CZ2010438A3 - Zpusob separace plynné smesi a zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents
Zpusob separace plynné smesi a zarízení k provádení tohoto zpusobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2010438A3 CZ2010438A3 CZ20100438A CZ2010438A CZ2010438A3 CZ 2010438 A3 CZ2010438 A3 CZ 2010438A3 CZ 20100438 A CZ20100438 A CZ 20100438A CZ 2010438 A CZ2010438 A CZ 2010438A CZ 2010438 A3 CZ2010438 A3 CZ 2010438A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- membrane
- liquid
- permeate
- gaseous mixture
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000009738 saturating Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 53
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/38—Liquid-membrane separation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/13—Use of sweep gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Zpusob separace plynné smesi odlišné od bioplynu na dva proudy, z nichž první je ochuzen a druhý obohacen o alespon jednu složku plynné smesi, pri nemž se plynná smes privádí na jednu stranu kapalné membrány s vyšší afinitou k alespon jedné složce plynné smesi, pricemž kapalná membrána je imobilizována v porézním nosici s dobrou afinitou ke kapaline tvorící membránu, kde první proud se získává jako retentát a druhý jako permeát. Pri tomto zpusobu se ztráty kapaliny z membrány, k nimž dochází odvádením kapaliny v proudu permeátu, nahrazují sycením privádené plynné smesi párou této kapaliny pri teplote vyšší než je teplota, pri níž probíhá membránová separace s následujícím vykondenzováním této páry pri ochlazení plynné smesi v membráne. Zarízení k provádení tohoto zpusobu zahrnující membránový separátor (6), který je kapalnou membránou imobilizovanou v porézním nosici (10) rozdelen na retentátový prostor (6a) a permeátový prostor (6b), pricemž k retentátovému prostoru (6a) je pripojena prívodní armatura (1, 3, 5, 11) pro plynnou smes a odvodní armatura (13, 7, 9) pro proud retentátu a k permeátovému prostoru je pripojena odvodní armatura (8, 14) pro proud permeátu, a v prívodním potrubí (11) pro plynnou smes je zarazen saturátor (5) pro sycení plynné smesi párou použité kapaliny.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu separace plynné směsi odlišné od bioplynu na dva proudy, z nichž první je ochuzen a druhý obohacen o alespoň jednu složku plynné směsi, při němž se plynná směs přivádí na jednu stranu kapalné membrány s vyšší afinitou k alespoň jedné složce plynné směsi, přičemž kapalná membrána je imobilizována v porézním nosiči s dobrou afinitou ke kapalině tvořící membránu. První proud se získává jako retentát a druhý jako permeát. Dále se vynález také týká zařízení k provádění tohoto způsobu, které zahrnuje membránový separátor, který je kapalnou membránou i mobilizovanou v porézním nosiči rozdělen na retentátový prostor a permeátový prostor, přičemž k retentátovému prostoru je připojena přívodní armatura pro plynnou směs a odvodní armatura pro proud retentátu a k permeátovému prostoru je připojena odvodní armatura pro proud permeátu.
Dosavadní stav techniky
Jednotlivé složky plynů se separují různými separačními technikami. Tyto techniky zahrnují například membránové procesy, adsorpcí, absorpci a kryogenní destilaci. S ohledem na skleníkový efekt nabývá v současné době stále více na významu separace odpadního plynu z průmyslových procesů zaměřená zejména na oddělování oxidu uhličitého. Spaliny zbavené hlavní části oxidu uhličitého lze vypouštět do atmosféry aniž by významně přispívaly ke globálnímu oteplování.
Membránové separace se jeví jako perspektivní postupy pro separaci řady různých plynných směsí. Membránovou separací rozumíme proces, při němž dochází k dělení směsi na základě rozdílné propustnosti jednotlivých složek přes selektivní membránu oddělující dva prostory. Transport složek membránou jc ovlivněn jejich fyzikálními a chemickými vlastnostmi, vzájemnými interakcemi složek mezi sebou i s membránou. Při použití porézních membrán jsou složky děleny nejčastěji na základě velikosti částic. U neporézních membrán závisejí transportní vlastnosti především na rozpustnosti složek v membráně, případně na možnosti chemické interakce • · * φφ · φ · · · • · · * Φ Φ Φ Φφφ» • · ΦΦΦ ΦΦφ φφφ • * ΦΦΦ ΦΦ φ* φφ * ··» ΦΦΦφ ΦΦΦ ·· ···· ®· ΦΦ ΦΦΦ ·· mezi jednotlivými složkami a membránou i na difuzních koeficientech složek v membráně.
V současné praxi jsou pro rozdělování plynných směsí užívány membrány neporézní, vyrobené z polymemích materiálů (R. Barker: Recent Developements in Membrane Vapour Separation Systém. Membrane Technology 114 (1999) 9-12). Jejich hlavní nevýhodou je možná kontaminace membrány toxickými látkami. Separační membrány ztrácejí v důsledku kontaminace svoji původní selektivitu a také permeační toky klesají. Kontaminované membrány je nutné vyměnit, při čemž se s nimi musí nakládat jako s toxickým odpadem, což je velmi nákladné.
Jiným možným přístupem je separace plynů pomocí tzv. kapalných membrán (J.E. Bara, S. Lessmann, C. J. Gabriel, E. S. Hatakeyama, R. D. Noble, D. L. Gin, Synthesis and Performance of Polymerizable Room-Temperature lonic Liquids as Gas Separation Membranes, Ind. Eng. Chem. Res. 46 (2007) 5397). Nejnovějším trendem jsou v tomto směru tzv. zakotvené iontové membrány (J.E. Bara, SE. Hatakeyama, DL. Gin, RD. Noble; Improving CO2 Permeability in Polymerized Room-temperature lonic Liquid Gas Separation Membranes through the Fonnation of a Solid Composite with a Room-temperature lonic Liquid, Polym. Adv. Technol.; 19 (2008) 1415.
Zakotvené iontové membrány obsahují iontové kapaliny, které pro svou vysokou selektivitu a molekulární difúzi i zanedbatelnou tenzi par představují ideální látky pro tvorbu kapalných membrán (J. E. Bara , Ch. J. Gabriel , E. S. Hatakeyamaa, T. K. Carlisle: Improving CO2 Selectivity in Polymerized Room-temperature lonic Liquid Gas Separation Membranes through Incorporation of Polar Substituents, Journal of Membrane Science 321 (2008) 3-7). Hlavní nevýhodou kapalných membrán obecně je, že jejich stabilita závisí na mísitelnosti s dělenými látkami, které ne vždy odolají dlouhodobému (či dokonce provoznímu) měření. Iontové kapaliny navíc více či méně pohlcují vlhkost, což vede k poměrně rychlému narušení struktury a tím i stability membrány.
Dosavadní výzkumy ukazují, že pro selektivitu kapalné membrány je rozhodující rozpustnost separované složky v ní (P. Izák, L.Bartovská, K. Friess, M.
• · 4 « v *«··· • · * 4 4 4 «4»44 • · 4 « · 4* ·· 4** • ♦ · « · · 44··
4«·« «· *····
Šípek, Ρ. Uchytil; Comparison of Various Models Fiat for Transport of Binary Mixtures through Dense Polymer Membrane, Polymer, 44 (2003) 2679-2687).
Pro výběr vhodné kapaliny pro separaci je nutné, aby separované plyny byly aspoň o jeden řád rozpustnější ve vybrané kapalině než plyn, kterého je v plynné směsi nejvíce. Výběr kapaliny pro impregnaci v porézní membráně je proto klíčový.
Pro správnou funkci membrány je velmi důležitý výběr tzv. podkladu, do nějž je vybraná kapalina zakotvena, zejména kvůli pevnosti a stabilitě systému. Rovněž je nutná vysoká afinita mezi kapalinou a porézním podkladem.
Nevýhodou všech až dosud známých kapalných membrán pro separaci plynů s cílem získání proudu obohaceného o cenné složky a ochuzeného o balastní a vyloženě škodlivé složky je jistá komplikovanost a nákladnost použitých kapalných systémů a zejména pak určitá nestabilita kapalné membrány způsobená kolísajícím množstvím kapaliny uložené v nosiči membrány. K takovému nežádoucímu kolísání může u relativně těkavých kapalin, jako je například voda, docházet tím, že se za provozu kapalina z membrány rozpouští v separovaném plynu, a tím dochází k faktickému vysušování membrány. Stabilita membrány je přitom velmi důležitá zejména z hlediska kontinuálního provozu separační jednotky.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody řeší způsob a zařízení podle vynálezu, kterc jsou popsány dále.
Předmětem vynálezu je způsob separace plynnné směsi odlišné od bioplynu na dva proudy, z nichž první je ochuzen a druhý obohacen o alespoň jednu složku plynné směsi, při němž se plynná směs přivádí na jednu stranu kapalné membrány s vyšší afinitou k alespoň jedné složce plynné směsi, přičemž kapalná membrána je imobilizována v porézním nosiči s dobrou afinitou ke kapalině tvořící membránu, kde první proud se získává jako retentát a druhý jako permeát. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že ztráty kapaliny z membrány, k nimž dochází odváděním kapaliny v proudu permeátu, se nahrazují sycením přiváděné plynné směsi párou této kapaliny ♦ ··· · ♦ · »* « * • · · · ··♦· · · « • · ·««···» ··· • · · · · « · ··· ·· ··»· « «« ·· ·« při teplotě vyšší než je teplota, při níž probíhá membránová separace s následujícím vykondenzovánim této páry při ochlazení plynné směsi v membráně.
Jako porézní nosiče přicházejí obecně v úvahu jakékoliv materiály s vysokou afinitou k vybrané kapalině, v jejichž pórech může při ochlazení plynné směsi na teplotu nižší než je její rosný bod, spontánně kondenzovat pára kapaliny, jíž je přiváděná plynná směs nasycena. Takovýmto materiálem mohou být polymerní porézní membrány vyrobené například z polytetrafluorethylenu, polyamidu či jiných polymerů nebo keramické membrány například na bázi oxidu hlinitého.
V přednostním provedení tohoto způsobu probíhá permeace do nosného plynu. V jiném provedení se na permeátové straně permeační cely může udržovat snížený tlak.
Předmětem vynálezu je dále také zařízení k provádění tohoto způsobu, které zahrnuje membránový separátor, který je kapalnou membránou imobilizovanou v porézním nosiči rozdělen na retentátový prostor a permeátový prostor. K retentátovému prostoru je připojena přívodní armatura pro plynnou směs a odvodní armatura pro proud retentátu a k permeátovému prostoru je připojena odvodní armatura pro proud permeátu. Podstatou zařízení podle vynálezu je, že v přívodním potrubí pro plynnou směs je zařazen saturátor pro sycení plynné směsi párou použité kapaliny.
Pro správnou funkci způsobu a zařízení podle vynálezu je podstatné, aby byla rozpustnost separovaných plynů v dělicí kapalině výrazně odlišná. Toho se dosáhne správnou volbou dělicí kapaliny. Pro správnou funkci systému je dále nutno zajistit, aby nedocházelo k úbytku kapaliny v pórech nosiče. Plynná směs přiváděná na membránu se proto v předběžném stupni saturuje dělicí kapalinou. Saturace probíhá při teplotě vyšší, než je teplota v membránovém separátoru, v němž je umístěna kapalná membrána imobilizovaná v pórech nosiče. Rozdíl teplot přiváděné plynné směsi a kapalné membrány je takový, aby docházelo ke spontánní kondenzaci kapaliny v pórech. Díky tomu lze zabránit vysušování membrány, které by vedlo ke ztrátě stability a separačních vlastností systému.
·· «« »· ·· · ·· • · · ♦ · · · ·♦ ·· • * « · · ··« · ·« • · ··♦··>· · ·· ··» · · · · ··· ·· ♦ ··· ·· «· «·· ♦·
Výhodou navrženého separačního postupu je jednoduchost uspořádání projevující se sníženými investičními i provozními náklady a zejména pak hladký provoz separační jednotky vyplývající z neustálé obnovy kapaliny v membráně během procesu separace.
Přehled obr, na výkresech
Na připojeném obrázku je schematicky znázorněno příkladné provedení zařízení podle vynálezu.
Způsob podle vynálezu je ilustrován v následujících příkladech provedení prováděných v zařízení ilustrovaném na připojeném obrázku. Příklady mají výhradně ilustrativní charakter a rozsah vynálezu v žádném ohledu neomezují.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Obohacování plynné směsi CH4/CO2/H2S o CH4
Plynná směs tvořená temámí směsí 70% obj. methanu, 30% obj. oxidu uhličitého a 900 ppm sulfanu se přivádí z tlakového zásobníku 1 plynné směsi přes regulátor 3 průtoku plynné směsi do saturátoru 5, kde se plynná směs sytí vodní parou a pak do membránového separátoru 6. Saturátor 5 plynné směsi vodní parou má vyšší teplotu než membránový separátor 6, ve kterém je upevněna porézní podložka z hydrofilizovaného polytetrafluorethylenu impregnovaná vodou. Parciální toky plynů skrze tuto kondenzující vodní membránu při tlaku nad membránou 350 kPa jsou: Jco2 = 22,3 l/(m2h), JCH4 = 1,26 l/(m2h) a JH2S = 0,08 l/(m2h).
| • * | • · | • · · | ||
| v | • * « | • | ||
| « | * · | • · | • · « | |
| • | ||||
| • | • « | • · | • | • · · |
| · | ♦ · ·· | • · | • · | · · · · |
Tabulka 2.
Dělení plynné směsi pomocí kondenzující vodní membrány
| Tlak nad mem- bránou 350kPa | Nástřik | Permeát | Permeační tok (l/m2/h) | Průtok plynů nad membránou (ml/min) |
| Methan | 70 obj. % | 5,4 obj. % | 22,3 | 24 |
| Oxid uhličitý | 29,7 obj. % | 94,2 obj. % | 1,26 | 10 |
| Sulfan | 2800 ppm | 3429 ppm | 0,08 | 10 |
Rozdíl teplot je takový, aby docházelo ke spontánní kondenzaci vody v pórech porézní membrány. Hnací silou procesu separace plynů je rozdílná koncentrace jednotlivých složek plynů a celkový tlak nad a pod membránou. Permeace probíhá do nosného plynu, kterým je dusík přiváděný pod membránu z tlakového zásobníku 2 nosného plynu přes regulátor 4 průtoku nosného plynu. Optimální celkový tlak nad membránou je řízen zpětným regulátorem 7 tlaku.
Příklad 2
Odstraňování CO2 z odpadního plynného proudu z průmyslového procesu
Odpadní plyn z průmyslového procesu má typické složení 25 % obj. O2 a 75 % obj. CO2. Pro ověření separace bylo použito nástřiku plynné směsi dvojího složení, které je uvedeno v tabulce 3. Plynná směs se přivádí z tlakového zásobníku j_ plynné směsi přes regulátor 3 průtoku plynné směsi rychlostí 10 ml/min. do saturátoru 5 plynné směsi vodní parou, do něhož se uvádí vodovodní voda, a pak do membránového separátoru 6. Saturátor 5 plynné směsi vodní parou má vyšší teplotu (27 °C) než membránový separátor 6 (14 °C), ve kterém je upevněna porézní síťka (s póry 3 pm) a na ní vodovodní vodou impregnovaná membrána 10 z hydrofilního teflonu (spory 0,1 pm o tloušťce 30 pm sporozitou 80 %). Efektivní plocha membrány s poloměrem 13 cm je 132,7 cm . Permeace je provedena do nosného plynu, kterým je dusík. Z provedených experimentů plyne, že CO2 může být efektivně odstraněn porézní membránou z hydrofilního teflonu (tabulka 1), v níž kondenzuje voda. Parciální toky plynů skrze tuto „vodní membránu“ při tlaku nad membránou 350 kPa jsou v tabulce 3.
| ·· | ·· | • · « | |||||
| • | • | • | • | • | • | ·· « « | |
| • | • | • | • | • | ♦ · ♦ | ||
| • | |||||||
| • | • | • | • | • | • · | • · « | |
| • | « B | • · · · · |
Tabulka 3
Odstranění CO2 z odpadního plynného proudu ze spalovacího procesu
| Tlak nad membránou 350kPa | Nástřik obj. % | Permeát obj. % | Permeační tok (l/m2/h) | Průtok plynů nad membránou (ml/min) |
| Kyslík | 25 | 4,5 | 2 | 10 |
| Oxid uhličitý | 75 | 95,5 | 45 | 10 |
| Kyslík | 50 | 11 | 5 | 10 |
| Oxid uhličitý | 50 | 89 | 40 | 10 |
Rozdíl teplot je takový (13 °C), aby docházelo ke spontánní kondenzaci vody v pórech porézní membrány. Hnací silou procesu separace plynů je rozdílná koncentrace jednotlivých složek plynů a celkový tlak nad a pod membránou. Permeace probíhá do nosného plynu, kterým je dusík přiváděný pod membránu z tlakového zásobníku 2 nosného plynu přes regulátor 4 průtoku nosného plynu. Optimální celkový tlak nad membránou je řízen zpětným regulátorem 7 tlaku.
Průmyslová využitelnost
Ve výše uvedené příkladové části je vynález ilustrován na příkladu dělení směsi CH4/CO2/H2S a O2/CO2 za použití vodní membrány imobilizované v hydrofilizovaném porézním polytetrafluorethylenu, jako nosiči. Vynález se však neomezuje na příkladně uvedené separace. Je zřejmé, že zlepšení separačního procesu, kterého se dosahuje za použití principu “kondenzující membrány” (tj. s kompenzací ztrát kapaliny odváděné z membrány jejím průběžným doplňováním vykondenzováním z proudu plynné směsi) je obecně využitelné v celé řadě dalších aplikací, z nichž lze například jmenovat oddělování methanu od sulfanu, jako v případě zpracování důlního plynu, oddělování sulfanu ze vzduchu, jako v případě zpracování toxických sopečných plynů, oddělování oxidu uhličitého nebo siloxanů nebo aromatických uhlovodíků ze vzduchu v případě různých ekologických aplikací.
| *9 | 99 | 9 9 | 99 | 9 99 | ||
| * | 9 | 9 9 | 9 | * | 9 | ··· 9 |
| 9 | 9 | 9 | 9 | 999 | 9 9 9 | |
| • | ||||||
| 9 | 9 • · | 9 9 9 V 9 | 9 | 9 • 9 | 9 9 9 9 | 9 9 9 9 · · · · |
Claims (3)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob separace plynné směsi odlišné od bioplynu na dva proudy, z nichž první je ochuzen a druhý obohacen o alespoň jednu složku plynné směsi, při němž se plynná směs přivádí na jednu stranu kapalné membrány s vyšší afinitou k alespoň jedné složce plynné směsi, přičemž kapalná membrána je imobilizována v porézním nosiči s dobrou afinitou ke kapalině tvořící membránu, kde první proud sc získává jako retentát a druhý jako permeát, vyznačující se tím, že ztráty kapaliny z membrány, k nimž dochází odváděním kapaliny v proudu permeátu, se nahrazují sycením přiváděné plynné směsi párou této kapaliny při teplotě vyšší než je teplota, při níž probíhá membránová separace s následujícím vykondenzováním této páry při ochlazení plynné směsi v membráně.
- 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že permeace probíhá do nosného plynu.
- 3. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, zahrnující membránový separátor (6), který je kapalnou membránou imobilizovanou v porézním nosiči (10) rozdělen na retentátový prostor (6a) a permeátový prostor (6b), přičemž k retentátovému prostoru (6a) je připojena přívodní armatura (1, 3, 5, 11) pro plynnou směs a odvodní armatura (13, 7, 9) pro proud retentátu a k permeátovému prostoru je připojena odvodní armatura (8, 14,) pro proud permeátu vyznačující se tím, že v přívodním potrubí (11) pro plynnou směs je zařazen saturátor (5) pro sycení plynné směsi párou použité kapaliny.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100438A CZ303107B6 (cs) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | Zpusob separace plynné smesi a zarízení k provádení tohoto zpusobu |
| EP11764670.3A EP2576011A2 (en) | 2010-06-02 | 2011-05-13 | A process for the separation of a gaseous mixture and an apparatus for carrying out the same |
| PCT/CZ2011/000051 WO2011150898A2 (en) | 2010-06-02 | 2011-05-13 | A process for the separation of a gaseous mixture and an apparatus for carrying out the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100438A CZ303107B6 (cs) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | Zpusob separace plynné smesi a zarízení k provádení tohoto zpusobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2010438A3 true CZ2010438A3 (cs) | 2012-01-18 |
| CZ303107B6 CZ303107B6 (cs) | 2012-04-04 |
Family
ID=44720457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20100438A CZ303107B6 (cs) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | Zpusob separace plynné smesi a zarízení k provádení tohoto zpusobu |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2576011A2 (cs) |
| CZ (1) | CZ303107B6 (cs) |
| WO (1) | WO2011150898A2 (cs) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3844735A (en) * | 1972-09-13 | 1974-10-29 | Standard Oil Co | Process |
| US4239506A (en) * | 1976-07-09 | 1980-12-16 | Standard Oil Company (Indiana) | Use of aqueous, non-sweep liquid during membrane separation |
| US4737166A (en) * | 1986-12-30 | 1988-04-12 | Bend Research, Inc. | Acid gas scrubbing by composite solvent-swollen membranes |
| SU1581354A1 (ru) * | 1988-01-26 | 1990-07-30 | Предприятие П/Я А-1758 | Составна жидка мембрана дл разделени газовых смесей |
| US4961758A (en) * | 1988-11-15 | 1990-10-09 | Texaco Inc. | Liquid membrane process for separating gases |
| CA2024348A1 (en) * | 1990-08-30 | 1992-03-01 | John Kevin Dobitz | Liquid membrane process for separating gases |
| US20090165646A1 (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-02 | Sarang Gadre | Effluent gas recovery process for silicon production |
-
2010
- 2010-06-02 CZ CZ20100438A patent/CZ303107B6/cs unknown
-
2011
- 2011-05-13 EP EP11764670.3A patent/EP2576011A2/en not_active Withdrawn
- 2011-05-13 WO PCT/CZ2011/000051 patent/WO2011150898A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011150898A3 (en) | 2012-01-26 |
| WO2011150898A2 (en) | 2011-12-08 |
| CZ303107B6 (cs) | 2012-04-04 |
| EP2576011A2 (en) | 2013-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102796453B1 (ko) | 메탄, 이산화탄소 및 황화수소를 함유하는 가스 혼합물로부터 메탄을 분리하기 위한 디바이스 및 프로세스 | |
| He et al. | High-permeance polymer-functionalized single-layer graphene membranes that surpass the postcombustion carbon capture target | |
| Janakiram et al. | Field trial of hollow fiber modules of hybrid facilitated transport membranes for flue gas CO2 capture in cement industry | |
| Kárászová et al. | Gas permeation processes in biogas upgrading: A short review | |
| Qiao et al. | PVAm–PIP/PS composite membrane with high performance for CO 2/N 2 separation | |
| Heile et al. | Establishing the suitability of symmetric ultrathin wall polydimethylsiloxane hollow-fibre membrane contactors for enhanced CO2 separation during biogas upgrading | |
| Kárászová et al. | A water-swollen thin film composite membrane for effective upgrading of raw biogas by methane | |
| Wongchitphimon et al. | Polymer-fluorinated silica composite hollow fiber membranes for the recovery of biogas dissolved in anaerobic effluent | |
| RU2605593C2 (ru) | Способ извлечения гелия и устройство для его осуществления | |
| JP2006507385A (ja) | 膜分離プロセス | |
| Dolejš et al. | Simultaneous hydrogen sulphide and carbon dioxide removal from biogas by water–swollen reverse osmosis membrane | |
| AU2014238156B2 (en) | Method and apparatus for desorption using microporous membrane operated in wetted mode | |
| Chen et al. | Boosting membranes for CO2 capture toward industrial decarbonization | |
| AU2013350316B2 (en) | Process and apparatus for heat integrated liquid absorbent regeneration through gas desorption | |
| Chenar et al. | The effect of water vapor on the performance of commercial polyphenylene oxide and Cardo-type polyimide hollow fiber membranes in CO2/CH4 separation applications | |
| Atlaskin et al. | Evaluation of the absorbing pervaporation technique for ammonia recovery after the Haber process | |
| Lee et al. | Integrated membrane contactor absorber/regeneration column process for CO2 capture with large scale module at various operating conditions | |
| CN109906111B (zh) | 组合的酸性气体捕获和水提取工艺 | |
| EP2576010B1 (en) | A process for enriching of methane in biogas from sewerage plants or agricultural basic industries in methane and an apparatus for carrying out the same | |
| Sedláková et al. | Biomethane Production from Biogas by Separation Using Thin‐Film Composite Membranes | |
| JP2008104953A (ja) | ガス分離方法及びガス分離装置 | |
| JP2022184754A (ja) | 気体の分離方法 | |
| CZ2010438A3 (cs) | Zpusob separace plynné smesi a zarízení k provádení tohoto zpusobu | |
| Žitková et al. | Application of Water‐Swollen Thin‐Film Composite Membrane in Flue Gas Purification | |
| JP2023178968A (ja) | 気体分離装置および気体分離方法 |