Cryogenic Distillation vs Membrane Separation

The Separation Challenge in Natural Gas Processing

Ịkwụsị nitrogen na natural gas pụtara ihe dị mfe mgbe ị gụnyere ihe ndị a. Nitrogen na methane nwere molecular diameters nke dị iche n'otu 0.2 angstroms, ma ọ bụrụ na ihe ndị a na-eme n'okpuru boiling points nke dị iche n'otu 10 degrees n'okpuru atmospheric pressure. Ihe a na-eme n'okpuru molecular kinship ahụ na-eme ihe a dị mfe, ọ bụrụ na ị chọrọ ihe ọ bụla dị mma maka teknụlọji.

Ihe a na-eme n’okpuru dịrị gburugburu. Ihe ọ bụla nke ihe ọ bụla nke nitrogen na pipeline bụ 2-4 mol%, mana ihe ọ bụla nke feed gases nwere 15% ma ọ bụ karịa. Otu otu percentage point nke nitrogen nke ebe a na-eme na sales gas bụ ihe a na-achọghị ihe ọ bụla nke heating value ma ọ bụ revenue. Ma ọ bụrụ na ịgbanwe nitrogen nke ọ bụla na-eme ihe ọ bụla nke energy ma ọ bụ cost nke processing. Ihe a na-achọ nke ọ bụla bụ ihe a na-achọ nke ọ bụla nke economics ma ọ bụ technical.

Abụọ nke teknọlọji bụ isi ihe a na-eme: cryogenic distillation na membrane separation. Otu otu nke ha bụ isi ihe a na-eme, ma ọ bụrụ na ihe a na-eme bụ ihe a na-achọ nke ọ bụla. Ihe a na-achọ bụ ihe a na-achọ nke ọ bụla nke feed composition, flow rate, product requirements, na site-specific constraints. Ihe a na-achọ nke ọ bụla bụ ihe a na-achọ nke ọ bụla nke teknọlọji bụ isi ihe a na-eme ma ọ bụ ihe a na-achọ nke ọ bụla nke ọ bụla bụ isi ihe a na-eme nke investment decisions.

Kedu ka Cryogenic Distillation na-eme

Cryogenic distillation leverages ihe dị iche esi n'etiti methane (-161.5°C) na nitrogen (-195.8°C). A na-eme ka gas na-enye nri dị jụụ, na-agbanye ma na-agbasa site na ndị na-agbasawanye turbo iji nweta obere okpomọkụ achọrọ maka mmiri mmiri. N'ime ogidi distillation, mmiri mmiri na-arịgo na-agbadata na ọtụtụ ọkwa nke tebụl ma ọ bụ nkwakọ ngwaahịa. Metan, ebe ọ bụ ihe dị arọ nke nwere ebe esi esi dị elu, na-agbakọta na mmiri mmiri dị n'ala. Nitrogen, nke na-efe efe karị, na-arịgo n'elu dị ka uzuoku.

Usoro a na-ewe nnukwu ume. Ọ dịghị ụzọ a ga-esi gbaara usoro okpomọkụ nke na-ebugharị okpomọkụ na okpomọkụ cryogenic. Ma ọ dịkwa nnọọ irè. A na-ejikarị ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị na-emepụta ihe ndị Teknụzụ a na-esi na ọnụego mmiri dị ala ruo nnukwu ụlọ ọrụ LNG.

Ihe a na-elegharakarị anya bụ ohere nke mmadụ ịbanye n'òtù. A pụrụ ijikọta NRUs cryogenic na NGL mgbake n'otu igbe oyi, na-ekerịta usoro jụrụ oyi na mkpakọ. N'ihi ya, ọ bụrụ na onye ọrụ ahụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ ọrụ na-arụ Maka ndị ọrụ nwere ihe dị mgbagwoju anya nke gas na ọtụtụ ngwaahịa, uru nke njikọta a dị mkpa.

Ịgbapụta Ihe Ndị Dị n'Ime Mmiri: Ụzọ Ọzọ E Si Eme Ya

Ịkewapụ akpụkpọ ahụ na-ewere ụzọ dị iche. Kama ịsacha gas ahụ ruo n'okpomọkụ cryogenic, membranes na-adabere na mgbanwe nke permeabilitydịgasị iche iche gas molecules na-agafe site na ihe mkpuchi ahụ na ọnụego dị iche iche. Nitrogen na-agafe ngwa ngwa karịa methane, yabụ iyi mmiri na-abanye n'ime ya na-abawanye na nitrogen ebe iyi mmiri na-abawanye na methane.

Ihe ngosi ahụ dị mfe. Enweghị cold box, enweghị turbo-expanders, enweghị ihe ndị dị mkpa nke distillation. Ihe ndị na-eme ihe nke membrane na-eme ya na mpaghara nke ọkachaa ma ọ bụ nke dị elu karịa, na ọnụ ọgụgụ nke ihe ndị na-aga n'otu ahụ dị elu, na ọnụ ọgụgụ nke ihe ndị na-eme ihe nke cryogenic dị elu. Nke a na-eme ka ọkacha dị elu maka ihe ndị dị elu ruo nke dị ukwu, na ịbụ ihe ndị na-eme ya nwere ike ime ya n'oge dị elu.

Ma enweghị ihe ọzọ. Ihe ndị na-eme ihe nke membrane maka nitrogen n'otu nke methane dị elu. Ihe ndị dị mma nke na-eme ihe nke membrane na-eme ya nwere ihe ndị na-eme ihe nke 3-5, mgbe niile nke ihe ndị na-eme ihe nke distillation na-eme ya nwere ihe ndị na-eme ihe nke dị elu. Nke a na-eme ka ihe ndị na-eme ihe nke membrane na-eme ya nwere ike ime ka nitrogen dị elu karịa 3-5 mol%, na ihe ndị na-eme ihe nke methane n'otu nke permeate na-eme ya nwere ike ime ya dị elu. Otu molekụlụ nke methane nke na-aga n'otu nke membrane na-eme ya nwere ike ime ya dị elu nke ihe ndị na-eme ihe na-eme ya, na ịdị elu nke ihe ndị na-eme ihe.

Ihe ịgbasọ nke ịkpụta na-akpọ ọtụtụ ihe ọzọ nke ọnụ ahịa. Membranes na-eme ka ọ dị mma mgbe e nwere ọtụtụ ihe ịkpụta na mpaghara membrane, nke mara mmarụ na-achọ ịkpụta gas nke e ji eme ya ma ọ bụ stream permeate. Ihe ịkpụta a na-enye ike na-achọ ịkwado, nke na-akwadọ ihe ọzọ nke ịkpụta nke system membrane.

N'otu oge: Ihe ọmụma nke ihe ọmụma na ekonomi

Ihe ọmụma nke ịkpụta nke teknoloji a na-eme ka ọ dị mma mgbe e tụnyere ha n'otu oge na otu oge na ihe ọmụma nke ihe ọmụma.

Ihe a na-akọwa ihe a na-akọwa. Cryogenic distillation bụ isi n’ihe ndị dị ukwuu, ihe ndị na-akpata ọkụ dị elu, na ihe ndị na-akpata ọkụ nke methane recovery bụ isi. Membrane separation na-eme ka ọ dịrị n’ihe ndị na-akpata ọkụ nke nitrogen removal n’okpuru 15 mol% na ihe ndị dị ukwuu nke ọ na-eme ka ọ dịrị n’ihe ndị na-akpata ọkụ nke purity nta.

Nnyocha nke 2025 nke teknụzụ nkewa gosipụtara na distillation cryogenic ka bụ ọkọlọtọ azụmahịa maka ịjụ nitrogen n'ihi ikike ya iji dozie nnukwu mmiri ma nweta nkewa dị ọcha. Nke ahụ apụtaghị na membranes bụ ndị mgbe ochieha nwere ezigbo uru na kpọmkwem gburugburu. Ma, ebe ọ bụ na ọtụtụ ebe a na-arụpụta gas na-eme ka ha dị ọcha, ha na-eji ụzọ a na-akpọ cryogenic eme ihe.

Mgbe Ihe Ndị Dị n'Obi Mmadụ Na-eme Ka Ọ Dị Mma

N'agbanyeghị na ọ bụ ihe e ji emepụta mmiri na-esi ísì ụtọ, e nwere ọtụtụ ihe e ji emepụta mmiri a na-eji akpụ akpụ. Ihe atụ bụ mmelite nke obere biogas. Biogas sitere na ebe a na-ekpofu ihe ma ọ bụ ebe a na-agwakọta ihe na-agụnye 40-60% methane na 30-50% CO2, na ọkwa nitrogen na-adịkarị n'okpuru 5%. Mkpụrụ ahụ na-ewepụ CO2 nke ọma, nitrogen ya na-adịkarịkwa ala nke na ọ na-ezuru ya ịhapụ ya.

O nwere ike ịgwa ozi ọzọ bụrụ na ịdị n’okpuru nke sistemụ cryogenic. Ihe ngosi nke membrane nwere ike ịkwụsị nitrogen nke dị n’okpuru nke gas nke nwere nitrogen kachasị elu bẹrẹ n’ime sistemụ cryogenic, ịkpọghachi nke ịdị n’okpuru nke column distillation ma na-eme ka ịdị n’okpuru nke energy dị iche. Nke a bụ ihe ndị ọzọ nke na-eme ihe ịdị n’okpuru nke membrane na cryogenic, nke ọtụtụ n’ime ha na-eme ka ọ dị 93% nke recovery na ịdị n’okpuru nke energy nke dị n’otu n’ime nke cryogenic standalone. Ihe ọzọ nke a bụ nke ịdị n’okpuru nke ịdị n’okpuru nke operation nke dị iche ma na-eme ka ịdị n’okpuru nke energy.

N’okpuru nke ọdịda ma ọ bụ n’okpuru nke ọdịda nke nwere ike ịdị n’okpuru nke membrane n’okpuru nke ọzọ. Ihe ndị dị mma nke equipment train na ọkụkụ nke dị ọcha nwere ike ịdị n’okpuru nke ọdịda nke dị iche ma ọ bụ n’okpuru nke ọdịda nke dị iche, nke nwere ike ịdị n’okpuru nke ọdịda nke dị iche ma ọ bụ n’okpuru nke ọdịda nke dị iche. Ma ọ bụ n’okpuru nke ọzọ, ịdị n’okpuru nke methane nwere ike ịdị n’okpuru nke ọdịda nke dị iche—ịdị n’okpuru nke 5-10% nke methane product n’ime permeate stream nwere ike ịdị n’okpuru nke ọdịda nke dị iche n’okpuru nke ọdịda nke dị iche.

Ihe Ọnụọgụgụ nke Ọnụọgụgụ: Iji chọọ ihe ọzọ nke dị mma

Onye na-eme ihe nke gas na Eagle Ford shale nwere ihe a zuru ezu nke ịhọrọ teknụlọji. Nke o si na-eburu nwere ihe dị ka 12% nitrogen, na ọnụ ọgụgụ nke gas nke ọ na-eburu bụ 80 MMSCFD. Pipeline kwuru na ọnụ ọgụgụ nke nitrogen nke gas nke ọ na-eburu kwesịrị ime 3% kachasị elu. Nke mbụ nke membrane gosipụtara na ọ ga-enwe ọnụ ọgụgụ nke ọrụ dị elu na ọnụ ọgụgụ nke ịbụrụ nke ọzọ, mana ịkọwa ihe ọ bụla nke ọrụ ahụ kpọrọ ihe ọ bụla nke ọrụ ahụ.

Sistimu nke membrane ga-eru ụbụrụ 6% nke methane nke ọ na-eburu na permeate stream. Na ọnụ ọgụgụ nke gas nke a na-eme n’oge a, ọ bụ ihe dị ka $2 million n’afọ nke ọrụ nke ọ na-eru. Nke cryogenic distillation nwere ọnụ ọgụgụ nke ọrụ dị elu mana ịkwado methane bụ 98% ma ọ bụ karịa, na-eme ka ihe niile nke methane dị n’ala. Oge nke ịkwado nke ọrụ nke ọ na-eme n’okpuru cryogenic teknụlọji bụ 18 afọ nke ọrụ nke ọ na-eme.

Onye iji isi ihe ọrụ gbara cryogenic distillation. Uselu a na-eme n’afọ atọ, na ịdị mma ya bụ n’afọ 97%, na-enye ihe ọrụ nke pipeline n’otu oge. Onye nyere membrane abụghị ọkà n’ihe ọrụ ha mere—ha sị na ha enweghị ike ịgụso nsogbu nke ịdị ọnụ ọgụgụ nke ihe ọrụ ha, nke bụ ihe kpatara cryogenic distillation dị mma maka ihe a.

Ihe kachasị mkpa nke ịhọrọ ihe ọrụ

Ịhọrọ n'etiti cryogenic distillation na membrane separation enweghị ihe ọrụ nke ọ bụla bụ 'mma' n'okpuru ụzọ ọ bụla. Ọ bụ nke ọ bụla bụ eziokwu nke ịhọrọ ihe ọrụ nke dị mma maka ihe ọrụ ahụ. Nke a na-eme ka cryogenic distillation dị mma maka ihe ọrụ a: nke dị elu nke nitrogen, ihe ọrụ nke ịdị mma nke ihe ọrụ, na methane nke dị mma. Ma nke dị elu nke nitrogen, ihe ọrụ nke ịdị mma nke ihe ọrụ dị ukwuu, na ihe ọrụ nke methane nwere ike ịbụ ihe ọrụ nke dị mma, a ga-ekwe omume nke membrane.

Ụlọ ọrụ ahụ enweela ahụmahụ ọtụtụ iri afọ na-arụ ọrụ na teknụzụ abụọ ahụ. A na-eji mmiri mmiri a na-eme ka mmiri ghara ịchacha emepụta ihe ndị na-eme ka mmiri ghara ịchacha. Mkpụrụ ahụ na-enye ịdị mfe na ngwa ngwa ngwa ma na-ebu ụgwọ nke ọnwụ methane nke nwere ike ịchịkwa akụ na ụba. Ntụle zuru ezu nke teknụzụ na akụ na ụba, nke dabeere n'ọnọdụ nri na uru ngwaahịa dị adị, bụ nanị ụzọ a pụrụ ịdabere na ya iji mee mkpebi ziri ezi.

Ụlọ ọrụ ndị dị ka GreenFir nwee ahụmahụ dị ukwuu n'ịmepụta ụdị usoro abụọ ahụ, na ọkachamara pụrụ iche na akụrụngwa distillation cryogenic wuru na ụkpụrụ ASME . Ikike abụọ ahụ dị mkpa n'ihi na ọ pụtara na nhọrọ teknụzụ nwere ike ịbụ nke akụnụba nke ọrụ ahụ na-akpata kama ihe onye nrụpụta ahụ na-ewu.