SU1119718A1

SU1119718A1 - Способ разделени газовых смесей

Info

Publication number: SU1119718A1
Application number: SU833543472A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Лагунцов; Евгений Владимирович Левин
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт
Priority date: 1983-01-14
Filing date: 1983-01-14
Publication date: 1984-10-23

Abstract

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, включающий создание потока газовой смеси высокого давлени с одной стороны полупроницаемой мембраны, обогащающегос труднопроникающими компонентами , противоточного потока газовой смеси низкого давлени с другой стороны полупроницаемой м-емб.раны, обогащающеюс легкогфопикающими компонентами, подачу исходной газовой смеси в промежуточную точку потока высокого давлени , компремирование выход щего потока низкого давлени , разделение скомпремированного потока на две части, подачу одной части па вход потока высокого давлени , вывод второй его части в виде продукта, обогащенного легкопроникающими компонентами, и вывод потока высокого давлени в виде продукта , обогащенного, труднопропикающими компонентами отличающийс тем, что, с целью снижени капитальных и энергетических затрат при заданных степени разделени и производительности по обоим продуктам , разделение скомпремированного потока i осуществл ют на дополнительной полупроницаемой мембране с отводом проникающесл го через нее потока в виде продукта, обогащенного легкопроникающим ; компонентами.

Description

со

vj

Изобретение относитс к области разделени газовых смесей и может быть использовано в технологических процессах с использованием полупроницаемых мембран.

В современной промышленности дл получени веществ, обогащенных определенными компонентами газовых смесей, примен ют способы, основанные на различной способности компонентов проникать через мембранные перегородки. При этом процесс разделени осуществл ют таким образом, что раздел емую смесь пропускают по одну сторону мембранной перегородки в область высокого давлени , а на мембране создаетс градиент концентраций между област ми высокого и низкого давлени . Дл получени большего эффекта используют способы , основанные либр на построении каскадных схем процесса разделени , либо на последовательном разделении смеси с использованием мембран с различными селективными свойствами 1.

Однако эти способы вл ютс дорогосто щими , так как дл своей реализации требуют больщого числа компрессоров, сложного технологического оборудовани и высоких габаритов - в первом случае, и св заны с трудност ми в подборе мембран с требуемыми селективными свойствами - во втором.

Известен способ разделени газовых с.месей с помощью полупроницаемых мембран, включающий создание потока газовой смеси высокого давлени с одной стороны мембраны , который обогащаетс труднопроникающими через мембрану, компонентами, и противоточного потока газовой смеси низкого давлени с другой стороны мембраны, обогащающегос легкопроникающими компонентами . Исходную газовую смесь подают в промежуточную точку потока высокого давлени . Выход щий поток низкого, давлени компремируют, дел т на две части, одну из которых подают на вход потока высокого давлени , а вторую часть используют в качестве продукта, обогащенного легкопроникающими компонентами, а в качестве продукта , обогащенного труднопроникающими компонентами, используют вход щий поток высокого давлени . Такой способ разделени часто называют разделением в противоточной мембранной колонне непрерывного действи 2.

Однако с ростом степени разделени исходной смеси по легкопроникающему через мембрану компоненту значительно возрастают как длина колонны (соответственно необходима площадь мембраны и капитальные затраты), так и величина компремируемого потока (энергетические затраты)

Цель изобретени - снижение капитальных и энергетических затрат при заданных

степени разделени и производительности по обоим продуктам.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу разделени газовых смесей , включающему создание потока газовой смеси высокого давлени с одной стороны полупроницаемой .мембраны, обогащающегос труднопроникающими компонентами , противоточного потока газовой смеси низкого давлени с другой стороны полупроницаемой мембраны, обогащающегос легкопроникающими компонентами, подачу исходной газовой смеси в промежуточную точку потока высокого давлени , компремирование выход щего потока низкого

давлени , разделение скомпремированного потока на две части, подачу одной части на вход потока высокого давлени , вывод второй его части в виде продукта, обогащенного легкопроникающими компонентами, и вывод пот жа высокого давлени в виде продукта , обогащенного труднопроникающими компонентами, разделение скомпремированного потока осуществл ют на дополнительной полупроницаемой мембране с отводом проникающего через нее потока в виде продукта , обогащенного легкопроникающими компонентами.

При ЭТОМ происходит дополнительное разделение смеси, которое позвол ет повысить концентрацию в отборе легкопроникающего компонента, при неизменной величине потока его отбора. При заданных величинах степени разделени смеси и производительности по обоим продуктам дополнительное разделение дает возможность сократить площадь мембраны в колонне и величину

перерабатываемого потока вещества. Уменьшение площади мембраны колонны значительно превышает площадь дополнительной мембраны.

Достигаемый эффект св зан в первую

очередь с тем, что через дополнительную мембрану проходит лищь мала часть скомпремированного потока и, соответственно, разделительна способность ее единицы площади близка к максимально возможной и намного превышает соответствующую величину дл мембраны, работающей в колонне. Уменьшение величины компремируемого потока (уменьшение мощности компрессора) св зано с уменьшением циркул ционного потока, обусловленного уменьшением требуемой степени обогащени легкопроникающего компонента в колонне.

Предлагаемый способ используют при получении газа СОг концентрации 94,6% из смеси газов Концентраци СО в-потоке питани составл ет 52,6%. Разделение газов производитс на мембранной колонне длиной 5 м. Мембрана выполнена в виде полых волокон из силиконовой резины. Высокое давление составл ет 220 кПа, а

низкое давление 98 кПа. Величина циркул ционного потока измен етс от 85 до 7 моль/с. Поток отбора, обогащенного легкопроникающими компонентами, составл ет 2,37 моль/с, а отбора, обогащенного труднопроникающими компонентами, - 2,39 моль/с. Если выход щий поток низкого давлени подвергнуть дополнительному разделению на мембране из того же материала, причем сохранить рабочие параметры процесса, концентрацию СОз в отборе и производительность установки, то за счет снижени тре- . буемой концентрации СО на выходе потока низкого давлени почти до 90%, удаетс сократить длину колонны на 35%. Площадь дополнительной мембраны составл ет всего около 5% от первоначальной площади мембраны колонны. Величина компремируемого. циркул ционного потока и соответственно

затраты электроэнергии при этом сокращаютс в два раза. В виду малого гидродинамического сопротивлени увеличение энергозатрат , требуемых дл обеспечени работы дополнительной мембраны, - незнач тельно.

Эффективность, достигаема при разделении газовых смесей по предлагаемому способу по сравнению с известным, приводит к значительной экономии дорогосто щего мембранного материала, а также к существенному снижению капитальных и энергетических затрат и не зависимо от вида состава раздел емой смеси и характеристики селективности мембраны.

Эффективность использовани предлагаемого способа повыщаетс при увеличении требуемой концентрации легкопроникающего компонента в потоке его отбора.

Claims

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, включающий создание потока газовой смеси высокого давления с одной стороны полупроницаемой мембраны, обогащающегося труднопроникающими компонентами, противоточного потока газовой смеси низкого давления с другой стороны j .

полупроницаемой мембраны, Ьбогащающш ося легкопроникающими компонентами, подачу исходной газовой смеси в промежуточную точку потока высокого давления, компремирование выходящего потока низкого давления, разделение скомпремированного потока на две части, подачу одной части на вход потока высокого давления, вывод второй его части в виде продукта, обогащенного легкопроникающими компонентами, и вывод потока высокого давления в виде продукта, обогащенного, труднопроникающими компонентами отличающийся тем, что, с целью снижения капитальных и энергетических затрат при заданных степени разделения и производительности по обоим продуктам, разделение скомпремированного потока _sосуществляют на дополнительной полупро- S ницаемой мембране с отводом проникающего через нее потока в виде продукта, обогащенного легкопроникающими компонентами.

SU .,.,1119718 >