拡散率が高く、メタンの拡散率に対するブタン、硫化水素、メルカプタン、ヘリウムの拡散率が低いＳＰＭが存在する。これらの膜は、炭化水素混合物の乾燥にのみ効果的である。
【０００６】
水蒸気、酸性ガスおよび重質炭化水素からの原料（ＨＰＧＭ）の同時処理に使用される複合膜は、弾力性のある固いブロックからなるブロック共重合体から作られた選択層を有する。例えば、ポリアミドを備えるポリオキシエチレン共重合体 ＰＥＧ（ＰＥＢＡＸ（登録商標）)、ポリエステルおよびポリイミド（Ｐｏｌｙａｃｔｉｖｅ（登録商標））等から作られた膜である。弾力性のある固い膜ブロックの一定の割合を備えることで、上述のポリマーは十分に高い比透過率（specific permeability）を保持しつつも、高い選択性の値（selectivity values）を有する。例えば、選択性の値α（Ｈ２０）／（ＣＨ４）≧２８０、α（Ｈｅ）／（ＣＨ４）≧１５０、α（ＭＳ）／（ＣＨ４）≧６５（ＭＳはメルカプタンの合計）、α（Ｈ２Ｓ）／（ＣＨ４）≧４０、α（Ｃ６Ｈ１４）／（ＣＨ４）≧２５を備える膜は、２５．０°Ｃにおいて Ｐ／１（ＣＨ４）≧３０ ｌ／ｍ２ｈ ａｔｍ のメタンの比透過率を有する。ここで、すべての成分への当該膜（this membrane）の選択性の値は、最良の有機シリカ膜の同様の選択性の値より高い。例えば、ポリジメチルシロキサン（Ｌｅｓｔｏｓｉｌ）から作られた膜の選択性の値（比透過率）は、α（Ｈ２０）／（ＣＨ４）≦２５、α（Ｈｅ）／（ＣＨ４）≦２、α（Ｈ２Ｓ）／（ＣＨ４）≦８  を構成する。
【０００７】
ＳＰＭの選択特性は、ガス膜分離の工程において決定的な意味を持つ。このことは、図１に示す、多成分の炭化水素混合物からの硫化水素の回収工程の数値モデリングの結果から示すことが出来、これよりＳＰＭにおける実際の圧力差で、硫化水素についての生成物収率（要求仕様に精製されたガス混合物）（ＯＳＴ  ５１．４０−９３により７ｍｇ／ｍ３）は主として、選択性の値α（Ｈ２Ｓ）／（ＣＨ４）に依存し、よって、許容収率（the acceptable yields）≧８０％はα（Ｈ２Ｓ）／（ＣＨ４）＞５０においてのみ達成されることがわかる。このような選択性を備える膜は現在、存在しない。そのため、ガス分離効率を向上する取り組み、およびエネルギー需要量のより少ない単一工程の膜分離工程（single-stage membrane separation process）の実施のためガス分離装置の特性を改善する取り組みが必要である。これらの手法の１つは、選択透過膜へ流れ込む望ましくない成分の分圧を低下させるための、ガス膜分離モジュールの低圧チャンバー（ＭＧＳＭ  ＬＰＣ）のフラッシング（flushing）またはスイーピング(または掃引、または清掃、sweeping)である。
【０００８】
ガス混合物の分離方法はロシア特許第２１３２２２３号の記述から知られており、ＳＰＭにより区切られた高圧チャンバー（ＨＰＣ）と低圧チャンバー（ＬＰＣ）を備えるガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）が使用され、原料（ＨＰＧＭ）がＭＧＳＵ  ＨＰＣの吸気口へ行き、ＨＰＣの排気口から回収された一部の透過しない成分が、逆流方向にあるＬＰＣのスイーピングに用いられる。既知の技術的解法の目的は、単一成分の精製のための膜面積の最小化、すなわち膜の生産性の向上である。しかし、成分の１つから取り出した生成物の一定の生産性を備える装置での、ＳＰＭの生産性の増大に比例するＳＰＭの総面積の減少は、いくつかの望ましくない成分の制限濃度の要求に一致する生成物をほとんど得ることが出来ない。望ましくない成分の濃度がたとえ小さくても、概して互いに大いに異なる。原料が、例えば、０．０１ｇ／ｍ３の濃度の１つの成分および、０．１ｇ／ｍ３の濃度のもう１つの成分を含み、両成分について同様のＳＰＭの選択性を備えると、面積の減少したＳＰＭを備える装置は、ＳＰＭがより大きい総正方面積を有しスイーピングを行わない装置と比較して、２つ目の成分からの生成物の取り出しが効率的でない。
【０００９】
図２で示すモデリング結果が、初期ガス（initial gas）の設定圧力およびＭＧＳＵ内のＨＰＣとＬＰＣの設定圧力比率ｂ＝Ｐ（ｈｉｇｈ）／Ｐ（ｌａｗ）＝２０ において、一部（約１５％）の透過しない成分によるＬＰＣのスイーピングが、２０より大きい選択性を備える膜の使用により生成物の収率（硫化水素から取り出した天然ガス）を増加することを示すように、ここで２０より小さい選択性を備える膜の使用では生成物の収率は低下する。与えられた結果は、ＬＰＣのスイーピングが、要求された特性を備える硫化水素の生成収率を著しく増加させることを明確にする。特に、選択性の値α（Ｈ２Ｓ／ＣＨ４）≒４０を備える現に存在する膜では、生成収率が８０％に増大する。それ故に、硫化水素からの炭化水素混合物の単一工程の精製の課題は、膜の高い選択性およびＬＰＣのスイーピングによってのみ解決される。
【００１０】
図１で与えられる関係は普遍的であり、炭化水素の混合物から取り出したいかなる不純物（水、メルカプタン、ヘリウム、Ｃ５＋、その他）にも適用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、異なる化学起源（chemical origin）のいくつかの成分からの、高圧ガス混合物の同時精製のための、方法および装置を得ること、および、たとえ原料の定量的濃度（quantative content）が著しく変化しても、当該精製工程の効率を増加させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書で使用される用語および表現は次の意味を有する。
【００１３】
”透過性のない成分”は、透過し易い成分から取り出され、透過し難い成分が高濃度化した、透過性のないガスフローを意味する。
【００１４】
”透過性のある成分”は、透過し易い成分が高濃度化した透過性のあるガスフローである。
【００１５】
”ガス膜分離モジュール (ＭＧＳＭ)”は、高圧チャンバー（ＨＰＣ）と低圧チャンバー（ＬＰＣ）とこれらの間に配置された選択透過膜（ＳＰＭ）とを備える、ＨＰＧＭの分離（精製）のための装置である。
【００１６】
”チャンバー”という用語は、高濃度の透過し易い成分を有するガス混合物のＳＰＭでの供給および透過し易い成分の低下した濃度を伴ってＳＰＭを通って透過したガス混合物の収集のための、チャンバー、区画、流路、または任意の既知の媒体を意味する。ＭＧＳＭの実施可能な形態の１つを、図２および下述の文章に示す。
【００１７】
ガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）は、少なくとも１つのＭＧＳＭまたは少なくとも２つのＭＧＳＭを含む装置であり、その投入物および産出物は、ＭＧＳＵへの／からのガス混合物の相互の供給または取り出しのために、および／またはＭＧＳＵ内のＭＧＳＭ間のガス混合物の中間流の分配のために相互接続している。ＭＧＳＵ内の異なるＭＧＳＭのＨＰＣおよびＬＰＣは、ガスの流れに基づいて、並列、直列、並列−直列（parallel-and in series）および／または 直列−並列（in series-and-parallel） につなぐことが出来る。
【００１８】
いくつかのＭＧＳＵを含む装置内の先頭部のＭＧＳＵは、高濃度の透過し易い成分を伴って（別のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口での供給される流れに関連して）ＨＰＧＭが供給される、ＨＰＣの吸気口にあるＭＧＳＵを意味する。つまり、例えば、装置が少なくとも２つのＭＧＳＵを含む場合、精製されたＨＰＧＭの流れ方向にある１つ目のＭＧＳＵが、先頭部のＭＧＳＵである。
【００１９】
いくつかのＭＧＳＵを含む装置内の末端部のＭＧＳＵは、濃度の低下した透過し易い成分のＨＰＧＭが供給される（別のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給される流れに関して）、ＨＰＣの吸気口にあるＭＧＳＵを意味する。つまり、例えば、装置が少なくとも２つのＭＧＳＵを含む場合、精製されたＨＰＧＭの流れの下流にある最後のＭＧＳＵが末端部のＭＧＳＵである。
【００２０】
”高圧チャンバー(ＨＰＣ)”は、主にＨＰＧＭを少なくとも１つのＭＧＳＭのＳＰＭにつなぐ役割をするチャンバー、区画および／または任意の構造的に分離した空間である。
【００２１】
”低圧チャンバー(ＬＰＣ)”は、少なくとも１つのＭＧＳＭのＳＰＭを透過したガスフローの回収および除去を主要な役割とするチャンバー、区画および／または任意の構造的に分離した空間である。
【００２２】
”スイープガス（sweep gas flow）(またはスイープガスフロー)”は、少なくとも１つのＭＧＳＭおよび／またはＭＧＳＵのＨＰＣの排気口で収集される”透過性のない成分”の一部のことを意味し、少なくともひとつのＭＧＳＭのＬＰＣのスイーピングに使用される。
【００２３】
”吐出流(吐出ガスまたは吐出)”は、少なくとも１つのＭＧＳＭおよび／またはＭＧＳＵのＨＰＣから取られるガスフローを意味し、透過性のある成分または透過性のある成分とスイープガスの混合物に代表される。
【００２４】
”生成物”は、ガスフロー、すなわち、少なくとも１つのＭＧＳＭおよび／またはＭＧＳＵのＬＰＣの排気口で回収され、要求される組成（質と量に関して）を備える透過性のない成分を意味する。
【００２５】
”半生成物”は、ガスフロー、すなわち、末端部のＭＧＳＵを除く１つまたは複数のＭＧＳＭおよび／またはＭＧＳＵのＨＰＣの排気口で回収される透過性のない成分を意味する。
【００２６】
”真空ポンプ(ＶＣ)”は圧力上昇時における減圧および吸気口から排気口へのガス混合物の供給のための装置である。
【００２７】
”高圧ガス混合物(ＨＰＧＭ)”は、ＭＧＳＭまたはＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口において供給され、透過し易い成分からのさらなる処理のためのガス混合物を意味する。
【００２８】
”選択透過膜(ＳＰＭ)”は、異なる化学的起源（different chemical origin）のガス混合物の異なる成分の異なる透過率を与える材料の層である。
【００２９】
その他の用語および表現は、文脈および当該技術分野での通常の意味を有する。
【００３０】
技術的結果は、１つまたは複数の透過し易い成分（特に、ヘリウム、硫化水素、メルカプタン、炭酸ガス、水および／または重質炭化水素）からの原料の同時精製の可能性、精製効率（すなわち、装置内のＳＰＭの総面積、当該膜の生産性およびガス分離工程でのエネルギー原単位の間の比率）の向上、透過し易い成分の含有量が多い原料を使用（処理、用意）する可能性の提供を含む。
【００３１】
上述の技術的結果は、高圧チャンバー（ＨＰＣ）と低圧チャンバー（ＬＰＣ）とこれらの間に配置された選択透過膜（ＳＰＭ）とを備えるガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）を含む装置の、透過し易い成分からの高圧ガス混合物（ＨＰＧＭ）の精製の操業タイプの実施により達成され、生成物内の透過し易い成分それぞれの量が所定の値を超えないように、少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣが、精製されたガス混合物（半生成物または生成物）によって掃引され、このＭＧＳＵの上述のＭＧＳＵのチャンバー間の圧力の違い、および、同様に、スイーピングに使われた精製ガス混合物の流量は維持される。
【００３２】
上述のことを考慮すると、高圧ガス混合物の精製効率の向上が、既存のＳＰＭの選択性の限定により支配されることが明確である。加えて、すべての成分の所定の限界を超えるＳＰＭの選択性の値においてのみ、ＬＰＣのスイーピングが生成物の収率を増加させる。ここで、ＬＰＣとＨＰＣ間のある圧力差の選択と、スイープガスとガス混合物のいくつかの成分から同時に精製された透過流とのある比率にのみ起因して、高圧チャンバーと低圧チャンバーの間の操作圧力差によるＳＰＭの選択性と任意の成分との非線形の依存性により、段数の増加および付加的な能動設備の使用なしに、高い生成物の収率が達成可能である。また、場合によっては、ガス分離効率向上のために、チャンバー間のいくらかの圧力差への供給とともに、高い圧力の絶対値をチャンバーに供給すること（たとえば、ＳＰＭの異なる側でのガス混合物の透過成分の濃度差の増加）は有益であるかもしれない。
【００３３】
すべての透過し難い成分および／または主要な透過し難い成分に関連する比透過率に対する、透過し易い成分それぞれについてのＳＰＭの比透過率の比率の値（ＳＰＭの単位面積、単位時間、単位圧力あたりの透過ガスの物質量または体積、ｍｏｌｅ／ｍ２・ｓｅｃ・Ｐａまたはｍ３／ｍ２・ｓｅｃ・Ｐａ）が、ＭＧＳＵの高圧チャンバーと低圧チャンバーの圧力比率を超えるように、ガス分離は遂行される。
【００３４】
いくつかのガス膜分離ユニットの高圧チャンバーはお互いの間を別々に、とりわけ直列につなぐことが可能である。
【００３５】
少なくとも１つの付加的なＭＧＳＵのＨＰＣは、少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣと並列に繋がってよく、また少なくとも１つのガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）は少なくとも２つのガス膜分離モジュール（ＭＧＳＭ）を含み、各々は順番に高圧チャンバー（ＨＰＣ）、低圧チャンバー（ＬＰＣ）およびそれらの間にＳＰＭを含み、ここで、当該ＭＧＳＵのＬＰＣおよびＨＰＣの吸気口および排気口、または当該ＭＧＳＭの吸気口および排気口は並列に相互接続している。
【００３６】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物（吐出流）は、両方のＭＧＳＵのＬＰＣの半生成物によるスイーピングにより、別のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給されることが可能である。
【００３７】
最適圧力の供給のために、少なくとも最初の先頭部のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物は予め（または予備的に、preliminarily）圧縮することが可能である。
【００３８】
１つの実施形態において、ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物は、たとえば、ガスの圧縮による過剰熱の除去のために、または水蒸気もしくは炭化水素の凝縮のために、予め冷却することが可能である。
【００３９】
ＨＰＣ吸気口に供給されるガス混合物は、たとえば、凝縮した水分および／または機械的な汚れを除去するために、予め分離および濾過することが可能である。
【００４０】
ＨＰＣ吸気口に供給されるガス混合物は、たとえば、予冷却後およびＭＧＳＵの高圧チャンバーにガス混合物を供給する前に予め加熱することが可能である。ガス混合物が、適用するＳＰＭの最大効率を達成する温度まで加熱される場合が好ましい。
【００４１】
ＨＰＣ吸気口に供給されるガス混合物は、予め圧縮され、および／または、予め圧縮され、それから冷却され、および／または、予め圧縮され、それから冷却され、それから分離され、それから濾過され、および／または、予め圧縮され、それから冷却され、それから分離され、それから濾過され、それから加熱されてよい。
【００４２】
大気圧より低い圧力への圧力低下は、少なくとも最初の先頭部のＭＧＳＵのＬＰＣ内で提供され得る。
【００４３】
上述の大気圧より低い圧力への圧力低下は最初の先頭部のＭＧＳＵのＬＰＣ内で得られることが好ましい。
【００４４】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からの精製されたガス混合物は、少なくとも１つの手前の（または上流の、preceding）ＭＧＳＵのＬＰＣのスイーピングに使用されるように、とりわけスイーピングを構成することが出来る。すなわち、少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からの生成物または半生成物は、少なくとも１つ以上の手前のＭＧＳＵのＬＰＣのスイーピングに使用することが可能である。末端部の段階での透過性のない成分の（スイーピングフロー）圧力は（もし透過性のない成分がＭＧＳＵ間で圧縮されないならば）、自然圧力損失（hydraulic losses）に起因して、先頭部のＭＧＳＵからの透過性のない成分の圧力よりもＬＰＣに供給される必要がある圧力に通常は近いので、それは、たとえば、透過性のない成分の圧力開放（スイーピングフロー）のための、ＨＰＣから隣接するＬＰＣへの透過性のない成分のスロットル調整時の非生産時の圧力損失の低下にとって、有益となり得る。加えて、この場合、ＬＰＣは、先頭部のＭＧＳＵのＨＰＣからの透過性のない成分よりもより精製された透過性のない成分により掃引されるので、先頭部のＭＧＳＵの分離工程の運動力を増加させることができる。
【００４５】
ここで、少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からの精製されたガス混合物が、複数の先頭部のＭＧＳＵの少なくとも最初のＭＧＳＵのＬＰＣのスイーピングに使用される場合が好ましい。
【００４６】
ＬＰＣのスイーピングに使用されるガス混合物の圧力は、概して事前に低下する。もし、末端部の段階の（the tail-stage）のＭＧＳＵのＨＰＣの排気口での低圧の透過性のない成分の一部がスイープガスとして使用される場合、圧力の低下を生じないかもしれない。
【００４７】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物は、さらなる再処理のために、少なくとも１つの手前のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口へ向けることができ、それ故に、再循環が提供され、排出は減少する。
【００４８】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が、少なくとも最初の先頭部のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口へ向かう場合が好ましい。
【００４９】
ＬＰＣのスイーピングの前の精製されたガス混合物の圧力は、異なる方法、たとえば、装置のスロットルによる調整、多孔質、オリフィスにより低下することが可能である。
【００５０】
ＳＰＭの生産性が、ＭＧＳＵのＨＰＣとＬＰＣの間の圧力差だけでなく、ＭＧＳＵのチャンバー内の圧力の絶対値（ガス圧縮は成分濃度およびＳＰＭを通る拡散率を増加する。）に影響されるならば、この場合は、チャンバー間の高い圧力差（ＳＰＭの限界強さを超えない）だけでなく、ＨＰＧＭ内の高い成分濃度を提供するように、ＳＰＭの効率低下（または損害、damage）を避けるためのＨＰＣ内の圧力の増加は、ＬＰＣ内の適切な圧力増加によって補償されてよい。
【００５１】
精製されたガス混合物（スイープガス）は、圧縮機または真空ポンプによってスイーピングに使用することが可能である。
【００５２】
ＨＰＣ内だけでなくＬＰＣ内の絶対圧力の増加（ＳＰＭの強度限界を超えない圧力差を維持する時）によってＭＧＳＵの生産性が増加する場合、圧縮機または真空ポンプによる末端部のＭＧＳＵからの透過性のない成分によるＬＰＣのスイーピングは（もし、末端部のＭＧＳＵからの 透過性のない成分の圧力の要求される値までの増加のために必要なら）、ガス分離効率のさらなる向上のために供給されてよい。
【００５３】
ＬＰＣ内の、大気圧よりひくい圧力への圧力低下は、真空ポンプにより行われてよい。
【００５４】
上述の方法において使用される選択透過膜は、半透過性の中空糸、または枠に組み込まれた平膜（flat membrane）、またはらせんに巻き付いた膜として完成させてよい。中空糸膜は好ましい。
【００５５】
吐出流は別に対処することが可能である。少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物（吐出流）は、動力供給のために使用すること（もし、後者が十分な量の引火性の炭化水素を含んでいるならば）および／または圧縮され利用および／または貯蔵に向わせること、および／または、地下圧入（たとえば、生産性の向上のために）および／または再処理することが可能である。
【００５６】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣからの精製されたガス混合物は消費者へ送られる。末端部のＭＧＳＵの排気口からの透過性のない成分（すべての成分が指定の値より高くない濃度を有する）または中間の複数のＭＧＳＵの透過性のない成分またはそれらの混合物は、目的に応じて生成物として利用することが可能である。
【００５７】
精製されたガス混合物が、複数の末端部のＭＧＳＵの少なくともひとつのＭＧＳＵのＨＰＣから消費者へ送られることがより好ましく、末端部のＭＧＳＵのＨＰＣからが好ましい。
【００５８】
原料の処理速度を高めるように、分離した凝縮物は、安定化させたガス、縮合炭化水素および水に分類することで、安定化させることが可能である。
【００５９】
安定化させたガスは、複数の先頭部のＭＧＳＵの少なくとも最初のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口で使用することが可能であり、最初のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口で使用することが好ましい。
【００６０】
安定化からの流れは別に取り扱うことが出来る。安定化している間に発生した吐出流は利用に向けられ、安定した縮合炭化水素は再処理または地下圧入に向けられ、凝縮水（または復水、water condensate）は圧力形成の維持のために地下圧入され、または利用されることが好ましい。
【００６１】
上述の方法は、ＨＰＧＭが１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣに供給され、１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣからのガス混合物が２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣに供給され、２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給され、１つ目および２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣが対応する１つ目および２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣのガス混合物により連続的に掃引され、１つ目および２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣ内の圧力が真空ポンプにより低下する、２つのＭＧＳＵを含む装置により実施することが可能である。
【００６２】
あるいは上述の方法の実施のために、１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣは、１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの排気口および／またはさらなるＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からのガス混合物により掃引され、および／または１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣ内の圧力は低下し、ここでその排気口（１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣ）からのガス混合物は２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口および／またはさらなるＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口へと向けられる。
【００６３】
前述の方法はまた、ＨＰＧＭが１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給され、２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からのガス混合物が連続的に１つ目および／または２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣのスイーピングに使用され、および／またはＬＰＣの圧力が低下する、２つのＭＧＳＵを含む装置により実施することが可能である。
【００６４】
上述の方法は、ＨＰＧＭが１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣに供給され、１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの排気口からのガス混合物が１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣのスイーピングに連続的に使用され、ガス混合物の別の一部が２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給され、ここで、２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口内の圧力が低下し、２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口へ向けられる、２つのＭＧＳＵを含む装置により実施することが可能である。
【００６５】
上述の方法の実施の範囲内で、透過し易い成分それぞれの濃度についての要求に適合した生成物を提供するように、前述のＬＰＣのスイーピングに使用される精製ガス混合物の流量および／またはＬＰＣ内の圧力が設定されることが好ましい。
【００６６】
透過し易い成分それぞれに対して要求される精製度を供給するように前述の圧力が設定されることはより好ましい。
【００６７】
生成物の収率が、少なくともスイーピングに使用される精製されたガス混合物の流量値が必ず向上するように、スイーピングに用いる精製されたガス混合物の流量（スイープガスフローの流量）が選定されることは、なお一層好ましい。
【００６８】
上述の技術的結果はまた、ＨＰＣおよびＬＰＣ内の圧力制御の手段、少なくとも１つの上述のＭＧＳＵの圧力差を保持する想定される可能性、および精製されたガス混合物（半生成物または生成物）によるＬＰＣのスイーピングの手法を備える、高圧チャンバー（ＨＰＣ）と低圧チャンバー（ＬＰＣ）とこれらの間に配置された選択透過膜（ＳＰＭ）とを備えたガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）を含む、透過し易い成分からの高圧ガス混合物（ＨＰＧＭ）の精製のための装置が機能する工程の中で達成され、ここで、生成物内の指定した透過し易い成分の量が要求された値を超えないように、ＨＰＣとＬＰＣ間の圧力差およびＬＰＣのスイーピングに使用される精製されたガス混合物の流量を提供するように、上述の手法は構成される。
【００６９】
より好ましい実施形態では、少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣは圧力低下の手段を備える。
【００７０】
特定の形態の１つでは、少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣは圧力低下の手法を備え、精製されたガス混合物によるスイーピングが可能性として想定される。
【００７１】
ＨＰＣの別の特定の実施形態では、複数のＭＧＳＵは互いに直列につながり、ここで、複数の末端部のＭＧＳＵの少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣが、吐出流が工程の先頭部へ戻るように、複数の先頭部のＭＧＳＵの少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口につながっている。複数の末端部のＭＧＳＵのＬＰＣが先頭部のＭＧＳＵのＨＰＣとつながることが好ましい。
【００７２】
別の特定の実施形態では、少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口は、圧縮機、冷却装置、分離器および濾過器を介して、少なくとも別の１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口とつながる。これにより、吐出流が、凝縮し易い成分からのその予備精製の後に、ガス分離工程へ戻ることが出来る。
【００７３】
特定の実施形態では、少なくとも２つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口および排気口は、たとえば、ガス分離工程の効率の向上のために、互いに並列に繋げることが出来る。
【００７４】
好ましい実施形態では、冷却装置、分離器および濾過器は、最初のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に取り付けられる。これにより、凝縮し易い成分からの高圧ガス混合物を予備精製することができる。
【００７５】
より好ましい実施形態では、前述の分離器は、安定化したガス、放出されるガス、凝縮水および安定化した縮合炭化水素のための排気口を有する凝縮物の安定化装置を備える。
【００７６】
より一層好ましい実施形態では、安定化したガスがガス分離工程の先頭部に戻るために、上述の安定化装置の安定化したガスの排気口は、最初のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口とつながる。
【００７７】
上述の技術的結果はまた、少なくとも２つの透過し易い成分の高圧天然ガスおよび高圧の随伴ガスの同時取り出しのための上述の方法を適用する工程の中で達成される。
【００７８】
水蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素、硫化水素、メルカプタンおよびヘリウムを含む群から選択した成分から天然ガスが、取り出されることが好ましい。
【００７９】
上述の技術的結果はまた、高圧天然ガスからのヘリウムの回収のための、上述の方法を適用する工程の中で達成される。
【００８０】
方法の実施の原理は、以下に記載の特定かつ具体的な方法により視覚的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図２】図２は、内部の繊維領域のスイーピングが透過性のない成分の一部によって与えられるＭＧＳＭ（交換可能なカートリッジ）の概略図を示す。
【図１】図１は、透過し易い成分が要求される濃度まで精製されたガス混合物の収率と、ＳＰＭの選択性との依存性を示した表（schedule）を示す。
【図３】図３は、第１段階のＭＧＳＵからの半生成物が第２段階のＭＧＳＵの吸気口等に向けられる、直列につながったＭＧＳＵを備える装置の構成（または配置、scheme）を示す。
【図４】図４は、第２段階のＭＧＳＵのＬＰＣからの吐出流の循環利用（ガス分離の最初の工程へ戻る）が与えられた、第１段階のＭＧＳＵのＨＣＰの吸気口に圧縮機を備える２段階工程の装置の構成を示す。
【図５】図５は、ガス膜分離ユニットのＬＰＣのスイーピングおよび真空引きが与えられた、高圧ガス混合物の精製のための単一工程の装置の構成を示す。
【図６】図６は、ガス膜分離ユニットのＬＰＣのスイーピングおよび真空引きが与えられた、ヘリウムから高圧天然ガスの精製のための単一工程の装置の構成を示す。
【図７】図７は、直列に並んだＭＧＳＵの両段が互いの間でつながっている、高圧混合ガスの精製のための２段階工程の装置の構成を示す。
【図８】図８は、直列に並んだＭＧＳＵの両段が互いの間でつながっている、その流量のパラメータまでの高圧ガス混合物の精製のための２段階工程の装置の構成を示す。
【図９】図９は、各段が互いに並列につながれた別々のガス膜分離ユニットを含み、その各段が互いに直列につながっている、高圧ガス混合物の精製のための２段階工程の装置の構成を示す。
【図１０】図１０は、第１段階からの吐出流が第２段階で精製される、高圧天然ガスおよび随伴する石油ガスの精製のための２段階工程の装置の構成を示す。
【図１１】図１１は、第１段階の吐出流が第２段階で精製される、高圧天然ガスおよび随伴する石油ガスの乾燥のための２段階工程の装置の構成を示す。
【図１２】図１２は、第１段階からの吐出流が第２段階で精製される、高圧天然ガスおよび随伴する石油ガスの乾燥のための２段階工程の装置の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
ＳＰＭの選択性の圧力差への依存性を考慮し、水蒸気、メルカプタン、硫化水素およびヘキサンの要求された濃度を備える生産収率は、設定値以上の選択性を与えるような圧力差での透過性のない成分によるＬＰＣのスイーピングによって、増加する（図１に示すように、硫化水素では２０以上）。ここで、透過性のある流れに対するスイープガスフローの比率は、最も除去するのが難しい成分の要求される比率に基づいて選定される。この場合、別の成分の濃度は指定の基準に一致するであろう。
【００８３】
図２に示すように、ガス膜分離ユニットはガス膜分離モジュール（ＭＧＳＭ）の組み合わせにより構成されてよい。原料は、圧力下でＭＧＳＭの軸方向のマニホールド２００に供給され、マニホールドの終端２０２にある入口により、モジュールの繊維間の空間（inter fiber space）２０４（ＭＧＳＭ  ＨＰＣ）に採り入れられる。ガスはＳＰＭに沿って排気口２０６へと流れる。ＳＰＭの大部分は、ガスを透過しない被膜２０８によりコーティングされている。透過し易い成分は、ＨＰＣからＳＰＭを通って、ＬＰＣへ透過し、ＬＰＣ２１０から排気口へ移動する。ＨＰＣおよびＬＰＣの流れがＳＰＭに沿って逆流によって移動する場合が好ましい。筺体２１８に密閉して付けられた蓋２１２は、透過性のある成分の排気口の、反対側のＭＧＳＭの先端に位置する。蓋は交換式オリフィスの取り付けのための開口２１４を有している。精製されたガスはオリフィスを通って繊維の内部（ＭＧＳＭ  ＬＰＣ）に供給され、ＭＧＳＭのＬＰＣ２１６のスイーピングに使用される。
【００８４】
スイーピングはＬＰＣ内の透過し易いガスの濃度の低下をもたらし、それにより、ＨＰＣとＬＰＣの間のガス分圧差が増加する。分離工程の駆動力はＳＰＭでのガス分圧差であるので、透過し易い成分からのＨＰＧＭの精製工程は改善されている。同時に、ＳＰＭに沿った難透過性成分の濃度はわすかに変化し、分圧差もわずかに低下する。分圧差の低下は、難透過性成分からのＨＰＧＭの精製工程を悪化させる。
【００８５】
すべての単一の繊維（every single fiber）について、その繊維上の設定した圧力差での、透過性のある成分の流量値は、透過ガス混合物の温度および透過ガスの組成にのみ依存する。一回あたりでのスイープガス流量の値は、オリフィスの寸法（オリフィスの直径および長さ）、それにかかる圧力低下に依存し、オリフィスを通ったガスフローの温度および粘度にはほとんど依存しない。従って、透過性のあるガスとスイープガスの流量比率を変更する最も簡単な方法は、オリフィスの寸法を変更することである。
【００８６】
ＬＰＣからの排気口でのガス混合物は吐出流である。この流量のＨＰＧＭの流量（同一の生成物パラメータでの）に対する比率は、精製工程の効率を決定する。比率が低いほど、ＭＧＳＭの操業はより効率が良い。上述のことから、透過し易い成分から、必要なガス精製の供給のために、透過性のある流れとスイーピングフローの比率を最適化することは必要であるとわかる。透過性のある流れとスイープガスフローの比率は、ＭＧＳＭの精製工程の数値モデリングおよび先行試験の結果に基づき、複数のＭＧＳＭの製造の段階で設定される。
【００８７】
単一工程において、全ての透過し易い成分の設定濃度を備えた生成物が得られない場合は、より複雑な精製構成が使用され、具体的には、第１段階での半生成物が第２段階のＭＧＳＵの吸気口等に向かう時に、複数のＭＧＳＵを直列につなぐような構成である。
【００８８】
このようなＭＧＳＵのつなぎ方の主たる構成は図３に示す。
【００８９】
図３に示すように、原料（ＨＰＧＭ）はパイプライン３２０により、第１段階３２２のＭＧＳＵの吸気口に供給され、第１段階からの半生成物はパイプライン３２４により、第２段階３２６のＭＧＳＵ吸気口に供給され、規定の成分濃度を備えた生成物３２８が消費者へ向けられる。第１段階３３０および第２段階３３２からの透過性のある成分３３４は吐出流である。段階の数は２つ以上であってもよい。原料が圧力下にあるとき、これらの構成はしばしば適用される。現実の実務ではガス分離ユニット内の各段階は、並列に繋がったいくつかの複数のＭＧＳＭおよび／または複数のＭＧＳＵを含んでよい。ＨＰＧＭの設定した圧力および温度における、各段階のＭＧＳＵ内のＭＧＳＭおよび／またはＭＧＳＵの数は、ＨＰＧＭの流量および選択した比率、すなわち原料のフローと精製物のフローの流量の比率により決定される。
【００９０】
原料がＭＧＳＵに供給される前に圧縮される場合は、循環機能を備える構成は、例えば図４に示すように使用することができる。この構成に従って、原料４３６は第２段のＭＧＳＵの透過性のある成分４５２と混合され、圧縮機４３８により圧縮され、得られたＨＰＧＭはパイプライン４４０により第１段階のＭＧＳＵ４４２の吸気口に供給され、透過性のない成分がパイプライン４４０により第２段階のＭＧＳＵ４４６の入り口に供給される。第２段階のＭＧＳＵからの生成物４４８は消費者へ向けられる。第１段階のＭＧＳＵからの透過性のある成分４５０は利用され、第２段階のＭＧＳＵからの透過性のある成分４５２は圧縮機の吸気口に供給される。循環機能を備えるガス膜分離ユニット（すなわち、透過性のある成分が、ガス分離工程の先頭部に戻る）にとって、先頭部の（複数の）ＭＧＳＵの透過性のある成分のみが、吐出流である（すなわち、第１段階のＭＧＳＵまたは最初のＭＧＳＵを含むいくつかの複数の先頭部のＭＧＳＵ）。
【００９１】
吐出流は、吐出流の組成に応じて、原油、石油または化学プラントにおいて付加的な処理のために集められてよくまたは補助として、たとえば、屋内暖房 または中間ガスフローの加熱のために使用することが出来る。
【００９２】
図４で示す選択肢に従って、透過性のある成分は第２段階４５２から工程の先頭部へ戻る。加えて、パイプライン４５４からの第１段階のこの（this）透過性のある成分は、圧縮機４３８の動力に供給されてよい。この場合、第１段階のＭＧＳＵおよび／またはＭＧＳＭの数、ならびに操業条件は、透過性のある成分の流れが圧縮機への供給に必要なガス流量に一致するような方法で選定される。
【実施例】
【００９３】
・実施例１
単一工程装置での水蒸気からの高圧随伴ガスの精製
原材料（水  ０．０７モルパーセント、メタン  ９３．６モルパーセント、ＣＯ２  ２．９モルパーセント、その他：炭化水素（Ｃ２〜Ｃ５）を含む、６０バールの圧力のＨＰＧＭ）は吸気口ノズルにより、並列につながれた、中空糸に基づいた複数のＭＧＳＭを備えたＭＧＳＵを含む装置内に供給される（ＭＧＳＭの構造は図２および上述に示す）。原材料は、ＭＧＳＭのＨＰＣ（繊維間の空間）に供給される。繊維に沿って通るときに、ＨＰＣからのガスの一部（透過性のある成分）は、壁（walls）を通ってＬＰＣ（繊維内部の流路）へと浸透する。ＨＰＣからの排気口で得られる生成物（透過性のない成分）は、二つの部分に分けられる。大部分は、５９バールの圧力下で対応するノズルによりそらされる。少数の部分（スイープガスフロー）は、内部蓋内のオリフィスを通って、排気口ノズルの反対側の、繊維の開口部の上部のチャンバーに供給され、繊維内部の流路へ向けられ、繊維壁を抜けた透過性のある成分と混合させられ、その後、得られた透過性のある成分と透過性のない成分の混合物が、２．０バールの圧力下でノズルよりＬＰＣから取り出される。
【００９４】
チャンバー内の圧力比率は、およそＰ（ｈｉｇｈ）／Ｐ（ｌａｗ）＝３０であり、水とメタンの比透過率は（選択性）は、Ｐ／１（Ｈ２Ｏ）／Ｐ／１（ＣＨ４）＝２８０、従って、Ｐ／１（Ｈ２Ｏ）／Ｐ／１（ＣＨ４）＞Ｐ（ｈｉｇｈ）／Ｐ（ｌａｗ）であり、原料のフロー内の透過性のある成分の割合は４．６％であり、原料からスイーピングに使用される生成物の割合は２．９％、残りのフローのうちの水の濃度は０．００２５モルパーセント、メタンが９４．６モルパーセント、ＣＯ２が２．４モルパーセントである。スイーピングを除く残りのフローのうちの水の濃度は、０．０３モルパーセント、メタンが９４．６モルパーセント、ＣＯ２が２．４モルパーセントである。
【００９５】
・実施例２
単一工程装置での硫化水素からの高圧随伴ガスの精製
原料（硫化水素  ０．０２モルパーセント、メタン  ８８．９モルパーセント、ＣＯ２  ３．３モルパーセント、窒素０．２％、その他：炭化水素（Ｃ２〜Ｃ５）を含む、２０バールの圧力のＨＰＧＭ）は吸気口のノズルにより、並列につながれた、中空糸に基づいた複数のＭＧＳＭを備えたＭＧＳＵを含む装置内に供給される（ＭＧＳＭの構造は図２および上述に示す）。繊維に沿って通るとき、ＨＰＣ（繊維間の空間）からの高圧ガス混合物は繊維壁を抜けてＬＰＣ（繊維内部の流路）へ浸透し、ここで混合物は透過しやすい成分から取り出され、その結果得られる生成物（透過性のない成分）は２つの部分に分けられる。透過性のない成分の大部分は、１９バールの圧力で対応するノズルより取り出される。内部蓋内のオリフィスを抜ける透過性のない成分の少数部分（スイープガスフロー）は、排気口ノズルの反対側にある繊維の開口部の上部のチャンバーに供給され、繊維内部の流路に供給され、繊維壁を抜けて透過した透過性のある成分と混合し、その後、得られる混合物はノズルにより１．２バールの圧力でそらされる。
【００９６】
チャンバー内の圧力比率は、およそＰ（ｈｉｇｈ）／Ｐ（ｌａｗ）＝１６であり、硫化水素あたりおよびメタンあたりの比透過率は（選択性）は、Ｐ／１（Ｈ２Ｓ）／Ｐ／１（ＣＨ４）＝４０、ここで、Ｐ／１（Ｈ２Ｓ）／Ｐ／１（ＣＨ４）＞Ｐ（ｈｉｇｈ）／Ｐ（ｌａｗ）であり、原料のフロー内の透過性のある成分の割合は４．６％であり、原料のフロー内の透過性のある成分の割合は８．４％、原料のフロー内のスイーピングに使用される生成物の割合は４．５％、生成物内の硫化水素の濃度は０．００３モルパーセント、メタン−９１．１モルパーセント、ＣＯ２−２．２モルパーセントである。スイーピングを除く生成物内の硫化水素の割合（出口のないオリフィスを備えるＭＧＳＭが使用された）は、約０．００８モルパーセント、メタン−１．１モルパーセント、ＣＯ２−２．２モルパーセントであった。
【００９７】
・実施例３
単一工程装置でのヘキサンからの高圧随伴ガスの精製
吸気口のノズルからの原料（ヘキサン  ０．９５モルパーセント、メタン  ７０．５モルパーセント、水  ０．５５モルパーセントを含む、１４バールの圧力のＨＰＧＭ）は、並列につながれた、中空糸に基づいた複数のＭＧＳＭを備えたＭＧＳＵを含む装置内に供給される（ＭＧＳＭの構造は図２および上述に示す）。原料はＭＧＳＵのＨＰＣ内（繊維間の空間）に導入される。繊維に沿って通るとき、ＨＰＣからのガス混合物の成分は、ＬＰＣ内（繊維の内部流路）の繊維壁を透過する。生成物は（透過性のない成分）２つの部分に分けられる。大部分は対応するノズルより１４バールの圧力で取り出される。少数部分（スイープガスフロー）は、内部蓋内のオリフィスを抜けて排気口ノズルの反対側にある繊維の開口部の上部のチャンバーに供給され、繊維内部の流路のスイーピングに用いられ、繊維壁を抜けて透過した透過性のある成分と混合する。得られる混合物はノズルにより１．２バールの圧力でそらされる。
【００９８】
ＭＧＳＭのチャンバー内の圧力比率は、およそＰ（ｈｉｇｈ）／Ｐ（ｌａｗ）＝１２．５であり、ヘキサンおよびメタンの比透過率は（選択性）は、Ｐ／１（Ｃ６Ｈ１４）／Ｐ／１（ＣＨ４）＝２５、従って、Ｐ／１（Ｃ６Ｈ１４）／Ｐ／１（ＣＨ４）＞Ｐ（ｈｉｇｈ）／Ｐ（ｌａｗ）であり、原料のフロー内の透過性のある成分の割合は１１．５％であり、原料のフロー内のオリフィスを通過するガスの割合は４．５％、生成物内のヘキサンの濃度は０．１５モルパーセント、メタン７５．５モルパーセント、水０．０８モルパーセントである。スイーピングを除く生成物内のヘキサンの割合（出口のないオリフィスを備えるＭＧＳＭが使用された）は、約０．２７モルパーセント、メタン７５．５モルパーセント、水０．２４モルパーセントである。
【００９９】
・実施例４
高圧ガス混合物の精製のための、ガス膜分離ユニットの低圧チャンバーのスイーピングおよび真空引きを備える、単一工程の装置
図５に示すように、装置はＨＰＣ５５８とＬＰＣ５６０とこれらの間に配置されたＳＰＭ５６２とを備えるＭＧＳＵ５５６を含む。原料（ＨＰＧＭ）５６４は、ＭＧＳＵ５５６のＨＰＣ５５８に供給され、生成物（透過性のない成分）５６６はＨＰＣの排気口から得られ、吐出流５６８はＬＰＣの排気口から取り除かれ（透過性のある成分とスイープガスの混合物）、生成物５７０の一部（スイープガス）はオリフィス５７２内でスロットル調整後、ＬＰＣ５６０のスイーピングに使用される、ＬＰＣ５６０内の圧力は真空ポンプ５７４により低下し、従ってＨＰＣ５５８およびＬＰＣ５６０内のガス流量の圧力比率を変更する可能性を提供する。
【０１００】
必要ならば、凝縮物および機械的混合物の除去のために、原料は分離器５７６内で分離、および／または濾過器５７８で濾過され、また原料がＭＧＳＵ５５６に供給される前に熱交換器５８０内で加熱される。
【０１０１】
スイープガス５７０の流量およびＨＰＣ５５８とＬＰＣ５６０間の圧力差は、精製工程のための、最大の生成物収率および最小のエネルギー原単位の条件かを基に選定される。従って、最小のエネルギー消費でのＬＰＣの分離効率の上昇はスイーピングによって与えられる。
【０１０２】
生成物内の望ましくない不純物の濃度は２倍またはそれ以上に低下しうる。
【０１０３】
・実施例５
実施例４の装置におけるヘリウムからの天然ガスの精製
原料、すなわち、１０ＭＰａまでの圧力下で０．６モルパーセントのヘリウムを含む加工されていない天然ガス（crude natural gas）が、ＭＧＳＵに供給される。ＭＧＳＵに原料が供給される前、原料は凝縮物および機械的不純物の除去のために分離および濾過され、それから５０°Ｃの温度まで加熱される。９．８ＭＰａの圧力で０．１モルパーセントのヘリウム濃度を有するＭＧＳＵからの生成物は、消費者に向けられる。生成物の約５％（透過性のない成分）は、ＬＰＣのスイーピングのためにＭＧＳＵに向けられる。４．５〜５モルパーセントのヘリウム濃度を有するＬＰＣの排気口のガス混合物（吐出流）は０．０５ＭＰａの圧力を有しており、その後１５ＭＰａの圧力までガス混合物を圧縮する真空ポンプにより供給される。吐出流は、貯蔵するための利用に向けられ、または地下圧入され、または再処理される。真空ポンプの容量およびスイープガスのスロットリングのパラメータは、ＭＧＳＵチャンバー内の最適な圧力差の維持の条件に基づき選定される。
【０１０４】
・実施例６
実施例４の装置における硫化水素からの天然ガスの精製
原料、すなわち、２．５％の圧力、２５〜３０°Ｃの温度を有し、１５０ｍｇ／ｍ３の硫化水素を有する天然ガスは、ＭＧＳＵに供給される。原料は凝縮物および機械的不純物から予備的に（またはあらかじめ、preliminarily）精製される。一体化型の濾過器が使用される。２．２ＭＰａの圧力下で２０ｍｇ／ｍ３以下の硫化水素の濃度を備える生成物が消費者へ向けられる。生成物の一部、約５％、はＬＰＣのスイーピングのためにＭＧＳＵに向けられる。ＬＰＣの排気口から回収される吐出流は、１５００ｍｇ／ｍ３以下の硫化水素を含み、真空ポンプにより与えられた０．１ＭＰａの圧力を有し、それからガス混合物のフローは０．２ＭＰａの圧力まで圧縮される。
【０１０５】
真空ポンプの容量およびスイープガスのスロットリングのパラメータは、ＭＧＳＵチャンバー内の最適な圧力差の維持を基に選定される。
【０１０６】
・実施例７
実施例４の装置における水蒸気からの天然ガスの精製
原料、すなわち、２．８ＭＰａの圧力下で４５°Ｃの温度、１００％の相対湿度（per water）を有する天然ガスがＭＧＳＵに供給される。原料は、ＭＧＳＵに供給される前に、凝縮物および機械的不純物の除去のため分離および濾過される。生成物は、０．０１２モルパーセント以下の水の濃度を含んで、消費者に供給される（これは、上述の圧力における、水の露点温度であるマイナス１０°Ｃと一致する）。生成物の一部（スイープガス）、約６％は、ＬＰＣのスイーピングのためＭＧＳＵに向けられる。吐出流は、最大で３．０モルパーセントの水を含む。
【０１０７】
真空ポンプはＬＰＣ内の０．０５ＭＰａまでの圧力低下および、０．１５ＭＰａの圧力下での更なる再処理のための吐出流の供給をもたらす。真空ポンプの効率（または性能、efficiency）およびスイープガスのスロットリングのパラメータは、ＭＧＳＵチャンバー内の最適な圧力差の維持の条件に基づいて選定される。
【０１０８】
・実施例８
実施例４の装置における炭素数が４以上の炭化水素からの天然ガスの精製
原料、すなわち１．６ＭＰａの圧力で８．０モルパーセントの濃度の炭化水素Ｃ４＋を有する、随伴する石油ガスは、冷却装置により２０°Ｃの温度まで冷却される。それから、ＭＧＳＵに供給される前に、随伴ガスは結果として、分離器および一体化濾過器内で凝縮物および機械的不純物から精製される。精製されるガスは、ＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に供給され、２．０モルパーセント以下の炭化水素（Ｃ４＋）を含む生成物は消費者に向けられる。生成物の一部（スイープガス）は、ＬＰＣのスイーピングのためにＭＧＳＵに向けられる。吐出流は１５モルパーセントのＣ４＋の炭化水素を含む。
【０１０９】
真空ポンプは、ＬＰＣ内の圧力を最大で０．０４％まで維持し、さらなる再処理のために０．１２ＭＰａの圧力の吐出流を供給する。真空ポンプの容量および天然ガスのスロットリングのパラメータは、ＭＧＳＵチャンバー内の最適な圧力差の維持の条件に基づいて選定される。
【０１１０】
・実施例９
ガス分離ユニットの低圧チャンバーのスイーピングおよび真空引きを備える単一工程装置における、ヘリウムからの高圧天然ガスの精製
図６に示すように、ヘリウムからの天然ガス精製のための装置はＳＰＭ６８８で分けられるＨＰＣ６８４およびＬＰＣ６８６を備える、ＭＧＳＵ６８２を含む。ＨＰＣ６８４は片側からパイプライン６９０につながり、反対側からパイプライン６９２につながれる。ＬＰＣ６８６はスイーピング流路６９４とつながり、パイプライン６９２およびパイプライン６９６に相互接続しており、ここでスロットル要素６９８はスイーピング流路６９４に取り付けられている。真空ポンプ６１００はパイプライン６９６に取り付けられ、ＬＰＣ６８６内の圧力低下の可能性、および貯蔵領域内での利用のため、または地下圧入か再処理かのどちらかのための、ＬＰＣ内６８６からのガス混合物の供給を提供している。装置には、凝縮物および機械的不純物から天然ガスを精製するための、供給パイプライン６９０に直列に取り付けた分離器６１０２および濾過器６１０４を備えることができる。圧縮機６１０６および冷却器６１０８は、供給パイプライン６９０の分離器６１０２の上流に、直列に取り付けることが出来る。加えて、ＭＧＳＵ６８４の上流の供給パイプライン６９０に直接取り付けられた加熱器６１１０を備えてもよい。装置は、吸気口が分離器６１０２の凝縮物の排気口とつながり、３つの排気口を備える凝縮物安定化装置６１１２を備えてよい。排気口の１つ目は、利用または燃焼（またはフレアリング、flaring）のためのガス放出のパイプライン６１１４とつながり、２つ目は更なる再処理または地下圧入のための炭化水素の取り出しのパイプライン６１１６とつながり、３つ目は凝縮水の除去のためパイプライン６１１８に向けられる。
【０１１１】
原料、すなわち０．２〜１．０モルパーセントの濃度のヘリウムを含む高圧天然ガスは、パイプライン６９０によりＭＧＳＵ６８４のＨＰＣ６８４に供給される。原料は予備的に、分離器６１０２および濾過器６１０４内で凝縮物および機械的不純物から精製される。後者は一体化型のものであり得る。ＭＧＳＵ６８２に供給される前の原料の温度は、加熱器６１１０内で上昇してもよい。原料が低圧力の場合では、原料は圧縮機６１０６内で予め圧縮され、それから冷却装置６１０８内で冷却される。予備的に精製された原料は、ＭＧＳＵ６８２のＨＰＣ６８４に供給され、０．１モルパーセントの濃度のヘリウムを含む生成物がパイプライン６９２により消費者に向けられる。流路６９４毎にスロットル要素６９８を備えるパイプライン６９２からの生成物の一部（スイープガス）はＬＰＣ６８６に向けられる。１．５〜５モルパーセントのヘリウム濃度を有する吐出流は、ＬＰＣ６８６内の圧力低下を保証し吐出流を利用、貯蔵、地下圧入、または更なる再処理のために供給する、真空ポンプ６１００により、パイプライン６９６によりＬＰＣ６８６から逸らされる。真空ポンプ６１００の容量、流路６９４内のスロットル要素６９８のパラメータおよびパイプライン６９６内のガス混合物圧力は、適用できるＭＧＳＵ６８２の精製ガスの最大の回収流量、およびそれに応じた精製工程の最小のエネルギー消費の条件を基に選定される。
【０１１２】
分離器６１０２からの凝縮物は、たとえば形成圧力の維持のための地下圧入による利用に直接向けられ、または、プラントで利用可能であれば凝縮物安定化装置６１１２に供給される。後者の場合、凝縮物安定化装置６１１２から３つの流れが派生する。すなわちガスは、利用または燃焼のためにパイプライン６１１４から放出され、縮合炭化水素は更なる再処理または地下圧入のためにパイプライン６１１６から逸らされ、そして凝縮水はパイプライン６１１８から逸らされる。
【０１１３】
真空ポンプ６１００およびスロットル要素６９８を備える流路６９４は、ヘリウム回収率を増加し、精製工程におけるエネルギー消費を低下することが出来る、安定的で効率的なＭＧＳＵ６８２の操業を提供する。ＭＧＳＵ６８２の安定的な操業はまた、天然ガスの予備的な精製のための手段、すなわち、分離器６１０２、濾過器６１０４および加熱器６１１０によっても提供される。加えて、装置構成は天然ガス精製での廃棄物利用を提供する。
【０１１４】
・実施例１０
直列につながった段階を備える２段階工程装置での高圧ガス混合物の精製
ＨＰＧＭはパイプライン７１２０により、１つ目のＭＧＳＵ７１２２のＨＰＣ７１２４に供給される。図７に示すように、１つ目のＭＧＳＵ７１２２のＨＰＣ７１２４からの半生成物（透過性のない成分）は２つ目のＭＧＳＵ７１２６のＨＰＣ７１２８に供給される。１つ目のＭＧＳＵ７１２２のＬＰＣ７１３０からの透過性のある成分７１５２は利用され、生成物７１３２（透過性のない成分）は２つ目のＭＧＳＵ７１２６のＨＰＣの排気口で回収され、２つ目のＭＧＳＵ７１２６のＬＰＣ７１３４からの透過性のある成分７１５４は原料のパイプライン７１３６に供給され、半生成物の一部は１つ目のＭＧＳＵ７１２２の排気口から逸らされ（スイープガス）、そしてスロットル要素７１３８を通ったものは１つ目のＭＧＳＵ７１２２のＬＰＣ７１３０のスイーピングのために逸らされる。ここで、２つ目のＭＧＳＵ７１２６のＬＰＣ７１３４内の圧力は、真空ポンプ７１４０によって低下する。
【０１１５】
ＳＰＭに最大限の圧力差を与えるように、真空ポンプ７１４０の容量は選定される。スイープガスの量は、最高のガス分離効率の条件を基に選定される。
【０１１６】
２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣ７１３４からの吐出流は、真空ポンプ７１４０により吸引および圧縮される。それから、凝縮物および機械的不純物からのＨＰＧＭの精製のために、ＨＰＧＭが直接１つ目のＭＧＳＵ７１２２のＨＰＣ７１２４に供給される前に、ＨＰＧＭは冷却され（７１４４）、分離され（７１４６）、そして濾過される（７１４８）。
分離器７１４６からの凝縮物のフローは、４つの外向きのフローを備える凝縮物安定化装置７１５０に向けられる。１つ目は安定したガスフロー７１５６が再処理のために原料のフローに供給され、２つ目は吐出流７１５８が利用に向けられ、３つ目の安定した縮合炭化水素７１６０は更なる再処理、または地下圧入に向けられ、４つ目の凝縮水のフロー７１６２は圧力形成の維持のための地下圧入または利用に向けられる。
【０１１７】
効率的なガス混合物の分離および全体的な方法の効率の上昇は、１つ目のＭＧＳＵ７１２２のＬＰＣ７１３０のスイーピングおよび２つ目のＭＧＳＵ７１２６のＬＰＣ７１３４内の低下した圧力の維持により、提供される。
【０１１８】
・実施例１１
その消費のパラメータまでの直列につながった段階を備える２段階工程装置での高圧ガス混合物の精製
図８に示すように、複数段のＨＰＧＭの精製の装置は、圧縮機８１６４ならびに直列につながり、ＳＰＭ８１７４により区切られた高圧チャンバー８１７０および低圧チャンバー８１７２を備える２つのＭＧＳＵ８１６６および８１６８を含む。圧縮機８１６４の吸気口は原料供給のためのパイプライン８１７６とつながり、排気口はＨＰＧＭの供給のパイプライン８１７８によりＭＧＳＵ８１６６のＨＰＣへの吸気口とつながり、ＭＧＳＵ８１６６のＨＰＣの排気口はパイプライン８１８０によりＭＧＳＵ８１６８のＨＰＣの吸気口とつながる。ＭＧＳＵ８１６８のＨＰＣの排気口は、精製されたガス混合物を消費者に供給するパイプライン８１８２とつながる。ＭＧＳＵ８１６６のＬＰＣはパイプライン８１８４とつながり、ＭＧＳＵ８１６８のＬＰＣはパイプライン８１８６によりパイプライン８１７６とつながる。装置は真空ポンプ８１８８および８１９０を備えており、ここで真空ポンプ８１８８はパイプライン８１８４に取り付けられ、真空ポンプ８１９０はパイプライン８１８６に取り付けられている。ＭＧＳＵ８１６６および８１６８はＬＰＣ８１７２のスイーピングのために、流路８１９２および８１９４が備えられる。ＭＧＳＵのＨＰＣ８１７０からＬＰＣ８１７２へ精製されたガス混合物の一部を供給する可能性を提供するように、流路８１９２および８１９４は構成される。流路８１９２および８１９４はスロットル要素８１９６を備え、たとえば、ＭＧＳＵのＨＰＣ８１７０から生成物または半生成物の一部を取り出すためのオリフィスである。
【０１１９】
流路８１９２および８１９４は、ＭＧＳＵ自身に類似した構造の中で実施されてよい。１つ目および２つ目のスイーピング流路８１９２および８１９４は、パイプラインにより構成することができ、ここで１つ目のスイーピング流路８１９２のパイプラインは、一端ではＭＧＳＵ８１６６からのパイプライン８１８０の逸脱した透過性のない成分の流れとつながり、他の一端では低圧チャンバー８１７２とつながり、そして２つ目のスイーピング流路８１９４のパイプラインは、一端で精製されたガスが消費者へ供給されるパイプライン８１８２とつながり、他の一端で２つ目のＭＧＳＵ８１６８の低圧チャンバー８１７２とつながる。
【０１２０】
凝縮物および機械的不純物からの天然ガスの精製のため、装置はパイプライン８１７８に直列に取り付けられた冷却装置８１９８、分離器８２００および濾過器８２０２を備えることが可能である。
【０１２１】
加えて装置は、１つの吸気口８２０６ならびに４つの排気口８２０８、８２１０、８２１２および８２１４を備える、凝縮物安定化装置８２０４を備えてもよい。凝縮物安定化装置８２０４の吸気口８２０６は、分離器８２００からの凝縮物の除去のパイプライン８２１６とつながる。凝縮物安定化装置８２０４の１つ目の排気口８２０８は再処理のために、ガスを安定化させるフローを供給するパイプライン８２１８により、原料を供給するパイプライン８１７６とつながる。２つ目の排気口８２１０は、利用のため、ガス混合物流の放出のパイプライン８２２０とつながる。３つ目の排気口８２１２は、更なる再処理および地下圧入のために、安定した炭化水素の凝縮物を除去するパイプライン８２２２とつながる。４つ目の排気口８２１４は、形成された圧力の維持のための地下圧入または利用のため、凝縮水の除去のパイプライン８２２４とつながる。
【０１２２】
原料供給、たとえば、天然ガスまたは随伴ガスの供給のパイプライン８１７６により、圧力下、たとえば、０．１２〜０．１５ＭＰａでのガス混合物は圧縮機の吸気口８１６４に供給される。圧力下、たとえば２．５ＭＰａでの、圧縮機８１６４の排気口からのＨＰＧＭは、パイプライン８１７８により１つ目のＭＧＳＵ８１６６のＬＰＣ８１７０に供給される。１つ目のＭＧＳＵ８１６６のＨＰＣからの透過性のない成分は、パイプライン８１８０により、２つ目のＭＧＳＵ８１６８のＬＰＣ８１７０に向けられる。不純物、たとえば重質炭化水素、水、二酸化炭素の濃度が低下した、２つ目のＭＧＳＵ８１６８からの透過性のない成分は、消費者への供給のためのパイプライン８１８２に向けられる。１つ目のＭＧＳＵ８１６６のＬＰＣ８１７２からの、不純物、たとえば重質炭化水素、水、二酸化炭素の濃度が増加した、膜８１７４下の透過性のある成分は、利用に向けられる。２つ目のＭＧＳＵ８１６８のＬＰＣ８１７２からの透過性のある成分は、パイプライン８１８６により、原料供給のパイプライン８１７６に向けられる。一定の割合の透過性のない成分は、高圧チャンバー８１７０から関連するＭＧＳＵのＬＰＣ８１７２に、スイーピングのために連続的に取り出される。ここで、ＭＧＳＵ８１６６および８１６８の各々のＬＰＣ８１７２内の圧力は、スロットル要素８１９６を伴うスイーピング流路８１９２および８１９４を通って、ＭＧＳＵ８１６６および８１６８の各々の内部にある真空ポンプ８１８８および８１９０により、低下する。チャンバー８１７２のスイーピングおよび、その中の圧力の低下は、ガス分離効率の向上をもたらす。真空ポンプ８０８８および８１９０の容量は、膜モジュール８１６６および８１６８のガス透過膜８１７４において、最大の圧力比率を与える条件に基づいて選定される。スイーピングのためのガスの流量は、ＭＧＳＵ８１６６および８１６８内の最大のガス分離効率を与える条件に基づいて選定される。ある場合は、冷却装置８１９８、分離器８２００および濾過器８２０２は１つ目のＭＧＳＵ８１６６の高圧チャンバー８１７０への高圧ガス混合物の直接的な供給の上流の、高圧パイプライン８１７８に直列に取り付けられ、ガス混合物から凝縮物および機械的不純物を除去することが可能である。凝縮物除去のパイプライン８２１６による分離器８２００からの凝縮物のフローは、凝縮物安定化装置８２０４の吸気口８２１６に向けられる。凝縮物安定化装置８２０４の１つ目の排気口８２０８からの、パイプライン８２１８の安定化したガスフローは、流れが混合する原料供給のパイプライン８１７６に供給される。ガス混合物の流れは、パイプライン８２２０により、凝縮物安定化装置８２０４の２つ目の排気口８２１０から利用のために放出される。安定化した縮合炭化水素は、更なる再処理または地下圧入のため３つ目の排気口８２１２から、パイプライン８２２２により逸脱させられ、形成した圧力の維持のための地下圧入または利用のために使用してもよい凝縮水は、４つ目の排気口からパイプライン８２２４により逸脱させられる。
【０１２３】
このように、効率的なガス混合物の分離は提供され、ＬＰＣのスイーピングおよびその低下した圧力の維持により、装置の効率は概して増加する。
【０１２４】
・実施例１２
直列につながった各段階がお互いに並列につながったガス膜分離ユニットをふくむ、２段階装置における高圧ガス混合物の精製
図９に示すように、複数段のガス混合物精製装置は、圧縮機９２２６、ＳＰＭ９２３６により分かれたＨＰＣ９２３２およびＬＰＣ９２３４を備える１つ目のＭＧＳＵ９２２８および２つ目のＭＧＳＵ９２３０を含む。圧縮機９２２６の吸気口は原料供給のパイプライン９２３８とつながり、排気口は１つ目のＭＧＳＵ９２２８のＨＰＣ９２３２の吸気口とつながるパイプライン９２４０とつながり、その排気口はパイプライン９２４２によって２つ目のＭＧＳＵ９２３０のＨＰＣ９２３２の吸気口とつながる。２つ目のＭＧＳＵ９２３０のＨＰＣ９２３２の排気口は、消費者への精製されたガス混合物の供給のためのパイプライン９２４４とつながる。１つ目のＭＧＳＵ９２２８のＬＰＣ９２３４は、更なる再処理または利用のため、透過性のものの除去のためのパイプライン９２４６とつながり、２つ目のＭＧＳＵ９２３０のＬＰＣ９２３４は、パイプライン９２４８により、原料供給のパイプライン９２３８とつながる。装置は、選択透過膜９２５８により分けられた高圧チャンバー９２５４および低圧チャンバー９２５６を備える、付加的な膜ユニット９２５０および９２５２を備えており、ここでユニット９２５０は１つ目の膜ユニット９２２８と並列につながり、ユニット９２５２は２つ目の膜ユニット９２３０と並列につながり、そして２つの付加的な真空ポンプ９２６０および９２６２とつながり、ここで、１つ目の付加的な真空ポンプ９２６０はパイプライン９２４６に取り付けられ、２つ目の真空ポンプ９２６２はパイプライン９２４８とつながる。各ユニット９２２８、９２３０、９２５０および９２５２は、複数のＨＰＣ９２３２および９２５４から、対応する複数のＬＰＣ９２３２および９２５６へのスイーピングのために、一部の透過性のある成分の連続的な供給の可能性を提供するための流路９２６４を備えている。
【０１２５】
１つ目のＭＧＳＵ９２２８とつながる付加的な膜ユニット９２５０は、２つ目のＭＧＳＵ９２３０につながった付加的なＭＧＳＵ９２５２よりも多く存在することが可能である。並列につながれるＭＧＳＵの数は概して、各段階での最も適したガス分離工程の提供および最も効率的な装置全体の操業の条件に基づいて選定される。
【０１２６】
複数のＬＰＣ９２３４および９２５６のスイーピングのための各流路９２６４は、複数のＨＰＣ９２３２および９２５４から、厳密に一定の割合の透過性のない成分の回収を提供するため、スロットル要素９２６６、たとえば、オリフィスを有してよい。
スイーピングのための流路９２６４は、それ自身に関連するＭＧＳＵの構造内またはパイプラインの構成により想定することができる。
【０１２７】
装置は、凝縮物および機械的粒子からの天然ガスの精製のために、パイプライン９２４０に直列に取り付けられる冷却装置９２６８、分離器９２７０および濾過器９２７２を備えることが可能である。
【０１２８】
加えて装置は、１つの吸気口９２７６ならびに４つの排気口９２７８、９２８０、９２８２および９２８４を備える、凝縮物安定化装置９２７４を備えることが可能である。凝縮物安定化装置９２７４の吸気口９２７６は、分離器９２７０からの凝縮物を除去するパイプライン９２８６とつながる。凝縮物安定化装置９２７４の１つ目の排気口９２７８は精製に戻るため、安定したガスフローを供給するパイプライン９２８８とつながり、原料供給のパイプライン９２３８とつながる。２つ目の排気口９２８０は利用のため、ガス混合物のフローの放出のパイプライン９２９０とつながる。３つ目の排気口９２８２は更なる再処理および地下圧入のために、安定化した炭化水素の凝縮物の除去のパイプライン９２９２とつながり、４つ目の排気口９２８４は、形成した圧力の維持のための地下圧入または利用のために、凝縮水の除去のパイプライン９２９４とつながる。
【０１２９】
原料（たとえば、天然ガスまたは随伴ガスの供給）は、パイプライン９２３８により圧縮機の吸気口９２２６に供給される。圧縮機９２２６からの排気口の下流で、ガス混合物はパイプライン９２４０により、直列に取り付けられた冷却装置９２６８、分離器９２７０、濾過器９２７２を介して進み、１つ目のＭＧＳＵ９２２８および並列につながった付加的なＭＧＳＵ９２５０の複数の高圧チャンバー９２３２および９２５４に取り入れられる。付加的なＭＧＳＵ９２５０の膜９２５６を通る、１つ目のＭＧＳＵ９２２８の膜９２３６の上の透過性のない成分は、パイプライン９２４２により、２つ目のＭＧＳＵ９２３０および付加的なＭＧＳＵ９２５２のＨＰＣ９２３２および９２５４へ向かう。不純物、たとえば重質炭化水素、水、二酸化炭素の濃度が低下した、２つ目のＭＧＳＵ９２３０および付加的なＭＧＳＵ９２５２のＨＰＣ９２３２および９２５４からの透過性のない成分は、消費者への供給のためのパイプライン９２４４に向けられる。不純物、たとえば重質炭化水素、水、二酸化炭素の濃度が増加した、１つ目のＭＧＳＵ９２２８および付加的なＭＧＳＵ９２５０のＬＰＣ９２３４および９２５６からの、膜９２３６および９２５８の下の透過性のある成分は、パイプライン９２４６により利用に向けられる。２つ目のＭＧＳＵ９２３０および付加的なＭＧＳＵ９２５２のＬＰＣ９２３４および９２５６からの透過性のある成分は、パイプライン９２４８により原料供給のパイプライン９２３８に向けられる。一定の割合の透過性のある成分は、ＭＧＳＵ９２２８および９２３０の各々ならびに付加的なＭＧＳＵ９２５０および９２５２の各々から、スロットル要素を備えたスイーピング流路９２６４により、ＨＰＣ９２３２および９２５４から、関連するＭＧＳＵのＬＰＣ９２３４および９２５６に、スイーピングにより連続的に除去され、ここで、それに応じて、ＭＧＳＵ９２２８および９２３０ならびに付加的なＭＧＳＵ９２５０および９２５２のＬＰＣ９２３４および９２５６内の圧力は、パイプライン９２４６および９２４８に取り付けられた圧縮ポンプ９２６０および９２６２により低下する。ＬＰＣ９２３４および９２５６のスイーピングならびにそれらの圧力低下は、ガス分離効率の向上をもたらす。圧縮ポンプ９２６０および９２６２の容量は、ＭＧＳＵ９２２８および９２３０ならびに付加的なＭＧＳＵ９２５０および９２５２の膜９２３６および９２５８において、最大の圧力比率を提供する条件に基づいて選定される。スイープガスの流量は、ＭＧＳＵ９２２８および９２３０ならびに付加的なＭＧＳＵ９２５０および９２５２内の最大のガス分離効率の条件に基づいて選定される。
【０１３０】
凝縮物の除去のパイプライン９２８６による分離器９２７０からの凝縮物のフローは、凝縮物安定化装置９２７４の吸気口９２７６に向けられ、凝縮物の成分への分離の可能性を提供する。安定化したガスフローは、パイプライン９２８８によって、凝縮物安定化装置９２７４の１つ目の排気口９２７８から原料供給のパイプライン９２３８へ逸脱させられる。ガス混合物のフローは利用のために、パイプライン９２９０によって凝縮物安定化装置９２７４の２つ目の排気口９２８０から放出される。３つ目の排気口９２８２からの安定した縮合炭化水素は、更なる精製のために、パイプライン９２９２により逸脱または地下圧入され、４つ目の排気口９２８４は、形成した圧力の維持のための地下圧入または利用のために使用されるかもしれない凝縮水のために使用され、凝縮水はパイプライン９２９４により逸脱させられる。
【０１３１】
ここで、付加的な膜モジュール９２５０および９２５２を備える装置の提供、および、全てのＭＧＳＵ９２２８、９２３０、９２５０内のＬＰＣ９２３４および９２５６のスイーピングの実行、および当時に内部の低下した圧力の維持は、生産量の増加およびガス混合物の効率的な分離を提供する。
【０１３２】
・実施例１３
第１段階から得られた透過性のある成分第２段階で精製される、単一工程プラントにおける天然および随伴する石油ガスの精製
図１０に示すように、天然または随伴する高圧石油ガスからの、燃料ガスの精製装置は、圧縮機１０２９６ならびにＳＰＭ１０３０４によって分けられた高圧チャンバー１０３００および低圧チャンバー１０３０２を備えるＭＧＳＵ１０２９８を含み、圧縮機の吸気口１０２９６は原料供給のパイプライン１０３０６とつながり、排気口は（分離器１０３１０および濾過器１０３１２を介して）パイプライン１０３０８とつながり、ＭＧＳＵ１０２９８のＨＰＣの吸気口１０３００とつながり、排気口は精製した燃料ガスが消費者へ向かうパイプライン１０３１４とつながる。ここで、ＭＧＳＵ１０２９８のＬＰＣ１０３０２はパイプライン１０３１６とつながり、装置はスイーピングのために、ＭＧＳＵ１０２９８のＨＰＣ１０３００からＬＰＣ１０３０２に、一部の透過性のない成分の連続的な供給を提供する流路１０３１８および付加的な圧縮機１０３２０、分離器１０３２２、濾過器１０３２４および膜１０３２２によって分けられた高圧チャンバー１０３２８と低圧チャンバー１０３３０を備えるＭＧＳＵ１０３２６を備え、ここで付加的な圧縮機１０３２０の吸気口はパイプライン１０３１６によってつながり、排気口は付加的な高圧パイプライン１０３３４によって、付加的な分離器１０３２２および濾過器１０３２４を介して、付加的なＭＧＳＵ１０３２６のＨＰＣ１０３２８の吸気口とつながる。付加的なＭＧＳＵ１０３２６のＨＰＣ１０３２８の排気口はパイプライン１０３３６によって、濾過器１０３１２とＭＧＳＵ１０２９８の間の部分で高圧ガス混合物のパイプライン１０３０８とつながり、付加的なＭＧＳＵ１０３２６のＬＰＣ１０３３０はパイプライン１０３３８とつながる。スイーピングのための流路１０３１８はスロットル要素１０３４０、たとえば、オリフィスを備えてよい。スイーピングのための流路１０３１８は、ＭＧＳＵ１０２９８自身の中に、またはパイプラインの構成によって与えられてよい。装置は２つの冷却装置１０３４２および１０３４４を備えてよく、１つ目の冷却装置１０３４２は、圧縮機１０２９６および分離器１０３１０の間の高圧パイプライン１０３０８に取り付けられ、２つ目の冷却装置１０３４４は付加的な圧縮機１０３２０および付加的な分離器１０３２２の間の付加的な高圧パイプライン１０３３４に取り付けられる。装置はまた、２つの吸気口１０３４８および１０３５０、ならびに４つの排気口１０３５２、１０３５４、１０３５６および１０３５８を備える凝縮物安定化装置１０３４６を備えることも可能である。ここで、凝縮物安定化装置１０３４６の１つ目の吸気口１０３４８は分離器１０３１０からの凝縮物放出パイプライン１０３６０とつながり、２つ目の吸気口１０３５０は付加的な分離器１０３３２からの凝縮物除去パイプライン１０３６２とつながり、ここで凝縮物安定化装置１０３４６の１つ目の排気口１０３５２は再処理のために、パイプライン１０３６４と相互接続し、それから供給ガスの安定供給のパイプライン１０３１６とつながり、２つ目の排気口１０３５４は利用のために、ガス混合物のフローの放出のパイプライン１０３６６とつながり、３つ目の排気口１０３５６は更なる再処理および地下圧入のため、安定化した炭化水素の凝縮物の除去のためのパイプライン１０３６８とつながり、４つ目の排気口１０３５８は、形成した圧力の維持のための地下圧入または利用のために凝縮水除去のパイプライン１０３７０とつながる。
【０１３３】
原料（天然または随伴する石油ガス）は、パイプライン１０３０６によって圧縮機１０２９６の吸気口に供給される。圧縮機１０２９６の排気口からの圧縮ガスは、パイプライン１０３０８によって冷却装置１０３４２、分離器１０３１０、濾過器１０３１２を介してＭＧＳＵ１０２９８のＬＰＣ１０３００に向けられる。ガス混合物は、予備的に分離器１０３１０および濾過器１０３１２内で、水および重質縮合炭化水素および機械的不純物から精製される。ＭＧＳＵ１０２９８へのガス混合物のフローは、２つのフロー、すなわち、膜１０３０４上の透過性のない成分のフローおよび膜１０３０４下の透過性のある成分のフローに分けられる。低濃度の水蒸気および重質炭化水素を含む膜１０３０４上の透過性のない成分のフローは、パイプライン１０３１４によって消費者に向けられる。ここで透過性のない成分の一部は、ＭＧＳＵ１０２９８内のガス分離効率を向上させるスイーピングのために、流路１０３１８によって連続的にＬＰＣ１０３０２に逸脱させられる。スロットル要素１０３４０、たとえば、オリフィスはＨＰＣ１０３００からの一定の割合の透過性のない成分の除去を提供する。高濃度の水蒸気および重質炭化水素を含むＬＰＣ１０３０２からのガス混合物は、パイプライン１０３１６によって、一方からガス混合物を圧縮し、他の一方からＭＧＳＵ１０２９８のＬＰＣ１０３０２内の圧力を低下させる付加的な圧縮機１０３２０の吸気口に向けられ、このようにして、効率的なガス分離のための最適な値に近い、必要な圧力比率を膜１０３０４に供給している。付加的な圧縮機１０３２０からのガス混合物は、付加的な冷却器１０３４４、分離器１０３２２および濾過器１０３２４を介して、付加的な高圧パイプライン１０３３４によって、付加的なＭＧＳＵ１０３２６のＬＰＣ１０３２８に供給され、ガス混合物は２つのフロー、すなわち膜１０３３２上の透過性のない成分のフローおよび膜１０３３２下の透過性のある成分のフローに分けられる。メタンの濃度が高まった透過性のない成分のフローは、パイプライン１０３３６によって、濾過器１０３１２およびＭＧＳＵ１０２９８の間の部分でパイプライン１０３０８に逸脱させられ、高濃度の水蒸気および低濃度の重質炭化水素を含む透過性のある成分のフローは、パイプライン１０３３８によって利用のために逸脱させられる。
【０１３４】
装置がガス安定化装置１０３４６を備えている場合、分離器１０３１０および付加的な分離器１０３２２からの凝縮物は、パイプライン１０３６０および１０３６２によって、吸気口１０３４８および１０３５０に供給される。凝縮物安定化装置１０３４６内で、凝縮物は４つのフローに分けられる。凝縮物安定化装置１０３４６の１つ目の排気口１０３５２からの安定化したガスフローは、パイプライン１０３６４によってパイプライン１０３１６に移送される。凝縮物安定化装置１０３４６の２つ目の排気口１０３５４からのガス混合物のフローは、パイプライン１０３６６によって、利用に向けられる。３つ目の排気口１０３５６は、更なる再処理および地下圧入のために、パイプライン１０３６８によって安定化した縮合炭化水素の逸脱に使用され、４つ目の排気口１０３５８は、パイプライン１０３７０によって、形成した圧力の維持のための地下圧入または利用のために利用可能な凝縮水の逸脱に使用される。
【０１３５】
精製したガス混合物によるＬＰＣのスイーピングは、ガス分離の効率の向上および精製したガスの損失の低減をすることが可能とする。
【０１３６】
・実施例１４
第１段階からの吐出流が第２段階で精製される２段階工程装置における、天然または随伴する高圧石油ガスの乾燥
天然ガスの乾燥のための装置は図１１に示すように、選択透過膜１１３８０によって分けられた高圧チャンバー１１３７６と低圧チャンバー１１３７８を備える２つのＭＧＳＵ１１３７２および１１３７４、圧縮機１１３８２、冷却装置１１３８４ならびに分離器１１３８６を含む。１つ目のＭＧＳＵ１１３７２の高圧チャンバー１１３７６の吸気口は、原料供給１１３８８のパイプラインとつながり、排気口はパイプライン１１３９０とつながる。１つ目のＭＧＳＵ１１３７２のＬＰＣ１１３７８の吸気口は、スイーピングの１つ目の流路１１３９２とつながり、排気口は１つ目のパイプライン１１３９４とつながり、圧縮機１１３８２の吸気口とつながり、その排気口は（冷却装置１１３８４および分離器１１３８６が直列につながっている）圧力パイプライン１１３９６によって、２つ目のＭＧＳＵ１１３７４のＨＰＣ１１３７６の吸気口とつながり、その排気口はパイプライン１１３９８とつながる。２つ目のＭＧＳＵ１１３７４の低圧チャンバー１１３７８はパイプライン１１４００によってパイプライン１１３９４とつながり、透過性のない成分の一部を２つ目のＭＧＳＵ１１３７４からＬＰＣ１１３７８への連続的な供給を提供する２つ目のスイーピング流路１１４０２とつながる。スイーピングのための１つ目の流路１１３９２は、透過性のない成分の一部の１つ目のＭＧＳＵ１１３７２からＬＰＣ１１３７８への連続的な供給の提供の可能性により構成される。
２つ目のＭＧＳＵ１１３７４からのパイプライン１１３９８は、排気口のパイプライン１１３９０とつながる。
【０１３７】
スイーピングのための流路１１３９２および１１４０２はスロットル要素１１４０４、たとえばオリフィスを有する。
【０１３８】
装置は付加的な分離器１１４０６ならびに２つの濾過器１１４０８および１１４１０を備えることが可能であり、ここで、付加的な分離器１１４０６および１つ目の濾過器１１４０８は供給パイプライン１１３８８に直列に取り付けられ、２つ目の濾過器１１４１０は分離器１１３８６および２つ目のＭＧＳＵ１１３７４の間の圧力パイプライン１１３９６に取り付けられる。
【０１３９】
装置は付加的な膜モジュール（図１１に示されない）を備えてよく、ここで少なくとも１つの付加的なＭＧＳＵが膜モジュール１１３７２および１１３７４の各々に並列につながれる。装置は、２つの吸気口１１４１４および１１４１６ならびに４つの排気口１１４１８、１１４２０、１１４２２および１１４２４を備える凝縮物安定化装置１１４１２を備えてよい。ここで、凝縮物安定化装置１１４１２の吸気口１１４１４および１１４１６の各々が、付加的な分離器１１４０６および分離器１１３８６からの凝縮物の除去のための対応するパイプライン１１４２６および１１４２８とつながり、凝縮物安定化装置１１４１２の１つ目の排気口１１４１８は安定化ガスフロー供給ライン１１４３０とつながり、パイプライン１１４００とつながり、２つ目の排気口１１４２０は利用のために、ガス混合物のフローの放出のパイプライン１１４３２とつながり、３つ目の排気口１１４２２は更なる再処理または地下圧入のために、安定化縮合炭化水素放出のパイプライン１１４３４とつながり、４つ目の排気口１１４２４は形成した圧力の維持のための地下圧入または利用のために、凝縮水放出のパイプライン１１４３６とつながる。
【０１４０】
原料の天然ガスは、パイプライン１１３８８によって、１つ目のＭＧＳＵ１１３７２の高圧チャンバー１１３７６に供給される。供給のパイプライン１１３８８に取り付けられた分離器１１４０６および濾過器１１４０８は、天然ガスの予乾燥のために使用することが可能である。１つ目のＭＧＳＵ１１３７２内の天然ガスは、膜１１３８０において２つのフローに分けられる。すなわち、膜１１３８０下の透過性のある成分のフロー、および透過性のない成分のフローであり、ここで透過性のない成分は湿分を全く含まない。膜１１３８０上の透過性のない成分は、１つ目のＭＧＳＵ１１３７２のＨＰＣ１１３７６から、消費者に向かう排気口のパイプライン１１３９０に向けられる。１つ目のＭＧＳＵ１１３７２の低圧チャンバー１１３７８から、高い湿分濃度を含む透過性のある成分は、パイプライン１１３９４によって圧縮機１１３８２の吸気口に移送され、ここでチャンバー１１３７８は、流路１１３９２により供給される１つ目のＭＧＳＵ１１３７２からの透過性のない成分の一部によって、連続的に掃引される。ガスフローはパイプライン１１３９６によって、圧縮機１１３８２の排気口から、冷却装置１１３８４およびその後分離器１１３８６に向けられ、ガスフローは湿分および凝縮物を除去される。それから、ガスフローは濾過器１１４１０を介して、２つ目のＭＧＳＵ１１３７４のＬＰＣ１１３７６に達する。膜１１３８０上の透過性のない成分は、２つ目のＭＧＳＵ１１３７４のＨＰＣ１１３７６から、パイプライン１１３９８によって排気口のパイプライン１１３９０に向けられる。高濃度の湿分を含むガス混合物は、パイプライン１１４００によって、２つ目のＭＧＳＵ１１３７４のＬＰＣ１１３７８からパイプライン１１３９４に向けられる。２つ目のＭＧＳＵ１１３７４のＬＰＣ１１３７８のスイーピングは、流路１１４０２による２つ目のＭＧＳＵのガスフローからの透過性のない成分の供給によって遂行される。流路１１３９２および１１４０２に取り付けられるスロットル要素１１４０４、たとえば、オリフィスは、スイーピングに必要なガスフロー流量を提供する。
【０１４１】
凝縮物安定化装置１１４１２が利用可能であれば、分離器１１４０６および１１３８６からのフローは、対応するパイプライン１１４２６および１１４２８によって、吸気口１１４１４および１１４１６に移送される。排気口１１４１８からの安定化ガスフローは、パイプライン１１４３０によってパイプライン１１４００に供給される。パイプラインの排気口１１４２０からのガス混合物のフローは、パイプライン１１４３２によって利用に向けられる。３つ目の排気口１１４２２とつながる縮合炭化水素は、更なる再処理および地下圧入のためにパイプライン１１４３４によって逸脱され、凝縮物安定化装置１１４１２からの４つ目の排気口１１４２４とつながる凝縮水は、形成圧力を維持するための地下圧入または利用のためにパイプライン１１４３６によって逸脱される。
【０１４２】
１つ目のＭＧＳＵ１１３７２からの乾燥した透過性のない成分のフローによる、ＭＧＳＵ１１３７２のＬＰＣ１１３７８のスイーピングは、２つ目のＭＧＳＵ１１３７４内の消費者向けのガスフローを乾燥することを可能とし、装置の性能の向上をもたらす。加えて、それはより高濃度の初期水分および重質炭化水素を含む天然ガスの、水だけでなく重質炭化水素からの乾燥を実行する機会を与える。
【０１４３】
・実施例１５
第１段階からの吐出流が第２段階で精製される２段階工程の装置における、高圧天然または随伴する石油ガスの乾燥
図１２に示すように、天然ガスの乾燥のための装置はＳＰＭ１２４４６によって分けられたＨＰＣ１２４４２およびＬＰＣ１２４４４を備える２つのＭＧＳＵ１２４３８および１２４４０、ＬＰＣ１２４４４のスイーピングの流路１２４４８および１２４５０、圧縮機１２４５２、冷却装置１２４５４、分離器１４５６０ならびに放出パイプライン１２４５８を含む。１つ目のＭＧＳＵ１２４３８のＨＰＣ１２４４２の吸気口は、供給パイプライン１２４６０とつながり、排気口は排気口パイプライン１２４６２とつながる。１つ目のＭＧＳＵ１２４３８のＬＰＣ１２４４４の吸気口は１つ目のスイーピング流路１２４４８とつながり、排気口はパイプライン１２４６４とつながり、圧縮機１２４５２の吸気口とつながる。圧縮機１２４５２の排気口は（直列に取り付けられた冷却装置１２４５４および分離器１２４５６を備える）圧力パイプライン１２４６６とつながり、２つ目のＭＧＳＵ１２４４０のＨＰＣ１２４４２の吸気口とつながり、その排気口はパイプライン１２４６８につながる。２つ目のＭＧＳＵ１２４４０のＬＰＣ１２４４４は、パイプライン１２４７０によってパイプライン１２４６４とつながり、スイーピングのための２つ目の流路１２４５０とつながり、２つ目のＭＧＳＵ１２４４０のＨＰＣからの一部の透過性のない成分の連続的な供給を提供する。この装置はまた、２つの遮断調整機器１２４７２および１２４７４を備えられ、ここで１つ目の遮断調整機器１２４７２はパイプライン１２４７０に取り付けられ、２つ目の遮断調整機器１２４７４は放出ライン１２４５８に取り付けられ、それは１つ目の遮断調整装置１２４７２と２つ目のＭＧＳＵ１２４４０の間の部分でパイプライン１２４７０とつながる。１つ目のスイーピング流路１２４４８は、いくらかの透過性のない成分の１つ目のＭＧＳＵ１２４３８からＬＰＣ１２４４４への連続的な供給の可能性を提供し、２つ目のＭＧＵ１２４４０からのパイプライン１２４６８は排気口パイプライン１２４６２とつながる。
【０１４４】
装置は、スイーピング流路１２４４８および１２４５０内に、スロットル要素１２７４６、たとえばオリフィスを含むことが可能である。
【０１４５】
装置は、付加的な分離器１２４７８ならびに２つの濾過器１２４８０および１２４８２を含むことが可能であり、ここで付加的な分離器１２４７８および１つ目の濾過器１２４８０は供給パイプライン１２４６０に直列に取り付けられ、２つ目の濾過器１２４８２は、分離器１２４５６と２つ目のＭＧＳＵ１２４４０の間の圧力パイプライン１２４６６に取り付けられる。
【０１４６】
装置は、付加的な膜モジュール（図１２に示さない）を備えることが可能で、ここで少なくとも１つの付加的なＭＧＳＵが、膜モジュール１２４３８および１２４４０の各々に並列に取り付けられる。装置は、２つの吸気口１２４８６および１２４８８ならびに４つの排気口１２４９０、１２４９２、１２４９４および１２４９６を備える凝縮物安定化装置１２４８４を備えてよい。ここで凝縮物安定化装置１２４８４の吸気口１２４８６および１２４８８の各々が、関連する分離器１２４７８および１２４８２からの凝縮物除去パイプライン１２４９８および１２５００とつながり、凝縮物安定化装置１２４８４の１つ目の排気口１２４９０は、安定化したガスフローの供給のパイプライン１２５０２とつながり、パイプライン１２４７０とつながる。２つ目の排気口１２４９２は、ガス混合物のフローが利用のために逸脱されるパイプライン１２５０４とつながる。３つ目の排気口１２４９４は、更なる再処理または地下圧入のために安定化した炭化水素を除去するパイプライン１２５０６とつながり、４つ目の排気口１２４９６は、形成した圧力の維持のための地下圧入または利用のために、凝縮水の放出パイプライン１２５０８とつながる。
【０１４７】
原料の天然ガスは、パイプライン１２４６０によって１つ目のＭＧＳＵ１２４３８の高圧チャンバー１２４４２に供給される。供給パイプライン１２４６０に取り付けられた分離器１２４７８および濾過器１２４８０は、予備的な乾燥および機械的不純物からの天然ガスの精製に利用することが出来る。１つ目のＭＧＳＵ１２４３８内の天然ガスは、膜１２４４６で２つのフローに分けられる。すなわち、膜１２４４６下の透過性のある成分および透過性のない成分に分けられ、ここで透過性のない成分は湿分を全く含まない。膜１２４４６上の透過性のない成分は、１つ目のＭＧＳＵ１２４３８のＨＰＣ１２４４２から、消費者に向けられるパイプライン１２４６２に移送される。１つ目のＭＧＳＵ１２４３８のＬＰＣ１２４４４からの高濃度の湿分を含むガスフローは、パイプライン１２４６４によって圧縮機の吸気口１２４５２に供給される。ここで、チャンバー１２４４４は、流路１２４４８６によって、１つ目のＭＧＳＵ１２４３８からの一部の透過性のない成分の連続的な供給によって掃引される。ガスフローは圧力パイプライン１２４６６によって、圧縮機の排気口１２４５２から冷却装置１２４５４に向けられ、それからガスフローから湿分を取り除く分離器１２４５６に向けられる。それから、ガスフローは濾過器１２４８２を介して２つ目のＭＧＳＵ１２４４０のＨＰＣ１２４４２へ進む。２つ目のＭＧＳＵ１２４４０のＨＰＣ１２４４２からの、膜１２４４６上の透過性のない成分は、パイプライン１２４６８によって排気口パイプライン１２４６２に向けられる。２つ目のＭＧＳＵ１２４４０のＬＰＣ１２４４４からの高濃度の湿分を含む透過性のある成分は、２つ目のパイプライン１２４７０によって、遮断調整装置１２４７２開放することにより、パイプライン１２４６４に供給される。ここで、放出パイプライン１２４５８に取り付けられた遮断調整装置１２４７４は、閉止している。２つ目のＭＧＳＵ１２４４０からの透過性のある成分に含まれる過剰な湿分に起因して、天然ガスの乾燥の質が低下する場合、パイプライン１２４５８によりそれは定期的に放出される。ここで、遮断調整装置１２４７２はしばらくの間閉止され、遮断調整装置１２４７４は開放される。このようにして、ＭＧＳＵ１２４４０からの透過性のある成分に含まれる湿分濃度は低下する。２つ目のＭＧＳＵ１２４４０のＬＰＣ１２４４４のスイーピングは、流路１２４５０によって、２つ目のＭＧＳＵ１２４４０からの一部の透過性のない成分の供給によって遂行される。流路１２４４８および１２４５０に取り付けられたスロットル要素１２４７６、たとえばオリフィスは、必要なスイープガスの流量を提供する。
【０１４８】
凝縮物安定化装置１２４８４が利用可能な場合、凝縮物はパイプライン１２４９８および１２５００により、分離器１２４７８および１２４５６からその吸気口１２４８６および１２４８８に供給される。安定化したガスはパイプライン１２５０２によって、排気口１２４９０からパイプライン１２４７０に向けられる。ガス混合物はパイプライン１２５０４によって、排気口１２４９２から利用に向けられる。安定した縮合炭化水素は、３つ目の排気口１２４９４とつながるパイプライン１２５０６によって、更なる再処理または地下圧入のために除去され、そして４つ目の排気口１２４９６とつながるパイプライン１２５０８によって、形成した圧力の維持のための地下圧入または利用のために、凝縮水は凝縮物安定化装置１２４８４から逸脱される。
【０１４９】
ＭＧＳＵ１２４３８のＨＰＣからの乾燥した透過性のない成分による、ＭＧＳＵ１２４３８のＬＰＣ１２４４４のスイーピング、および低圧パイプライン１２４７０からの仕様でないガスフローの定期的な放出の可能性により、ガスフローが２つ目のＭＧＳＵ１２４４０において乾燥し、また消費者向けの排気口パイプラインに装置内のガス乾燥の性能の向上をもたらすことが可能となる。加えて、それは水だけでなく重質炭化水素からのガス混合物の乾燥の実行の可能性を提供し、ここで、乾燥したガス混合物はより高濃度の初期水分および重質炭化水素を有することができる。
【図１】
2014502212.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014502212.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月18日(2013.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧チャンバー（ＨＰＣ）と低圧チャンバー（ＬＰＣ）とこれらの間に配置された選択透過膜とを備える少なくとも１つのガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）を含み、少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣが、ＨＰＣからのガス混合物により連続的に掃引される装置に、ガス混合物を供給することにより膜を透過し難い成分および透過し易い成分を含む高圧の炭化水素ガス混合物（ＨＰＧＭ）の精製方法であって、
１つまたは複数の透過し易い成分、とりわけ、水蒸気、酸性ガス、重質炭化水素、メルカプタンまたはヘリウム、からの精製が同時に行われ、ＬＰＣのスイーピングに使用されるガス混合物が精製されたガス混合物から分割され、それが炭化水素のＨＰＧＭの２〜２５％を構成し、ＬＰＣ内の圧力に対するＨＰＣ内の圧力の比率が、主要なまたは全ての透過し難い成分についてのＳＰＭの比透過率に対する分離された透過し易い成分のそれぞれについてのＳＰＭの比透過率の比率より低いことを特徴とする、高圧の炭化水素ガス混合物（ＨＰＧＭ）の精製方法。
【請求項２】
少なくとも２つのＭＧＳＵを含む装置によってガス混合物が精製され、１つのＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が別のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
２つのＭＧＳＵを含む装置によってガス混合物が精製され、ＨＰＧＭが１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣに供給され、１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣからのガス混合物が２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣに供給され、２つ目のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が１つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に向けられることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
複数のＭＧＳＵを有する装置によってガス混合物が精製され、１つ目のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口からのガス混合物が、２つ目のＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口および／または複数の間接的なＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に向けられることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め圧縮されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項についての方法。
【請求項６】
ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め冷却されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め分離されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め濾過されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ＨＰＣの吸気口に供給されるガス混合物が予め加熱されていることを特徴とする請求項１〜５および７〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
１つ目のＭＧＳＵおよび後に続くＭＧＳＵのＬＰＣ内の圧力が低下されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣ内の圧力が大気圧より低い圧力で維持されていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
高圧チャンバー（ＨＰＣ）と低圧チャンバー（ＬＰＣ）とこれらの間に配置された選択透過性の中空糸膜（ＳＰＭ）とを有する少なくとも１つのガス膜分離ユニット（ＭＧＳＵ）を含み、前記２つのチャンバーがＨＰＣからの精製されたガス混合物のフローの一部をＬＰＣのスイーピングに使用するためのスロットル装置を備えている、膜を透過し難い成分および透過し易い成分を含む高圧ガス混合物（ＨＰＧＭ）の精製のための装置であって、
ＬＰＣ内の圧力に対するＨＰＣ内の圧力の比率が、主要なまたは全ての透過し難い成分についてのＳＰＭの比透過率に対する、精製が実施される透過し易い成分についてのＳＰＭの比透過率の比率よりも低くなるように維持することを意図した、少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣにつながり、ＬＰＣ内のガス混合物の流量および圧力を調整する装置を備えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
少なくとも２つのＭＧＳＵを含み、複数の末端部のＭＧＳＵの少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣが、複数の先頭部のＭＧＳＵの少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口に、好ましくは１つ目のＭＧＳＵの吸気口につながっていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも２つのＭＧＳＵの吸気口および排気口が互いに並列につながっていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＬＰＣが、大気圧より低い圧力を含む圧力まで圧力を低下する手段を備えることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
圧力低下の手段として真空ポンプが使用されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口が、圧縮機を介して少なくとも１つの別のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口につながっていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口が、冷却装置を介して少なくとも１つの別のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口につながっていることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口が、分離器を介して少なくとも１つの別のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口につながっていることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口が、濾過器を介して少なくとも１つの別のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口につながっていることを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも１つのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口が、加熱器を介して少なくとも１つの別のＭＧＳＵのＬＰＣの排気口につながっていることを特徴とする請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
安定化したガス、放出ガス、凝縮水および安定化した縮合炭化水素の排気口を有する凝縮物安定化装置を備えていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
安定化したガスのための安定化装置の排気口が、少なくともひとつのＭＧＳＵのＨＰＣの吸気口につながっていることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【国際調査報告】
2014502212.tif 000015
2014502212.tif 000016