气体回收装置的制作方法

专利名称：气体回收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从气-液混合物和溶液中回收气体的薄膜分离装置。具体地说，本发明涉及从溶于水中的气体溶液中回收天然气或气体混合物。
背景技术：
和内容对于主要作为能量用途和化学处理原材料的气体保持有强烈的需求。由于过去和现在巨大的消耗，许多较容易于开采的地下气体形成物已成熟，甚至已将要枯竭。某些地下气体的充足的储备已经被确认，但由于苛刻的气候和地理条件，采集这些气体常常会受到限制，并且还可能受到政治因素的限制。因此，人们对于从已确认的、低产出或部分枯竭的资源回收气体还保持有强烈的商业兴趣。
常常发现地下气体是与液体混合在一起的，其中液体通常为油和/或水。在典型的产出气体的地层中存在的压力之下，气体通常溶解在液体中，并且需要从中分离出。传统的分离工艺通常是在地面上操作的。障碍在于，这样将大量承载气体的水抽到表面上并进行分离所需要的能量是昂贵的。此外，分离而产生的废水的处理也将使成本增加，并且可能损害环境。对于从低产出的地层中回收气体或者在以前形成的井中回收有时量还很大的残留气体，成本可能是特别关键的。如果获得气体的成本与气体的价值相比过高，即使在形成物中未回收的气体仍很多，生产者还是将放弃井。
人们已经针对发展从井内液体中分离出气体的能力作出了实质性努力，并且由此无须对液体进行提取、处理和清除。例如，Acker的美国专利No.4,231,767揭示了一种向下孔式(downhole)液-气分离器，这种分离器具有一个位于管状壳体内的倒置的圆锥形回旋细筛网。液-气混合物进入筛网的下部顶端附近的壳体，而网尺寸选定成可使液体通过筛网和气泡通道向上抽取进入网圈之间的槽沟中。这种设备主要用于从位于油井的原油中分离气体。
McCoy等人的美国专利No.5,653,286揭示了一种向下孔式气体分离器，这种分离器的目标是有效地从井中抽取无气体的原油。这种分离器具有一个管状本体和一个安装在一侧上的分散器，该分散器用于驱动抵靠着井壳的内壁的该本体的相对侧。这种分离器的操作原理在于，基本无气体的液体将沿该相对侧和外壳之间的狭窄间隙流动，而气泡将沿着外壳壁和管状本体之间较宽的间隙流动。
近年来，用于分离井中与水混合的气体的膜片分离加工技术发展起来。Klass的美国专利No.4,171,017揭示了一种方法，该方法通过浸没为盐水中燃料组分选择可渗透气体的膜片、在排出盐水的同时使燃料组分渗透过膜片以及收集这些燃料组分，可以从位于地质增压的地热区域中的盐水中分离和回收甲烷和其它类似燃料组分。
Scudder等人的美国专利No.5,673,752揭示了这样一种用于从井流体溶液中分离气体的设备，该设备使用了可渗透气体但不能渗透液体的疏水性膜片过滤元件。该设备定位在井孔内静液压力使气体从溶液中冒泡的一个深度处。
尽管在上述实例为代表的现有技术中有了很大的进步，但仍要求能使从地下的产气地层中回收基本无水的气体更方便和经济。特别需要一种方法来方便地从低产量的地层(即，与气体混合的水量相对较大的地层)中获得残余气体。因此，本发明提出了一种气体回收装置，该装置包括一个气室，该气室形成有一个适于包含气体的腔室；至少一个渗透单元，该渗透单元包括一个气体可渗透但液体不可渗透的膜片并且具有一种形成两端部和一个内部空腔的细长形状，内部空腔适于接纳通过膜片输送的气体，并且渗透单元仅在两个端部中的一端处固定到气体回收装置上，该端部可操作使得气体从内部空腔向腔室转移；以及一个气体输送管，该输送管与腔室流体连通并且离开气室延伸。较佳地，渗透单元为细长结构，并且由适于使渗透单元沿其延长轴线弯曲但又不会阻塞内空腔的材料构成。这样，渗透单元可以自由地在附近运动，而这种运动可以干扰渗透边界的情况，以促进气体通过膜片渗透。另外，还提供了一个包括多个排成一行的气体回收装置的设备。
本发明还提供了一种从相互密切接触的气体和液体的流体中分离出气体的新颖的方法，该方法包括以下步骤设置一个气体回收装置，该气体回收装置包括一个气室，该气室形成了一个适于包含气体的腔室；至少一个渗透单元，该渗透单元包括一个气体可渗透但液体不可渗透的膜片并且具有一种具有两端部和一个内部空腔的细长形状，内部空腔适于接纳通过膜片输送的气体，并且渗透单元仅在两个端部中的一端处固定到气体回收装置上，该端部可操作使得从内部空腔向腔室转移气体；以及一个气体输送管，该输送管与腔室流体连通并且离开气室延伸；将气体回收装置浸在气体和液体的流体内，由此使流体与膜片的一侧接触；保持流体与膜片接触，使其有选择地将基本无液体的气体通过膜片输送入内部空腔中；使通过膜片输送的气体流入气室内，并且通过管道去除气体。
附图的简要描述

图1为根据本发明的气体回收系统的示意图，其中示出了一种在地下使用的新颖的气体回收装置。
图2为根据本发明的气体回收装置的一实施例的截面图。
图3为沿图2的线3-3截取的气体回收装置的示图。
图4为根据本发明的新颖的气体回收装置的另一实施例的示意图。
图4A为根据本发明的新颖的气体回收装置的另一实施例的示意图。
图5为根据本发明的气体回收装置的另一实施例的截面图。
图6为一种由多种气体回收装置构成的装置的示意图，其中气体回收装置是以一种根据本发明的堆叠结构设置的。
具体实施例方式
新颖的气体回收装置的主要目的在于便于从带有气体的地层中取出基本不带液体的气体。图1示出了一种通常在井11的下端使用的装置10。一种普通的井壳12延伸入井孔内地面13以下的一个深度，以深入带有气体15的地下地层14。以传统的方法和材料可以完成对壳体进行定位、钻孔和配置。井可以如图所示位于陆地上，或者位于近海。在后一种情况中，产品排出输送管17将延伸到位于地面13上的水面处，或者延伸到一个根据传统技术的水中的产品贮存装置内。
可被回收的气体通常可以在地下地层中发现，这种地层是充分多孔的，这样在液态中的气体可以通过地层流到井内以便抽出。气体也可以以固态存在，例如甲烷氢氧化物，它可以通过升华作用释放成气体的可移动形态。术语“气体”是指在大气压力和温度下以气态存在的物质。基本不带有液体或固体杂质的以气态存在的气体可以通过该新颖的回收装置提炼出。可能的是，带有气体的流体是以液态存在的，或者作为压缩气体或带有液体的气体存在。通常，地下液体是可以含有溶解矿物质的水。为了便于说明，文中使用到的术语“盐水”用于表示混合有可回收气体产品的液体而非气态的流体。气体和盐水的混合物有时是均匀的，其中一些气体作为被液态盐水围绕的气泡存在于地层中。通常气体-盐水混合物是不均匀的，也就是说，需被回收的气体组份溶解在盐水中。
较佳地，新颖的装置将被用来从地层中回收天然气。术语“天然气”一般是指自然地在地下产生的、无色、高度可燃的碳氢化合物的气体混合物，这种碳气化合物常常随着石油矿床或其附近被发现。一般而言，天然气包括约80-85％的甲烷和约10％的乙烷以及余下的是一些丙烷、丁烷和氮。在本发明的文本中，术语“天然气”还包含了其它的碳氢化合物和非碳氢化合物天然产生的气体合成物，如氢化硫和一氧化碳。将气体回收装置用于气体和液体的特定系统的基本标准是，(a)分离器的材料是能渗透气体和基本不渗透液体，以及(b)材料是惰性的，或者至少可以有力地抵抗与气体和液体的组分产生化学反应。因此，该种气体回收装置可以被用于从各种液体中分离出合成的或精炼的气体混合物或纯净的组分。通过一些非限制性的实例，本发明可以被用来从化学处理贮存容器中的液态溶液中分离出气体或气体混合物，以及被用来从废水处理池或化粪池液体中分离出有用的或有害的气体。
图2详细示出了新颖的气体回收装置10的实施例。装置10具有一个由刚性外壁23形成的壳体22。该壳体可以由坚固的刚性材料形成，例如诸如不锈钢之类的金属以及诸如玻璃纤维之类的塑料。壳体的横截面的形状不是很关键。该横截面最好是圆的，以提供一种可以被非常普通的圆形井孔容纳的基本圆筒形的气体回收装置。壳体的外径可以为任何便于插入井壳12内的尺寸。与盐水接触的某些壁可以具有多个孔眼25，这些孔眼25的大小可有效地使带有气体的盐水通过壁流入壳体内。在壳体的底部外是一个气室24，该气室具有一个腔体26，当从带有气体的盐水中放出的气体通过输送管27排出之前被收集在该腔体26内。在壁23的内侧和输送管27的外侧之间的一个环形空间内至少设置一个(最好设置多个)中空的渗透单元30。每个渗透单元30适于执行从液体中分离气体，并且单元30包括一气体可渗透而液体不能渗透的物质的膜片。也就是说，该膜片可有效地使需要被回收的气体穿过膜片输送并且将阻挡液体。较佳地，渗透单元是细长的，而其形状可以为管状。值得注意的是，每个渗透单元的内腔在一个端部31封闭，以形成一个内部空腔37，该空腔的相对端部32与腔体26流体贯通。可以采用各种方法使端部31与气室24相连。例如，管子30的端部可以以适当粘性的热固树脂封装，例如环氧树脂。当设置之后，可以垂直于管子的轴线切断树脂，从而形成一个可以被装配成气室的隔板(bulkhead)的管板。另一种代表性的方法涉及将一个不能弹性变形的套圈插入管子的端部内侧。而后，该套圈可以径向向外膨胀，使其抵靠隔板内预先钻出的一个孔的内壁，从而在套圈和壁之间夹紧管子。
在示出的实施例中，气体回收装置的壳体沿垂直方向基本同心地设置在井壳12内。一种可选择的标准密封盖14(图4、4A和5)提供了一个可阻止液体流到井壳内该装置上方的障碍物，在图中障碍物以元件15表示。这可以阻止液体在井壳内上升到这样一个高度，即，该高度可能在装置的水平面上产生过大的液体静背压。过度的背压趋向于减小通过膜片输送的气体的速率。
输送管27与中间贮存腔体28流体贯通，产出的气体在通过产品排出管顺着井轴向上排放之前以进行贮存、进一步的提炼以及最终的使用，产出的气体被收集在该腔体中。中间贮存腔体是可选的。在图5示出的另一实施例中，气体回收装置的圆筒形壁53向上延伸，并且形成有可与井管57的螺纹配合的螺纹55。这样，输送管27的内腔便与井管57的内腔流体贯通了，而井管57延伸至接收产出气体的一远程位置。进管57用作产出气体的管道以及用于气体回收装置的实际支承件。
在另一实施例中(未图示)，除垂直定向之外，气体回收装置可以以一定的角度定向。例如，装置的壳体可以水平定向，以便于插入水平的井内通道。
如图2所示，气体回收装置内的多个中空的、管状的透渗单元最好相互基本平行地设置，并且与输送管基本平行设置。图3示出了图2的装置10的众多渗透单元的一种典型的横向设置方案。理想地，渗透单元30在相邻管子、输送管27和壁23的内表面之间以最小的间隔尺寸x相互横向隔开。最小的间隔尺寸提供了一个包围每个单元的区域，含有气体的盐水可在该区域中循环并且与管子的外表面接触。最小的间隔尺寸约为为渗透单元的外截面尺寸的0.1-1倍是可取的，而约为0.25-0.75倍是较佳的。渗透单元也可以以比较佳的最小间隔尺寸更大的尺寸隔开，然而，单元相互距离越大，在尺寸给定的气体回收装置中装配的单元则越少。管子最好根据预定的隔开的图形横向定位。较佳地，一种有规则的图形被设置成，以最小的间隔尺寸使装置中渗透单元管子数量最大。因此，对于任何给定长度的透渗单元管子，使可用于气体传输的渗透单元的总面积最大化。
重要的是，每个渗透单元实际上与气室固定，并且由此，仅在一个末端32与壳体固定，而细长的渗透单元的余下部分不与壳体相连。这个特征与结构相适应的材料的选择和渗透单元的尺寸相结合，可以有利地使管子沿着管子延伸体33的轴线(图2)稍稍弯曲。如下文中将要详细描述的，管子可弯曲的能力可以使它们从延伸体的轴线径向偏斜，从而对包围管子的盐水提供一种有益的搅动。可能偏斜的程度随着离气室的横向距离增加，当然，在气室那一点上偏斜为零。因此，最大的偏斜会在管子自由的闭合末端31处发生。当不使用时，这些管子缺少刚度而使它们柔软地落到气室上。当气体回收装置被浸在盐水中时，这些管子为图2中示出的那种形状，这将在下文中进行解释。由于渗透单元的浮力，这些管子可漂浮成(或在其它实施例中为下沉成为)平行对齐。
一分隔件35可以有选择地固定成从至少一个渗透单元管子的外表面径向向外突出，以限制径向偏斜，这样，在管子长度的主要部分上至少以最小间隔尺寸x保持分隔开。较佳地，多个渗透单元可以具有分隔件。这些分隔件在相互接触的点处对管子起到加强作用，由此减少了管子之间的反复碰撞的破坏效应并延长了管子寿命。这还可以减少管子被缠绕的可能性。分隔件35可以用于沿管子的任何轴向位置处。较佳地，分隔件应当被设置在从中间长度到管子自由端部31的区域中。在每个管子上可以设置多个分隔件。这些分隔件可以为机械地与管子相连的独立的环形件，或者它们可以作为管子本身的一体的部分。例如，渗透管可以具有一个外部呈波纹状的轴向轮廓，这种轮廓的最高点可以用作分隔件。
渗透单元膜片可以为需回收的气体能渗透但分离出气体的液体基本不能渗透的任何合成物。术语“基本不能渗透”是指，在正常的操作条件下，一些液体可以通过膜片移动，并且液体穿过膜片的流动量以可以忽略不计的速率发生。当被安装在特定的地形中，例如在深井和地质增压井中，越过膜片可能存在较大的压力梯度。这种情况易于使液体缓慢地透过膜片。当使用多孔膜片合成物时，也会导致液体渗透的情况。可以允许分离出的气体中积聚一些液体。一段时间之后，液体可能在气室、输送管和产品排出管中积聚。当积聚的液体过多时，可以通过各种方法将液体去除，这些方法包括虹吸、泵送和排泄至表面或其它远处的地点以及通过膜片反冲。到达气室的一些液体可以携带在通过产品排出输送管流运的产出气体中。携带的量将取决于各种因素，如装置的气室、壳体、输送管、渗透单元等的尺寸、产出气体的流速以及存在的液体的量。因此，一些液体会存在于收集的产品中，通过传统的手段随后去除一些液体可产生干燥的气体产品。
膜片合成物最好为聚合物。适用于膜片的聚合物包括聚硅氧烷，聚砜，聚氨酯，聚胺，聚亚胺，聚酰胺，含丙烯腈的共聚物，聚烷基丙烯酸盐，聚烷基丙烯酸脂，聚酯，聚醚醚酮(″PEEK″)，纤维素聚合物，聚二醇，聚烯烃和卤素代替聚烯烃，聚乙烯醇，聚苯乙烯和共聚物及其混合物。代表性的卤素代替聚烯烃包括聚四氟乙烯(″PTFE″)，全氟烷基乙基醚聚合物(″PFA″)，氟化乙烯-丙烯共聚物(″FEP″)，例如四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，乙烯-四氟乙烯共聚物(″eETFE″)和聚偏二氟乙烯(″PVDF″)。
膜片可以是无孔的或多孔的。多孔的膜片例如可以是机织物、非织造布品或开孔泡沫材料。通常为了避免液体过度转移，气体可透过的多孔膜片的孔的尺寸应小于10微米左右，更较地可以在小于约1微米的微孔范围中，尤其可以在约10-100纳米的范围内。Henis等人的美国专利No.4,230,463描述了气体可透过的膜片合成物和结构，该专利的所有的揭示的内容援引在此以作参考，并且这些合成物和结构也是可以应用的。一般而言，Henis等人描述了一种覆有第二可透过气体的聚合物的第一可透过气体的聚合物的的微孔性基底的可透过气体的膜片，覆盖的方式是第二聚合物渗透基底的孔以形成一个整体的、无孔但仍可透过气体的膜片。
用于本发明的的渗透单元特别较佳的是膨胀的聚四氟乙烯(“PTFE”)的管子。这种材料是最初由马里兰、Elkton的W.L.Gore and Associates开发的商标名为“Goretex”的微孔状的聚四氟乙烯。ePTFE的管材是可以买到的。较佳地，该管子的外径应在约1/8英寸(～3mm)到约1/2英寸(～13mm)的范围中，更佳地是在1/4英寸(～6mm)到1/2英寸(～13mm)的范围中。较佳地，管子的厚度在约1/16英寸(～1.6mm)到约3/16英寸(～4.8mm)的范围内。已知的是，这种eFTFE的管子可以浮在水中，因此，它用于以图2和图5中示出的向上延伸的渗透单元构成的新型气体回收装置是理想的。
如图1和图2所示，在操作中，气体回收装置定位在与产品排出管流体连接的井壳内。它被下降到可使装置浸在从地层15通过壳孔16流入井壳内的含有气体的盐水中的深度。这样，含有气体的盐水围绕回收装置，并且通过孔眼25渗透到包围渗透管的区域中。由于膜片可透过气体但不透过液体的能力，与渗透管的外表面接触的气体被输送到管子的内部空腔中。随着过程的继续，附加的气体将注满管子并在气室内累积起来。随着气体体积的增加，基本无液体的余量从气室的腔室通过输送和产品排出管转移到一个远处的收集装置中。来自地质层的新鲜的、含有气体的盐水流入井壳内，并且与其中的脱气盐水混合，以继续分离过程。
随着气体渗透过膜片，由于气体的转移以及来自地质层中盐水的自然流动引起的涡流使管子围绕它们的延伸轴偏斜。如果有分隔件存在，管子的分隔件与相邻管子的分隔件的接触会限制偏斜的程度。管子偏斜可以进一步搅动气体回收装置的壳体内的盐水。这种搅动作用会干扰在管子的外表面上获得的边界状态，这样，相信对于气体通过膜片的渗透会起到促进作用。例如，管子的搅拌运动可减少在允许新鲜的含有气体的盐水与气体分离膜片接触的管子的表面处的停滞的有效边界层。
诸如污物、泥土和/或沉淀的矿物之类固体颗粒可能被携带在地下盐水中。当气体透过膜片时，这些固体可能由于粘连在管子的外表面上而与穿过膜片的气体干扰。柔性管子的该运动会使它们相互碰撞和擦刷。这将有助于从管子的外侧清除掉固体，这样使得清除的程度比如果管子固定时所发生的更大。
通过管子的搅动作用而从膜片表面刷下的盐水中的固体颗粒可能会随着时间在壳体内累积，并且最终可能填入管子之间的空隙中。这会减小进一步渗透可利用的区域。如图5所示，这个问题大部分是通过扩大该装置的壳体底部附近的孔眼51解决的。为了进一步便于排出积聚的沉淀物，扩大孔眼的底部52可以作成与气室的顶表面54齐平。
尽管在附图中示出了所选的本发明的特定的形式，对于相关技术领域中普通技术人员，上述说明详尽地描述本发明的这些形式，但需理解的是，对于产生基本相同或优良结果和/或性能的各种替代和修改都将被认为落入下列权利要求书的范围和精神内。例如，输送管27(图2)可以偏心定位，和/或以多个直径较小的输送管代替或补充。另外，如图4所示，在另一种实施例中，气室46可以被定位在气体回收装置壳体的上端43处。另外，对于能浮在盐水中的合成物的渗透单元，分隔件45的重量可以被设置成使该单元向下悬挂。还可以认识到的是，由于气室46可以直接与在装置壳体顶部的产品排出管47贯通，因此可以消除输送管。先前被中间总管占据的壳体的体积可用于安装一个或多个附加渗透单元，这些结构全体示意性地由部分41表示。因此，从装置的顶部悬挂渗透单元可以使气体转移区域增加。作为另一种选择，从图4的向下悬挂的渗透单元结构上可拆下防护板48。这会使渗透单元的端部直接暴露到井壳体的孔中，但又位于气体分离装置的侧壁内。然而，通过设置一个用于从渗透单元的外表面刷下的颗粒的通道，以使其落下并离开装置，这种选择将有利于装置的自由清洁的特征，并且由此减少具有防护板48的密闭装置中这些颗粒可能引起的阻塞的程度。
还进一步设想一实施例(未图示)，其中水平气室定位在壳体的顶部和底部的垂直中间位置处。在这种实施例，从气室顶部向上延伸的漂浮单元和从气室的底部向下悬挂的加重单元都可以在单个气体回收装置中被采用。图4A示出了又一种设想的变化形式。在该实施例中，气室26a被定位在壳体的底部。由可漂浮材料构成的选定数量的渗透单元30a的一个末端32a固定到气室上，从而向上浮起。由加重材料构成的其余的渗透单元30b的一个末端32b固定到中间贮存腔室28a的隔板36上。这样，加重的渗透单元从隔板36向下悬挂下，并且被设置在漂浮的渗透单元30a之间的空隙中。在又一种实施例中，壳体22(图2)可以被省略，这样，细长的渗透单元直接暴露到井壳内的盐水中，而没有穿孔壳体的防护板。与带有防护板的实施例相比，该实施例成本较低，并且由于无需首先引入包围渗透单元的壳体中便可允许新鲜的盐水与可渗透气体的膜片接触，故该实施例可以使气体产出率增加。
另一方面，本发明公开了一种包括多个相互连接的气体回收装置的设备。图6示出了一较佳实施例，该实施例包括三个相互连接的回收装置60a、60b和60c，这三个回收装置以垂直堆叠的结构定位在垂直的井壳69内。每个装置包括壳体61a、b、c、多个垂直定向的、细长的渗透单元62a、b、c以及位于各个渗透单元之下与渗透单元的内腔流体连通的一气室63a、b、c。每个装置还包括一个中间产品收集总管64a、b、c。最下部装置60c的总管64c的上端向上延伸入最接近的上方回收装置60b的气室63b中。类似地，总管64b向上延伸入回收装置60a的气室63a中。任何数量的回收装置可以被排列成一行。示出的实施例示出了最上部的回收装置60a，该装置从其中间集管64a通过一产品排出输送管线65向远处的产品收集位置排出产品。如下文中将要描述的，在使用中流体沿着箭头所示路径流过装置。带有气体的盐水66通过多个孔眼(未图示)引入井壳69中，并且通入壳体61a、b、c，以包围并接触渗透单元62a、b、c的气体可渗透的膜片。渗过膜片的气体从渗透单元下降进入各个气室67中，在那里气体聚集并与从下部回收装置向上流动的气体结合，最后，通过产品管65排向远处的贮存使用装置中。例如，装置可以如图6所示那样通过连接气体输送管或者如图5所示通过利用螺纹紧固技术结合相邻的壳体将装置串连在一起。
在一个不同的实施例中，多个气体回收装置可以以平行结构相互连接，在这种结构中，多个装置的气体输送管连入一个公共产品管中，该公共产品管从装置通向一远处的装置。例如，装置可以以“轮毂和轮辐”的结构设置，在这种结构中，众多装置可以水平定向或垂直定向，并且被定位在轮状、圆形几何形状的边缘处。各个装置通过如轮辐那样朝着位于轮毂位置的一个中心的公共排出输送管径向定向的诸输送管被连接。这种平行结构适用于从浅地层、池塘和蓄水池中排出气体。
由于这种气体回收装置不会消耗外部能量，因此它可以有效地长时间使用。它可以从那些由于各种原因而不进行生产的井中产生相当大量的气体，这些原因例如是对于传统的气体回收方法而言与盐水混合的气体浓度过低而操作不经济，水流量太大和/或水压过高。另外，回收的气体基本无液体，通常在气体被使用之前几乎不需要进一步进行提炼。
权利要求
1.一种气体回收装置，该装置包括一个气室，该气室形成了一个适于包含气体的腔室；多个渗透单元，这些渗透单元包括一个可渗透气体的但基本不渗透液体的膜片，并且它为一种细长形状的管子，管子具有一条延伸的轴线并且形成了两个端部和一个适于接纳通过膜片输送的气体的内部空腔，而其中适于沿轴线弯曲而不会阻塞内部空腔的渗透单元仅在两个端部的一端处与气体回收装置固定，该端部可操作地从内部空腔向腔室转移气体，并且该管子在两个端部的第二端处闭合；一个刚性壳体，该壳体包围气室和渗透单元，带有穿孔壁的壳体适合于使流体从壳体的外侧与同内空腔相对的可渗透气体但基本不能渗透液体的膜片的一侧接触；以及一个气体输送管，该输送管与腔室流体连通并且离开气室延伸。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，膜片由膨胀的聚四氟乙烯构成。
3.一种气体回收设备，该设备包括一个公共产品气体排出输送管和多个气体回收装置，每个装置包括一个气室，该气室形成有一个适于容纳气体的腔室；至少一个渗透单元，该渗透单元包括一个气体可渗透但液体基本不可渗透的膜片，并且具有形成两端部和一个内部空腔的一细长形状，内部空腔适于接纳通过膜片输送的气体，并且渗透单元仅在两个端部中的一端处固定到气体回收装置上，该端部可操作地从内部空腔向腔室转移气体；以及一个气体输送管，该输送管与腔室流体连通并且离开气室延伸；其中，每个装置的气体输送管与公共产品气体排出输送管流体连通。
4.如权利要求3所述的气体回收设备，其特征在于，若干气体回收装置依次连接，以使至少一个气体回收装置的气体输送管与顺序相邻的气体回收装置的气体的腔室连通。
5.一种气体回收系统，该回收系统包括一个适于同含有气体的液体的地下流体连通的井；以及一个气体产品管，该产品管从地面上方延伸到井内；至少一个气体回收装置，该回收装置与井内的产品管固定，并且定位在一个可有效地浸在地下流体中的深度处，气体回收装置包括一个具有刚性侧壁的气室，其中刚性侧壁具有的孔眼的尺寸适于地下流体通过；一个位于壳体内的气室，该气室形成了一个适于包含气体的腔室并且基本完全在壳体的径向截面上延伸；以及至少一个渗透单元，该渗透单元包括一个气体可渗透但液体不可渗透的膜片，并且具有形成两端部和一个内部空腔的一细长形状，内部空腔适于接纳通过膜片输送的气体，并且渗透单元仅在两个端部中的一端处固定到气体回收装置上，该端部可操作地从内部空腔向腔室转移气体；以及连接装置，该连接装置用于将气体从腔室引向气体产品管。
6.一种从气体和液体相互密切接触的流体中回收气体的加工方法，该方法包括下列步骤设置一个气体回收装置，该气体回收装置包括一个气室，该气室形成了一个适于包含气体的腔室；至少一个渗透单元，该渗透单元包括一个气体可渗透但液体不可渗透的膜片，并且具有形成两端部和一个内部空腔的一细长形状，内部空腔适于接纳通过膜片输送的气体，并且渗透单元仅在两个端部中的一端处固定到气体回收装置上，该端部可操作地从内部空腔向腔室转移气体；以及一个气体输送管，该输送管与腔室流体连通并且离开气室延伸；将气体回收装置浸在气体和液体的流体内，由体使流体与膜片的一侧接触；保持流体与膜片接触，使其有选择地将基本无液体的气体通过膜片输送入内部空腔中；使通过膜片输送的气体流入气室内，并且通过管道取出气体。
7.如权利要求6所述的加工方法，其特征在于，气体回收装置包括多个渗透单元，每个单元包括一个以细长轴线为特征的柔性管，并且与保持接触这个步骤同时过程还包括使管子沿着细长轴线自由弯曲，由此搅动与膜片接触的流体，并且促进通过膜片的流动。
8.如权利要求7所述的加工方法，其特征在于，浸入的步骤还包括将气体回收装置插入地下井的井壳中。
9.一种从井中回收气体的加工方法，其中井与气体和液体的地下流体连通，该方法包括的步骤为设置一个气体回收装置，该回收装置包括一个垂直定向的、圆筒形的壳体，该壳体具有刚性侧壁，该侧壁形成的孔眼的大小可有效地使液体通过进入壳体；一个气室，该气室形成有一个适于包含气体的腔室；多个渗透单元，其中的每个渗透单元包括一个气体可渗透但液体基本不可渗透的膜片，膜片实质上由一个膨胀的聚四氟乙烯的管子构成，这个管子具有两个管子端部和一个适于接纳通过膜片输送的气体、位于管子内的内部空腔，并且渗透单元仅在两个端部的一端处与气体回收装置固定，该端部可操作的从内部空腔向腔室转移气体；以及一个气体输送管，该输送管与腔室连通并且离开气室延伸；将气体回收装置用一气体产品管从地面之上悬挂到井内，气体产品管道具有一个与气体输送管流体连通的内腔；将气体回收装置保持在能有效地使该装置浸在地下流体中的一个深度处，由此使流体通过孔眼进入壳体；使管子的外侧与流体接触，以使其有选择地将基本不带有液体的气体通过膜片输送到气室内；以及通过气体输送管和气体产品管将气体向上移到一个远处的位置。
10.一种气体回收装置，该装置包括一个气室，该气室形成了一个适于包含气体的腔室；至少一个渗透单元，该渗透单元包括一个可渗透气体的但基本不渗透液体的膜片，并且它为一细长形状，这种形状具有一条延伸的轴线并且形成了两个端部和一个适于接纳通过膜片输送的气体的内部空腔，而适于沿轴线弯曲不会阻塞内部空腔的渗透单元仅在两个端部的一端处与气体回收装置固定，该端部可操作地从内部空腔向腔室转移气体；一个气体输送管，该气体输送管与腔室流体连通并且离开气室延伸；其中，膜片由聚合物构成，该聚合物从下列材料中选择聚硅氧烷，聚砜，聚氨酯，聚胺，聚亚胺，聚酰胺，含丙烯腈的共聚物，聚烷基丙烯酸盐，聚烷基丙烯酸脂，聚酯，聚醚醚酮(″PEEK″)，纤维素聚合物，聚二醇，聚烯烃和卤素代替聚烯烃，聚乙烯醇，聚苯乙烯和共聚物及其混合物。
全文摘要
本发明公开了一种气体回收装置(10),该装置利用可渗透气体但不可渗透液体的膜片从诸如地下的地层中的盐水之类含有气体的液体中分离出气体(15)。该装置(10)包括具的穿孔的外壁(23)的壳体(22)和多个细长的渗透管子(30)。仅有管子(30)的一端(32)与气室(26)连接,同时管子内腔(37)与其流体连通。管子(30)的余下部分不是固定的,因此,它可以自由活动,这在壳体(22)内提供了一种搅动作用,这种搅动作用可有效地干扰管子(30)的表面处的边界状态,由此促进通过其的气体(15)输送。装置(10)可以通过一个产品排出管(17)悬挂在井壳(12)内使用,并且浸在从天然地层流动的含有气体的盐水中。气体(15)输送入管子内腔(37)并收集在气室(26)中,以及通过管子(17)转移到一个远程位置使用。
文档编号B01D61/00GK1423575SQ01808120
公开日2003年6月11日 申请日期2001年2月23日 优先权日2000年3月3日
发明者邓·库斯珀特 申请人:邓·库斯珀特