DE69402002T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Trennung eines ungesättigten Kohlenwasserstoffes aus einer Kohlenwasserstoffmischung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Trennung eines ungesättigten Kohlenwasserstoffes aus einer Kohlenwasserstoffmischung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung eines ungesättigten Kohlenwasserstoffs aus einer Fluidmischung mit anderen Kohlenwasserstoffen, wobei der ungesättigte Kohlenwasserstoff in einer ersten Stufe durch eine Membran zu einem Trägerfluid wandert und der ungesättigte Kohlenwasserstoff in einer zweiten Stufe aus dem Trägerfluid abgetrennt und entfernt wird.
  • Ein solches Verfahren ist aus US-5,057,641-A bekannt.
  • Ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Ethen, Propen, Buten und Styrol stellen ein sehr wichtiges Verbindungsglied in chemischen Produktionsverfahren (Polymere und andere Anwendungen) dar. Sie treten meist in Mischungen mit anderen Kohlenwasserstoffen auf, von welchen sie sehr oft getrennt werden müssen. Üblicherweise werden kryogene Bedingungen für die Trennung von Ethen/Ethan, Propen/Propan, Buten/Butan, Styrol/Ethylbenzol usw. angewendet. Diese Trennverfahren sind jedoch sowohl im Hinblick auf Kapitalaufwendungen als auch Betriebskosten aufwendig. Dies hängt damit zusammen, daß die Kochpunkte dieser Kohlenwasserstoffe nahe beisammen liegen. Tatsächlich trifft dies auch für andere chemische Substanzen zu, beispielsweise bei der Trennung von Stickstoff und Sauerstoff.
  • Seit den Dreißigerjahren ist es bereits bekannt, daß ungesättigte Kohlenwasserstoffe die Eigenschaft aufweisen, reversibel mit Metallen und Metallionen, insbesondere mit Übergangsmetallionen, wie Ag&spplus; und Cu&spplus;, Komplexe zu bilden. Dies hat zu einigen Trennverfahren auf Extraktionsbasis geführt.
  • Eine gutbekannte Technik zur Anwendung reversibel komplexbildender Substanzen bei einem Trennverfahren ist, sie in den Poren einer mikroporösen Membran zu immobilisieren. Eine solche Membran nennt man Flüssigkeitsimmobilisationsmembran oder Transporterleichterungsmembran. Transporterleichterungsmembranen für die Trennung von ungesättigten und gesättigten Kohlenwasserstoffen wurde seit den Siebzigerjahren sehr viel Aufmerksamkeit geschenkt, und zwar ursprünglich von Standard Oil Company (US- 3,758,603-A, US-3,758,605-A und US-4,235,983-A) und Monsanto Company (US-3,773,844-A). In jüngster Zeit haben auch andere Forschungsgruppen sich auf diese Art von Membran konzentriert (US-5,015,268-A, GB-2,169,300-A, DE-3,924,102-A). Dieses Trennverfahren basiert auf der Verwendung mikroporöser Membranen, wobei Silbersalze (vor allem Nitrat, manchmal Tetrafluorborat) in wässeriger Lösung in die Poren appliziert werden, manchmal mit einem Verdickungsmittel ergänzt, um ein Ausrinnen zu unterbinden. Die Trennung wird unter atmosphärischen Bedingungen an beiden Seiten der Membran bewirkt, weil ein Druckabfall einen Verlust an Komplexbildungsflüssigkeit nach sich ziehen würde. Ein Spülgasstrom (häufig Stickstoff) wird an der Rückseite der Membran vorbeigeleitet, um den ungesättigten Kohlenwasserstoff, der vorzugsweise permeierend ist, mitzunehmen. Unter den in der industriellen Praxis vorherrschenden Umständen stehen die Verfahrensbedingungen unerwünscht; so stehen Ethen/Ethan-Mischungen oft unter einem Druck von etwa 2 MPa, wogegen eine nachfolgende Verringerung dieses Druckes auf 0.1 MPa hohe Kompressionskosten nach sich ziehen würde. Außerdem muß das Ethen wieder aus dem Spülgas abgetrennt werden. Weiters schienen die Membranen nur eine kurze Lebensdauer zu haben, da das permeierende Ethen mit Wasserdampf gesättigt ist, was zu einem Austrocknen der Membran führt.
  • Als Alternative zu Transporterleichterungsmembranen wurde im allgemeinen die Anwendung mikroporöser Membranen vorgeschlagen, wobei die Komplexbildungs- oder Extraktionsflüssigkeit zwischen zwei Membranen enthalten ist (US-4,750,918-A). Auch in diesem Fall wird das Verfahren nur unter atmosphärischen Bedingungen und unter Anwendung eines Spülgases durchgeführt, da andernfalls ein Verlust an Komplexbildungsflüssigkeit auftreten würde.
  • Es kann auch auf WO 93-10889 und den Artikel von Teramoto et al. im Journal of Membrane Science 45 (1989), Seiten 115-136, sowie auf die Schriften des (in Tokyo abgehaltenen) 1987 International Congress on Membranes and Membrane Processes, wo Teramoto auch ein Flüssigmembranmodul mit spiralartigem Fließverlauf präsentierte (S. 812), verwiesen werden.
  • Um diese Art von Trennverfahren für eine kommerzielle und wirtschafliche Anwendung geeignet zu machen, ist es notwendig, daß sie bei erhöhtem Druck (0,2-5 MPa) durchgeführt werden können; das Permeat muß, vorzugsweise ohne Spülgas, ausgetragen werden, vorzugsweise bei erhöhtem Druck; die Membran muß stabil sein und sollte ihre Aktivität nicht durch Verlust von Komplexbildner und/oder Lösungsmittel verlieren; das Verfahren sollte eine ausreichende Strömung erzeugen und selektiv sein; und das Produkt sollte minimal mit Lösungsmittel kontaminiert sein. US-5,057,641-A und US-5,131,928-A beschreiben Verfahren, bei welchen Transporterleichterungsmembranen verwendet werden und bei welchen höhere Drücke angelegt werden, das Permeat ohne Spülgas ausgetragen werden kann und die Membran ihre Aktivität nicht verliert. Infolge der Verwendung hydrophiler Membranen und Poren einer Größe von 1 bis 20 nm (10 bis 200 Å) scheinen die die wässerige Silbersalzlösung in den Poren zurückhaltenden Kapillarkräfte so groß zu sein, daß die Flüssigkeit bei Drücken von bis zu etwa 2,1 MPa nicht herausgetrieben wird. Somit können mit dem Verfahren unter Druck befindliche Flüssigkeitsströme gehandhabt werden, und der Permeatstrom kann bei reduziertem Druck und ohne Spülgas ausgetragen werden. Ein Austrocknen der Membran wird dadurch verhindert, daß der Zufuhrstrom angefeuchtet wird und daß dieselbe Komplexlösung, die in den Poren vorhanden ist, alternierend oder kontinuierlich an der Permeatseite vorbeigeführt wird. Die durch die Membran permeierende Strömung ist somit auch in der Lösung vorhanden, aus welcher sie in einer Flash-Trommel bei stark reduziertem Druck abgetrennt wird.
  • Diese jüngeren, bekannten Methoden haben den Nachteil, daß der Transport infolge der trägen Diffusion des resultierenden Komplexes in der Membran (Anwendung sehr enger Poren, die im Hinblick auf die Stabilität notwendig sind, macht diese Diffusion zusätzlich träge) langsam ist und daß sehr hohe Kompressionskosten damit verbunden sind. Da das permeierende Gas aus der Flash-Trommel mit reduziertem Druck ausgetragen wird und der Druck dieser Strömung wiederhergestellt werden muß, sind diese Trennverfahren teuer, wobei noch das aus der Flash-Trommel ausgetragene Gas mit Wasserdampf gesättigt ist, was einen zusätzlichen, teuren Trennschritt mit sich bringt. Diese bekannten Verfahren entsprechen nicht den Anforderungen, daß es möglich sein sollte, das Produkt bei erhöhtem Druck auszutragen, daß genügend Strömung und Selektivität vorliegen sollte und daß das Produkt minimal mit Wasser kontaminiert sein sollte.
  • Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, wie im Oberbegriff derselben angegeben, womit diese Anforderungen erfüllt werden.
  • Gemäß der Erfindung ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidmischung im ersten Schritt bei überatmosphärischem Druck zu einer Seite einer ersten, halbselektiven Gas-Trennmembran mit einer porenfreien aktiven Schicht, welche ein elastomeres Polymer oder ein glasartiges Polymer aufweist, geleitet wird und ein flüssiger Komplexbildner entlang der anderen Seite der ersten Membran geleitet wird, wobei der ungesättigte Kohlenwasserstoff durch Komplexbildung an der Grenzfläche zwischen Membran und Komplexbildungsmittel gebunden wird, daß in der zweiten Stufe der ungesättigte Kohlenwasserstoff vom Komplexbildner durch Temperaturerhöhung dissoziiert wird, daß die Mischung aus Komplexbildner und dissozuertem ungesättigtem Kohlenwasserstoff getrennt wird und daß der Komplexbildner rezykliert wird. Vorzugsweise wird die Mischung aus Komplexbildner und dissozuertem, ungesättigtem Kohlenwasserstoff bei überatmosphärischem Druck zu einer Seite einer zweiten halbselektiven Membran mit einer porenfreien aktiven Schicht geleitet, wobei der ungesättigte Kohlenwasserstoff zur anderen Seite der Membran wandert und ausgetragen wird. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß der Absorptionsprozeß (die Komplexbildungsreaktion) separat und unabhängig vom Desorptionsprozeß (der Dissoziationsreaktion) einstellbar ist; durch Verwendung des Temperaturanstiegs kann eine wesentliche Dissoziation erzielt werden.
  • Die Komplexbildungsreaktion findet somit hinter der ersten halbselektiven Membran mit einer porenfreien aktiven Schicht an der Grenzfläche zwischen Membran und Permeatströmung statt. Eine geeignete Membran ist jede Gastrennmembran mit einer porenfreien aktiven Schicht, die für den ungesättigten Kohlenwasserstoff genügend permeabel ist. Die porenfreie Schicht besteht aus einem Polymerfilm (gegebenenfalls auf einem porösen Träger aufgetragen), in welcher der Abstand zwischen den Polymerkettensegmenten üblicherweise von 0,2 bis 2 nm (2 bis 20 Å) variieren. 'Aktiv' bezieht sich auf die Schicht, die die Membranaktivität bestimmt. Diese aktive Schicht befindet sich vorzugsweise auf der Seite des Komplexbildners. Diese Membranen sind sehr druckbeständig (in einigen Fällen gegen Drücke von mehr als 10 MPa). Weiters haben Polymerfilme von Elastomeren eine sehr hohe Permeabilität gegenüber einer großen Anzahl von Kohlenwasserstoffen (um 1 bis 4 Größenordnungen höher als die bekannten Transporterleichterungsmembranen). Die Membranen sind für ein breites Anwendungsspektrum im Handel erhältlich und folglich relativ billig.
  • Bei richtiger Auswahl und/oder Modifikation sind sie gegenüber Wasserdampf selektiv. Eine weitere Eigenschaft dieser Membranen ist, daß sie nur sehr geringe oder keine Selektivität gegenüber beispielsweise Alkenen im Verhältnis zu Alkanen aufweisen und daher lediglich verwendet werden, um den Komplexbildner (beispielsweise Silbersalz) und das Lösungsmittel (Wasser) bei erhöhtem Druck getrennt von der Zufuhrströmung zu halten. Daneben werden solche Membranen auch verwendet, um das Permeat vom Trägerfluid zu trennen.
  • Die Fluidmischung kann gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe enthalten. Das Verfahren dieser Erfindung kann zur Trennung von Paraffinen von Monoolefinen, Diolefinen oder Acetylenen; Diolefinen von Monoolefinen; oder Acetylenen von Paraffinen, Monoolefinen oder Diolefinen; sowie zur Trennung eines gegebenen aliphatisch ungesättigten Kohlenwasserstoffs von einem anderen solcher Materialien derselben Klasse, in der die Glieder unterschiedliche Komplexbildungsraten mit dem Komplexbildner aufweisen, dienen. Die Zufuhr braucht nur eine geringe Menge an ungesättigtem Kohlenwasserstoff zu enthalten, solange die Menge ausreicht, so daß das ungesättigte, zu trennende Material mit dem Metallkomplex in einem wesentlichen Ausmaß selektiv reagiert, und somit mindestens eine andere Komponente der Zufuhr weniger reaktiv oder nicht-reaktiv mit dem komplexbildenden Metall ist. Die aliphatisch ungesättigten Materialien, die im Hinblick auf die Trennung mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung am meisten von Interesse sind, haben zwei bis etwa zwölf Kohlenstoffatome, vorzugsweise zwei bis acht Kohlenstoffatome. Die Trennung von aliphatisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen aus andere Kohlenwasserstoffe enthaltenden Gemischen, wie die Trennung von Ethen von Ethan und Methan, ist besonders wichtig. Häufig enthalten solche Zufuhrmischungen für das Verfahren etwa 1 bis 50 Gew.-% Ethen, etwa 0 bis 50 Gew.-% Ethan und etwa 0 bis 50 Gew.-% Methan. Propen ist auch ein Olefin, nach dem eine große Nachfrage besteht, und seine Abtrennung kann gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden. Ein anderes Verfahren, das von besonderer Bedeutung sein kann, ist die Abtrennung kleinerer Mengen an Acetylen aus Ethen. Das Verfahren der Erfindung kann auch zur Trennung von Aromastoffen von Paraffinen oder Cycloparaffinen verwendet werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung umfassen jene Metalle, die in Form von metallhältigen Kationen dazu dienen können, ungesättigte Kohlenwasserstoffe in der Zufuhrmischung durch die Bildung von Metallkomplexen der gewünschten Eigenschaften herauszutrennen, beispielsweise die Übergangsmetalle der Tabelle des periodischen Systems der Elemente mit Atomzahlen über 20. Diese Metalle inkludieren jene der ersten Übergangsreihe mit Atomzahlen von 21 bis 29, wie Chrom, Kupfer, insbesondere Kupfer(I)- Ion, Mangan und die Metalle der Eisengruppe, z.B. Nickel und Eisen. Andere der geeigneten komplexbildenden Metalle sind in der zweiten und dritten Übergangsreihe, d.h. mit Atomzahlen von 39 bis 47 oder 57 bis 79. Edelmetalle, wie Silber, Gold und die Platingruppe, zu welcher Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium und Osmium zählen, können verwendet werden. Die geeigneten Basenmetalle der zweiten und dritten Übergangsreihe inkludieren beispielsweise Molybdän, Wolfram, Rhenium u. dgl. Verschiedene Kombinationen dieser komplexbildenden Metalle können auch bei dieser Erfindung verwendet werden, entweder in Gegenwart oder in Abwesenheit anderer Nichtmetall- oder nicht-komplexbildender Metall-Kationen. Die Konzentration des Komplexbildners ist im allgemeinen über 0,1 molar, vorzugsweise zwischen 0,5 und 15 molar. Man sollte darauf achten, daß die Konzentration immer unter dem Sättigungspunkt der Lösung liegt. Der Komplexbildner besteht vorzugsweise aus einem Silber- oder Kupfersalz.
  • Die Membranen bestehen im allgemeinen aus einer Trägerstruktur und der aktiven Schicht. Für die Trägerschicht können die folgenden Materialien verwendet werden: Polysulfone, Polyethersulfone, Polyimide, Polyacrylonitrile, Polyphosphazene, PVC (Polyvinylchloride), PE (Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrole), Nylons (normalerweise werden glasartige Polymere verwendet).
  • Die aktive Schicht besteht entweder aus einem elastomeren Polymer oder einem glasartigen Polymer. Die folgenden Materialien können verwendet werden:
    • Elastomere Materialien:
  • - Silikone, z.B. Polydimethylsiloxan (PDMS)
  • - andere Si-hältige Elastomere, z.B. Polytrimethylsilylpropyn (PTMSP), Polyvinyltrimetylsilan (PVTMS)
  • - Polyurethane/ Polyetherurethane
  • - Naturkautschuk
  • - Ethen-Propen-(dien)-Kautschuks (EP(D)M)
  • - Nitril-Butadien-Kautschuks (NBR) (Alle: mit/ohne Vernetzung).
    • Glasartige Polymere:
  • alle Polymere mit hoher Gaspermeabilität. Beispiele: Polycarbonat; Celluloseacetate; Polyetherimid; Polyphenylenoxid; Polyoxydiazol; Polystyrol; Polyimide.
  • Diese Membranarten haben im allgemeinen eine Gesamtdicke von zwischen 10µ - 10 mm, wogegen die aktive Schicht eine Dicke zwischen 0,01 - 10 µ aufweist.
  • Die aktive Schicht der Membranen ist vorzugsweise aus einem elastomeren Material, wie PDMS (Polydimethylsiloxan) oder EPDM (Ethen-Propen-Dien-Kautschuk). Vorzugsweise werden Hohlfasermembranen verwendet.
  • Die Temperatur, bei welcher die Absorption (die Komplexierung) durchzuführen ist, liegt über der Schmelztemperatur der komplexbildenden Flüssigkeit und im allgemeinen zwischen -10 und 50ºC. Die Temperatur, bei welcher die Desorption (die Dissoziierung) durchgeführt wird, ist in bezug auf die Absorptionstemperatur erhöht, vorzugsweise um mindestens 5ºC. Die Desorptionstemperatur beträgt im allgemeinen zwischen 10 und 150ºC.
  • Der Druck, bei welchem das Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann, ist nicht kritisch und kann derselbe für Absorption und Desorption sein; es ist auch eine Druckverringerung von Absorption zu Desorption möglich. Die Drücke sind im allgemeinen zwischen 0,05 und 5 MPa, vorzugsweise zwischen 0,2 und 2 MPa. In der zweiten Stufe kann ein Spülfluid verwendet werden, doch wird vorzugsweise der ungesättigte Kohlenwasserstoff aus der zweiten Stufe ohne Verwendung eines solchen Spülfluids erhalten.
  • Um eine potentielle Verringerung des Komplexbildners während des Verfahrens zu vermeiden, kann das Trägerfluid ein Oxidationsmittel, wie Salpetersäure oder Wasserstoffperoxid, enthalten oder damit ergänzt werden. Auch andere Zusätze, z.B. zur Verringerung der Wasseraktivität, können verwendet werden.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, mit welcher das oben beschriebene Verfahren durchgeführt werden kann. Diese Vorrichtung umfaßt ein ersten System halbselektiver Gastrennmembranen, umfassend eine porenfreie aktive Schicht, Mittel zur Zuführung einer Fluidmischung bei überatmosphärischem Druck zu einer Seite der Membranen, Mittel zur Zuführung eines flüssigen Komplexbildners zur anderen Seite der Membranen, Mittel zur Erhitzung des Komplexbildners mit gebundenem ungesättigtem Kohlenwasserstoff, der entlang der anderen Seite der Membran geflossen ist, und Mittel zur Abtrennung des ungesättigten Kohlenwasserstoffs vom Komplexbildner und zum Rezyklieren des Komplexbildners. Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung weiters ein zweites System halbselektiver Gastrennmembranen, umfassend eine porenfreie aktive Schicht, Mittel zur Leitung des erhitzten Komplexbildners und des von diesem dissozuerten ungesättigten Kohlenwasserstoffs entlang einer Seite der Membranen des zweiten Systems bei überatmosphärischem Druck, Mittel zur Entfernung des ungesättigten Kohlenwasserstoffs, der durch die Membranen des zweiten Systems gewandert ist.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die schematische Figur erläutert.
  • Die Figur zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung 1, mit welcher das Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt wird. Die Vorrichtung weist eine erste Trenneinheit 2 auf, in welcher der ungesättigte Kohlenwasserstoff in ein Trägerfluid absorbiert wird, und eine zweite Trenneinheit 3, in welcher der ungesättigte Kohlenwasserstoff vom Trägerfluid entfernt wird. Die Trenneinheiten sind in einem Kreislauf 11-16 inkorporiert, durch welchen das Trägerfluid mittels einer Pumpe 10 zirkuliert wird. Heizelemente 7, 8 sind im ersten Teil 11, 12, 13 integriert, der von der ersten Trenneinheit zur zweiten reicht. Bei 8 wird das Trägerfluid mittels einer Heizeinrichtung erhitzt, dann wird es durch die zweite Trenneinheit geleitet, wonach das Trägerfluid über eine Leitung 14 zu einem Wärmeaustauscher 7 geleitet wird und über eine Leitung 15 zu einem Puffer 9 weiterfließt. Durch den Wärmeaustauscher 7 wird die Wärme des von der zweiten Trenneinheit kommenden Trägerfluids zum Vorwärmen des von der ersten Trenneinheit kommenden Trägerfluids verwendet, wodurch das von der zweiten Trenneinheit kommende Fluid abgekühlt wird. Im Puffer 9 wird das von ungesättigtem Kohlenwasserstoff befreite Trägerfluid gesammelt, wonach es wieder über die Pumpe 10 und eine Leitung 16 durch den Kreislauf 11-16 zirkuliert wird.
  • Die erste Trenneinheit weist weiters Zufuhrleitungen 4 zur Zufuhr einer aufzutrennenden Fluidmischung und Austragsmittel 5 zur Entfernung einer Fluidmischung, aus welcher der abzutrennende Kohlenwasserstoff abgereichert worden ist, auf. Die zweite Trenneinheit 3 hat Austragsmittel 6 zur Entfernung des abgetrennten ungesättigten Kohlenwasserstoffs.
  • Die erste und die zweite Trenneinheit (2 bzw. 3) sind mit Membranen versehen. Insbesondere für Einheit 2 wird ein System aus Hohlfasermembranen (große Austauschflächen) bevorzugt. Das Trägerfluid, welches eine wässerige Lösung mit einer Komplexbildnersubstanz, wie Silber- und/oder Kupfer-Ionen umfaßt, wird durch die Lumen der Hohlfasern hindurchgeleitet. Die Fasern sind an der Lumen-Seite der Fasern mit der aktiven Schicht versehen.
  • Über Zufuhrkanäle 4 wird eine Mischung aus Alkanen und Alkenen zur ersten Trenneinheit 2 geliefert. Die Alkane und Alkene können sich beide frei durch die erste Membran hindurch zum Trägerfluid bewegen. Sowohl die Alkane als auch die Alkene werden im Trägerfluid fraktionell gelöst, während die Alkene mit den Silber- und/oder Kupfer-Ionen eine Komplex-Verbindung bilden. Auf diese Weise wird die über die Zufuhrleitungen 4 gelieferte Fluidmischung im wesentlichen von Alkenen befreit. Danach wird die Fluidmischung, in welcher die Alkene in Komplexen mit den Silber- und/oder Kupfer-Ionen gebunden sind, im Wärmeaustauscher 7 vorgewärmt, über die Leitung 12 dem Heizelement 8 zugeführt, wo das Trägerfluid weiter erwärmt wird. Infolge des Temperaturanstiegs werden die Alkene von den Kupfer- und/oder Silber-Ionen dissoziiert, so daß sie, wenn das Trägerfluid über die Leitung 13 der zweiten Trenneinheit 3 zugeführt worden ist, aus dem Trägerfluid durch Gaspermeation und/oder Pervaporation über die zweite Membran entweichen können, wonach das freigesetzte Produkt, welches im wesentlichen Alkene enthält, über die Austragsmittel 6 entfernt wird.
  • Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. In allen Beispielen wurden Membranen verwendet, die aus einem Polyethersulfon als Trägerschicht (Dicke etwa 50 µm) und einer aktiven Schicht aus PDMS (Dicke 3 µm) bestanden. Die Oberflächenbereiche für die Absorptionsseite und die Desorptionsseite betrugen 300 cm²
    • Beispiel 1
  • Verfahren: Ethan/Ethen-Trennung
  • Zufuhr: 17 nl/h, 88% Ethen, 12% Ethan (Vol./Vol.)
  • Gasdruck: 0,3 MPa (Absorptionsseite) 0,1 MPa (Desorptionsseite)
  • Druck des Trägerfluids: 0,4 MPa
  • Temperatur: 22ºC (Absorptionsseite) 30ºC (Desorptionsseite)
  • Komplexbildner: 6 M AgNO&sub3;, in Wasser; 23 l/h
  • Reject: 3,8 nl/h, 50% Ethen, 50% Ethan (Vol./Vol.)
  • Produkt: 13,2 nl/h, 99,1% Ethen, 0,9% Ethan (Vol./Vol.)
    • Beispiel II
  • Verfahren: Methan/Ethen-Trennung
  • Zufuhr: 17 nl/h, 88% Ethen, 12% Methan (Vol./Vol.)
  • Gasdruck: 0,45 MPa (Absorptionsseite) 0,1 MPa (Desorptionsseite)
  • Druck des Trägerfluids: 0,4 MPa
  • Temperatur: 23ºC (Absorptionsseite) 28ºC (Desorptionsseite)
  • Komplexbildner: 4 M AgNO&sub3;, in Wasser; 23 l/h
  • Reject: 3,2 nl/h, 42,5% Ethen, 57,5% Methan (Vol./Vol.)
  • Produkt: 13,8 nl/h, 98,7% Ethen, 1,3% Methan (Vol./Vol.)
    • Beispiel III
  • Verfahren: Ethan/Ethen-Trennung
  • Zufuhr: 17 nl/h, 88% Ethen, 12% Ethan (Vol./Vol.)
  • Gasdruck: 0,27 MPa (Absorptionsseite) 0,1 MPa (Desorptionsseite)
  • Druck des Trägerfluids: 0,34 MPa
  • Temperatur: 15,3ºC (Absorptionsseite) 25,1ºC (Desorptionsseite)
  • Komplexbildner: 6 M AgNO&sub3;, in Wasser; 23 l/h
  • Reject: 6,2 nl/h, 68% Ethen, 32% Ethan (Vol./Vol.)
  • Produkt: 10,8 nl/h, 99,4% Ethen, 0,6% Ethan (Vol./Vol.)
    • Beispiel IV
  • Verfahren: Methan/Ethen-Trennung
  • Zufuhr: 15 nl/h, 88% Ethen, 12% Methan (Vol./Vol.)
  • Gasdruck: 0,45 MPa (Absorptionsseite) 0,15 MPa (Desorptionsseite)
  • Druck des Trägerfluids: 0,4 MPa
  • Temperatur: 23ºC (Absorptionsseite) 28ºC (Desorptionsseite)
  • Komplexbildner: 4 M AgNO&sub3;, in Wasser; 23 l/h
  • Reject: 4,0 nl/h, 55% Ethen, 45% Methan (Vol./Vol.)
  • Produkt: 11,0 nl/h, 98,7% Ethen, 1,3% Methan (Vol./Vol.)
    • Beispiel V
  • Verfahren: Ethan/Ethen-Trennung
  • Zufuhr: 17 nl/h, 88% Ethen, 12% Ethan (Vol./Vol.)
  • Gasdruck: 0,46 MPa (Absorptionsseite) 0,25 MPa (Desorptionsseite)
  • Druck des Trägerfluids: 0,60 MPa
  • Temperatur: 21,7ºC (Absorptionsseite) 30,1ºC (Desorptionsseite)
  • Komplexbildner: 6 M AgNO&sub3;, in Wasser; 69 l/h
  • Reject: 2,9 nl/h, 35% Ethen, 65% Methan (Vol./Vol.)
  • Produkt: 14,1 nl/h, 98,9% Ethen, 1,1% Methan (Vol./Vol.)

Claims (7)

1. Verfahren zur Abtrennung von ungesättigtem Kohlenwasserstoff aus einer Fluidmischung mit anderen Kohlenwasserstoffen, wobei in einer ersten Phase ungesättigter Kohlenwasserstoff durch eine Membran zu einem Trägerfluid wandert und der ungesättigte Kohlenwasserstoff in einer zweiten Phase aus dem Trägerfluid abgetrennt und entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidmischung im ersten Schritt bei überatmosphärischem Druck zu einer Seite einer ersten, halbselektiven Gas-Trennmembran mit einer porenfreien aktiven Schicht, welche ein elastomeres Polymer oder ein glasartiges Polymer umfaßt, geleitet wird und ein flüssiger Komplexbildner entlang der anderen Seite der ersten Membran geleitet wird, wobei der ungesättigte Kohlenwasserstoff durch Komplexbildung an der Grenzfläche zwischen Membran und Komplexbildungsmittel gebunden wird, daß in der zweiten Stufe der ungesättigte Kohlenwasserstoff vom Komplexbildner durch Temperaturerhöhung dissoziiert wird, daß die Mischung aus Komplexbildner und dissozuertem ungesättigtem Kohlenwasserstoff getrennt wird und daß der Komplexbildner rezykliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Komplexbildner und dissozuertem, ungesättigtem Kohlenwasserstoff bei überatmosphärischem Druck zu einer Seite einer zweiten halbselektiven Membran mit einer porenfreien aktiven Schicht geleitet wird und daß der ungesättigte Kohlenwasserstoff zur anderen Seite der Membran wandert und ausgetragen wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Komplexbildner ein Silber- oder Kupfer- Salz umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Stufe verwendeten Membranen Hohlfasermembranen sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Schicht der Membranen aus einem elastomeren Material, wie PDMS oder EPDM, hergestellt ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: ein erstes System halbselektiver Gastrennmembranen, umfassend eine porenfreie aktive Schicht, Mittel zur Zufuhr einer Fluidmischung bei überatmosphärischem Druck zu einer Seite der Membranen, Mittel zur Zufuhr eines flüssigen Komplexbildners zur anderen Seite der Membranen, Mittel zum Erhitzen des Komplexbildners mit gebundenem, ungesättigtem Kohlenwasserstoff, der entlang der anderen Seite der Membran geflossen ist, und Mittel zum Abtrennen des ungesättigten Kohlenwasserstoffs aus dem Komplexbildner und Mittel zur Rezyklierung des Komplexbildners.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, welche weiters ein zweites System halbselektiver Gastrennmembranen aufweist, umfassend eine porenfreie aktive Schicht, Mittel zur Leitung des erhitzten Komplexbildners und der von diesem dissozuerten Komponente entlang einer Seite der Membranen des zweiten Systems bei überatmosphärischem Druck und Mittel zur Entfernung der Komponente, die durch die Membranen des zweiten Systems gewandert ist.
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