Каскадная установка для разделения газовых смесей Советский патент 1989 года по МПК B01D53/22 B01D13/00 

4

;о сх

СП

4 СО

3149

Изобретение относится к области разделения многокомпонентных газовых смесей и .может быть использовано в химической, нефтехимической, газопе- рерабатьтающей и других отраслях про- мьПЕленности.

Цель изобретения - увеличение степени разделения многокомпонентной газовой смеси по компонентам, имею- щим в ряду величин коэффициентов проницаемости через мембраны промежуточные относительно- всех компонен- тов значения.

Нд чертеже изображена схема ус- тановки.

Установка содержит последовательно соединенные дву смембранные модули 1 , каждый из которых снабжен- мембранами 2 и 3, противоположными по своим селективным .свойствам,коммуникации 4 и 5 для отвода газовой, смеси из полостей 6 и 7 низкого давления (ПНД) модулей и коммуникации 8 для подвода газовой смеси в полости 9 высокого давления (ПВД) модулей, коммуникацию 10 для подвода исходной газовой смеси, две коммуникации 11 и 12 для отвода разделенной сме

си и компрессоры 13, дополнительные

коммуникации 14.для отвода газовой смеси из ПВД модулей, соединенные с комуникациямк ,чля подвода газовой смеси в ПВД последующих модулей, и коммуникацию 15 для отбора продукта из ПВД последнего модуля 16. Обе коммуникации 5 для отвода газовой смеси из ПНД каждого модуля, начиная с второго, со дине- ны с коммуникациями 14 для подвода газовой смеси с ПВД предьщущего мо- дуля, а в качестве коммуникаций для отвода разделенной см.еси из каскадной установки- используются обе коммуникации для отвода газовой смеси из ПНД первого модуля 17,

Установка работает следзтощим образом.

Поток исходной многокомпонентной газовой смеси высокого давления подают по коммуникации 10 в полость 9 высокого давления промежуточного модуля 1, где под действием перепада да;вления на мембранах 2 и 3 он частично проникает в полости 6 и 7 низкого давления и обога1цается лег- копроникающнми через мембраны 2 и 3 компонентами. Непроникший поток обогащается ценным (промежуточным)

0

5

5

0

5 0 5

;Q j

понентом, поскольку эффект:ивная проницаемость через обе мембраны промежуточного компонента меньше, чем для остальных компонентов. Непроникшую смесь, обогащен чую ценным компонентом, по коммуникациям 14 и 8 подают в полость 9 высокого давления следуюш,его модуля, где она опять обогащается ценным компонентом в непроникшем потоке. Количество последовательно соединенных таким образом модулей о.пределяется заданной степенью обогащения смеси ценным компонентом.

Непроникший поток последнего модуля 16 с высоким содержанием ценного компонента .выводят в коммуникацию 15 в качестве продукта. В то же время проникшую через мембраны 2 или 3 модуля 16 смесь по коммуникациям 8, 4 и 5 через компрессор подают в полость 9 высокого давления преды- .дущего модуля, где происходит исчерпывание ценного компонента.

. Аналогично, для всех остальных модулей, кроме первого,, проникшую через мембраны 2 или 3 смесь по коммуникациям 8, 4 и 5 подают в полость 9 высокого давления предыдущего модуля. Проникшую через мембраны 2 или 3 первого модуля 17 смесь выводят из каскадной установки пб коммуникациям 11 и 12. Таким образом, в каскадной установке исходный поток разделяется на поток с требуемым содержанием ценного компонента - коммуникация 15, и два потока в коммуникациях 11 и 12, обогащенных легкопроиикающими компонентами и обедненньгк ценным компонентом.

Пример. Разделяемая смесь, мас.%: Хе 40; Кг 10; N 50. Используемые мембраны: силиконовая резина с коэффициентами проницаемости 210,9 10 , З-Ю моль м/м. с-.Па по Хе, Кг и N(2. соответственно; пористый четыреххлорэтилен с коэффициентами проницаемости 3-10, 4-10-, б-Ю моль.м/м. с Па по тем же газам. Количество модулей два. I

Концентрация Кг в продукте, отбираемом из коммуникации 15 второго модуля каскадной установки,-сот ставляет 28%. При использовании известных мембранных установок максимальная концентрация Кг составляет 20%.

Таким образом, в результате использования изобретения могут быть получены продукты с концентрациями целевых (промежуточных по проницаемости) компонентов, превьппающими предельно достижимые в известных установках.

Формула изобретени

Каскадная установка для разделения газовых смесей, содержащая последовательно соединенные двукмем- бранные модули, полости высокого и Полости низкого давления каждого из которых разделены мембранами с противоположными селективными свойствами, коммуникации для подвода газовой смеси в полости высокого даления модулей, соединенные с ними коммуникации для отвода газовой смеси из полостей низкого давления модулей, коммуникацию для подвода исходной газовой смеси, две коммуникации для отвода разделенной смеси из каскадной установки и компрессоры, установленные на коммуникациях, отлича ющаяся тем, что, с целью увеличения степени разделе10

985436

НИН многокомпонентной газовой смеси по компонентам, имеющим в ряду величин коэффициентов проницаемости через мембраны промежуточные относит тельно всех компонентов значения, она снабжена коммуникациями для отвода газовой смеси из полостей высокого давления модулей, каждая из которых, кроме коммуникации последнего модуля, соединена с ком.уникацией для подвода газовой смеси в полость высокого давления последующего модуля, коммуникацию для отвода смеси из полости высокого давления последнего модуля используют для отбора продукта., обогащенного промежуточными компонентами, обе коммуникации для отвода газовой смеси из полостей низкого давления каждого модуля, начиная с второго, соединены с коммуникацией для подвода газовой смеси в полос-сь высокого ления предыдущего модуля, а в качестве коммуникаций для отвода разделенной смеси из. каскадной установки используют коммуникации для отвода газовой смеси из полостей низкого давления первого модуля.

15

20

25

Изобретение касается разделения многокомпонентных газовых смесей и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Цель - повышение степени разделения многокомпонентных газовых смесей по промежуточным по проницаемости через мембраны компонентам. Установка снабжена коммуникациями 14 для отвода газовой смеси из полостей высокого давления 9 модулей 1, коммуникацией 15 для отвода продукта, обогащенного промежуточными компонентами, из полости высокого давления 9 последнего модуля 16. При этом в качестве коммуникаций 11 и 12 для отвода разделенной смеси используют коммуникации 4 и 5 первого модуля 17. В результате могут быть получены продукты с концентрациями целевых (промежуточных по проницаемости) компонентов, превышающими предельно достижимые в известных установках. 1 ил.