СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И АЗОТА Советский патент 1972 года по МПК C01B13/02 C01B21/02 C01B31/20 

Изобретение относится к те.хнологин разделения газов из газовых смесей при помощи мембран из синтетических полимерных материалов.

Известен способ разделения кислорода и азота, содержащихся в газовой смеси вместе с углекислым газом, при помощи мембраны из кремнийорганического соединения, а именно из силиконового каучука.

Недостатком известного способа является невысокая селективность мембраны.

Для повыщения селективности разделения предлагается использовать мембрану из кремнийоргаиического полимера типа поливинилтриалкилсилана, iianpH.Mep из поливинилтриметилсилана. Мембрана позволяет разделять кислород и азот, содержащиеся в газовой смеси вместе с углекислым газом и гелием. Иоливинилтриалкилсилан можно применять вместе с стабилизатором и (или) пластификатором. Перед использованием мембрана может быть подвергнута предварительному растяжению для улучшения ее механических свойств. Растял енне осуществляют при температуре 200° С и выше.

Мембрана изготавливается из винилтриалкилсилановых полимеров, имеющих характеристическую вязкость, измеренную при 25° С в циклогексане и превыщающую 100 . Полимер получают предпочтительно путем

нолимеризации мономера в присутствии анионного катализатора, например лития в виде металлического илн металлорганического соединения (этилового или бутилового лития).

После очистки полимера (фильтрации, промывки) его растворяют и из полученного раствора изготавливают пленку толщиной от 1 до 500 мк. Для получения указанного раствора полимер растворяют в органическом растворителе - алифатическом, циклоалифатическом или ароматическом углеводороде или в хлористом органическом растворителе (четыреххлористом углероде, хлороформе, хлорбензоле). Иногда в раствор полимера или

в растворитель добавляют стабилизатор и (или) пластификатор.

В качестве стабилизатора можно применять органическне соединения, обычно используемые в производстве Полимеров. Количество стабилизатора, вводимого в раствор, 0,1-5 вес. % по отнощению к весу сухого полимера. В качестве пластификатора можно при: 1енять соединения, подобные Диоктилфталату или доктилазелату, в количестве до

50 вес. % от веса сухого полимера, преимущественно 10-30 вес. %. Концентрация полимера в растворе может достигать 50%, преимущественно 10-30%. Удаление растворителя из раствора осуды, или нагреванием на воздухе, или в закрытом объеме при нормальном или пониженном давлении. Мембрану можно также изготавливать путем наложения полимерной лленки на пористую основу (бумагу, стеклянную ткань или ткань из другого матернала).

Пример. Из винилтриметилсилана по известной технологии приготавливают полимеры А, Б и В с характеристической вязкостью, измеренной ири 25° С в циклогексане для нулевой концентрации 148, 144 и 147 соответственио. Из указанных полимеров составляют несколько растворов:

раствор № 1: 20%-ный раствор полимера Л в циклогексане;

раствор № 2: 19%-ный раствор полимера А в хлорбензоле с добавкой 0,5% по весу (по отношению к весу нолимера) бис(метил-2-гидрокси-4-терцио-бутил-5-фенил) -1,1 -бутана и 0,5% по весу (по отношению к весу полимера) сульфид октадецилокси-карбонил-2-этила;

раствор № 3: 20%-ный раствор полимера Б в циклогексане;

раствор jYo 4: 15%-ный раствор полимера S в хлорбензоле с добавкой 1 % по весу (по отношению к весу полимера) антиокислителя, содержащего фосфор (известного под торговой маркой «158);

раствор N° 5: раствор № 4+15% по весу диоктилазелата (ло отношению к весу полимера) ;

раствор .ь 6: раствор ЛЬ 4 + 15% но весу диоктилфталата (по отношению к весу полимера).

Эти растворы отливают в виде пленок различной толщины на стеклянную пластину. Иленки высушивают на воздухе в течение 2 час при температуре окружающего воздуха, а затем 1 час при температуре 70С. Затем пленки отклеивают от стеклянной пластины

и часть образцов подвергают растяжению по нескольким осям при температуре 230° С.

Получепные таким образом мембраны подвергают испытаниям на проницаемость различными газами. Для оиределення этой проницаемости мембрану .помещают в измерительную ячейку: верхняя часть мембраны, поддерживаемая пористым металлом, нодвергается действию избыточного давления, после чего в нижней части измеряется расход газа

ио показаниям рт тного указателя, перемещающегося в калиброванном канилляре.

Данные для разлнчных мембран по постоянным проницаемости различных газов и отношение постоянной проницаемости кислорода к ностоянной проницаемости азота приведены в таблице. Постоянная проницаемость мембраны определяется объемом газа в кубичееких сантиметрах (приведенным к нор.мальным условиям), проходящим через каждый квадратный сантнметр поверхности мембраны толщиной в 1 сл1 за 1 сек.

Предмет изобретения

1. Способ разделения кислорода и азота, содержащихся в газовой смеси вместе с углекислым газом, при помощи мембраны из кремнийорганического полимера, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности разделения, в качестве кремнийоргаиического полимера используют поливинилтриалкилсилан, например поливинилтриметилсилан.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что поливинилтриалкилсилан применяют вместе с стабилизатором и (или) пластификатором.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что мембрану предварительно подвергают

растяжению.

4.Способ по пп, 1-3, отличающийся тем, что разделение проводят в газовой смеси, дополнительно содержан1,ей гелий.