Способ разделения газов в мембранном аппарате

 

Способ относится к технологии разделения смеси газов и может быть использован в химической, газовой, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности. Сущность данного способа разделения смеси газов в мембранном аппарате заключается в том, что разделяемая газовая смесь подается по входному каналу на плоские мембранные элементы с центральным отверстием, срезы которых совмещены с коллекторным каналом, соединенным с одним из выходных патрубков, при этом в коллекторе создают пониженное давление по отношению к давлению потока газа во входном канале. В качестве плоских мембранных элементов используют элементы, имеющие геометрическую форму, не совпадающую с формой поперечного сечения внутренней поверхности аппарата, при этом элементы располагают с образованием канала в виде спирали между кромками элементов и внутренней поверхностью аппарата. Предлагаемый способ позволяет эффективно разделять смеси газов в мембранном аппарате с единицы объема аппарата. 2 з. п.ф-лы.

Изобретение относится к технологии разделения смеси газов и может быть использовано в химической, газовой, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности в тех случаях, когда необходимо разделение газовой смеси на фракции или очистка смеси от примесей.

Известен способ разделения газов в мембранном аппарате, содержащем корпус с входными и выходными патрубками, установленный в корпусе пакет плоских газоразделительных мембран, срезы отверстий которых совмещены с коллекторным каналом, соединенным с выходным патрубком, при этом в коллекторе создают пониженное давление по отношению к давлению потока газа при подаче (см. патент США 4187086, НКИ 55-16, 1980 г.).

Данный способ недостаточно эффективен при селективном разделении газов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является эффективное мембранное разделение газов с единицы объема аппарата.

Поставленная задача решается путем подачи потока газа по каналу на плоские мембранные элементы, с центральными отверстиями, срезы которых совмещены с коллекторным каналом, соединенным с одним из выходных патрубков, при этом в коллекторе создают пониженное давление по отношению к давлению потока газа при подаче, причем в качестве плоских мембранных элементов используют элементы, имеющие геометрическую форму, а элементы располагают с возможностью образования канала между кромкой элементов и внутренней поверхностью аппарата в виде спирали.

В качестве мембранных элементов используют плоские элементы, имеющие форму усеченного круга или форму прямоугольника.

Сущность изобретения заключается в том, что разделяемая газовая смесь под необходимым избыточном давлением через патрубок подается внутрь корпуса, распространяясь по каналу по спирали равномерно и не снижая первоначального давления. Проходя вдоль мембранных элементов, исходный поток газовой смеси под действием перепада давления на мембране делится на проникший поток (пенетрат) и остаточный поток (апенетрат). Проникший через мембрану поток проходит к центральному отверстию и далее по общему для всех мембранных элементов коллектору к выходному патрубку. Остаточный поток проходит через другой выходной патрубок. Варьируя количество и взаимное расположение последовательно расположенных плоских мембранных элементов, можно получить оптимальный режим работы при различных рабочих параметрах процесса разделения с высокой производительностью с единицы объема аппарата.

Пример. Разделению подвергают газовую смесь, содержащую кислород 21% и азот 79%. Газ сжимают до давления 10,5 атм. А в коллекторе давление равно атмосферному. Смесь подают через входной патрубок внутрь мембранного аппарата. Поток газа движется по спиральному каналу, образованному кромками плоских мембранных элементов и внутренней стенкой аппарата. В качестве мембранных элементов используют плоские элементы, имеющие форму усеченного круга. Разделение происходит путем прохождения исходной смеси газов из полости высокого давления последовательно через мембранные элементы в коллектор и далее через выходной патрубок. Через другой выходной патрубок получают поток, содержащий 98 об.% ₂.

Формула изобретения

1. Способ разделения газов в мембранном аппарате, включающий подачу потока газа по входному каналу на плоские мембранные элементы с центральным отверстием, срезы которых совмещены с коллекторным каналом, соединенным с одним из выходных патрубков, при этом в коллекторе создают пониженное давление по отношению к давлению потока газа во входном канале, отличающийся тем, что в качестве плоских мембранных элементов используют элементы, имеющие геометрическую форму, не совпадающую с формой поперечного сечения внутренней поверхности аппарата, при этом элементы располагают с образованием канала в виде спирали между кромками элементов и внутренней поверхностью аппарата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мембранных элементов используют плоские элементы, имеющие форму усеченного круга.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мембранных элементов используют плоские элементы, имеющие форму многоугольника.