沼气提纯设备和工艺

技术领域

本创新涉及沼气提纯系统、可用于此类系统的膜布置和设备，以及制造和使用它们的工艺。

背景技术

原始沼气可以提纯为更高纯度的甲烷流以供下游使用(例如，注入管道，用于热电联产厂(CHP)等)。沼气常常被净化，使得沼气的主要组分是甲烷。

沼气通常被定义为有机废物厌氧消化的产物。有机废物厌氧消化产生的沼气可常常含有甲烷、二氧化碳、氮气、氧气、硫化氢和硅氧烷。捕获和提纯沼气可有助于减少温室气体排放并创造可出售的可再生能源。

可用于处理原始沼气以获得高纯度甲烷的系统的示例可从美国专利第9,050,553号和第8,999,038号、美国专利申请公开第2011/0094378号、国际公开第WO2006/069868号和EP 1 634 946了解。

用于帮助提纯沼气的传统净化方法包括水洗、胺洗涤、催化系统或变压吸附(PSA)以去除二氧化碳和其他污染物。PSA工艺的建造和操作昂贵。催化系统的操作也常常是昂贵的，因为它们利用消耗性元素(例如，可能中毒的催化剂材料)并产生必须在下游去除的不需要的副产物(例如，水)。

发明内容

需要新系统来提纯沼气，以便其更容易用于下游操作(例如，提供给管道、在CHP系统中使用等)。在一些实施例中，沼气可以称为生物甲烷气体、垃圾填埋气或生物燃料。在一些实施例中，多阶段膜系统可用于处理来自沼气系统的沼气以增加甲烷浓度，同时还从沼气中去除氧气和二氧化碳，从而使从膜系统输出的提纯沼气内的氧气和二氧化碳在预选的氧气和二氧化碳浓度内，其中氧气浓度小于或等于提纯沼气输出流的0.2％。在此类实施例中，提纯沼气输出流中的预选的二氧化碳浓度可以小于2％。优选地，系统的实施例可以被配置成避免使用PSA并且还避免使用催化系统来从提纯沼气中去除氧气。氧气在本文中也可以称为O

例如，在一些实施例中，沼气提纯系统可以包括多阶段膜系统，其被配置成去除氧气，使得沼气被提纯为具有处于预选的甲烷浓度(例如，94％、大于或等于94％、96％、大于或等于96％、大于97％、大于或等于97％、大于或等于99.5％等)的较高甲烷浓度、预选的氧浓度(例如，小于1％、小于0.2％、或小于或等于0.2％)和预选的二氧化碳浓度(例如，小于或等于5％、小于或等于2％、小于或等于0.5％等)。本文讨论的浓度百分比可以是体积分数(体积％)或摩尔分数(摩尔％)。

在一些实施例中，膜系统可以包括多个阶段，该多个阶段各自包括至少一个膜，该膜可以被配置成通过利用在预定范围(例如，小于5.0或小于4.5等)内的低CO

例如，沼气提纯系统的一些实施例可以包括多阶段膜系统，其被配置成去除氧气和二氧化碳，使得沼气被提纯为具有更高浓度的甲烷(例如，至少95％的甲烷、至少97％的甲烷、至少99.5％的甲烷等)以及处于或低于预选氧气浓度(例如，小于3％、小于1％、最多0.2％或小于0.2％)的氧气水平同时保持高水平的甲烷回收率(例如，大于90％的甲烷回收率、大于95％的甲烷回收率、在95％和98％之间的甲烷回收率、在98％和99.5％之间的甲烷回收率等)，其中回收率定义为产物流中的甲烷与进料流中的甲烷之比。从提纯系统输出的沼气还可以包含在预选的组成范围(例如，最多5％、小于2％、小于或等于2％、0.5％、小于或等于0.5％等)内的二氧化碳。在膜系统的每个阶段中使用的一个或多个膜可以被配置成具有小于5或小于4.5的CO

在一些实施例中，膜系统可以被配置成使得氧气排斥因子(例如，进料内O

在第一方面，一种用于经由去除氧气(O

该工艺的实施例还可以包括将第一阶段渗透流供应到膜系统的第三阶段以产生第三阶段非渗透流和第三阶段渗透流，并提供第三阶段非渗透流以形成再循环流以用于将第三阶段非渗透流进料到第一阶段或压缩机系统。例如，执行的再循环可包括在将再循环流进料到压缩机系统以经历压缩至预选压力之前将第三阶段非渗透流与第二阶段渗透流混合以形成再循环流。在一些方面，该工艺还可以包括在将沼气进料流进料到压缩机系统之前将再循环流与沼气进料流混合，所述压缩机系统在膜系统的上游。

用于净化沼气进料流的工艺的一个方面还可以包括将第一阶段渗透流供应到膜系统的第三阶段以产生第三阶段非渗透流和第三阶段渗透流。第一阶段的至少一个膜可以具有小于5.0、小于4.5、小于4.0、小于或等于3.5、在3.0和5.0之间、或在3.4和4.5之间的CO

可以执行该工艺的实施例，使得氧气减少因子大于1.0或在1.0和1.25之间。氧气减少因子可以是沼气进料流内O

可以执行该工艺的实施例，使得第二阶段非渗透流是提纯沼气输出流，其具有至少95摩尔％甲烷(例如，95摩尔％-100摩尔％)、至少98摩尔％甲烷(例如，98摩尔％-100摩尔％)或至少99.5摩尔％甲烷(例如(例如，99.5摩尔％-100摩尔％)的甲烷含量。

在该工艺的一些实施例中，第二阶段非渗透流具有小于0.2摩尔％的O

还提供了沼气提纯系统的实施例。实施例可以被布置和配置以执行用于净化沼气进料流的工艺的实施例。沼气提纯系统的实施例可以包括膜系统，该膜系统被配置成接收从沼气系统输出的沼气进料流。膜系统可以包括第一阶段，该第一阶段定位和配置成接收沼气进料流以产生第一阶段非渗透流和第一阶段渗透流。第一阶段非渗透流可以由甲烷、O

沼气提纯系统的实施例可以配置成使得膜系统还包括连接到第一阶段以接收第一阶段渗透流并产生第三阶段非渗透流和第三阶段渗透流的第三阶段。第三阶段可以连接到再循环导管，使得第三阶段非渗透流可通过再循环导管到达膜系统第一阶段的上游位置。

例如，沼气提纯系统的一些实施例可以包括定位在第一阶段上游的压缩机系统，以在将沼气进料流进料到第一阶段之前压缩沼气进料流。第三阶段可连接到再循环导管，使得第三阶段非渗透流可通过再循环导管到达压缩机系统，而不使用另一个压缩机系统。再循环导管配置成在将再循环流进料到压缩机系统以经历压缩至预选压力之前将第三阶段非渗透流与第二阶段渗透流混合以形成再循环流。

对于沼气提纯系统的实施例，第二阶段非渗透流可以具有小于0.2摩尔％的O

在一些实施例中，第一阶段的至少一个膜、第二阶段的至少一个膜和/或第三阶段的至少一个膜具有小于5.0、小于4.5、小于4.0、小于或等于3.5、在3.0和5.0之间或在3.4和4.5之间的CO

沼气提纯系统的实施例可以配置成使得氧气减少因子大于1.0或在1.0和1.25之间。氧气减少因子可以是沼气进料流内O

沼气提纯系统的实施例可以配置成使得第二阶段非渗透流是提纯沼气输出流，其具有至少95摩尔％甲烷(例如，95摩尔％-100摩尔％)、至少98摩尔％甲烷(例如，98摩尔％-100摩尔％)，或至少99.5摩尔％甲烷(例如(例如，99.5摩尔％-100摩尔％)的甲烷含量。一些实施例可以设计为提供大于95％甲烷、大于98甲烷，或大于99％甲烷的回收率。

沼气提纯系统的实施例可以包括沼气系统。沼气系统可以包括至少一个形成沼气进料流的消化器(例如，厌氧消化器)和至少一个沼气清洁装置，其定位成在将沼气进料流进料到膜系统的第一阶段之前处理沼气进料流。沼气系统可以定位成将沼气进料流进料到压缩机系统，以将压缩沼气进料流进料到膜系统的第一阶段。膜系统也可以包括如本文所讨论的第二阶段和第三阶段。

随着以下对其某些示例性实施例的描述的进行，沼气提纯系统、可用于此类系统的膜布置和设备，以及制造和使用它们的工艺的其他细节、目的和优点将变得显而易见。

附图说明

沼气提纯系统的示例性实施例、可用于此类系统的膜布置和设备，以及制造和使用它们的工艺在随附的图中示出。应当理解，图中使用的相同参考符号可以标识相同的组件。

图1是沼气提纯系统的第一示例性实施例的框图。

图2是可用于沼气提纯系统的第一示例性实施例的示例性多阶段膜系统的第一示例性实施例的示意图。应当理解，以虚线示出的压缩机系统11和压缩进料冷却器HX可以包括在膜系统3的实施例中，或者可以是位于沼气系统2和膜系统3之间的单独组件，或者是沼气系统2的一部分，其布置成在将进料流进料到膜系统3之前压缩沼气进料流2o并随后冷却该压缩进料流。

图3是利用具有单阶段膜布置、两阶段膜布置和三阶段膜布置的系统说明甲烷回收率水平(x轴，以百分比％表示)与氧气排斥因子(例如，进料中的摩尔％O

图4是说明当将示例性沼气提纯系统1的实施例用于提纯的沼气输出流3o时，氧气排斥因子(进料中的摩尔％O

具体实施方式

参考图1至2，沼气提纯系统1可以配置成接收来自沼气系统2的沼气进料流2o。沼气系统可以包括处理农场废物、能源作物或其他沼气生产材料(例如，可生物降解废物、污水污泥、食物垃圾等)的消化器2a以形成沼气进料流2o。例如，消化器2a可以是厌氧消化器。

沼气进料流2o可以包括甲烷以及其他组分，诸如例如氮气、二氧化碳、氧气、硅氧烷和硫化氢。可以将沼气进料流2o进料到膜系统3以提高沼气内甲烷的纯度，使得提纯的沼气输出流3o可进料到管道4或其他下游装置(例如，CHP等)。可以定位至少一个进料导管以将沼气进料流2o从沼气系统2引导到膜系统3。膜系统3可以是多阶段膜系统3。

在一些实施例中，沼气系统2可以被配置成在将从消化器2a输出的沼气进料到膜系统3之前清洁该沼气以形成沼气进料流2o，使得进料到膜系统的沼气进料流2o由甲烷、氧气和二氧化碳组成或基本上由甲烷、氧气和二氧化碳组成，同时还含有少量氮气(例如，最多5％的氮气、最多2％的氮气等)和痕量的其他组分(例如，水、硫化氢、硅氧烷等中的一种或多种)。在此类实施例中，其他组分的痕量可以为具有此类痕量组分的一些实施例中沼气进料流的总组成的小于0.5％、小于0.2％或小于0.1％。

例如，可以将从消化器2a输出的沼气进料到至少一个沼气清洁装置2b，使得沼气被清洁以去除所有或基本上所有硅氧烷、硫化氢和/或其他组分以形成沼气进料流2o。至少一个沼气清洁装置2b可以包括定位在膜系统3和消化器2a之间的一个或多个沼气清洁装置2b(例如，聚结过滤器、一个或多个吸附系统或其他沼气调节装置等)的布置以在将沼气进料流2o进料到膜系统3之前清洁沼气，该膜系统被配置成将沼气的甲烷浓度提高到预选的较高浓度。

沼气清洁导管可定位成将来自消化器2a的沼气进料到至少一个沼气清洁装置2b以及不同沼气清洁装置2b之间。可以存在定位在最下游的沼气清洁装置和压缩机系统11之间的沼气进料导管。沼气膜系统进料导管可以定位成将从压缩系统11输出的压缩沼气进料流11o进料到膜系统3的第一阶段13。

从沼气系统2输出的沼气进料流2o可以包括处于第一原始沼气进料甲烷浓度的甲烷、处于第一原始沼气二氧化碳进料浓度的二氧化碳和处于第一原始沼气进料氧气浓度的氧气。在一些实施例中，第一原始沼气进料甲烷浓度可以在30％-80％甲烷(例如，40％、50％、60％、70％或75％甲烷等)的范围内，第一原始沼气二氧化碳进料浓度可以在20％-70％(例如25％、30％、40％、50％、60％、70％等)的范围内，并且第一原始沼气进料氧气浓度可以在小于0.2％至小于或等于2％(例如，小于0.3％、小于0.4％、小于1％、小于1.5％、最多2％等)的范围内。如上所述，应理解本文讨论的浓度百分比可以是体积分数(体积％)或摩尔分数(摩尔％)。

如上所讨论的，从沼气系统2输出的沼气进料流2o可以进料到膜系统3。膜系统3可以是被构造为多阶段膜系统的膜布置，该多阶段膜系统被配置成去除氧气和二氧化碳，使得沼气被提纯以形成提纯的沼气输出流3o，其具有较高浓度的甲烷(CH

在膜系统3的每一阶段中可以使用至少一个膜，其以在预定范围(例如，小于5、小于4.5、在5.0和3.0之间、在4.5和3.4之间等)内的CO

从图2可以理解膜系统3的实例。应该理解，图2中虚线所示的压缩机系统11和压缩进料冷却器HX可以包括在膜系统3的实施例中，可以是位于沼气系统2和膜系统3之间的单独组件，或者是沼气系统2的一部分。膜系统3的上游还可以存在其他组件。例如，液体去除装置和再热器可以定位于进料冷却器HX和膜系统3之间以在将冷却的进料进料到膜系统3之前从其中去除液体，并且随后再加热干燥的进料。这些组件可以是沼气系统2的一部分或膜系统3的一部分。

当压缩机系统11和压缩进料冷却器HX包括在沼气系统2中，布置在沼气系统2和膜系统3之间，或者包括在膜系统3中时，这些组件可以布置成使得压缩机系统11在将进料流进料到膜系统3之前压缩沼气进料流2o并随后冷却该压缩进料流。导管可以定位于压缩机系统11和压缩进料冷却器HX和压缩进料冷却器HX和膜系统3的第一阶段13之间，以将压缩沼气在被冷却到预选温度范围内的所需预选温度之后从压缩机系统11引导到膜系统3的第一阶段13。

例如，压缩机系统11可以定位成接收来自至少一个沼气清洁装置2b的沼气进料流2o以将沼气进料流2o压缩到在预选压力范围内的预选压力，从而输出压缩沼气进料流11o。预选压力可以是例如14barg(巴表压)、10barg、15barg或10barg-15barg、10barg-16barg、5barg-15barg、5barg-20barg、5barg-25barg范围内的压力，并且预选压力范围可以是10bar-15bar、5bar-15bar或5bar-20bar或其他预选压力范围的压力范围。在一些实施例中，压缩系统11可以配置为单阶段压缩机、多阶段压缩机或一系列压缩机。

然后可以使压缩沼气进料流11o通过至少一个压缩进料冷却器HX以冷却到预选温度范围内的预选温度。预选温度可以是例如20℃、25℃、30℃或者是15℃-25℃、10℃-30℃或0℃-65℃范围内的温度，并且预选温度范围可以是以下温度范围：15℃-25℃、10℃-30℃、5℃-40℃、0℃-50℃、0℃-65℃或其他预选温度范围。在其他实施例中，可以不利用进料冷却器HX(例如，其中压缩沼气进料流2o可以在不需要冷却或在冷却之后处于期望的预选温度范围内的实施例)。在此类实施例中，压缩沼气进料流11o可以经由压缩的沼气进料导管直接进料到膜系统3的第一阶段13。

膜系统3的第一阶段13可包括至少一个其中保持一个或多个膜以用于流体分离的膜容器，该膜容器包括单个膜容器或并联或串联布置的多个膜容器。第一阶段13可以流体连接到膜系统3的第二阶段15和第三阶段17。阶段导管可以定位成将第一阶段13连接到第二阶段15和第三阶段17以在这些阶段之间引导流体。

第二阶段15可以包括至少一个其中保持一个或多个膜以用于流体分离的膜容器，该膜容器包括单个膜容器或并联或串联布置的多个膜容器。阶段导管可以定位成将第二阶段15连接到第一阶段13和第三阶段17以在这些阶段之间引导流体。

第三阶段17可以包括至少一个其中保持一个或多个膜以用于流体分离的膜容器，该膜容器包括单个膜容器或并联或串联布置的多个膜容器。可以定位再循环阶段导管以将第三阶段17连接到压缩机系统11(例如，压缩机系统11的上游以用于进料到压缩机系统11、到压缩机系统的特定压缩机阶段等)。输出导管也可以连接到第三阶段17以引导待从第三阶段作为排气输出的流体或将该流体输送到工厂内的另一单元以供在其中使用(例如，作为冷却或加热介质用于热交换器等)。

第一阶段13可以包括至少一个膜，该膜被设计成使得压缩沼气进料进入第一阶段13并接触第一阶段的容器内的膜结构。膜系统3的第一阶段13可以包括单个膜或者可以利用串联布置或并联布置的多个膜。每个膜可以被构成使得沼气进料的CO

例如，从第一阶段13输出的第一阶段渗透气流13p可以主要由CO

第一阶段非渗透气流13np可以主要由甲烷构成并且还可以在其中包括一些CO

第一阶段非渗透流13np可以经由定位于第一阶段和第二阶段之间的第一阶段非渗透流导管进料到膜系统3的第二阶段15。第二阶段15可以包括至少一个膜(例如，可以包括单个膜或者可以利用串联布置或并联布置的多个膜)。第二阶段15的膜可以配置成使得第一阶段非渗透流13np进入第二阶段15并接触第二阶段15的容器内的膜结构。膜可以被构成使得第一阶段非渗透流13p的CO

第二阶段15的一个或多个膜可以被构成使得进料到第二阶段15的第一阶段非渗透流13np内的O

从第二阶段15输出的第二阶段渗透气流15p可以主要由CO

从第二阶段15输出的第二阶段非渗透气流15o可以主要由甲烷构成并且还可以在其中包含一些CO

第二阶段非渗透气流15o可以是膜系统输出流3o，其提供主要由甲烷构成并适合注入甲烷气体管道4(例如，天然气管道)的产物气体。第二阶段非渗透气流15o可以是膜系统输出流3o，其也或替代地用于输出到CHP和/或甲烷储存容器以供随后运输、销售和/或使用。

膜系统3的第三阶段17可以经由定位于第一阶段13和第三阶段17之间的第一阶段渗透流进料导管接收从第一阶段13输出的渗透气流13p。可以提供第一阶段渗透流13p到第三阶段17的进料，使得第一阶段渗透流在被进料到第三阶段17之前不经历任何压缩或其他压力增加。第三阶段渗透压力可保持于在1.5至15、1.5至10、2至10或3至7的范围内的进料与渗透压力比。如上所述，渗透压力比可以是进料压力(P

第三阶段17可以包括至少一个膜(例如，第三阶段17可以包括单个膜或者可以利用串联布置或并联布置的多个膜)。第三阶段17的至少一个膜可以配置成使得第一阶段渗透流13p进入第三阶段17并接触第三阶段17的容器内的膜结构。膜可以被构成使得第一阶段渗透流13p的CO

在一些实施例中，第二阶段渗透气流15p可以与第三阶段非渗透流17np混合以形成再循环流19，该再循环流经由再循环导管19a再循环到压缩机系统11。在其他实施例中，这些流可以经由单独的再循环流导管单独再循环回压缩机系统11(例如，直接再循环到压缩机系统11或再循环到压缩机系统上游的位置以用于进料到压缩机系统11)。

第三阶段17的膜可以被构成使得进料到第三阶段15的第一阶段渗透流13p内的O

从第三阶段17输出的第三阶段渗透气流17o可以主要由CO

第三阶段渗透气流17o可以从第三阶段17输出，使得其可以排放到环境中(例如，作为废气输出)。在其他实施例中，第三阶段渗透气流17o可被进料到碳捕获系统或输出以用于提供CO

从第三阶段17输出的第三阶段非渗透气流17np可以主要由甲烷构成并且还可以在其中包含一些CO

在少量进料中存在氮气的实施例中，膜系统的不同阶段(例如，第一阶段13、第二阶段15和/或第三阶段17)的不同渗透气流和非渗透气流的甲烷浓度可以以下方式确定：它还包括确定的流的甲烷浓度内的氮气浓度，这可能会夸大甲烷浓度值(例如，当进料内存在少量氮气时，在由于存在氮气而将氮气和甲烷浓度组合在一起作为甲烷浓度的实施例中，在不同的膜输出流中的甲烷浓度可夸大最多10％)。这种方法可以在一些实施例中利用，因为氮气以相对少量存在，并且由于其性质，当接触膜结构时其作用类似于甲烷(例如，氮气和甲烷都不容易通过膜结构)。当利用这种方法时，氮气的存在会略微影响一些甲烷浓度，使得该浓度被夸大，因为氮气浓度包括在确定的甲烷浓度内。在其他实施例中，可以确定甲烷浓度，而不将气流内的任何氮气组合在甲烷内，从而不存在甲烷浓度的这种略微夸大。虽然对于一些实施例来说，氮气的存在可能会使一些甲烷浓度值略微夸大，但这对利用膜系统3的实施例的甲烷回收率的任何计算没有影响。

膜系统3的实施例可以被配置成回收99.5％-90％的经由沼气系统2进料到膜系统3的甲烷。由膜系统3的实施例产生的氧气减少因子可以大于5.0，大于1.0、大于0.75、在0.9和1.5之间或在0.9和2.2之间。氧气排斥因子可以定义为沼气进料流2o内氧气的摩尔浓度与第二阶段非渗透气流15o内氧气的摩尔浓度的比率，该第二阶段非渗透气流可以是提纯沼气输出流3o(例如[沼气进料流2o内氧气的摩尔浓度]/[第二阶段非渗透气流15o内氧气的摩尔浓度])。

膜系统3的第一、第二和第三阶段13、15和17的膜各自可以被配置成具有相对低的相对于O

第一、第二和第三阶段13、15和17的膜也可以利用相对低的相对于甲烷的二氧化碳选择性值(也称为CO

可以利用一些实施例，使得膜系统3的第一、第二和/或第三阶段的所有膜都利用此类CO

传统上，去除少量或痕量的气体，诸如在这种情况下的氧气，通过使用高渗透性膜来完成，该膜以非常高的速率渗透CO

与此常规方法相比，可用于本文所述的沼气提纯系统、可用于此类系统的膜布置和设备，以及制造和使用它们的方法的实施例中的膜，令人惊讶且出乎意料地平衡了足够高的CO

可以在第一、第二和第三阶段13、15和17中利用的膜可以制造成中空纤维并包装成膜束或缠绕膜筒，或者是平板，包装成螺旋缠绕或板框单位。例如，一些优选的实施例可以利用含有由聚合物制成的中空纤维膜的中空纤维膜单元。用于制造针对预选操作温度提供预选CO

在膜阶段的一些实施例中，多个中空纤维膜可以形成膜束，该膜束可以通过由热塑性或热固性材料制成的管板在一端或两端保持在一起。管板材料的实例包括固化的环氧树脂或聚氨酯基制剂。在一些实施例中，中空纤维膜束可以容纳在容器中，该容器的直径范围可以为25.4mm至254mm(1英寸至10英寸)并且长度从305mm到3050mm(1英尺至10英尺)不等。容器可以由塑料、金属或其他合适的材料制成。容器可以具有至少一个与中空纤维膜的壳侧流体流动连通的流体端口。容器还可以具有与中空纤维膜的孔侧流体流动连通的至少一个端口，并且可以具有与中空纤维膜的相对端流体流动连通的另一端口。管板可用于将孔侧流体与壳侧流体分离。进料气体可被引入膜的孔侧或壳侧。

图3说明了当在压力为14barg和温度为20℃，流速为1000nmch(标准立方米/小时)，沼气进料组成为59.88摩尔％CH

然而，令人惊讶地发现，当使用具有降低的CO

下表1说明了在30℃的参考温度下，具有与图2中所示示例性实施例的配置相似的配置的膜系统3的实施例将如何使用第一、第二和第三阶段13、15和17中的范围为5至3.4的不同的CO

表1

从以上可以理解，发现使用具有低选择性值的膜提供处于或低于0.2摩尔％的第二阶段非渗透气流15o(可以是提纯沼气输出流3o)中的氧气浓度。在上述实例中，使用此类小于或等于4.0或小于或等于3.5的选择性可以提供此类降低的氧气水平。此类结果可以允许输出流3o满足高度严格的甲烷管道氧气规格，该规格可能要求氧气处于或低于0.2摩尔％以帮助避免危险情况(例如，管道导管材料的加速腐蚀)。

图4还说明了上述模拟的结果。图4说明了第一、第二和第三阶段13、15和17的膜的CO

这是一个令人惊讶和意想不到的结果。传统上，认为在不显著降低甲烷回收率的情况下，使用膜无法获得输出流内的低氧气水平。(参见例如美国专利申请公开2011/0094378的第9段)。与这种传统观点相反，沼气提纯系统1和/或膜系统3的实施例可以提供高水平的甲烷回收率(例如，99.5％的回收率)，同时还提供在提纯沼气输出流3o内非常低的氧气浓度。

沼气提纯系统1和/或膜系统3的实施例可以配置成提供工艺灵活性。如果发现氧气在提纯沼气输出流3o中浓缩到不希望的水平或以其他方式耗尽沼气输出流3o内的甲烷，则可以操作膜系统3以在膜系统3的膜阶段内提供改进的氧气排斥以去除更多氧气，从而解决这种情况。例如，更多的氧气可以作为第三阶段渗透流17o输出。此类操作灵活性可以通过在膜系统的阶段内利用如本文所讨论的具有低CO

应当理解，可以对本文明确示出和讨论的实施例进行修改以满足一组特定的设计目标或一组特定的设计标准。例如，用于互连沼气提纯系统和/或膜系统的不同单元以用于不同单元之间流体流的流连通的阀、管道和其他导管元件(例如，导管连接机构、管材、密封件等)的布置可以被布置成满足特定的工厂布局设计，该设计考虑了工厂的可用面积、工厂的设备尺寸和其他设计考虑因素。作为另一个实例，通过膜系统的不同阶段以及通过其他系统元件的流体的流速、压力和温度可以变化以考虑不同的工厂设计配置和其他设计标准。作为又一个实例，可以调整膜阶段的数量以及它们的布置方式以满足一组特定的设计标准。作为又一个实例，用于膜、压缩机系统和沼气系统的不同结构组件的材料组成可以是满足一组特定设计标准可能需要的任何类型的合适材料。

应当理解，沼气提纯系统1或膜系统3的实施例可以配置为独立的工厂或并入另一种类型的工厂(例如，具有至少一个沼气系统2的沼气工厂)，其中可以利用至少一个膜系统3。工厂沼气提纯系统1和膜系统3可以各自配置成包括过程控制元件，其定位和配置成监测和控制操作(例如，温度和压力传感器，流量传感器，自动化过程控制系统，该自动化过程控制系统具有至少一个包括处理器、非瞬时性存储器和用于与传感器元件连通的至少一个收发器的工作站，阀以及用于为可在工作站和/或工厂的另一个计算机装置运行的自动化过程控制系统提供用户界面的控制器等)。

作为另一实例，预期单独或作为实施例的一部分描述的特定特征可以与其他实施例的其他单独描述的特征或部分组合。因此可以组合本文所述的各种实施例的元素和动作以提供进一步的实施例。因此，虽然上面已经显示和描述了沼气提纯系统、可用于此类系统的膜布置和设备以及制造和使用它们的方法的某些示例性实施例，但应清楚地理解，本发明不限于此，而是可以在以下权利要求的范围内以其他方式不同地体现和实践。