DE1517939A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen von Fluidgemischen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen von Fluidgemischen

Info

Publication number
DE1517939A1
DE1517939A1 DE1966P0038855 DEP0038855A DE1517939A1 DE 1517939 A1 DE1517939 A1 DE 1517939A1 DE 1966P0038855 DE1966P0038855 DE 1966P0038855 DE P0038855 A DEP0038855 A DE P0038855A DE 1517939 A1 DE1517939 A1 DE 1517939A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
porous
membrane
τοη
diffused
product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE1966P0038855
Other languages
English (en)
Inventor
Mccormack William Brewster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of DE1517939A1 publication Critical patent/DE1517939A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
    • 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
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B01D63/04—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
    • B01D63/043—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies with separate tube sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
    • C01B21/0405—Purification or separation processes
    • C01B21/0433—Physical processing only
    • C01B21/0438—Physical processing only by making use of membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
    • C01B21/0405—Purification or separation processes
    • C01B21/0433—Physical processing only
    • C01B21/0438—Physical processing only by making use of membranes
    • C01B21/0444—Physical processing only by making use of membranes characterised by the membrane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/048—Composition of the impurity the impurity being an organic compound
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ β München 27, Pienzencwetstrcifte28 DR. DIETER MORF ^^483225^ 48*4,5
^— Telegramme: Chemmdus München
Patentanwälte ^ä**^**^*"^ ■
24. Pebruar 1966
OH 3584-A
E.I. SU ΡΟϋίϊ D.3 iflSMCUßS AND COMPANY 10th and Market Streoto, Wi oaington, Delaware i9 898, V.St.A.
Verfahren und Vorrichtung sum Zerlegen von Fluidgemisehen
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine verbeseerte Vorrichtung zum Zerlegen von FluidgemiBchen durch selektive Diffusion durch uriporöse organische Polymermembranen, die von porösen Röhren oder Kapillaren aus Glas oder einera organischen Polymeren getragen werden»
Es sind bereits irerschiedeno Verfahren zum Abtrennen eines oder mehrerer Bestandteile aus Fluidgemischen, und zwar sowohl aus Oeni£chen von Gasen sowie auch au3 Gemischen von Plüesigkeiten, äurch selektive Diffusion durch unporöse Membranen bekannt. Ein Verfahren, daa a]3 "aktivierte Diffusion" bekannt ist, int von P.M. Barrer in einer Arbeit, betitelt "Activated Diffusion ±n Membranes", in Tranoactiono of the Faraday Society, Load 55, 1939,- Sei'e 644-656, beschrieben. Die glei-
- 1 - BAD
OR 3584-A
Eraiheinung wird in ien tffJA-Pat mfcHührii'ten 2 540 i^i viii 2 f»40 -1Ji* als "Durchdringung" ("permeation") durch dünne, in·· poröao Membranen bezeichnet. Man stellt sich vor, dass bei dieoem Verfahren eine oder mohrere Komponenten des Gemische β in einer Oberfläche der Mom bran in Lösung gehen, unter cUm Einfluss eines Druck- oder KonzentrationsgefälJoe duruh die Membran hindurchwandern und aus eier anderen Ober jtttoh«? der Membran herausgelöst werden. Hohe TrennungRgvuda ru'den hierbei erzielt, wenn einige Beahirndtoile deo Geml» ·- ί Infolge unterSühiedlioher chemlaehur Konstitution oder Mo: jKuJ.ai'grösee schneller durch dio Membran hindurohwandern als mn' ><>},
Die Abtrennung von flüssigen ^lösungsmitteln aus Innungen, die ionenbildende Stoffe oder Stoffe von hohem Mololculargewioht gelöst enthalten, durch umgekehrte Osmose ähnelt In vielen Un ziehungen der aktivierten Diffusion. Man kann ο ich rornfe·*) ■ «r» dass die umgekehrte Osmose dadurch zustande kommt, daee β! ^h das Lösungsmittel in einer unporb'san Membran be/ot'^ugt 'Hüh; und unter dem Einfluss eines höheren als des no^nu m Otimu Tischen Druckes der Lösung durch die Membran hlndu-rvhwaniJUr^ Die Trennung findet statt, weil das Lösungsmittel «tine h.öh)i" Löslichkeit und tfanderungsgeechwindigkait aufweLot als dh lonenbildenden oder hochmolekularen Bestandtοile dna
BAD ORIGINAL
ο η 811 / m Γι
OR 3534-A
Man hat bereite viele verschiedene Membranwerkstoffe zur Zerlegung von Fluidgemisohen ciurch aktivierte Diffusion oder umgekehrte Oanoae verwendet. Verschiedene Arten von organischen Membranen eignen sich zur Verlegung von Flüssigkeiten und Gasen. Glae- un<i !totallmembranen können zum Abtrennen gewisser Gase aus ihren Gemischen verwendet werden. Im Schrifttun ist verschiedentlich betont worden, dass eine äusserst grosse Oberfläche einer sehr dünnen Membran erforderlich ist, un die Diffusion einer genügenden Menge eines Bestandteiles eines Gemisches zu erzielen, so das-β das Verfahren für die Zerlegung von Gemischen praktisch verwertbar ist. Gewöhnlich ist die Diffusionsgeschwindigkeit um so grosser, je dünner die Membran ist; aber eine der grossen Schwierigkeiten besteht darin, Mittel und Woge zu finden, um grosse Oberflächen von sehr dünnen unporösen Membranen' abzustützen.
Kunststoffolien mit Dicken von 2,5 bis 250 μ sind als DiffueioBssohranken in Form flacher Platten und in einigen Fällen in Form von Rohren von verbaltniomaseig grossem Durchmesser verwendet wordene Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Folien durch Auflösung des diffundierenden Fluide in der Folie init der Zeit oft quellen, wodurch die Folie unter der weiteren Einwirkung des Druokunterschiedes, der zwischen beiden Seiten der Folie besteht, geßchwächt wird und schliesslioh bricht. Om die Folie zu verstärken, hat man verschiedene poiif-.i-
BAD 209811/0355
OR 3584-A
ruse Träger vorgeschlagen» wie sehr feine DrahtnetBe, poröee gesinterte Metalle oder keramische Stoffe. Diese haben sioh jedoch alle als für praktische Zwecke unzulänglich erwiesen* Der Hauptnachteil scheint lnre grosse Porengrösse zu sein« infolge deren die dünne Folie unter der Einwirkung τοη Druck auf ihre ungesttitzte Seite in die Foren hineingetrieben wird. Daher brechen die Folien selbst bei Verwendung solcher Träger. Xn Anbetracht der grossen Maschen- oder Forenweite der bisher zur Verfügung stehenden Träger müssen die unporösen Folien eine hinreichende mechanische festigkeit beettsen, um der Verformung und dem Bruch zu widerstehen. Hierduroh wird die Wahl der Werkstoffe« die tsur Herstellung der Folien verwendet werden können» stark eingeengt.
Die bisher bekannten Diffusionstrennvorrichtungen sind in vielen verschiedenen Arten und Formen gebaut und zusammengesetzt worden. Hin den genauen relativen Wirkungsgrad der jeweiligen geometrischen Anordnung zu bestimmen» kann man eine •'Wirkungezahl" errechnen, die nachstehend definiert wird. Die Wirkunge- ' zahl 1st unabhängig von dem verwendeten Werkstoff und von den Bedingungen, unter denen dits Vorrichtung betrieben wird« Ftto-"" eine gegebene Zuaaxmneneetzung der Diffusionssohranke» ein gegebenes, der Trennung unterworfenem Gemiach, eine gegebene Temperatur und gegebene Eingangs- "und Ausgangs drucke ist die Wirkungsssabl ein Maee für· die Höchstgeschwindigkeit, Bit der
- 4. - BAD ORIGINAL
2 0 9811/0355
OR 3584-Α
die Diffusion erwartet werden kann. Die Wirkungezahl läset eich durch die folgende Gleichung darstellen:
VTirkungezatil «
In dieeer Sleichjjng bedeutet A/V die effektive Fläche der Diffusionssohranke je Volunieneinheit der Diffusionsvorriohtung, T die Sicke der Diffusionesohranke und pi das Verhältnis des Umfarges zum Durchmesser eines Kreises0 Bs ergibt sich also, dass die Diffusionsschranke Is Interesse des höchsten Wirkungsgrades möglichst dünn sein und eine grosso Oberfläche je VoIumeneinhelt aufweisen muss.
Die Erfindung stallt ein Verfahren und eine Vorrichtung sun Trennen der Komponenten von Fluidgeaiachen mit hohem Wirkungsgrad infolge einer hohen Diifusionsgeschwindigkeit je Volumeneiii-.cit zur Verfügung. Das Verfahren und die Vorrichtung geaäes de? B.cfindung gestatten die praktische Verwendung von MembranvreriistofC^u, die ausseist dLnn und/oder sohwaoh ε ο wie nlohtaelbstt:?agund sind, in Pilafora. Die Erfindung stellt Meabra- nen in einer ?oni und einer Anordnung zur Verfügung, duroh dl« die H'icliteile ier oisher bekannten Methoden dee Abstüteens τοη foller. Teraieden werden.
Geiaäss der Erfindung worden Ga^e und Flüssigkeiten duroh Diffus j on durch eine unporöee organisohe polymere Membran aer- :«.egt, d:..s von porösen Bohren oder Kapillaren aus Glas oder or-
209811/0355
OR 3584-Α
ganieohen Polymerisaten geetütet wird» Durch die Anwendung der gestützten Membran und Form von hohlen Röhren oder Kapillaren kann der Wirkungsgrad der Trennvorrichtung bedeutend über denjenigen hinaus gesteigert werden, der mit abgestützten Pollen oder grosson Rohren eraielbar ist· Die hohlen Trägerkapillaren können z.B. die Gtrösse von Textilfasern besitzen und Auseendurohmeaser von etwa 20 bis 250 μ haben» und der or~ ganisohe polymere Belag auf den Kapillaren kann eine Dicke von 1 bis 32 μ aufweisen· Es können jedoch auch hohle poröse Träger alt grösseren Aussendurohmessern verwendet werden. Das erfindungsgenässe Verfahren kann z.B. mit Aussendurohnessern von 1 na (100C μ) leioht durchgeführt werden. Im allgemeinen besitzen die hohlen porösen Träger eine solche Orösse« dass WIrkungszahlan von mehr als 20 000 cm ersielt werden, wenn die porösen Träger mit .einem unporösen organischen Polymeren besohlohtet sind und in einer dioht gepackten Anordnung bei einem Dif fusions trennverfahr en gemäss der Erfindung verwendet werden·
Im allgemeinen sollen die erfindungsgemäss verwendeten hohlen Trägerröhren sine solche Wandstärke besltsen» dass sie genügende Festigkeit aufweisen» um äusseren Drüeken von einigen hundert Atmosphären zu widerstehen. Hierfür ist es gewöhnlich swecksässig, Kapillaren mit einem Verhältnis von Aussendurchmeeeer su Wandstärke von 6 : 1 bis 9 » 1 zu verwenden. latürllch können auch hohle Kapillaren mit niedrigeres] oder höher»*.
BAD ORJGiNAL — ο —
209811/0355
OR 3584-A
Verhältnis von Auesendurohaeseer bu Wandstärke verwendet werden a Wenn man bei niedrigen Drucken arbeitet, kann dieses Verhältnis sogar 18:1 oder noch mehr betragen«
Bei Verwendung solcher Kapillarfasern kann man nach der obigen Gleichung errechnete Wirkungszahlen erreichen, die weit grosser sind, als sie bisher in Betracht gezogen wurden» Verwendet man κ.B. die in der Arbeit "Process Hatural Gas by Permeation11 roh CJ. Walters, Petroleum Befiner, Kai 1959« Seite 147-150, beschriebene Vorrichtung mit Diffaeioneröhren τοη 1570 μ Aussendurchnease? und 1H0 μ lichter Weite und in der dort be~ sohriebenen geometrischen Anordnung, so erhält man Wirkungszahlen von nur 7»9 cm ~« Selbst wenn die Röhren dicht gepackt sind (in quadratischer Dichtpackung, d.h. in einer Anordnung, bei der alle Röhren parallel zueinander liegen und jede Rühre mit vier anderen Röhren in Berührung steht), ist nur eine WIrkungszahl von höchstens 255 cm erreichbar. Diese Wirkungszahlen sind aus der obigen Gleichung berechnet, wobei ale Fläche der logarithmisch Kittelwert der äusseren und der inneren Flächen dei' röhrenförmigen Membran und als Dlffusionesohrankendickt de» arithmetische Hittelwert des äusseren und des inneren Durchmessers der röhrenförmigen Membran eingesetzt wird*
In einer Vorrichtung gemäss der Erfindung erhält, man bei Ver-Wendung von hohlen Kapillaren mit einem Verhältnis von Auaeendurohmesser au Wandstärke von vorzugsweise nicht mehr als
" 7 " BAD OWQINAL
2Ο·811/03ΒΒ
OR 3584-A
18 x 1 in Quadratischer Dichtpackungeanordnung die folgenden VTirkungs zahlen:
Aussen-
durohmes-
eer, μ		 T)IaJ(Hs der
Dv.ffusione-
B.ihranke, u		 jjurchaeseer
der porösen
Röhren, μ		 Wirkungeeahl 20 000
250 18,5 213 400 000
250 1 248 56 000
170 10 150 20 000
100 32 36 20 000
85 32 21 ÜOO 000
100 1 98 1 450 000
28 1 26 3 840 000
25 2 21 1
Der poröse Glas träger, der geaiäsa der Erfindung verwendet werden kann, ist e*η mit Säure ausgelaugtes poröses Glas, welohee vor der Vr.glasung durch Erhitzen gewonnen wird, wie es in den ÜSA-ratöü Seeliri.ften 2 106 744, 2 315 328 und 2 315 329 beschrieben ist. Diasea Glas kann vor der Wärmebehandlung und dom Aunl&ugen z\. dtinncn Kapillarfäden ausgesogen werden, z.B. nach dom von 3.1, Shard in "Glase Engineering Handbook1', Verlag Moüraw-Hill., .'958, beechriebenen Verfahren»
Die eriinc-.ungsgemäss verwendeten porösen organischen polymere^ Trägerfädcii koanen nach beliebigen bekannten Verfahren herge- .
BAD
OR 3584-A
stellt werden. Z.B. können sie duroh Strangpressen aus einer Sohmelse oder einer Lösung des Polymerisates hergestellt werden. Haoh dem Strangpressen aus Lösung kann das Lösungsmittel duroh Auswaschen mit einer Flüssigkeit oder duroh Verdampfon entfernt werden. Das poröse Gefüge kann ersielt werden, indes nan der etrangsupressenden Schmelze oder Lösung Stoffe susetst, die von der Struktur des Polymeren getrennt bleiben« nachdem sich die hohlen Kapillaren gebildet haben» und die sioh naoh verschiedenen Verfahren, z.B. duroh Extraktion alt eine» selektiven Lösungsmittel, oder duroh Verdampfen, entfernen lassen. Diese Porenbildner können Gase «ein, die sieh duroh Zerseteung oder lurch Reaktion der Bestandteile des 8trangpressgemisohes bilden, sie können auch polymere oder niohtpolymere Weichmacher oder Verdünnungsmittelr anorganische SaIse odsr andere Stoffe sein,, die sich später sweoks Bildung eines porösen (refugee entfernen lassen» Poröse Kapillarröhren können ' auch durch Strangpressen von körnigen Polymeren in der Iahe ihres anfänglichen Sohmelspunktss oder alt geeigneten polymeren Bindemitteln erhalten werden. Bis naoh irgendeiner dieser Methoden gewonnenen porösen polymeren Hohlkapillaren besitsen vorsugsweiso Aussendurohveseer von weniger als 250 μ und können sogar Aussendurohaeeser von nur etwa 20 μ aufweisen· Ihr· Poren sollen von einer Grösee sein« die Bit der Porengröese des oben beschriebenen porOsen Glasträgers vergleichbar ist; ihr Durchmesser beträgt jedoeh vorsugsweise nur einen kleinen ·
- 9 - BAD ORlOfNAL
209011/0355
' η/
OR 3584-A
Bruchteil ihrer Wandstärke* Diese porösen polymeren Kapillarröhren können aus beliebigen natürlichen oder synthetischen Stoffen hergestellt werden, die die geeigneten physikalischen und chemischen Eigenschaften aufweisen.
Diese hohlen porösen Kapillarröhren aus Glas oder organischen Polymeren werden auf ihrer Innenseite oder Aussenselte oder innerhalb ihrer Porenstruktur nach beliebigen geeigneten Verfahren mit einen: unporösen Film von beliebigen organischen Polymeren überzogen« Das jeweilige Polymere ist natürlich so sru wählen, dass seine Selektivität die gewünschte Trennung nerbeiführt. Verschiedene organische Polymere besitzen bekanntlich verschiedene Dlffusior.akoeffisienten tür verschiedene diffundierende Gase oder Flüssigkeiten, und man kann normalerweise erwarten, dass bei Verweudrng einer Diffusionsschranke, die aus irgendeinem organischen polymeren Filmbildner besteht, deν einen unporösen Film bildet, eine gewisse Zerlegung •'r^cird·- eines gegebenen Gemisches erzielt wird. Typische erfindungageöäss verwendbar· Filmbildner sind ι.Β. Celluloseacetat, PoIyätl* Aenterephthalat, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyhexaaethylenadipinsäureamid, Mischpolymerisate aus Xthy1en und Propylen oder aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, regenerierte Cellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol oder ander· filmbildende Polymerisate, dl· «it öder ohne Träger unporOee.Filme bilden. Das Überziehen
BAD - 10 -
209811/0365
OR 5584-A
der Fäden kann in beliebiger Weiee erfolgen, β.B, durch kontinuierliches Beschichten der frisch ausgezogenen Fäden oder durch Einwirkung einer sehr verdünnten Lösung des Polymeren auf die Röhren, wenn sie für die Verwendung vorbereitet werden, oder Bchliesalioh indem man das Polymerisat auf der äusseren oder inneren Grenzfläohe der porösen Röhren durch Polymerisation oder Ausfällung erzeugt. Wann der diffundierende Stoff auf das Polymerisat eine zu hohe Quell- oder Lösewirkung ausübt, kann es zweckmässig sein, den Quellungegrad durch Härten oder Vernetzen zu begrenzen. Dies kann zweckxnässig an Ort und Stelle nach den Beschichten der porösen Röhren erfolgen*
Durch die Verwendung von hohlen Fasern oder Kapillaren werden nicht nur äusserst grosse Oberflächen zur Verfügung gestellt, sondern man kann auch unporöse Membranen von äusserst geringer Dicke verwenden, da die poröse Kapillare selbst eine genügende Stütze für den sehr dünnen PiIm aus dem unporösen Stoff bildet, so dass verhältnismässig hohe Drucke auf die Ausseneeite oder die Innenseite soloher Röhren zur Einwirkung gebracht werden können. Infolgedessen kann man bei dem erfindungsgemäs- J\ sen Verfahren mit um ein Vielfaches höheren Druokunteraohieden arbeiten, als es bei den bisher bekannten Trennvorriohtungen unter Verwendung von unporösen fäden oder Folien von sogar viel gröseerer Dicke möglich war. Bei Verwendung von porösen Olaekapillaren mit einem Ausscndurchmesser von 150 μ und einer '
« Λ « Ä - - BAD ORIGINAL
209811/0355
OR 3584-A
Wandstärke von 15 μ kann ein Auseendruck von mehr ale 140 kg/ cm eur Einwirkung gebracht werden. Bei dem erfindungsgemäsaen Verfahren ermöglicht die Kombination der Merkmale der unporösen Membran, nämlich die groese Oberfläche je Volumeneinheit, die äusserst geringe Filmdicke und die Arbeitefähigkeit bei hohen Drucken, die Erreichung eines sehr hohen Trennungswirkungsgrade β.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der. Erfindung können sun Abtrennen.von Gasen oder Flüssigkeiten aus Gemischen der in des oben genannten Schrifttun' beschriebenen Art angewandt werden, la man unporöse Filme jeder bisher bekannten Art in Kombination mit den feinen, hohlen, porösen Trägerfäden verwenden kann. Das Verfahren eignet sioh daher sum Entsalzen von Meerwasser, sum Konzentrieren von Zuckerlösungen und sonstigen LOsungen, zum Zerlegen von Gemischen aus organischen Verbindungen, anorganischen Verbindungen oder beiden und «um Abtrennen von Gasen, wie Wasserstoff aus Erdgas, sun Trennen von Sauerstoff und Stickstoff, von Helium und Methan und für ähn-Trennvorgänge.
B«i dem erfindungegemäeeen Dlffusionetrennverfahren können die hohlen beschichteten Kapillaren in Bttndeln (in dichter Fackung) in einem Druokgefäss angeordnet sein, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Flg. 1 ist eine teilweise im Schnitt ausge-
- 12 '- BAD ORIGINAL
209811/0355
OH 3584-A
führte Seitenansicht einer besonderen Ausführungefora, bei der die Bündel in einem Druekgefäss angeordnet Bind., fig« 2 iflt eine Draufsicht auf die Platte» in der die Hohlfaserbttn- del befestigt eind. Pigο 3 ist ein vergrusserter Querschnitt duroh eine erfindungsgemäes verwendete, mit einem Polynerisatfilm beschichtete hohle Kapillare·
Das Druckgefäßes 1 besteht aus dem Hauptteil 2 und de» abnehmbaren Deckel 3» der mit Bolzen 4 an einen Flansch des Hauptteiles befestigt ist. Me Scheibe 5 ist Ewischen de» abnehabaren Deckel 3 und dem Hauptteil 2 eingekleeot, in welohe» letzteren die Büadel von hohlen beschichteten Pasern 10 flüssigkeit β- bzw. gißdiciit bei 12 befestigt sind, ε·Β. duroh ,Epoxjharze oder ähnliche Kunststoffe» in die die sehr dünnen hohlen fasern eingebettet eind. Sie hohlen Kapillaren können in Bündeln beliebiger Gröese angeordnet eein und dient neben» einander liegen oder in beliebiger Weise voneinander getrennt sein» wie es in fig. 2 dargestellt ist. Vie fig, 1 ieigt, sind die Epoxyharspfropfen 1?, in denen die Fasern befestigt sind, und die Löcher in der Platte 5 vorzugsweise konisch ausgebildet, da das zu «erlegende Fluidgeaisoh unter Druok in den Hauptteil des Druokgefäaees eingeführt wird. Das Druckgefäss besitzt einen Einlass 6 für das fluidgeaisoh, einen Auslass 7 für die «l>etv5*KQde& fluide (den Durchlauf) und «iaen Ausla·· 8 /Ur die duroh die fasern hindurcbdiffundierenden fluide.
13 - BAD
2OU ft/03$$ "
Die Platt· 5» in der die hohlen Kapillaren befeetigt sind, kann aus jeden beliebigen Werkstoff bestehen, der den angewandten Druck auehält· Wie Figo 1 zeigt, sind die hohlen beschichteten Kapillaren in Bündeln (dicht gepackt) angeordnet, wobei das untere Ende einer jeden Kapillare in einen Herspfropfen oder eine Platte 11 eingeklebt ist. Die Platte 11 darf natürlioh nur loee eitsen oder nuss nit öffnungen versehen sein, damit die ausströmenden Fluide leicht durch sie hinduroh treten können« !fach einer anderen Ausführungsform kann eine genügende Ansahl von hohlen Kapillaren derart in eich selbst umgebogen sein, das« beide Enden einer jeden Kapillare in die Hareblöcke 12 in den öffnungen der Platte 5 eingeklebt sind und in die Kammer 9 einmünden.
Figo 3 eeigt im Querschnitt eine einzelne beschichtete hohle Kapillare genäse der Erfindung, bei der der poröse Träger 15 mit einem Bars 16 beschichtet ist, wobei die Dicke des porösen Trägere und des Belages den obigen Angaben entsprechen·
Sin· andere Bauart der Torrlohtung, die sloh besondere für die Durchführung der Irf indung eignet,.ist ähnlich der in der oben genannten Arbeit tob Walter· beschriebenen Torrichtung· Bei dieser Bauart sind Äpojqrhar !pfropfen, die die beiden Baden der Kapillarröhren umgeben, in die verschiedenen Platten an den entgegengeieteten beiden Snden des Druokgefässes so eingeklebt, dm·· dl· beiden Enden der Kapillaren in swei verschiedene Räu-
BAD ORIGINAL -U-
209811/0355
OB 3564-1
αβ einmünden, die durch je einen abnehmbaren Deckel Tersohlos-■en aisd. Bei dieser Bauart kann da· su «erlegend· Gemisch entweder in und duroh dae Bruckgefftss oder in einen der beiden Kndrftnme, duroh die Röhren und aus des anderen Indraum heran· geleitet werden· Umgekehrt wird das diffundierte Out aus den Bndräumen oder aus des Druckgefäßes abgssogea.
Beispiel 1
Bine poröse ulaskapillare aus "Tycor^-Glae Vr. 7930 .eit eine* Aussendurohaeseer τοη 4 a* wird an eines Snde Mittels eines Bpoxjharsee so in eine mit Aussengewinde rersehene Metallfassung eingeklebt» dass eine etwa 19»0 om lange porOse Oberfliohe (24-υο>2 »lache) frei bleibt. Biese Äöhre wird in eine 1 )(ige LSsung τοη Celluloseacetat (lcetylsahl 2,5) in Aceton getaucht, ablaufen gelassen und getrocknet. Bann wird die Röhre noch ein «weites Mal in die Löeung getaucht, ablaufen gelassen und getrocknet« In eines anderen Tereuoh wird festgestellt v dass durch einen einsigen Tauchrorgang eins &ewiohtesunah»e ersielt wird, die einer Besohlohtungsdiok» τοη 7»9 μ «nteprioht. Sie bescttiohtete Kapillare wird Bit Hilfe einer Oewindefassung in der Torriohtung geaäss Fig. 1 angeordnet. Die die ROhre vasge· bends Eaoaer wird Mit 1 jtdger S*triu»ohloridlö»tang gsffOXt· * uad es wird ein Brück Ton $6 atfi sar ünwirkong gebraoht. Man erhält einen Duronlauf ait eines Baisgehalt τοη 0,09 Η· 0,11 ■it einer Strömungsgeschwindigkeit τοη 0,15 sl/Std.
- 15 209811/0355 bad original
OR 3584-A
Eine technische Anlage dieser Art, wie sie in Pig. 1 abgebil det ist (bei der die beschichteten Röhren in dichter Packung angeordnet sind),mit einem Arbeitevolumen von 0,85 η » bei der die Kapillarröhren einen Aussendurchmesser von 150 μ und
2 eine effektive Gesamtdiffusionsfläohe von 8600 m besitzen, liefert je Stunde 530 1 diffundiertes Wasser.
Beispiel 2
In der gleichen Vorrichtung und in der gleichen Art, wie in Beispiel ι beschrieben, erhält man bei einem Druck von 42 atti eine Strömungsgeschwindigkeit des Durchlaufe von 0,090 ral/3td. Sine technische Anlage erzeugt etwa 313 1 diffundiertes Wasser je Stunde«
Beispiel 3
Haoh dem Verfahren des Beispiels 1 wird eine Kapillare mit einer Lösung eines polymeren Phoephinoxyde (hergestellt aus Isopren und Phenyldiohlorphosphin nach den Verfahren der USA-Patentschrift 2 671 080) in Methanol beschichtet uiid bei 80° getrocknet· lach dem Zusamnensetsen der Vorrichtung erhält »an bei 55*5 atü eine Strömungsgeschwindigkeit von Sticketoff durch die Membran von 9»9 1/Std. Unter einen Druok von 56 atli liefert eine 1 jtige Salzlösung einen Durchlauf nit «inen Salzgehalt von 0,09 ^.
BAD ORiQiNAL - 16 -
209811/0355
OR 3584-A
Beispiel 4
Xhnlioh wie in Beispiel 1 wird eine poröse Glasrohre ait Celluloseacetat beschichtet, inde» sie aehraals in eine reis· dünnte Celluloseacetatlösung in Aceton getaucht in getrocknet wird, bis eine Schichtdicke von 35 bis 50 μ erreioht ist. Sine Bweite Röhre wird nur einaal in die Löeung getaucht, wodurch ein Belag von 25 bis 35 μ Dicke ersielt wird. Beide Arten von Röhren werden in gesonderten Druckmylindera angeordnet und mit einer gemeinsamen Druoketiokatoff-Yerteilerleitung ▼erbunden. Jede Anlage wird ait 300 al 15,0 ^iger Saooharoselösung in Wasser beschickt, die eine BreohungsBahl n£7 ron 1,5552 (entsprechend einer Brechungeaahl n^ τοη 1,3557) aufweist, was genäse den Angaben in "Handbook of Sugar Analysis··, 1 «Auflage, Verlag John Wiley, Sew York» 1912, einer 15»0 jtigen Lösung entspricht.. Beines Wasser beeltst eine Brechungemahl n£5 τοη 1,3328. Jede Anlage wird mit Stickstoff unter einen Brück von 42 atü geeetst, und es werde» die Ströaungsgesohwindigkeit und die Breohungssahl des Durchlaufe beetiaat. Mit der einfach beschichteten Röhr· betrugt die Strömungsgeschwindigkeit anfänglich 0,189 al/Btd.» bleibt etwa 400 Stunden konstant und sinkt dann allaählioh la Terlaufe τοη weiteren 700 Stunden auf 0,0978 ml/Std. ab, während- die Breohungssahl des Dorohlaufe anfänglich n|5 - 1,3352 0,6 * SacQharpee) beträgt» naoh 430 Stunden auf n^5 » 1»336θ (2,5 £ Saooharose) und naoh 1040 Stunden auf n^5 «1,3407 (5»2 ί Saccharose) ge et legen lall«
BAD - 17 -
209811/0355
OH 3584-A
su welcher Zeit die Gesamtmenge dee Durchlaufe 163 »1 betragt und in den Bruokgefäse 116 ml Zuckerlösung mit einer Breohunge- *ahl n^ von 1,3818 (31,0 £ Saccharose) hinterblieben Bind. Bei Verwendung der doppelt beschichteten Röhre beträgt die Strömungsgeschwindigkeit des Durchlaufe au Anfang 0,0903 al/ Std., bleibt etwa 400 Stunden konstant und sinkt dann ie Tarlaufe weiterer 1100 Stunden auf 0,0435 ml/Std., während dl·
25 -#
Brechungszahl des Durchlaufe zu Anfang njj ■ 1*3331 (0,2 Jt Saccharose) beträgt, im Verlaufe von 900 Stunden auf nip «
OK
1,3334 und sodann im Verlaufe weiterer 600 Stunden auf nj =» 1,3340 (0,4 £ Saccharose) steigt, wobei man 101 ml Geeaatdurohlauf erhält und 160 ml Zuckerlösung mit einer Brechung»-· sahl n^5 « 1,3697 (24,1 1» Saccharose) Im Druckgefäss hinter» bleiben.
Beispiel 5 v
Bine gemäss Beispiel \ susammengesetate Vorrichtung, In der
die poröse Kapillarröhre durch B^ntauohen' in 5 £lge Celluloseaoetatlösung in Aceton beschichtet worden ist, wird sur-Zerlegung eines uemlsohes aus gleichen Baustellen Methan und.Kohlendioxyd bei 56 atü rerwendet. Man gewinnt ein diffundierte· Frodukt alt einem Kohlendiozydgehalt ron mehr als 90 £ mit einer Strömungsgeschwindigkeit τοη 12 ml/Std. In einer technischen Anlage der in Beispiel 1 beschriebenen Art erhält man da« dif-
— ίο τ
209811/0355
OR 3584-A
fundierte Produkt mit einer Strömungsgeschwindigkeit ron 550 a
Beispiel 6
Eine Vorrichtung wird genäse Beispiel 1 Busaanengesetat. Sie poröse Röhre ist durch Eintauchen in eine 2 jfcige Lösung eines Mischpolymerisates aus Xthylen und Propylen (30 MoI-Jb Propylen, Eigenriecositat 5t2) in Tetrachloräthylen beechichtet worden. Bei Zuführung eines Gemisches aus gleichen Raumteilen Kohlendioxyd und te than unter einen Druck von 42 atü besteht das diffundierte Produkt aus einen Genisch aus 75 V0I.-5C Kohlendioxyd und 25 7ol.-£ Methan.
- 19 -
BAD
209811/0355

Claims (3)

TJb OR 3584-A 24. Februar 1966 Patentansprüche
1. Verfahren sum Zerlegen τοη Fluidgemischen in ein diffundiertes Produkt und einen Durchlauf τοη unterschiedlicher Zusammensetsung durch selektive Diffusion durch eine unporöee polymere organische Membran» dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidgemisch, in welchem ein oder mehrere Fluide eine wesentlich höhere Diffuslonsgeschwindigkeit durch die Membran aufweisen als die übrigen Bestandteile des Gemisches, unter Druck mit einer Seite einer 1 bis 32 μ dicken Membran in Berührung gebracht wird, die sich in Form eines Belages auf einer hohlen porösen Faser aus Glas oder einem organischen Polymeren befindet, und dass τοη der anderen Seite der Membran ein diffundiertes Produkt gewonnen wird, welches reicher an der schneller diffundierenden Komponente bsw. den eehneller diffundierenden Komponenten des Fluidgemisohes ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, dass das Fluidgemieoh gleichseitig mit einer Tielsahl von abgestüteten Membranen in Berührung gebracht wird, die in dichter Packung in einem flüssigkeits- bsw. gaedlchten Druokgefäss angeordnet sind, welches mit einer Zuführungsleitung für das Fluldgemlsch
209811/03SS BAD
- 20 -
Zn
OR 3584-A
und mit Leitungen ami gesonderten Absieben des diffundierten Produktes und des Durchlaufs rereehen ist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Terf ahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine 1 hie 32 μ dicke unporöse Meabran, die sich in ϊοπη eines Belages auf einer hohlen porösen Easer aus Glas oder einen organischen Polymeren befindet, sowie eine Anordnung» alt deren Hilfe das fluldgenisoh alt der einen Seite der Membran in Berührung gebracht und das diffundierte Produkt von der anderen Seite der Meabran abgesogen werden kann.
4· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielaahl von abgestützten Membranen in dichter Packung in eine» flüssigkeit»- bzw. gaediohten Druokgefäse angeordnet ist, welches Bit einer Leitung atm Zuführen des Huidgeaisohes und gesonderten Leitungen sun Abziehen des diffundierten Produktes und des Durchlaufs versehen ist«
BAD
- 21 209811/0355
Leerseite
DE1966P0038855 1966-02-21 1966-02-24 Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen von Fluidgemischen Pending DE1517939A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB7478/66A GB1069231A (en) 1966-02-21 1966-02-21 Separation of fluid mixtures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1517939A1 true DE1517939A1 (de) 1972-03-09

Family

ID=9833885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1966P0038855 Pending DE1517939A1 (de) 1966-02-21 1966-02-24 Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen von Fluidgemischen

Country Status (5)

Country Link
AU (1) AU412451B1 (de)
BE (1) BE677764A (de)
DE (1) DE1517939A1 (de)
GB (1) GB1069231A (de)
NL (1) NL6603114A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0017463A1 (de) * 1979-04-03 1980-10-15 Monsanto Company Verfahren zur Wiedergewinnung von Gas
DE19811945A1 (de) * 1998-03-13 1999-09-16 Rochem Ro Wasserbehandlung Gmbh Vorrichtung zur Trennung von mit Fremdstoffen belasteten flüssigen Medien

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2410501A1 (fr) * 1976-11-15 1979-06-29 Monsanto Co Membranes a composants multiples pour des separations de gaz
ES478702A1 (es) * 1978-03-20 1979-06-01 Monsanto Co Un procedimiento para preparar una mezcla de gas de sintesis.
DE2907319A1 (de) * 1979-02-24 1980-09-18 Bayer Ag Modulblock fuer osmotische trennverfahren
GB2047874B (en) * 1979-03-17 1983-12-21 Akzo Nv Apparatus in which heat is transferred through hollow threads as well as hollow threads suitable for this purpose
FR2482468A1 (en) * 1980-05-19 1981-11-20 Bend Res Inc Reverse osmosis composite membrane is hollow fibre - whose inner surface is coated with interfacial salt rejecting membrane
JPS62130702U (de) * 1986-02-06 1987-08-18
CN115369505B (zh) * 2022-07-08 2024-05-03 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种多级分散盘沉析成型装置及成型工艺、沉析纤维沉析纯化装置及其工艺

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0017463A1 (de) * 1979-04-03 1980-10-15 Monsanto Company Verfahren zur Wiedergewinnung von Gas
DE19811945A1 (de) * 1998-03-13 1999-09-16 Rochem Ro Wasserbehandlung Gmbh Vorrichtung zur Trennung von mit Fremdstoffen belasteten flüssigen Medien

Also Published As

Publication number Publication date
BE677764A (de) 1966-08-01
AU412451B1 (en) 1971-04-21
GB1069231A (en) 1967-05-17
NL6603114A (de) 1967-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2613248C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Membran-Schichtstoff
DE3407252C2 (de)
DE60127734T2 (de) Gastrennungsmembran und seine Verwendung
DE69316325T2 (de) Hohlfasermembranemodul
DE3403635C2 (de)
DE2953804C2 (de) Gasdurchlässige Membran, Verfahren für ihre Herstellung und ihre Verwendung in einem Blutoxygenerator
DE69837974T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur entlüftung von tinte sowie verfahren zur herstellung von tintenpatronen
DE1642899A1 (de) Graphitische Oxydmembran zur Entsalzung von Wasser
DE2920253A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur entfernung pyrogener stoffe aus waessrigen loesungen
EP0265823A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Hohlfaser-Stoffaustauschmoduls und nach diesem Verfahren hergestelltes Modul
DE2358400A1 (de) Abscheidevorrichtung fuer stroemungsmittel
DE2539408B2 (de) Membrane, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung zur umgekehrten osmose und ultrafiltration
DE1642841B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vermindern der Ionenkonzentration von Fluessigkeiten mittels umgekehrter Osmose
CH670573A5 (de)
DE69322776T2 (de) Verfahren zur herstellung einer mikroporösen polyvinylidenfluorid-membran
DE2903626A1 (de) Vorrichtung zur diffusion von stoffen zwischen zwei fliessmitteln, wobei zumindest eines dieser fliessmittel gleichzeitig temperiert wird
DE3525235C1 (de) Verfahren zur Herstellung und Erhoehung der Selektivitaet einer integralasymmetrischen Membran
DE1517939A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen von Fluidgemischen
DE3850392T2 (de) Zusammengesetzte membranen aus polymethylmethacrylatgemischen.
DE69515773T2 (de) Monolitischer, poröser Träger für Filtrationsmembrane
DE2529977C3 (de) Vorrichtung mit Membranen auf rohrförmigen Abstützungen zum Behandeln von Fluiden
DE1642816A1 (de) Durchlaessigkeitstrennvorrichtung
DE2227757A1 (de) Trennvorrichtung mit semipermeabler membran
WO1998013129A1 (de) Schlauchplattenmodul
DE2845797A1 (de) Anisotrope, synthetische membran und verfahren zu ihrer herstellung