KR940003604A - 멤브레인 가스 분리를 위한 다단계 캐스케이드-스위프 방법 - Google Patents

Abstract

두개 또는 그이상의 멘브레인을 조합 사용하여, 다음 단계를 수반하는 고순도 가스의 생성을 위한 캐스케이드-스위프 방법: a)단계(N)의 비퍼미에이트 스트림을 수집하고 이들 단계(N+1)에 대한 공급 스트림으로서 사용하고, b)단계(N+1)의 퍼미에이트 스트림을 수집하고 이를 역류 스위프에 의해 단계(N)의 퍼미에이트 스트림에 공급한 다음, c)제1단계의 퍼미에이트와 최종 단계의 비퍼미에이트를 수집한다.

Description

멤브레인 가스 분리를 위한 다단계 캐스케이드-스위프 방법

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제2도는 제2단계의 퍼미에이트 플로우(flow)를 압축 단계 전에 제1단계의 공급 스트림과 혼합하는 종래의 재순환 캐스케이드 방법을 도시한 도면,

제3도는 생성된 가스를 재압축하는데 에너지를 소모함이 없이 이를 이용하도록 한 스위프(sweep)역류 방법에서 퍼미에이트 스트림을 제1단계 멤브레인 유니트(membrane unit)의 퍼미에이트에 공급하는 본 발명의 멤브레인 시스템을 도시한 도면,

제4도는 전형적인 유공섬유 다발(bundie)에서 플로우 패턴을 도시한 도면.

Claims (28)

1. 복수의 유공섬유 멤브레인을 각각 함유하고, 적어도 한가지의 복수 멤브레인 유니트가 유공섬유 멤브레인의 외부표면위에 길이방향으로 스위프 가스를 주입하는 스위프 입력(input)으로 이루어진, 복수단계의 멤브레인 유니트를 사용하여, 다음 단계로 이루어진 공기에서 질소가스를 생성하는 캐스케이드 스위프 방법 : a)압축공기를 선택적으로 산소를 투과하고 질소를 투과하지 않는데 적합한 단계(N)멤브레인 유니트로 이동시키고; b)유공섬유 멤브레인의 내장(bore)표면과 유공섬유 멤브레인의 외표면사이의 압력차이를 유지하고; c)얻어진 비퍼미에이트 가스를 유공섬유 멤브레인의 내강을 통하여 리고 유공섬유 멤브레인의 단부 밖으로 및 단계(N)멤브레인 유니트에서 길이방향으로 이동시키고; d)얻어진 비퍼미에이트 가스를 선택적으로 산소를 투과하고 질소를 투과하지 않는데 적합한 단계(N+l)멤브레인 유니트로 이동시키고, e)비퍼미에이트 가스를 유공섬유 멤브레인의 내강을 통하여 그리고 유공섬유 멤브레인의 단부밖으로 및 그 단계(N+1)멤브레인 유니트에서 길이방향으로 이동시키고; f)최종단계의 멤브레인 유니트에서 질소가스를 수집하고 ; g)적어도 한가지의 단계(N+l, N+2, 등…)에서 퍼미에이트 스트림 적어도 일부를 수집하여 그 퍼미에이트 스트림을 이전 단계(N)멤브레인 유니트 한가지의 스위프 입력에 공급하고, 그 스위프 가스를 길이방향으로 및 바람직하게는 역류로 유공섬유 멤브레인의 외부 표면 위 비퍼미에이트 가스로 주입하고, 스위프 가스를 유공섬유 멤브레인을 동해 투과하는 가스와 혼합여 퍼미에이트 스트림을 만든 다음; h)그 퍼미에이트 스트림의 적어도 일부를 이전 단계의 또다른 스위프 입력으로 배기시키거나 공급한다.
2. 두개의 멤브레인을 조합 사용하여, 다음 단계로 이루어진, 공기에서 질소가스의 생성을 위한 캐스케이드 스위프 방법 : a) 압축된 공기 혼합물을 선택적으로 산소를 투과하며 질소를 투과하지 않는데 적합한 제1단계(N)멤브레인 유니트의 공급 측면공급하고, b)제1단계(N)멤브레인 유니트의 비퍼미에이트 스트림을 수집하고 비퍼미에이트 스트림을 선택적으로 산소를 투과하며 질소를 투과하지 않는데 적합한 제2단계(N+1)멤브레인 유니트로 통과시키고; c)제2단계(N+1)멤브레인 유니트에서 질소가스를 수집한 다음; g)단계(N+l, N+2, 등…)에서 퍼미에이트 스트림 적어도 일부분를 수집하여 퍼미에이트 스트림을 제1단계(N)멤브레인 유니트의 스위프 입력에 공급하고, 스위프 가스를 길이방향으로 및 바람직하게는 역류로 유공섬유 멤브레인의 외부표면위 비퍼미에이트 가스에 주입한다.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 멤브레인을 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리실록산, 폴리올레핀, 폴리술폰, 셀롤로스아세테이트, 세라믹, 유리 및 카본중에서 선택된 물질로 만든 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
4. 제1-3항 어느 한항에 있어서, 멤브레인을 대칭 유공섬유, 비대칭 유공섬유 또는 원추형므로 감긴 다발의 형태로 배치하는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
5. 제1-4항 어느 한항에 있어서, 제1단계 멤브레인을 저성능다발로 만들고 최종단계 멤브레인을 고성능 다발로 만든 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
6. 제1-5항 어느 한항에 있어서, 제1단계 멤브레인과 최종 단계 멤브레인을 제1단계 멤브레인 온도가 제2단계 온도보다 높은 온도이도록 한 온도에 유지하는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
7. 제1-6항 어느 한항에 있어서, 적어도 한단계의 멤브레인을 다른 단계의 멤브레인의 중합체와 다른 중합체로 만든 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
8. 제1-7항 어느 한항에 있어서, 적어도 한단계의 멤브레인이 또다른 단계의 멤브레인의 것과 다른 온도에서 존재하는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
9. 제1-8항 어느 한항에 있어서, 적어도 한가지의 이전 단계로 퍼미에이트 스트림을 공급하기 전에 적어도 한단계 멤브레인에서 퍼미에이트 스트림을 압축시키는 것을 추가로 구성하는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
10. 제1-9항 어느 한항에 있어서, 적어도 99%의 순도를 가진 질소를 생성하는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
11. 제1-10항 어느 한항에 있어서, 약 -20℃∼90℃의 온도에서 작동시키는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
12. 제11항에 있어서, 약 20℃∼60℃의 온도에서 작동시키는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
13. 제12항에 있어서, 제1단계 멤브레인을 약 +40℃∼+60℃에서 작동시키고, 최종 단계 멤브레인을 약 +20℃∼+40℃에서 작동시키는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
14. 제1-13항중 어느 한항에 있어서, 약 0.2㎥/h-2,000㎥/h의 유속을 사용하는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
15. 제1-14항중 어느 한항에 있어서, 제2멤브레인의 퍼미에이트 스트림을 역류 스위프에 의해 제1멤브레인으로부터 그 퍼미에이트 스트림에 공급하는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
16. 제1-15항중 어느 한항에 있어서, 제2멤브레인의 퍼미에이트가 제1멤브레인의 퍼미에이트의 압력보다 높은 압력을 가지는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
17. 제1-16항중 어느 한항에 있어서, 제1멤브레인이 제2멤브레인을 통한 압력강하 보다 높은 압력강하를 가지는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
18. 제1-17항중 어느 한항에 있어서, 멤브레인(m)을 조합하여 사용하고, 1≤N＜m인 단계(N)에서 적어도 한가지의 퍼미에이트 스트림을 1＜P≤n인 단계(P)의 적어도 스위프력에 공급하는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
19. 제1-18항중 어느 한항에 있어서, 산소와 질소의 혼합물을 제1멤브레인에 공급하고, 산소-생성 가스혼합물을 제1멤브레인의 퍼미에이트 측면위에서 회수하거나 배기시키며 질소를 최종 멤브레인의 공급 측면위에서 회수하는 것이 특징인 캐스케이드-스위프 방법.
20. 적어도 제1및 제2단계(N 및 N+l)멤브레인 유니트로 이루어지고, 각각의 복수의 유공섬유 멤브레인을 함유하며, 적어도 제2멤브레이 유니트(N+1)가 제2단계(N+1)에서 퍼미에이트 스트림의 스위프가스를 유공섬유 멤브레인의 외부표면위에 길이방향으로 제1단계 멤브레인 유니트(N)의 스위프 입력에 주입하는 스위프 출력으로 이루어진 공기에서 질소가스를 생성하기 위한 캐스케이드 스위프 발생기.
21. 제20항에 있어서, 제1멤브레인 단계에 산소와 질소의 혼합물을 공급하고, 산소-생성 가스혼합물을 제1멤브레인의 퍼미에이트 측면위에서 회수하거나 배기시키 며 최종 멤브레인의 공급측면위에서 질소를 회수할수 있는 것이 특징인 캐스케이드 스위프 발생기.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 적어도 한가지의 멤브레인 단계를 가열시키기 위하여 가열수단을 추가로 구성한 것이 특징인 캐스케이드 스위프 발생기.
23. 제20-22항중 어느 한항에 있어서, 적어도 한가지의 멤브레인 단계를 냉각시키기 위하여 냉카수단을 추가로 구성한 것이 특징인 캐스케이드 스위프 발생기.
24. 제20-23항중 어느 한항에 있어서, 한단계(N+l)의 스위프 출력과 이전단계(N+l)의 스위프 입력사이에 압축 수단을 추가로 구성한 것이 특징인 캐스케이드 스위프 발생기.
25. 제20-24항중 어느 한항에 있어서, 적어도 한가지의 멤브레인 단계를 가열하고 적어도 한가지의 멤브레인 단계를 냉가시키기 위하여 가열 및 냉각수단 두가지 모두로 이루어진 것이 특징인 캐스케이드 스위프 발생기.
26. 제22-25항중 어느 한항에 있어서, 가열 및/또는 냉각수단 및/또는 적어도 한가지의 멤브레인 단계의 온도를 조절하는 수단을 추가로 구성한 것이 특징인 캐스케이드 스위프 발생기.
27. 제25항, 제26항 또는 제27항에 있어서, 발생기의 질소 플르우를 고객의 변경 요구에 따라 온도를 조절함으로서 변경시키는 것이 특징인 캐스케이드 스위프 발생기.
28. 제25항, 제26항 또는 제27항 또는 제28항에 있어서, 질소 플로우의 순도를 고객의 번경 요구에 따라 온도를 조절함으로서 변경시키는 것이 특징인 캐스케이드 스위프 발생기.

    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.