Устройство для разделения газовых смесей Советский патент 1989 года по МПК B01D53/00 

Изобретение относится к разделению газовых смесей и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является увеличение КПД устройства для разделения газовых смесей за счет снижения энергетических затрат На сжатие газа.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства с узлом деления потока в виде материального модуля, содержащего две мембраны; на фиг.2 - го же, содержащего одну мембрану.

Устройство состоит из компрессора 1, мембранного модуля 2, содержащего мембраны 3 и 4 с противоположными селективными свойствами, газо- разделитеяи 5 и 6 с мембранами 7 и

8, обладающими противоположными по отношению друг к другу селективными свойствами. Когда модуль содержит две мембраны с противоположными свойствами, он может быть снабжен коммуникацией 9 для отвода газовой смеси КЗ полости высокого давления (ПВД).

На коммуникациях, соединяющих узел деления потока газовой смеси с мембранными газоразделителями, могут быть установлены дополнительные компрессоры 10,

Выполнение узла деления потока в виде мембранного модуля позволяет повысить концентрацию целевого компонента на входе в каждый из мембранных газоразделителей,поскольку на вход газоразделителя поступает поток

х со tc

CD

сл

из мембранного модуля обогащенный именно тем компонентом, который является труднопроникающим по отношению к мембране газоразделителя.

Устройство работает следующим образом.

Поток исходной газовой смеси через компрессор 1 подают в ПВД мембранного модуля 2. Под действием перепада давления смесь проникает в обе полости низкого давления (ПНД) модуля, обогащаясь тем компонентом, который является легкопроникающим по отношению к мембранам 3 и 4, имеющим противоположные селективные свойства. Таким образом, на вход газоразделителей поступают смеси, предварипо СО 2 5 10- моль м/м .с.Па. Коэффициенты проницаемости мембраны (3 и 8) из пористого полипропилена по Н 5-10- , по СО 2 .м/м2 .с.Па. При разделении по фиг. 1 (дополнительные компрессоры отсутствуют) давление в ПВД и ПНД модуля 10 и 5 атм соответственно. Давление в 11ВД

и ПНД газоразделителей 5 и 1 атм соответственно. Коэффициент деления потока каждого из газоразделителей 0,75, суммарный компресируемый поток 4,5 моль/с, термодинамический

КПД 1 0,19, что на 12% вьше, чем в известном устройстве без мембранного модуля.

П р и м е р 2. Разделение проводится аналогично примеру 1. На вхо

Изобретение касается разделения газовых смесей и может быть использовано для получения продуктов с высоким содержанием целевых компонентов в технологических процессах химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслей промышленности. Целью изобретения является увеличение КПД устройства для разделения газовых смесей за счет снижения энергозатрат на сжатие газа. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для разделения газовых смесей, содержащем два мембранных газоразделителя, узел деления потока газовой смеси выполнен в виде мембранного модуля. В результате использования изобретения продукты с заданной концентрацией целевых компонентов могут быть получены при меньших значениях суммарного компремируемого потока газовой смеси, что обеспечит экономию энергозатрат на производство продуктов. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

тельно обогащенные целевьми компонен-20 дах в газоразделителе установлены

тами, вьделяющимися этими разделителями. Последние также снабжены мембранами 7 и 8 с противоположными селективными свойствами.

Аналогично работает устройство, схема которого приведена на фиг. 2.

Пунктиром обозначены возможные варианты установки компрессоров и коммуникаций.

Предлагаемое устройство обладает большим по сравнению с известными термодинамическим КПДц, определенным согласно соотнощению

Г

d v сЛп F

1 р. Р;(2С - 1)1п

Din I -

I

С

р.

i

С поток и концентрация целевого компонента в потоках отбора

F, С -поток и концентрация этого компонента в исходной смеси-, G ( - поток на входе в компресcopi

fT - степень сжатия компрессора.

Пример 1. Разделение смеси Н - концентрациями 50 мол.% на мембранах из карбосила и пористого полипропилена.

Поток исходной смеси 1 моль/с, дотеки отбора 0,5 моль/с каждый, концентрации Н к СО 1 в потоках отбора 95%. Коэффициенты проницаемости мембраны (4 и 7) из карбосила по Н п

дополнительные компрессоры. Давление в ПВД и ПНД модуля и каждого из разделителей составляет 10 и 1 атм соответственно. Коэффициент деления потока каждого из газоразделителей

5 и 6 равен 0,5. Суммарньш компреми- руемый поток 4,0 моль/с. Термодинамический КПД 1 0,21. I

Пример 3. Разделение проводится согласно примеру 1 по фиг.2, мембрана 7 из карбосила, мембрана 8 из пористого полипропилена. На выходе из ПНД разделителя установлен дополнительньй компрессор. Давление

в ПВД и ПНД модуля и каждого из

газоразделителей 10 и 1 атм соответственно.

Коэффициент деления потока разделителей равен 0,7. Суммарный компремируем 1Й поток 4,4 моль/с. Термодинамический КПД 1 0,19.

Таким образом, в результате использования изобретения продукты с заданной концентрацией целевых компонентов могут быть получены при меньших энергозатратах.

Формула изобретения

1 Устройство Для разделения газовых смесей, содержащее два мембранных газоразделителя, полости высокого и низкого давления которых разделены мембранами с противоположними селективными свойствами, коммуникации для отбора продуктов из полостей высокого и низкого давления газораспределителей, узел смешения, соединенные с ним коммуникации для

отвода смеси из полостей низкого давления газораэделнтелен, узел деления потока газовой смеси, соединенный коммуникациями для подачи разделяемой смеси с полостями высокого давления газоразделителей, коммуникацию для подачи разделяемой смеси к узлу деления потока, соединенную с узлом смешения, компрессор установленный на последней, и коммуникацию для подачи исходной газовой смеси к узлу смешения, отличающееся тем, что, с целью уаеличени-я КПД устройства за счет снижения энергетических затрат на сжатие газа, узел деления потока вьшолнен а виде мембранного модуля, содержащего одну полость высокого давления и полости низкого давления, каждая из которых отделена от полости высокого давления мембраной, коммуникация для подачи разделяемой смеси к узлу деления потока соединен с полостью высокого давления модуля а каждая из коммуникаций для подачи разделяемой смеси в полости высокого давления газоразделителей соединена с одной из полостей модуля.

0

5

от полости высокого давления модуля мембраной с противоположными по отношению к мембране газоразделителя селективными свойствами.

5 полости высокого давления газораз- дели1елей снабжены дополнительными компрессорами.

из коммуникаций для подачи разделяемой смеси в полости высокого давления газоразделителей.

0

0

5

Редактор И.Рыоченкс

Составитель М.Крыкин

Техред М.Дидык Корректор О.Кравцова

Фиг. 2