用于反应性气体服务的气体分离膜模块制造技术

气体分离膜模块包括在较高压力气体与较低压力气体之间的密封件。该密封件包括在多个密封表面之间的可压缩密封构件。这些密封表面中的至少一个具有耐腐蚀包层，该耐腐蚀包层被设置在低合金钢之上或者高合金钢之上。该包层减小了由于低合金钢或高合金钢暴露于酸性气体或者暴露于包含有溶解的酸性气体的冷凝水分而被腐蚀、从而使密封件失效的可能性，同时不要求该膜模块暴露于酸性气体的所有表面都配备有包层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于反应性气体服务的气体分离膜模块背景
本专利技术涉及一种用于从反应性进料气体中分离气体的经济的气体分离膜模块，该气体分离膜模块包括展现较大的抗泄漏性的密封特征。
技术介绍
许多气体分离膜模块包括安排成束的多个中空纤维，其中该束的至少一端嵌入管板中，并且该束被安装在压力容器内。进料气体可以从壳侧(即，中空纤维的外表面)或从中空纤维的管侧/孔侧(即，中空纤维的内表面)接触膜束。当从孔侧给送时，气体组分优先从纤维孔渗透穿过纤维壁到达纤维外部的空间。这些优先渗透的气体作为渗透物流从壳侧穿过渗透物端口排出。贫乏这些优先渗透组分的残余物流从残余物端口排出。通常对于较高压力的操作，相比之下，进料是从壳侧与中空纤维束接触的。进料流动路径通常具有由外向内的取向，虽然反向取向也是可能的。优先渗透的气体组分穿过中空纤维的壁并进入中空纤维的孔中。优先渗透的气体组分作为渗透物流从渗透物端口排出，并且贫乏的进料气体(贫乏优先渗透的气体组分)作为残余物流从残余物端口排出。虽然以上描述的膜模块对于许多类型的进料气体通常是令人满意的，但是当将模块投入酸性气体服务中时，这些膜模块可能潜在地易于泄漏(即，进料气体泄漏到渗透物气体中、进料气体泄漏到残余物气体中、或者进料气体泄漏到模块外部)。酸性气体服务意指进料气体是腐蚀性的并且包含如H2S和CO2的酸性气体，例如酸性天然气。进料气体中相对较高水平的酸性气体、尤其是H2S会加重这种易泄漏性。例如，一些人已经报道了酸性或超酸性天然气的H2S浓度达到了两位数的百分比并且可能甚至达到了高达75％体积。因此，对于不易泄漏的气体分离膜模块的基于膜的气体分离技术存在需求。
技术实现思路
目标是满足上述需求。因此，披露了一种用于酸性气体服务的气体分离膜模块，该气体分离膜模块包括：中空压力容器，该中空压力容器在第一端和第二端处开放、由碳钢或低合金钢制成，该压力容器在所述第一端处具有第一端面并且在所述第二端处具有第二端面；第一端盖，该第一端盖由碳钢或低合金钢制成、在所述第一端面处密封所述压力容器的所述第一端，所述第一端盖包括在其中形成的第一端口；第二端盖，该第二端盖由碳钢或低合金钢制成、在所述第二端面处密封所述压力容器的所述第二端，所述第二端盖包括在其中形成的第二端口，所述压力容器具有在其中形成的第三端口；多个气体分离膜，该多个气体分离膜被布置在该压力容器内、被安排成束，该多个膜的一端或两端以密封方式被包封在固体聚合物中以便在该束的一个或多个端部处形成一个或多个管板，所述膜中的每一个膜具有第一侧和第二侧，所述膜中的每一个膜被适配和配置成用于通过使气体渗透穿过该膜至其第二侧来对给送至其第一侧的含酸性气体的进料气体进行分离，从而在该第二侧上提供较低压力的渗透物气体并且在该第一侧上提供较高压力的残余物气体，该渗透物气体与该残余物气体相比富含一种或多种气体；第一端口管，该第一端口管由高合金钢制成、在该第一端口与这些膜的第一侧和这些膜的第二侧中的一者之间产生流体连通；第二端口管，该第二端口管由高合金钢制成、在该第二端口与这些膜的第一侧和这些膜的第二侧中的另一者之间产生流体连通；以及至少两个可压缩密封元件，该至少两个可压缩密封元件包括第一可压缩密封元件和第二可压缩密封元件。所述第一可压缩密封元件在第一对密封表面之间被压缩，该第一对密封表面选自由以下各项组成的组：(i)该压力容器的内表面和所述一个或多个管板中的一个管板的外表面；(ii)该第一端口管的外表面和该第一端口的内表面；以及(iii)该第二端口管的外表面和该第二端口的内表面。所述第一对密封表面中的至少一者配备有耐腐蚀包层。所述第二可压缩密封元件在第二对密封表面之间被压缩，该第二对密封表面选自由以下各项组成的组：(i)该压力容器的内表面和所述一个或多个管板中的一个管板的外表面；(ii)该第一端口管的外表面和该第一端口的内表面；以及(iii)该第二端口管的外表面和该第二端口的内表面。所述第二对密封表面中的至少一者配备有耐腐蚀包层。还披露了一种用于分离含酸性气体的进料气体的方法，该方法包括以下步骤。提供以上披露的膜模块。经由这些端口中的一个端口将含酸性气体的进料气体给送至该膜模块。经由这些端口中的另一个端口将渗透物气体从该膜模块排出。经由这些端口中的又另一个端口将残余物气体从该膜模块排出。该膜模块和该方法中的任一者或两者可以包括以下方面中的一项或多项：-该多个膜中的每一个膜的仅一端以密封方式被包封在固体聚合物中以便在该束的一端处形成单个管板；所述第一端口管是渗透物管，并且该第一端口是渗透物端口；所述第一对密封表面是该渗透物管的外表面和该渗透物端口的内表面；所述第一可压缩密封元件是第一O形环，该第一O形环被安装于在该渗透物管的外径中形成的凹槽中，该渗透物端口的内表面的与该第一O形环相接触的部分配备有该耐腐蚀包层；所述第二端口管是残余物管并且该第二端口是残余物端口；所述第二对密封表面是该残余物管的外表面和该残余物端口的内表面；所述第二可压缩密封元件是第二O形环，该第二O形环被安装于在该残余物管的外径中形成的凹槽中，该残余物端口的内表面的与该第二O形环相接触的部分配备有该耐腐蚀包层；并且所述第三端口是进料端口。-该多个膜中的每一个膜的仅一端以密封方式被包封在固体聚合物中以便在该束的一端处形成单个管板；所述第一端口管是渗透物管，并且该第一端口是渗透物端口；所述第一对密封表面是该渗透物管的外表面和该渗透物端口的内表面；所述第一可压缩密封元件是第一O形环，该第一O形环被安装于在该渗透物管的外径中形成的凹槽中，该渗透物端口的内表面的与该第一O形环相接触的部分配备有该耐腐蚀包层；所述第二端口管是进料气体管，并且该第二端口是进料气体端口；所述第二对密封表面是该进料气体管的外表面和该进料端口的内表面；所述第二可压缩密封元件是第二O形环，该第二O形环被安装于在该进料气体管的外径中形成的凹槽中，该进料端口的内表面的与该第二O形环相接触的部分配备有该耐腐蚀包层；并且所述第三端口是残余物端口。-该多个膜中的每一个膜的每一端以密封方式被包封在固体聚合物中以便在该第一端口附近形成第一管板并且在该第二端口附近形成第二管板；所述第一端口管是残余物管，并且该第一端口是残余物端口；所述第二端口管是进料气体管，并且该第二端口是进料气体端口；所述第三端口是渗透物端口；所述第一对密封表面是该第一管板的外表面和该压力容器的邻近该第一管板的内表面；所述第一可压缩密封元件是第一O形环，该第一O形环被安装于在该第一管板的外径中形成的凹槽中；该压力容器的内表面的与该第一O形环相接触的部分配备有该耐腐蚀包层；所述第二可压缩密封元件是第二O形环，该第二O形环被安装于在该第二管板的外径中形成的凹槽中；该压力容器的内表面的与该第二O形环相接触的部分配备有该耐腐蚀包层；-所述至少两个可压缩密封元件还包括第三可压缩密封元件和第四可压缩密封元件，该第三可压缩密封元件被安装在该第一端面与所述第一端盖的向内表面之间，该第四可压缩密封元件被安装在该第二端面与所述第二端盖的向内表面之间，其中：该第三可压缩密封元件被安装在凹槽中，该凹槽被形成在该第一端面中、或在所述第一端盖的向内表面中、或者在所述第一端面和所述第一端盖的所述向内表面中的每一者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于酸性气体服务的气体分离膜模块，该气体分离膜模块包括：中空压力容器，该中空压力容器在第一端和第二端处开放、由碳钢或低合金钢制成，该压力容器在所述第一端处具有第一端面并且在所述第二端处具有第二端面；第一端盖，该第一端盖由碳钢或低合金钢制成、在所述第一端面处密封所述压力容器的所述第一端，所述第一端盖包括在其中形成的进料气体端口；第二端盖，该第二端盖由碳钢或低合金钢制成、在所述第二端面处密封所述压力容器的所述第二端，所述第二端盖包括在其中形成的残余物端口，所述压力容器具有在其中形成的渗透物端口；多个气体分离膜，该多个气体分离膜被布置在该压力容器内、被安排成束，该多个膜在该束的一端处以密封方式被包封在固体聚合物中以提供第一管板和第二管板，所述膜中的每一个膜具有第一侧和第二侧，所述膜中的每一个膜被适配和配置成用于通过使气体渗透穿过该膜至其第二侧来对给送至其第一侧的含酸性气体的进料气体进行分离，从而在该第二侧上提供较低压力的渗透物气体并且在该第一侧上提供较高压力的残余物气体，该渗透物气体与该残余物气体相比富含一种或多种气体；进料气体端口管，该进料气体端口管由高合金钢制成、在该进料气体端口与这些膜的第一侧和这些膜的第二侧中的一者之间产生流体连通；残余物端口管，该残余物端口管由高合金钢制成、在该残余物端口与这些膜的第一侧和这些膜的第二侧中的另一者之间产生流体连通；以及至少两个可压缩密封元件，该至少两个可压缩密封元件包括第一可压缩密封元件和第二可压缩密封元件，其中：所述第一可压缩密封元件在该压力容器的邻近该第一管板的内表面与该第一管板的外表面之间被压缩，所述压力容器的内表面配备有耐腐蚀包层；所述第二可压缩密封元件在该压力容器的邻近该第二管板的内表面与该第二管板的外表面之间被压缩，该压力容器的内表面配备有耐腐蚀包层。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 US 14/788,7601.一种用于酸性气体服务的气体分离膜模块，该气体分离膜模块包括：中空压力容器，该中空压力容器在第一端和第二端处开放、由碳钢或低合金钢制成，该压力容器在所述第一端处具有第一端面并且在所述第二端处具有第二端面；第一端盖，该第一端盖由碳钢或低合金钢制成、在所述第一端面处密封所述压力容器的所述第一端，所述第一端盖包括在其中形成的进料气体端口；第二端盖，该第二端盖由碳钢或低合金钢制成、在所述第二端面处密封所述压力容器的所述第二端，所述第二端盖包括在其中形成的残余物端口，所述压力容器具有在其中形成的渗透物端口；多个气体分离膜，该多个气体分离膜被布置在该压力容器内、被安排成束，该多个膜在该束的一端处以密封方式被包封在固体聚合物中以提供第一管板和第二管板，所述膜中的每一个膜具有第一侧和第二侧，所述膜中的每一个膜被适配和配置成用于通过使气体渗透穿过该膜至其第二侧来对给送至其第一侧的含酸性气体的进料气体进行分离，从而在该第二侧上提供较低压力的渗透物气体并且在该第一侧上提供较高压力的残余物气体，该渗透物气体与该残余物气体相比富含一种或多种气体；进料气体端口管，该进料气体端口管由高合金钢制成、在该进料气体端口与这些膜的第一侧和这些膜的第二侧中的一者之间产生流体连通；残余物端口管，该残余物端口管由高合金钢制成、在该残余物端口与这些膜的第一侧和这些膜的第二侧中的另一者之间产生流体连通；以及至少两个可压缩密封元件，该至少两个可压缩密封元件包括第一可压缩密封元件和第二可压缩密封元件，其中：所述第一可压缩密封元件在该...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏希尔·S·库尔卡尼，卡尔·S·比尔斯，让皮埃尔·R·巴拉盖，米琳达·M·维迪雅，塞巴斯蒂安·A·杜瓦尔，
申请(专利权)人：液体空气先进技术美国有限责任公司，乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：美国,US