Способ разделения газовой смеси

 

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ, включающий стадии сжатия исходной газовой смеси, пропускания сжатой смеси через пространство между мембранными элементами, диффузию проникающего компонента газовой смеси через полуироницаемую мембрану мембранных элементов и отвод проникшего компонента, отличающийся тем, что, с целью повышения качества разделения и надежности процесса, мембранные элементы выполняют в виде полых замкнутых тел, а отвод проникшего компонента осуществляют после прекращения пропускания сжатой смеси путем вакуумирования пространства между мембранными элементами и обратной диффузии проникшего компонента через полупроницаемую мембрану.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(Я) В 01 D 53/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К,ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3613917/23-26 (22) 05.07.83 (46) 07.06.85. Бюл. № 21 (72) Л. Н. Чекалов, О. Г. Талакин, и А. А. Бабенков (53) 66.071.6-278:532.71 1(088.8) (56) 1. Мазитов Ю. А. Технологические процессы с применением мембран. М., «Мир», 1976, с. 304. (54) (57) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОй СМЕСИ, включающий стадии сжатия исходной газовой смеси, пропускания сжатой смеси через пространство между мемб„„SU„„1159605 A раиными элементами, диффузию проникающего компонента газовой смеси через полувроницаемую мембрану мембранных элементов и отвод проникшего компонента, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения качества разделения и надежности процесса, мембранные элементы выполняют в виде полых замкнутых тел, а отвод проникшего компонента осуществляют после прекращения пропускания сжатой смеси путем вакуумирования пространства между мембранными элементами и обратной диффузии проникшего компонента через полупроницаемую мембрану.

1159605

Составитель А. Свитцов

Техред И. Верес Корректор О. Билак

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Шандор

Заказ 3623/6

Изобретение относится к химической, нефтехимической;, газовой промышленностям и может быть использовано при извлечении или концентрировании одного или нескольких целевых компонентов из многокомпонентной газовой, смеси; напримерлдуия из природного газа.

В химической и нефтехимйческой промышленности для извлечения или. концентрирования целевых компонентов применяется метод, основанный на селективном проникновении одного или нескольких компонентов газовой смесй через полупроницаемую мембрану за счет различия в коэффициентах диффузии компонентов. Движущей силой этих процессов является разность парциальных давлений компонентов по обе стороны мембраны.

Наиболее близким к предложенному является способ разделения газовой смеси, включающий стадии сжатия исходной газовой смеси, пропускания сжатой смеси через пространство между мембранными элементами, диффузию проникающего компонента газовой смеси через полупроницаемую мембрану мембранных элементов и отвод проникшего компонента (1).

Мембранные элементы могут быть выполнены,в виде плоских, трубчатых деталей, поверхность которых является полупроницаемой мембраной, Они могут быть выполнены также из полых волокон с полупроницаемыми стенками. Проникший через мембрану компонент смеси попадает во внутреннюю полость мембранного элемента и по каналам отводится к потребителю.

Недостатками известного способа являются невысокая, надежность и связанное с этим низкое качество разделения. При любом повреждении полупроницаемой мембраны через нее начинает проходить исходная газовая смесь без разделения, качество продукта ухудшается. Повреждение полупроницаемой мембраны может произойти как в процессе ее изготовления, так и при ее эксплуатации.

Цель изобретения — повышение качества разделения и надежности процесса раздвления.

Цель достигается тем, что при способе, включающем стадии сжатия исходной газовой смеси, пропускания сжатой смеси через пространство между мембранными элементами, диффузию проникающего компонента газовой смеси через полупроницаемую мембрану мембранных элементов и отвод проникшего компонента, мембранные элементы выполняют в виде полых замкнутых тел, а отвод проникшего компонента осуществляют

10 после прекращения пропускания сжатой смеси путем вакуумирования пространства между мембранными элементами и обратной диффузии проникшего компонента через полупроницаемую мембрану.

Пример. Разделению подвергают природный газ — газовую смесь, содержащую метан и 0,06% гелия. В качестве мембранных элементов используют полые кварцевые волокна с запаянными концами диаметром

40 мкм и толщиной стенки 8 мкм произволь20 ной длины. Кварцевые стенки в данном случае и являются полупроницаемой мембраной с коэффициентом разделения гелий — метан

5.10 в

Природный газ сжимают до давления

200 атм, при этом парциальное давление гелия составляет 91,2 мм рт. ст. Сжатую смесь пропускают между мембранными элементами до достижения давления гелия в полости мембранных элементов, составляющего 70%

30 от парциального давления гелия в сжатой смеси, т. е. 63,8 мм рт. ст., концентрация гелия в полости 99%.

Затем прекращают подачу исходной смеси и понижают давление ее до 20 мм рт. ст.

Проникший через полупроницаемые мембра- ны гелий диффундирует обратно и его отводят в качестве основного продукта. Концентрация гелия составляет 7%, коэффициент извлечения его из природного газа 90 .

40 Наличие дефектов в полупроницаемых мембранах не оказывает никакого влияния на качество газоразделения,так как полностью исключается сама возможность смещения целевого продукта с исходной смесью.

Это повышает надежность работы.