CN1089882A - 多级膜控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多级流体分离方法和系统。这些方
法和系统应用至少一台循环压机或泵以及控制装置，
以在偏离要求和可变条件下有效分离一种流体混合
物。至少一台循环压机或泵的操作受到控制，以使渗
透测的压力维持在设定值。因此在偏离要求和可变
条件下，保持了多级膜两边所需的压力比，并获得所
需的减小了的能量消耗。
Description
本发明一般涉及多级膜控制系统和适用于在各种要求条件下，尤其是在多级膜控制系统的条件下分离流体的方法，以及适用于在各种要求下分离气体的方法。
渗透膜系统已在各种流体分离方法中不断增加其应用。在这类分离方法中，流体混合物与膜表面接触，以经过膜透过该流体混合物中易渗透组分。由于较易渗透组分作为一般渗透物流排出，流体混合物中较难渗透组分则以非渗透物流回收或除去。
膜系统设计中的重要因子和整个效率，是对于给定流体分离所需的总膜表面积和为了获得所需产品的数量和质量所需的膜两边的分压差，它们各自反映了该膜的渗透性和选择性（或分离因子）。实用膜系统的设计要求在膜表面积和分压之间达到最佳的折衷选择。因此，膜两边的分压差或推动力越大，对给定的流体分离而言，所需的膜表面积越小。这迫使使用较昂贵的泵设备和较高的泵操作成本，但使膜设备成本保持较低。另一方面，若使用较小推动力，则需较大膜表面积，整个系统和操作的各方面的相对费用就相应改变。
在实践中，并不经常完全将膜系统设计和达到全负荷、稳定不变的流动条件，即设计条件的最佳状态。在操作条件而非设计条件下，最佳操作条件的不同结合将胜于膜面积与分压差的关系，因为需要膜系统进行的流体分离应用一般不在稳定流动条件下操作。对膜系统的需要量常常依据产品的产量和/或质量而改变。例如，对从空气分离膜系统产生氮气的产品的需要量，在一天二十四小时的时间内会依据氮气流速和/或所需纯度而有重大改变。这种对产品的需求的改变支
配着将膜系统设计成能在偏离需要量或在降低需求条件下有效操作。
为了在偏离需要量或降低需求条件下有效操作膜系统，已使用了或提出了几种技术。U.S.P.4，806，132公开了一系列以前用作在偏离需要量或降低需求条件下操作膜的技术。这些以前的技术涉及减小非渗透产品物流的流量，使用的方法是通过增加物料流体混合物的渗透量、关闭部分可利用的膜表面积，或使用缓冲罐来使膜系统卸下负载。然而，由于可利用的膜表面和能力得不到充分利用，该专利决定降低物料流在偏离需要量或降低需求条件下的流量，以有效地操作膜系统。流入膜系统的物料流的流量由控制装置通过调节位于膜系统的入口管线的物料压缩机的操作进行控制。
U.S.P.4，857，082在第1、2栏讨论了，尤其是U.S.P.4，397，662公开了在降低需求条件下操作膜系统的技术。该技术涉及在预定生产水平下，由自动关闭部分膜组件来减小膜面积。为了达到这种结果，膜系统使用了涉及附加阀、管道和装备等的复杂设计。这种设计由于使用了几组较小的平行的组件或膜单元，使成本提高。因此，U.S.P.4，857，082的意图是使用膜单元周围的一系列阀门和控制单元，以有效地控制膜两边的压力差，以追随产品需求或物料流量的变化。这种办法特别适合于渗透气体是所需产品的那些过程。
然而，上述技术没有一件涉及适用于具有至少三个膜级和至少一个循环压缩机、能回收高纯非渗透性产品物流的多级膜系统的控制系统和过程。这种多级膜系统的重要性与日俱增，因为它们可以产生例如高纯氮而不用脱氧装置。因此确实需要适用于在偏离需要或降低需求条件下，操作具有至少三个膜级和至少一台循环压缩机的多级膜系统的控制系统和过程。
根据本发明，上列确实需要可由使用具有下列特征的多级渗透膜系统得到满足。
a）至少三个膜单元，其中至少两个是串联连接，所说的至少三个膜单元每个均由具有非渗透侧和可渗透侧的膜组成，所述膜能够从非渗透侧向渗透侧渗透流体混合物的至少一种流体组分;
b）将流体混合物引到所述至少三个膜单元的任何一个的非渗透侧的流体入口装置;
c）从串联连接的第2、第3和/或最后一级膜单元的非渗透侧排出产品流体的产品出口装置;
d）选自第一循环导管和第二循环导管的循环导管装置，第一循环导管用于使流体由第3膜单元和/或最后一级膜单元的渗透侧通向所述膜单元至少之一的非渗透侧，第二循环导管用于使流体由第二膜单元的渗透侧通向第三膜单元的非渗透侧，然后使流体从第三膜单元的非渗透侧通向所述膜单元的至少之一的非渗透侧;
e）将在所述第一循环导管内的或第二循环导管内的流体泵送或压缩的循环压缩机和泵装置;
f）用于控制和调节所述循环压缩机或泵装置的控制装置;
g）用于传感和/或监测在第一或第二循环导管内的流体的压力、流速和/或纯度的装置;和
h）适合于接受来自所述传感和/或监测装置的相应于在第一或第二循环导管装置内流体的压力、流速和/或纯度的过程变量信号，并将相应的输出信号传送给用于控制或调节循环压缩机或泵装置的操作，以改变所述压缩机或泵装置的能力，来适应改变的产品流体要求条件的控制装置，因而能使第2、3和/或最后一级膜单元的渗透侧的压力保持稳定或基本稳定的至少一个过程控制系统。
该多级渗透膜系统也可包括用于压缩或泵送所述流体入口装置内的流体的附加压缩机或泵装置;用于调节所述附加压缩机或泵装置的操作的附加控制装置;和传感和/或监测产品出口装置内的产品流体
的压力、流速和/或纯度的装置。上述过程系统也适合于接受来自所述传感和/或监测装置的相应于在产品出口装置内产品流体的压力、流速和/或纯度的过程变量信号，和将相应的输出信号传送给用于调节附加压缩机和/或泵装置的操作，以增加或减少在流体入口装置内的流体混合物的流速和/或压力，来适应改变的产品流体需求条件的附加控制装置。
具有上述特点的该多级渗透膜系统可用于流体分离方法，其中包括回收氮、干燥气体、氢、氧、氩等。由应用上述特点，可利用的膜表面积在多级膜系统中能获充分或基本充分利用，甚至在改变的产品流体需求条件下也是如此。
现参考附图详细描述本发明。
在附图中，图1、2和3说明多级膜系统及其有关的控制装置，它们在对于在偏离需要或降低需求条件下有效分离流体是有效的。
图4说明供给的空气的流速和压力如何随设计膜装置能力降低的变化。
图5说明图2的膜系统在有或没有其有关控制系统时分离空气的能量需求。
如上图1-3所示，对于分离流体，例如空气，有几种优选的多级膜系统。这些优选的实施方案不排斥对于本领域的技术人员阅读了本公开文件后变得明显的其它多级膜系统。
本发明涉及多级流体分离方法和系统的控制。这些方法和系统应用至少一个循环压缩机或泵装置及其有关的控制系统，用以以有效方式在偏离需要或需求下降条件下分离流体混合物。至少一个压缩机或泵装置的操作受到控制，这样膜单元或膜组件的渗透侧可以保持在预定值。这反过来又允许保持膜两边的所需压力比，以及在偏离需要或需求下降条件下保持所需的降低能量消耗。应用至少一个循环压缩机
或泵装置及其有关的控制装置，也使多级流体分离系统和方法能生产所需质量（纯度）和数量（产品流速）的产品，即使当回收产品的数量根据变化了的产品需求而改变时也可。
现参考附图，图1-3说明多级膜系统包括至少3个膜单元或组件，而其中至少2个膜单元或组件是以串联连接。每单元或组件具有非渗透侧和渗透侧，因此任何流体混合物的至少一种组分能从膜的非渗透侧渗透到膜的渗透侧。
实践中，入口管（1）用于将流体混合物引入多级膜系统的膜单元或组件。供给入口管（1）的该流体混合物开始送给入口压缩机或泵送装置（2），经加压的流体混合物从（2）经管（3）送至第1级膜单元或组件（5）。可以安装至少1个冷却装置（4）来从流体混合物中除去热量，再送至第1级膜单元或组件（5）。在第1级膜单元或组件（5）中，至少一部分不想要的流体混合物组分渗透到渗透侧（5b），并经管道（6）废弃。在非渗透侧（5a）具有预定纯度或干燥水平的剩余的流体混合物，以基本物料压力经管道（7）流入第2级膜单元或组件（8）的非渗透侧（8a）。不想要的流体混合物组分与一些流体混合物的需要组分渗透到第2级膜单元或组件（8）的渗透侧（8b），直至非渗透流体达到所需的纯度或干燥水平。在渗透侧（8b）的已渗透流体经循环管道（9）导入管道（1、3和7）的至少一条中。循环管道（9）中的循环流体由一个循环压缩机或泵装置（11）压缩，并可在一冷却装置（未示出）内冷却。第2级膜单元或组件（8）的渗透侧（8b）的压力基本上相同该循环压缩机或泵装置的吸气压力。在循环管道内（9）的加压流体，可由使用位于循环管道（9）的第3级膜单元或组件（12）（如图1所示）分离产生具有特定纯度水平的渗透和非渗透物流。在该膜单元或组件（12）的渗透侧（12b）的已渗透物流可被废弃或被送至第1级膜单元或组件渗透侧或入口管（1）。同时，在非渗透侧（12a）的剩余流体送至
管道（3和7）至少之一中，所以从第2级膜单元或组件流出的非渗透物流的至少一部分可经带阀（10）的出口管（13）作为产品物流回收。如图2和3所示的，膜单元或组件（14）可用作为第3级膜单元或组件（12）的替换件或附加件。膜单元或组件（14）由管道（15）与第2膜单元或组件的替换件或附加件。膜单元或组件（14）由管道（15）与第2膜单元或组件（8）的非渗透侧相连接，所以从第2膜单元流出的非渗透流体流的至少一部分，可在膜单元或组件（14）的非渗透侧（14a）以较高压力接收。接收到来自第2级膜单元或组件的非渗透气流，又进一步分离成具有所需质量（纯度）的渗透和非渗透气流。在渗透侧（14b）的渗透物流，经循环管道（16）循环到管道（1、3、7、9和15）中至少一条中。管道（16）中的循环流体由循环压缩机或泵装置（17）再压缩，并在它导入这些管道中至少一条之前，可由管线上冷却装置（31）冷却。另外，如图3所示，在管道（16）处也可以应用一附加膜单元或组件（18），以使压缩的循环流体分离成渗透和非渗透流体，方法是使流体从其非渗透侧（18a）向其渗透侧（18b）渗透，直至非渗透流体产品具有所需的纯度。从膜单元或组件（18）流出的非渗透流体循环到管道（7和15）的至少一条中，同时从膜单元或组件（18）流出的渗透流体循环至管道（1、3和9）的至少一条中，或流到第1级膜单元或组件的渗透侧。由于从膜单元或组件（14）流出的渗透物流被循环返回到用或不用任选膜单元（18）的处理管道中，至少一部分非渗透物流，经带或不带阀（33）的出口管（32），作为产品被回收。也有可能增加膜单元的级数（未示出），以进一步纯化或干燥从膜单元或组件（14）流出的非渗透产品物流。所需的产品可从包括第2、第3和/或最后一级的一级或多级膜级回收得到，这取决于所需的产品纯度和/或流体混合物入口管的所设位置。应当理解，可以在任何位置使用任意数目流体混合物入口管和流体产品出口管，只要从使用这些入口出口管道中能回收到
具有所需质量和数量的产品。
为了在变化的产品需求或需求降低的条件下操作上述膜系统，在膜系统的产品出口管（13或32）处设置产品的压力、流速和/或纯度的监测和/或传感装置（19）。这些监测和/或传感装置，例如流量计、气体分析器和/或压力传感器，具有将输入信号（过程变量信号）经过适当的由数字（22）表示的电的、机械的、液压的或气动的联结作用，送入过程控制系统（21），例如过程计算机或模拟控制机的常规变送器（20）。因此，该监测和/或传感装置（19）用于监测产品流量、产品压力和产品纯度，而变送器（20）则用于将过程变量信号，即比例于产品的流量、压力和纯度的信号，送入过程控制系统（21）。向过程控制系统（21）也输入一个由数字（23）表示的纯度设定点，它可根据操作对产品纯度要求而改变。
过程控制系统（21），例如常规的过程计算机系统或常规的模拟控制系统，或者被程序化或者被设计成将输出信号，通过由数字（25）代表的适当的机械或电联结作用，传送给用于调节压缩机工作能力的控制设备（24），通过调节适当的循环阀、吸气阀、变速马达等，将压力和/或流量条件调节到适合于指示的需求条件的值。该过程控制系统，例如过程计算机系统，随着设计条件的变化，作为过程应用、膜性能方面的改进等的差示结果，其灵活性很高，该过程控制系统容易被再程序化，以匹配不同的或改进的过程应用的新设计条件。
本领域的技术人员懂得，所需产品纯度经常可以是从为正在受控制的膜系统中生产产品气体或流体而进行的下游操作中输入的一个变量。由于产品流量降低，产回纯度将开始升高，过程控制系统将把这种纯度升高的信号传送出去，并降低压缩机的负荷。然而，应当指出，使用产品纯度作为主要量度手段，在某些场合会引起一些不稳定的因素，这是由于收集和分析产品纯度涉及到固有的时间滞后。与此
相反，达到产品流量变化或产品压力变化的瞬时监测较有可能。
一般而言，入口压缩机或原装置的操作可以改变，以在基于测量产品流量、产品压力和/或产品纯度和基于所需的纯度设定得到的所需纯度时，产生所需的流量。
然而，在上述膜系统降低需求期间，系统的操作压力下降，如图4所示。当系统操作压力下降时，其结果是渗透流速降低。换言之，流向循环压缩机或泵装置（11和/或17）的流体减少。若例如正位移压机之类的循环压机或泵装置在恒入口体积下操作，及渗透流速下降，则压机的入口压也下降以使小量流体填充在较大体积中。因此，压机两边的压力比将升高，导致更高的功耗及产品气体纯度会经历变化。
为了在改变产品需求或降低需求的条件下强化上述膜系统的操作，应用了监测和/或传感循环导管（9和/或16）中渗透流体的压力、流速和/或纯度水平的附加装置（26）。该监测和传感装置可以是一个流量计、气体分析器和/或一个压力传感器。在这些监测传感装置中，最优选压力传感装置，因为它能实现对与循环导管相关的膜单元或组件的渗透侧的瞬时压力变化的监测。这种监测或传感装置，若需要，可具有常规的发送器（27），以将输入信号（过程变量信号）经适当的电、机械、液压或气动信号发送装置（28）发送到过程控制系统（21）。在偏离需要或降低需求的条件期间，监测渗透流体的压力或流量。根据监测和/或传感值，该发送器发送一相应的过程变量信号，即正比于产品压力和/或流量的信号，给过程控制系统（21）。该控制系统（21）也适于（程序的，设计的，等）接收过程变量信号，并经适当的信号传送装置（29）将相应的输出信号传送给控制和/或调节循环压机或泵装置（11和/或17）的工作能力的控制装置（30），以适应改变了的产品流体需求或减小了的渗透流体压力或减小了的进入循环压
机或泵装置（11和/或17）的入口的流量。例如，该控制装置（30）控制压机位移或压机速度以调节循环压机的工作能力。通过调节压机的工作能力，膜单元或组件的渗透侧，即与压机以流体相连侧，就可以保持在设定的压力。这样反过来又保持了膜两边的所需压力比，以及在偏离需要或降低需求条件时减少所需的能耗。
在一个说明性的空气分离操作中，设计了图2的三级膜分离系统以在全要求条件下操作。该系统在空气供气压力为约165psia条件下达到最佳化操作，并产生含约3%氧的高纯氮约10000ncfh。若该系统在偏离需要或降低需求条件下操作期间，在约60%的工作能力下操作，则需要的空气流量为设计的空气流量的约68%（体积）。如图4所示，对于充分利用可利用的膜面积和获得具有设计纯度水平的氮气，需要的空气供气压力约为110psia。虽然图4说明了具体的空气供气压力与特定的空气流量和特定的膜平面设计之间的关系，在降低条件期间彼此的关系及其效果可应用于其它系列的条件。然而，图4曲线的形状，在不同系列条件下也可略为改变。
在另一个说明性实施方案中，图2的膜系统在满要求条件下在空气供气压力为约165psia条件下达到最佳化操作，并产生具有所需纯度的高纯氮约10000ncfh。在空气物料流量下降55%时，高纯氮产品流量和产品压力就降低。然而，膜系统渗透的第36压力保持在约15psia。如表Ⅰ所示，高纯氮产品的质量并未改变。因此，循环压机可在最小功率下操作。可利用的膜面积也完全得到了利用。
表Ⅰ
设计能力 需求降低55％
Yo(%体积） 20.9% 20.9%
Po(PSIA) 14.5 14.5
P1(PSIA) 165 115
F6(NCFH) 10.000 5.520
P6(PSIA) 159 109
Y6(%) 0.1% 0.1%
F7(NCFH) 18.500 11.945
P7(PSIA) 15.0 15.0
Y0＝导入入口管（1）的空气中的氧浓度
P0＝导入入口管（1）的空气压力
P1＝用入口压机（2）加压空气的压力
F6＝出口管（32）中高纯氮产品的流速
P6＝出口管（32）中高纯氮中的压力
Y6＝出口管（32）中高纯氮产品的氧浓度
F7＝离开最后一级膜级（14）的渗透侧（14a）的渗透气流的流速
P9＝离开最后一级膜级（14）的渗透侧（14a）的渗透气流的压力
图5也说明本发明的优点。例如，图5表明不利用本发明的膜装
置在约60%生产能力下操作时，比用本发明的相同装置多消耗18%的能源。
需求降低时达到的节能量也取决于本发明实践中所用的压缩装置的类型。应该理解，本领域中许多生产能力控制装置可以利用，这取决于所用压缩装置的类型。可利用的装置实例有变速马达、内循环阀、吸入阀减压器，它们均可用于按本发明的可调压缩装置。
实施这里所述的及在各种流体分离操作中请求专利保护的可调方法均属于本发明的范围之内，其中上述用于生产氮的空气分离实施方案只是说明遇到可调条件的实例。这些操作包括一种渗透膜系统可有效地用于使流体混合物中易渗透组分与不易渗透组分的分离的操作。作为从一种脱硫化装置中排出的含氢排放气，它是另一个适于在渗透膜操作的合适物料，并用于本发明的可调控制方法的实例。从氨清扫气中回收氢以及二氧化碳和甲烷的分离，是在合适情况下应用本发明的可调方法的其它商业流体分离操作的说明性实例。也应当指出，尽管上面描述了有关在大气压下方便地排放渗透的氧气流的空气分离应用，其它合适而优选的压力条件也包括在本发明的各种其它实施方案之内。在某些场合中，在需求降低的条件下利用可利用的物料压力可以是合乎需要的，膜两边驱动力的减小是通过增加渗透压而不是减小物料气压力而实现。达到的产品和/或产品回收率，当然也在某种程度上取决于任何给定膜分离操作的整体要求。
本发明的可控方法可用于任何需要的可渗透膜系统。因此，应用的膜材料可以是任何一种能选择性渗透一种更易渗透气体组分或其它流体混合物的材料，例如纤维素衍生物，如纤维素乙酸酯、纤维素丁酸酯等;聚酰胺和聚亚酰胺，包括芳基聚酰胺和芳基聚亚酰胺;聚砜类;聚苯乙烯类等。也应指出，应用任何所需结构的可渗透透膜也属于本发明的范围之内。因此，可渗透膜可以是复合形式的，具有固定
在多孔载体层上的、决定膜的选择性和渗透特性的分离层。也可以应用非对称型膜，其中较大密度的表面范围决定了膜的选择性和渗透特性的分离层。也可以应用非对称型膜，其中较大密度的表面范围决定了膜的选择性和渗透特性，而更大的多孔范围提供了支承。其它形式的膜，如致密膜也可应用于特定目的。用于本发明目的的可渗透膜，可以取任何形式，如平板形、空心纤维、螺旋弯管、或其它所需形式，以空心纤维最为优选。空心纤维或膜材料的其它所需形式通常被装配成膜组件，包括空心纤维束、带褶的平板膜组件或螺旋形盘管，它们均带有物料进口和渗透物出口侧，以及给分开除去物料流的非渗透部分和渗透部分提供的导管装置。所有这些系统均可按本发明有效地进行可调，安装的膜表面在所有操作条件下均能被完全利用。
虽然本发明已参考了作为实例的具体实施方案进行了描述，也应当理解，它也打算包括在所附权利要求书范围内的所有变化或其等同物。
Claims (8)
1、一种能够分离流体混合物中至少一种组分的多级渗透膜系统，该系统包括：
a)至少三个膜单元，其中至少两个是串联连接，所说的至少三个膜单元每个均由具有非渗透侧和可渗透侧的膜组成，所述膜能够从非渗透侧向渗透侧渗透流体混合物的至少一种流体组分；
b)将流体混合物引到所述至少三个膜单元的任何一个的非渗透侧的流体入口装置；
c)从串联连接的第2、第3和/或最后一级膜单元的非渗透侧排出产品流体的产品出口装置；
d)选自第一循环导管和第二循环导管的循环导管装置，第一循环导管用于使流体由第3膜单元和/或最后一级膜单元的渗透侧通向所述膜单元至少之一的非渗透侧，第二循环导管用于使流体由第二膜单元的渗透侧通向第三膜单元的非渗透侧，然后使流体从第三膜单元的非渗透侧通向所述膜单元的至少之一的非渗透侧；
c)将在所述第一循环导管内的或第二循环导管内的流体泵送或压缩的循环压缩机和泵装置；
f)用于控制和调节所述循环压缩机或泵装置的控制装置；
g)用于传感和/或监测在第一或第二循环导管内的流体的压力、流速和/或纯度的装置；和
h)适合于接受来自所述传感和/或监测装置的相应于在第一或第二循环导管装置内流体的压力、流速和/或纯度的过程变量信号，并将相应的输出信号传送给用于控制或调节循环压缩机或泵装置的操作，以改变所述压缩机或泵装置的能力，来适应改变的产品流体要求条件的控制装置，因而能使第2、3和/或最后一级膜单元的渗透侧的压力保持稳定或基本稳定的至少一个过程控制系统。
2、根据权利要求1的多级渗透膜系统，还包括用于压缩或泵送所述流体入口装置内的流体的附加压缩机或泵装置;用于驱动和/或调节所述附加压缩机或泵装置的操作的附加控制装置;和传感和/或监测产品出口装置内的产品流体的压力、流速和/或纯度的装置，其中所述的至少一种过程系统也适合于接受来自所述传感和/或监测装置的相应于在产品出口装置内产品流体的压力、流速和/或纯度的过程变量信号，和将相应的输出信号传送给用于调节附加压缩机和/或泵装置的操作，以增加或减少在流体入口装置内的流体混合物的流速和/或压力，来适应改变的产品流体需求条件的附加控制装置，因而在变动的产品流体要求条件下能完全利用或基本完全利用可利用的膜表面积。
3、根据权利要求1的多级渗透膜系统，它还包括位于所述第一循环导管处的至少一个第4级膜单元，因此所述至少一个第4级膜单元的非渗透侧与所述膜单元的至少一个的非渗透侧相通。
4、一种多级渗透膜系统流体分离方法，所述方法包括：
a）将一种流体物料流在足以渗透所述物料流的至少一个组分，以产生第1非渗透物流和渗透物流的压力下，引入具有1个膜的至少一个第1级膜单元;
b）将来自至少一个第1级膜单元的第1非渗透物流的一部分，在足以产生第2非渗透物流和渗透物流的压力下，通入具有1个膜的至少一个第2级膜单元;
c）将来自至少一个第2级膜单元的第2渗透物流，经一台具有控制装置的、能提供足以产生第3非渗近物流和渗透物流的循环压缩机或泵装置，送入至少一个第3级膜单元;
d）将至少部分的第3非渗透物流与所述物料流、第1非渗透物流和/或第2非渗透物流合并;
e）监测和/或传感第2渗透物流的压力、流速和/或纯度;
f）将相应于传感和/或监测的第2渗透物流的压力、流速和/或纯度的过程变量信号传送给适合于将相应的输出信号传送给控制装置以控制循环压缩机或泵装置的操作的过程控制系统;
g）为了响应改变或降低了的产品要求，改变或减小进入所述至少一个第1级膜的流体物料流的流速;
h）为了响应监测和/或传感的第2渗透物流的压力、流速和/或纯度，由控制装置调节所述循环压缩机或泵装置，来调节或减小所述循环压机或泵装置的工作能力，因此使至少一个第2级膜的渗透侧维持在不变或基本不变的压力下;以及
i）回收预定选择量的第2非渗透物流作为产品，或将预选量的第2非渗透物流通入附加的膜单元，以回收更纯化的产品。
5、一种多级渗透膜系统流体分离方法，所述方法包括：
a）将一种流体物料流在足以渗透所述物料流的至少一个组分，以产生第1级非渗透物流和渗透物流的压力下，引入具有1个膜的至少一个第1膜单元;
b）将来自至少一个第1级膜单元的第1非渗透物流，在足以产生第2非渗透物流和渗透物流的压力下，通入具有1个膜的至少一个第2级膜单元;
c）将来自至少一个第2级膜单元的第2渗透物流，送入具有1个膜以产生第3非渗透物流和渗透物流的至少一个第3级膜单元;
d）由具有控制装置的循环压缩机或泵装置循环第3渗透物流，以使第3渗透物流的至少一部分与第2非渗透物流、第1非渗透物流和/或流体物料流合并;
e）监测和/或传感第2渗透物流的压力、流速和/或纯度;
f）将相应于传感和/或监测的第3渗透物流的压力、流速和/或纯度的过程变量信号传送给适合于将相应的输出信号传送给控制装置以控制循环压缩机或泵装置的操作的过程控制系统;
g）为了响应改变或降低了的产品要求，改变或减小进入所述至少一个第1级膜的流体物料流的流速;
h）为了响应监测和/或传感的第3渗透物流的压力、流速和/或纯度，由控制装置调节所述循环压缩机或泵装置，来调节或减小所述循环压机或泵装置的工作能力，因此使至少一个第3级和/或最后一级膜单元的渗透侧维持在不变或基本不变的压力下;以及
i）从至少一个第3级膜单元中除去预选量的第3非渗透物流。
6、根据权利要求5的多级渗透膜流体分离方法，还包括将第3渗透物流的至少一部分通入具有一膜的至少一个第4级膜单元，以产生第4非渗透物流和渗透物流，然后再与第2非渗透物流、第1非渗透物流和/或流体物料流合并，因此第4非渗透物流的至少一部分与第2非渗透物流和/或第1非渗透物流合并。
7、根据权利要求5的多级渗透膜流体分离方法，其中的流体物料流是空气或含氢气体。
8、根据权利要求5的多级渗透膜流体分离方法，还包括冷却来自循环压机或泵装置的至少一部分第3渗透物流，然后再使其至少一部分与第2非渗透物流、第1非渗透物流和/或流体物料流合并。
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