PL123383B1

PL123383B1 - Method of separation of at least one component from gas mixture

Info

Publication number: PL123383B1
Application number: PL1979214236A
Authority: PL
Original assignee: Monsanto Co
Priority date: 1978-03-20
Filing date: 1979-03-19
Publication date: 1982-10-30
Also published as: NL7902101A; DE2953814A1; NL182796B; RO84536B; FR2420366B1; JPS6022966B2; TR20794A; KR830000538A; KR840000966B1; CA1129626A; NL182796C; JPS54130484A; BR7901688A; AU4521879A; GB2016945B; RO78306A; IT1113311B; GB2016945A; FR2420366A1; RO84536A

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania oo najmniej jednego skladnika surowej mieszani¬ ny gazów zawierajacej dodatkowo co najmniej jeden inny skladnik gazowy, wykorzystujacy se¬ lektywne przenikanie przez membrane rozdzielcza, w którym to sposobie otrzymuje sie znaczne ilosci gazu przepuszczonego, który wymaga niewielkiego sprezenia do -odpowiednio wysokiego cisnienia.Sposób wedlug wynalazku obejmuje przepuszcze¬ nie surowej mieszaniny gazowej przez co najmniej dwia kolejne stopnie rozdzielania przez przenika¬ nie. Kazdy z tych stopni rozdzielania zawiera membrane rozdzielcza, w której wyróznia sie stro¬ ne ziasiilana i strone wyjsciowa gazu przepuszczo¬ nego, i która jest selektywnie przepuszczalma dla co naijmniej jednego gau w porównaniu z prze¬ puszczalnoscia dla co najmniej jednego innego ga¬ zu. Sila napedowa procesu przenikania przez te membrane rozdzielcza jest róznica cisnien utrzy¬ mywania w poprzek membrany. Strumien gazu nie- przepuszcizoneigo z jednego stopnia rozdzielania kie¬ rowany jest na strone zasilana drugiego ze stopni.Stosunek cisnienia calkowitego po zasilanej stronie membrany do calkowitego cisnienia panujacego po stronie wyjsciowej dla przynajmniej jednego stop¬ nia [rozdzielania (-zwanego dalej stopniem rozdzie¬ lania o malym stosunku cisnien calkowitych) jest mniejszy niz analogiczny stosunek cisnien calko¬ witych tych po obu stronach membrany dla na¬ stepnych (co najmniej jednego) stopni rozdzielania (zwany dalej duzym stosunkiem cisnien calkowi¬ tych stopnia rozdzielaniai).Zaleta wspomnianych stopni rozdzielania wedlug wynalazku, nie mniej niz dwóch, jest to, ze co najmniej jeden stopien rozdzielania o malym sto¬ sunku cisnien calkowitych pozwala wydzielic przy¬ najmniej jeden gaz z surowej mieszaniny gazowej, przy czym gaz przepuszczony w tym stopniu mo¬ ze byc o takim cisnieniu calkowitym, ze zuzycie go w procesie chemicznym wymagac bedzie nie- wliellóiego sprezenia lub sprezanie bedzie zbedne.Gaz nieprizepuszczony z oo naj.mniej jednego stop¬ nia rozdzielania o malym stosunku cisnien calko¬ witych kierowany jest na jeden lub kilka stopni rozdzielania o duzym stosunku cisnien calkowi¬ tych, gdzie wydziela sie dalsza porcje wspomniar nego gaizu. Chociaz cisnienie calkowite gazu prze¬ puszczonego z tego stopnia moze byc nizsze niz gazu przepuszczonego z przynajmniej jednego stop¬ nia o malym stosunku cisnien calkowitych, to wa¬ gowo ilosc gazu przepuszczonego wymagajacego do¬ datkowego dosprezamia jest zaledwie czescia calko¬ witej ilosci gazu przepuszczonego otrzymanego ze wszystkich stopni. Dosprezenie jest mniejsze niz witedy, gdyby caly gaz przepuszczony byl o niskim Olsnieniu Sposób wedlug wynalaizku umozliwia od¬ zyskanie wiekszej ilosci przynajmniej jednego skladnika mieszaniny gazowej bez zbytniego zwiek¬ szania kosztów sprezania gaizu przepuszczonego. Po¬ nadto calkowita powierzchnia uzyteczna membran rozdzielczych przy odzyskiwaniu tego gazu jest mniejsza w przypadku równoleglego ustawienia aparatów rozdzielczych o malym stosunku cisnien calkowitych.Wiadomo, ze szybkosc przenikania czasteczki 1§ przez membrane rozdzielcza zalezy miedzy innymi od sily napedowej dzialajacej ma te czasteczke.W przypadku rozdzielania membranowego czaste¬ czek gazu, które przenikaja przez membrane z ga¬ zu surowego do gazu przepuszczonego, sila mape- 15 dowa jest róznica lotnosci tych czasteczek. Na ogól lotnosc gazów doskonalych wyraza sie w przybli¬ zeniu cisnieniami czastkowymi i dlatego iza sile napedowa procesu rozdzielania gazów uwaza sie róznice cisnien czastkowych. Cisnienie czastkowe 20 gazu w mieszaninie okresla sie jako iloczyn steze¬ nia molowego tego gazu i calkowitego cisnienia mieszaniny. Czesto stezenie molowe gazu wyraza¬ ne jest w .przyblizeniu przez jego stezenie objeto¬ sciowe. 25 W 'Celu uzyskania odpowiedniiej róznicy cisnien czastkowych w poprzek membrany wystarczajacej do utrzymania odpowiedniego przeplywu gazu, mo¬ zna oddzielnie lub równoczesnie zmieniac stezenie gaizu w mieszaninie oraz jej calkowite cisnienie. 30 Na przyklad, zachowujac stale stezenia gazu od¬ dzielanego po stronie zasilanej i po stronie wyj¬ sciowej gaizu przepuszczonego oraz róznice cisnien calkowitych w poprzek membrany a zmieniajac cisnienia calkowite po obu stronach, Ewiekszarrly 35 róznice cisnien czastkowych gazu zmniejszajac cis¬ nienia calkowite po obu stroniach mamcibrany.Wedlug wynalazku, na przymajimniej jednym stopniu rozdzielenia o malym stosunku cisnien cal¬ kowitych utrzymuje sie w poprzek membrany roz- 40 dizielozej odpowiednia róznice cisnien czastkowych co najmniej jednego skladnika mieszaniny gazowej co pozwala na otrzymanie gazu przepuszczonego zawierajacego, na przyklad okolo 70% ilosci tego skladnika znajdujacego sie w gazie surowym, przy 45 czym cisnienie calkowite gazu 'przepuszczonego umozliwia uzycie go w procesie chemicznym bes wiekszego doisprezania, NieMedy korzystne moze byc sprezenie surowej mieszaniny gazowej, po to, aby .otrzymac ze stopnia rozdzielania prEepuszczo- 50 ny gaz o olsnieniu calkowitym umozliwiajacym bezposrednie uzycie go w 'procesie chemicznym.W takich przypadkach strumien gazu surowego mozna sprezyc p oo najmniej okolo 1960 kPa, np. od okolo 2452i—9800 kPa powyzej poczastkowego 55 cisnienia tego gaizu.Jest oczywiste, ze gaz nieprzepusizczony ze stop- i nia rozdzielania o malym stosunku cisnien calko- .1 witych izawiera znaczna ilosc gazu oddzielanego, \ przynajmniej okolo 20*/o ilosci tego gazu w suro- 60 wej mieszaninie gazowej. Chociaz czesto mozna od¬ zyskac wiecej tego gazu na tym stopniu rozdziela¬ nia, np. zwiekszajac powierzchnie uzytkowa mem¬ brany (rozdzielczej, to jednak lepiej j'est nie regu¬ lowac pracy tego stopnia w oparciu o ilosc odzy- w skanego gacu. Korzystniej jest regulowac prace '123 383 tego stopnia roodzaelamiia przede wszystkriim iw opair- cdu o wielkosc przeplywu.Opierajac sie na wielkosci przeplywu przeiz mem¬ brane iroiadizial prowajdiai sde w tein sposób, ze po zauwazeniu znacznego spadku przeplywu gazu przez membrane przerywa sie operacje, odprowa¬ dzajac, na przyklad, igaiz nlieprzepuszczony z apa¬ ratu rozdzielczego. Inny ispasób prowadzenia roz¬ dzielania oparty jeist na lagiraindczeniu niepozadane¬ go przenikania. W takim przypadku rozdzial pro¬ wadzi sie tak dlugo, jak uzyskuje sie z surowej mieszaniny gazowej duza ilosc giazu oddzielanego nie zawierajacego wiekszych iloscd niepozadanych skladników gaizowych. Na ogól w praktyce prze¬ myslowej prowaidzi -sie rozdzielenie membranowe w oparciu zarówno odsiedzenie wielkosci przeply- wu jjak d dloscd zanieczyszczen w gaiziie przepusz¬ czonym. Czesto w przypadku operacji ograniczo- nych glównie przeplywem uwaza sie za pozadane, by wyrazony w procentach stosunek róznicy cis¬ nien czastkowych gazu przepuszczonego (A) w su¬ rowej mieszaninie gazowej (ppA surówki) i -w gazie ndeprzepuszczonym (ppA nieprizep'uszczonego) po¬ dzielonej przez róznice pomiedzy cisnieniem czast¬ kowym tego gazu w surowej mieszaninie gazowej a jego mdindmalnym cisnieniem -czastkowym na wyj¬ sciu z membrany (min. ppA przepuszczonego) byl nie wiekszy iniz okolo 9.0, ioid okolo 20 lub 30 (do 90, ozeisto od okolo 30 do 85%. Zas w przypadku ope¬ racji ograniczonych niepozadanym przenikaniem wartosc ta bedzie czesto wynosic przynajmniej akolo a5—90%.Jiak juz stwierdzono wyzej stopien rozdzaelaoia o malym stosunku cisnien calkowitych korzystnie kontroluje sie w oparciu glównie o ograniczenia przeplywowe po to, by latrzymac gaz pirzepuszczo- ny o odpowiednim cisnieniu calkowitym. Dla da¬ nej membrany rozdzielczej mozna, przy zalozonej róznicy cisnien calkowitych w popnzek memhrainy, utrzymac duza szybkosc przeplywu gazu wydmu¬ chowego liczona na jednostke powieirzehini uzytko¬ wej membrany i w jednostce czasu przenika przez jednostke powierzchni membrany wiecej wspo¬ mnianego przynajmniej jednego gazu niz w przy¬ padku prowadzenia operacji w oparciu o ograni¬ czenie ilosci przepuszczonych zanieczyszczen. Za¬ zwyczaj wielkosc powierzchni membrany w stop¬ niach rozdzielania o malym stosunku cisnien cal¬ kowitych dobiera sie tak, by oddzielaniu uleglo przynajmniej okolo 20%, korzystnie -od okolo 30 do 70% tego co najmniej jednego gaizu znajduja- eego sie w surowej mieszaninie gazowej.Ze wzgledu ma przeplywowe na ogól sterowanie praca stopni rozdzielania o malym stosunku cis¬ nien calkowitych, szczególnie korzystne membrany rozdzielcze odznaczaja sie przede wszystkim duza przenikliwosciia dla gaizu wydzielanego i ich selek¬ tywnosc w stosunku dio tego gazu nie musi byc az tak wielka jak membran w aparatach sterowanych iloscia zanieczyszczen gazu przepuszczonego lub membran w pojedynczych stopniach rozdzielania aby lodizyskac calkowicie ten co najmniej jeden skladnik mieszaniny gaizowej.Gaz niepnzepuszczony z co najmniej jednego stop¬ nia rozdzielania o malym stosunku cisnien calko- 10 15 witych kieruje sde na co najmniej jeden istopden rozdzielania o duzym stosunku dismcien calkowitych w celu odzyskania idalszyeh ilosci skladnika wy¬ dzielanego mieszaniny gazowej, W gazie przepusz- _ czonym z tego stopnia zawartych jiest 'zazwyczaj przynajmniej 10%, np. co najmniej 151% ilosci ga¬ zu wydzielanego znajdujacego isie w surowej mie¬ szaninie gaizowej. Gaz przepuszczony ze wszystkich stopni rozdzielania zawiera korzystnie co najmniej okolo 50%, np. okolo 60 do 95% ilosci gazu wy¬ dzielanego znajdujacego sie w surowej mieszani¬ nie.Wspomniany co naijimriej jeden stopien rozdzie¬ lania o duzym stosunku cisnien calkowitych moze dzialac w opaoicdu o ograniczenia glównie przeply¬ wowe lub w oparciu pnsede wszystkim o ograni- czeinie ilosci zanieczyszczen gazu przepuszczonego.Cisnienie gazu zasilajacego moze byc dowolne.Gaz nieprzepuszcizioiny ze stopnia "rozdzielania o mie- 20 wielkim stosunku cisnien calkowitych mozna spre¬ zac lub rozprezac lub podawac bez zmiany cisnie¬ nia w zaleznosci od zadanej wielkosci róznicy cis¬ nien calkowitych w poprzek membrany, calkowi¬ tego cisnienia gazu przepuszczonego itp. Ze wzgle- 25 du na ograniczona wytrzymalosc odpowiednich membran rozdzdzielczych, gaz zasilajacy stopien rozdizdelania o duzym stosunku cisnien calkowitych czesto poddaje sde rozprezaniu celem uzyskania w poprzek membrany odpowiedniej róznicy cisnien 30 calkowitych.Stosunek cisnienia calkowitego po istronie zasi¬ lanej do calkowitego cisnienia po stronie wyjscio¬ wej membrany co najmniej jednego stopnia roz¬ dzielania o malym stosunku cisnien calkowitych 35 jest mniejszy niz analogiczny stosunek dla stopnia rozdzielania — co najmniej jednego — o duzym stosunku cisnien calkowitych. Stosunek ten dla stopnia rozdzielania o malym stosunku cisnien calkowitych jest czesto mniejszy, przynajmniej 40 o okolo 10 do 15%, np. o okolo 1,5 do 99%, korzyst¬ nie o okolo 20 do 95% od analogicznego stosunku oisnien calkowitych dla powyzszego, co najmniej jednego stopnia rozdzielania o duzym stosunku cis¬ nien calkowitych. Zazwyczaj spadek cisnienia cal- 45 kowitego na co 'najmniej jednym stopniu rozdzie- lania o duzym stosunku cisnien calkowitych sta¬ nowi od okolo 10 do 500%, np. oikolo 15 do 250% spadku cisnienia calkowitego na co najmniej jed¬ nym stopniu rozdzielania o niskim stosunku cisnien 50 calkowitych.Ilosc stopni rozdzielania jest nieograniczona z tym, ze nalezy stosowac co najmniej jeden sto¬ pien rozdzielania o mialym i oo najmniej jeden stopien rozdizielania o duzym stosunku cisnien cal- 55 kowitych. Kazdy stopien rozdzielania moze skla¬ dac sie z jednego lub kilku oddzielnych aparatów rozdzielczych stanowiacych wieksza ilosc równoleg¬ le pracujacych rozdzielaczy. Korzystne jest, by sto* sunek cisnien calkowitych pierwszego stopnia roz- so dzdelania byl maly. Ostatni stopien rozdzielania czesto charakteryzuje sie duzym stosunkiem cis¬ nien calkowitych. Najczesciej stosuje sie dwa stog- nie rozdzielania, ale w niektórych przypadkach potrzebne sa trzy lub wiecej. Na ogól uzycie wie- ^ cej niz 5 stopni rozdzielania przyniósl niewielka123: f korzysc. Jesii którys ze stopni T walny jest glównie w oparciu o ograniczenie ilosci zanieczyszczen, to korzystne jest by byl on ostat¬ nim ol kolejnych stopniw Efektywna powierzchnia membrany (powierzen- 5 nia membrany (powodujaca rozdzial) kazdego ze stopni rozdzielania powinna byc na tyle duza, by przenikala przez nia zadana ilosc co niajnuinej jed¬ nego gazu. Na wielkosc przewidywanej efektywnej powierzchni membrany wplyw maja oa przyklad: M szybkosc przemkaniia co najmniej jednego gazu przez membrane w warunkach rozdzialu, to Jest przy danej temperatturze, cisnieniu bezwzglednym, róznicy cisnien calkowitych w popnzek membrany oraz róznicy cisnien czastkowych tego co najmniej lg jednego gazu w poprzek membrany. Róznica cis- nien calkowitych w popnzek membran rozdziel- , azych wynosi co najmniej okolo 980 kPa np. nie mnlieij niz okolo 1960 kPa i moze byc równa 9800 lufo 196Ó0 kPa lub wiecej. Wskazane jest jednak, M by nie byla ona taik wielka aby nie powodowac abytniego nacisku na membrane, który grozilby jej peknieciem. Aparat noizdizielozy zawierajacy membrany moze miec dowolna forme odpowiednia do rozdzialu gazów, np. talerza lub ramy lub tez 2g moze miec spiralnie nawiniete cienkie powloki rnemforan, zawierac membrany w postaci cylindrów lub pustych wewnatrz wlókien dtp.Korzystne jest, by aparaty rozdzielcze mialy rnembrany w formie pustych wewnatrz wlókien w gdyz wtedy duz^ jest stosunek wielkosci po¬ wierzchni membran do objetosci, jaka zajmuja.W przypadku, gdy membrany maja kaztait walca lub stanowia puste wewnatrz wlókna, wtedy duza ich ilosc mozna polaczyc równolegle w wiazka i za- 35 wlac surowa mieszanina gazowa badz to od zew¬ natrz (od strony powloki), badz od wewnatrz (od strony wewnatpzwlókienkowej).Ze wzgledu na wieksze straty cisnienia gaizu podczas pizechodzenia gazu przez kanaliki we- ^ wnatrz wlókienek, korzystniejsze jest zasilanie su¬ rowa mieszanina gazowa od strony powloki mem¬ bran.. W przypadku zasilania od strony powloki, cisnienie gazu odprowadzanego od strony zewne¬ trznej z apairatu rozdzielczego moze byc o okolo 45 98—490' kPa, czesto mniej niz Okolo 49 kPa nizsze od cisnienia surowej mieszanliny gazowej zasilaja¬ cej aparat rozdzielczy, a wiec gaz ten ma cisnie¬ nie umozliwiajace dalsza przeróbke lub mozna od¬ zyskac zen energie, np. przy uzyciu turbin. Z po- m wodu ciaglej zmiany stezenia wspomnianego przy¬ najmniej jednego giazu po stronie zasilanej mem¬ brany w trakcie jego przenikania ku stronie wyj¬ sciowej, co zwieksza po tej stronie1 jego stezenie, czastkowa róznica aisnienlia tego -gazu w poprzek 55 membrany zmienia sie w sposób ciagly. Tak wiec, w celu osiagjniecia dostatecznego odzyskania tego 00 najmniej jednego -gazu z surowej mieszaniny wyjsciowej mozna wykorzystac rózne sposoby prze¬ plywu sturmieni gazu przez aparat rozdzielczy. ^ 1 tak, na przyklad, surowa mieszanina gazowa i gaz przepuszczony moga plynac we wspól- lub przeciwpradzie. W przypadku stosowania membran w formie wiazek pustych wewnatrz wlókien lub cylindrów, strona zewnetrzna moze miec ksztalt m 8 radialny, to znaczy strumien zasilajacy przeply¬ wa w kierunku poprzecznym do membran badz to do wewnatrz, badz, zazwyczaj, na zewnatrz wiazki, lub tez strumien ten moze przeplywac wzdluz osd, to znaczy ulega rozproszeniu wewnatrz wiazki i wieksza jego czesc plynie w kierunku zgodnym z orientacja pustych wewnatrz wlókienek lub mem¬ bran cylindrycznych.Membrany rozdzielcze moga byc wykonane z do¬ wolnego stosowanego dotad tworzywa. Do typo¬ wych materialów naleza polimery organiczne lub polimery organiczne zmieszane z nieorganicznymi, np. wypelniacze, utwardzacze iitp. Mozna tez stoso¬ wac membrany wykonane z metalu lub tworzywa zawierajacego metal.Hjnsunek przedstawia schematycznde dwa stopnie rozdzielania stosowane zgodnie ze sposobem we¬ dlug wynalazku.Na rysunku tym surowa mieszanina gazowa prze¬ chodzi przewodem 10 do pierwszego stopnia roz¬ dzielania 12. Pierwszy stopien rozdzieliania 12 po¬ dzielony jest membrana rozdzielcza 18 na dwie ko¬ mory, tj. komore zasilana 14 i komore gazu prze¬ puszczonego 16. Gaz przepuszczony odbierany jest z komory gazu przepuszczonego 16 poprzez pre- wód 20. Pierwszy stopien irozdzielainia 12 stanowi stoflpien rozdzielania o malym stosunku cisnien cal¬ kowitych. Gaz niepnzepuszczony ze strony zasila¬ nej membrany rozdzielczej 18 pierwszego aparatu rozdzielczego 12 odbierany jest z komory zasilanej 14 przewodem 22 i kierowany do .komory zasilanej 24 drugiego stopnia rozdzielania 26. Ten drugi sto¬ pien rozdzielania zawiera membrane rozdzielcza 28, która stanowi przegrode pomlodzy komora zasila¬ na 24 a komora -gazu przepuszczonego 30. Gaz nie- przepuszczony z komory zasilanej 24 wychodzi z drugiego stopnia rozdzielania 26 przewodem 34.Ten drugi stopien rozdzielania stanowi stopien roz¬ dzielania o duzym stosunku cisnien calkowitych.Podane nizej przyklady sluza jatko iiust-raioja spo¬ sobu wedlug wynalazku. Wszystkie czesci i procen¬ ty podane sa w jednostkach objetosciowych, chyba ze zaznaczono, iz jest inaczej.Przyklad I. 6400 kg/godzine gazu wydmu¬ chowego o temperaturze okolo 30°C zawierajacego okolo 65°/t obj. wodoru, 22|°/o obj. azotu, 4,5*/o obj. argonu i 8,5°/o obj. metanu pochodzacego z insta¬ lacji do syntezy amoniaku wprowadza sie do pierw¬ szego aparatu rozdzielczego zawierajacego 25 mem¬ bran rozdzielczych w postaci prostych, pustych wewnatrz wlókien. W kazdym z aparatów znajduje sie okolo 93 m2 powierzchni czynnej. Membrany zawieraja anizotropowe tworzywo polisulrtoinpwe wykonane zgodnie ze sposobem z przykladu' 64 ogloszeniowego opisu patentowego RFN nr 2 750 874, .z ta róznica, ze roztwór przedzalniczy zawiera oko¬ lo 3(M wagowych substancji stalej. Srednica zew¬ netrzna dyszy przedzalniczej wynosi 456 mikrome¬ trów, srednica wewnetrzna 127 miikromtetrów^ a srednica otworu wtryskowego 76 mikrometrów.Plyn wtryskowy stanowi mieszanine 60*/* objetos¬ ciowych dwumetyioaceifeamiidu w wodzie. Tempera¬ tura ostatniej kapieli rolki prowadniczej wynosi okolo 50°C. Wlókna przemywa sie w ciagu 24 go¬ dzin w wodzie, bez magazynowana, Roztwór prze-9 123 883 10 dzalniczy i plym wtryskowy stosuje sie w takich ilosciach, aiby uzyskac puiste w srodku wlókna o srednicy zewnetrznej okolo 450 mikrometrów i srednicy wewnetrznej okolo 120 mikrometrów.Wspólczynnik oddzielania wodoru od metanu w opi¬ sanym wyzej aparacie rozdzielczym wynosi okolo 30, a rozdzielczosc równia jest w przyblizeniu 50XjlO-1 cm8 wodoru/cm2 powierzchni rozdzielczej (sekunde) Pa spadku cisnienia. W poprzek mem¬ brany utrzymywany jest spadek oisntiemia rzedu 6374 kPa, Z kolektora gazu polaczonego z 'kanala¬ mi wewnetrznymi membran pierwszego rozdaiela- cza uzyskuje sie okolo 1(100 kg/godzine gazu od¬ dzielonego o cisnieniu absolutnym okolo 6864 kPa.Gaz oddzielony w pierwszym aparacie irozdzielczym zawiera 90,3% wodoru, 6,2% obj. azotu, 2,4% obj. metanu d 1,2% obj. atrgonu.Giaz nieioddzielony z pierwszego stopnia rozdzie¬ lania o oismiendu aibsoiutnym okolo 13337 kPaiza- wieiraijacy okolo 43,8% obj. wodoru, 35,4% obj. azotu, 13,7% obj, metanu i 7,1% obj. argonu wpro¬ wadza sie do drugjiego stopnia rozdzielania* skla¬ dajacego sie z 7 równoglelych aparatów rozdziel¬ czych takich jak wyzej opisany. Z kolektora gazu oddzielonego z drugiego stopnia ror.lzc.olania uzy¬ skuje isie okolo 496 kg/godzine gazu o cisnieniu absolutnym okolo 2942 kPa zawierajacego 88% obj. wodoru, 7,4% obj. azotu, il,5% obj. argenu i 2,4% obj. metanu. Gaz nieoddzielony z drugiego stop¬ nia rozdzielania o cisnieniu absolutnym okolo 13337 kPa zawiera okolo 24,2% obj. wodoru, 47,4% obj. azotu, 18,5% obj. metanu i 9,6% obj. argonu.Tak wiec, okolo 86,3% wodoiru znajdujacego sie w gazie wydmuchowym zawraca sie do strefy syn¬ tezy amoniaku.Przyklad II. Strumieniem rozdzielonego g*azu zasila sie dwa aparaty rozdzielcze, polaczone w se¬ rie, przy czym kazdy z nich ma okolo 93 m2 po¬ wierzchni czynnej. Strumien gazu skladajacy sie z 22% mollowych azotu, 6,8% molowych metanu, 3,5% molowych argonu i mniej niz 100 czesci ob¬ jetosciowych na milion amoniaku, wprowadza sie do pierwszego aparatu rozdzielczego pod cisnieniem absolutnym okolo 13730 kPa.W pierwszym aparacie rozdzielczym utrzymuje sie spadek cisnienia w poprzek membrany rzedu 6374 kPa, tak ze strumien przepuszczonego gazu opuszczajacy pierwsy aparat rozdzielczy ma cisnie¬ nie okolo 7356 kPa, przy stosunku olsnien 1,87.Gaz oddzielony z pierwszego aparatu [rozdzielczego sklada sie z 90,3% objetosciowych wodoru, 6,2% objetosciowych azotu, 2,4% objetosciowych metanu i 1,2% objetosciowych argonu. Gatz nieoddzielony z pierwszego stopnia razdzielamia o cisnieniu ab¬ solutnym okolo 13337 kPa, zawierdajacy okolo 43,8 objetosciowych wodoru, 35,4% objetosciowych azotu, 13,7% objetosciowych metanu i 7,1% obje¬ tosciowych airganu. Oddzielony gaz usuwa sie z dru¬ giego stopnia rozdzielania pod cisnieniem absolut¬ nym okolo 2942 kPa, przy stosunku cisnien 4,53 i zawieira on 88% objetosciowych wodotru, 7,2% objetosciowych azotu, 1,5% objetosciowych argonu i 2,4% objetosciowych metanu. Gaz nieoddzielony z drugiego stopnia rozdzielania zawiera 24,2% ob¬ jetosciowych wodonu, 47,7% objetosciowych azotu, 18,5% objetosciowych metanu i 9,6% objet solo¬ wych argonu.Zastrzezenia p a t e n t o w e 5 .1. Sposób wydzielania co najmniej jednego s lad- nika z mieszaniny gazowej zawierajacej poa adto przynajmniej jeden inny skladnik gazowy, poi* liga¬ jacy na tym, ze strumien gazu surowego przei isz¬ cza isie przez co najmniej dwa. kolejne stopnie xdiz- io dzielania, z których kazdy stanowi membrana . oiz- dzielcza wykazujaca selektywnosc przenikania dla co naijmniiej jednego ze isJkladiników w porówmi niiu z co najmniej jednym innym skladnikiem mie za- niny gazowej, w której mozna wyróznic strone za- 15 silana gazem surowym d strone wyjsciowa g uzu oddziel'onego, przy ozym cisnienie calkowite po stronie wyjsciowej jest nizsze od cisnienia ca2 x- witego po stronie izasiilanej, a nieoddzielony , ,az znajdujacy sie po stronie zasilanej wprowadza sie ^ od strony zasilanej ido nastepnego .stopnia rozdL e- laniia, znamienny tym, ze stosuje sie w co najmin ej jednym stopniu nozdziielanlia stosunek cisnienia c ij- kowitego po stronie zasilanej do cisnilenia oal] o- wiitego po stronie wyjsciowej nizszy niiz stosu*. k 25 aisnienlia calkowitego po stronie zasilanej do olsni ;- nia calkowitego po stronie wyjsciowej w oo m j- mniej jednym, naistepujacym po nim stopniu nc :- dzielania oraz cisnienie calkowite po strionlie w} j- sciowej, co najmniej jednego nastepnego stopn a rozdzielania nizsze niz cisnienie calkowiite po stir - nie wyjsciowej co najmniej jednego wczesniejazet ) stopnia rozdzielania. 2. Sposób wedlug zasforz. 1, znamienny tym, ; } co najmniej jeden stopien rozdzielamiai o nizszy] i stosunku cisnienia calkowitego po stronie zasilam j 35 do cisnienia calkowitego po stronie wyjsciowe i steruje^ sde glównie wielkoscia strumeiniia prze puszczonego gazu. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, z stosuje sie róznice cisnien czastkowych co naj 40 mniej jednego skladnika gazowego w mieszanimic gazowej wprowadzanej -do stopnia rioizdzielania o nizszym stosunku cisnienia calkowitego i w gazie nieoddzielonym opuszczajacym ten stopien [rozdzie¬ lania podzielone pinzez róznice pomiedzy olsnieniem czastkowym co najmniej jednego skladnika, gazo¬ wego w mieszaninie gazowej wprowadzanej do stopnia rozdzielania, a minimalnym cisnieniem czastkowym co najmniej jednego skladnika gazo¬ wego po stronie wyjsciowej membrany znajdujacej sie w tym stopniu rozdzielania, wynoszaca okolo 20-90%. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie róznice cisnienia calkowitego wzdluz przekroju poprzecznego co najmniej jednego stop- nia (rozdzielania o nizszym stosunku cisiniemlia cal¬ kowitego po stronie zasilanej ido cisnienia calko¬ witego po stronie wyjsciowej wynoszaca nie mniej niz okolo H960 kfPa. 5. Sposób wedlug zastnz. 1, znamieny tym, ze M stosuje sie róznice cisnienia calkowitego wzdluz przekroju poprzecznego co najmniej jednego .stop¬ nia rozdzielania o wyzszym stosunku dsnienia cal¬ kowitego po stronie zasilanej, do cisnienia calko¬ witego po stronie wyjsciowej wynoszaca nie mniej w noz okolo 1.960 kPa.11 123 383 12 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze co najminiej 20% co najmoiej jedrnego skladnika surowej mieszaniny gazowej przepuszcza sie na strone wyjsciowa co najmniej jednego stopnia roe- dizdelaindao nizszym stosunku cisnienia calkowitego po stilonie zasilanej do cdsoLenia calkowitego po stronie wyjsciowej. 7. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze jako ostatni etap rozdzielania stosuje sie stopien rozdzielania o wyzszym stosunku cisnienia calko¬ wi/tego po stronde zasilanej do cisnienia calkowite¬ go po stronie wyjsciowej. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie ilosc co najmniej jednego skladnika w geuzie oddzielonym opuszczajacym co najmniej jeden stopien rozdzielania o wyzszym stosunku cis¬ nienia 'calkowitego po strcnie zasilanej do cisnie¬ nia calkowitego po stronie wyjsciowej stanowiaca co najmniej lCD/o ilosci tego, co najmniej jednego skladnika znajdujacego sie w surowej mieszaninie galowej. 10 20 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie sitosunek cisnienia calkowitego po stro¬ nie zasalanej do cisnienia calkowitego po stronie wyjsciowej obliczony w przekroju poprzecznym co najmniej jednego stopnia rozdzielania o nizszym stosunku cisnienia calkowitego po stronie zasilanej do cisnienia calkowitego po stronie wyjsciowej o co naijniniej 10Va nizszy niz taki sam stosunek obliczony w co najmniej jednym stopniu rozdzie¬ lania o wyzszym stosunku cisnienia calkowitego po ' stronie zasilanej do cisnienia calkowitego po stro¬ nie wyjsciowej. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie cisnienie calkowite po stronie zasilania stopnia rozdzielania o wyzszym stosunku cisnienia calkowitego po stronie zasilanej do cisnienia cal¬ kowitego po stronie wyjsciowej, praktycznie takie samo jak cisnienie calkowite po stronie zasilania stopnia rozdzdelania o nizszym stosunku cisnienia calkowitego po stronie zasilanej do cisnienia cal¬ kowitego po stronie wyjsciowej. / 10 12 / ? 20 ""l 18 -16 22 A. I 26 / Ik 32 34 30 PZG Ó/Piotrków «48 7.84 120 eg*.Oma 100 il PL PL PL PL

Claims

1. Zastrzezenia p a t e n t o w e 5 .1. Sposób wydzielania co najmniej jednego s lad- nika z mieszaniny gazowej zawierajacej poa adto przynajmniej jeden inny skladnik gazowy, poi* liga¬ jacy na tym, ze strumien gazu surowego przei isz¬ cza isie przez co najmniej dwa. kolejne stopnie xdiz- io dzielania, z których kazdy stanowi membrana . oiz- dzielcza wykazujaca selektywnosc przenikania dla co naijmniiej jednego ze isJkladiników w porówmi niiu z co najmniej jednym innym skladnikiem mie za- niny gazowej, w której mozna wyróznic strone za- 15 silana gazem surowym d strone wyjsciowa g uzu oddziel'onego, przy ozym cisnienie calkowite po stronie wyjsciowej jest nizsze od cisnienia ca2 x- witego po stronie izasiilanej, a nieoddzielony , ,az znajdujacy sie po stronie zasilanej wprowadza sie ^ od strony zasilanej ido nastepnego .stopnia rozdL e- laniia, znamienny tym, ze stosuje sie w co najmin ej jednym stopniu nozdziielanlia stosunek cisnienia c ij- kowitego po stronie zasilanej do cisnilenia oal] o- wiitego po stronie wyjsciowej nizszy niiz stosu*. k 25 aisnienlia calkowitego po stronie zasilanej do olsni ;- nia calkowitego po stronie wyjsciowej w oo m j- mniej jednym, naistepujacym po nim stopniu nc :- dzielania oraz cisnienie calkowite po strionlie w} j- sciowej, co najmniej jednego nastepnego stopn a rozdzielania nizsze niz cisnienie calkowiite po stir - nie wyjsciowej co najmniej jednego wczesniejazet ) stopnia rozdzielania.

2. Sposób wedlug zasforz. 1, znamienny tym, ; } co najmniej jeden stopien rozdzielamiai o nizszy] i stosunku cisnienia calkowitego po stronie zasilam j 35 do cisnienia calkowitego po stronie wyjsciowe i steruje^ sde glównie wielkoscia strumeiniia prze puszczonego gazu.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, z stosuje sie róznice cisnien czastkowych co naj 40 mniej jednego skladnika gazowego w mieszanimic gazowej wprowadzanej -do stopnia rioizdzielania o nizszym stosunku cisnienia calkowitego i w gazie nieoddzielonym opuszczajacym ten stopien [rozdzie¬ lania podzielone pinzez róznice pomiedzy olsnieniem czastkowym co najmniej jednego skladnika, gazo¬ wego w mieszaninie gazowej wprowadzanej do stopnia rozdzielania, a minimalnym cisnieniem czastkowym co najmniej jednego skladnika gazo¬ wego po stronie wyjsciowej membrany znajdujacej sie w tym stopniu rozdzielania, wynoszaca okolo 20-90%.

4. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie róznice cisnienia calkowitego wzdluz przekroju poprzecznego co najmniej jednego stop- nia (rozdzielania o nizszym stosunku cisiniemlia cal¬ kowitego po stronie zasilanej ido cisnienia calko¬ witego po stronie wyjsciowej wynoszaca nie mniej niz okolo H960 kfPa.

5. Sposób wedlug zastnz. 1, znamieny tym, ze M stosuje sie róznice cisnienia calkowitego wzdluz przekroju poprzecznego co najmniej jednego .stop¬ nia rozdzielania o wyzszym stosunku dsnienia cal¬ kowitego po stronie zasilanej, do cisnienia calko¬ witego po stronie wyjsciowej wynoszaca nie mniej w noz okolo 1.960 kPa.11 123 383 126.

6.Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze co najminiej 20% co najmoiej jedrnego skladnika surowej mieszaniny gazowej przepuszcza sie na strone wyjsciowa co najmniej jednego stopnia roe- dizdelaindao nizszym stosunku cisnienia calkowitego po stilonie zasilanej do cdsoLenia calkowitego po stronie wyjsciowej.

7. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze jako ostatni etap rozdzielania stosuje sie stopien rozdzielania o wyzszym stosunku cisnienia calko¬ wi/tego po stronde zasilanej do cisnienia calkowite¬ go po stronie wyjsciowej.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie ilosc co najmniej jednego skladnika w geuzie oddzielonym opuszczajacym co najmniej jeden stopien rozdzielania o wyzszym stosunku cis¬ nienia 'calkowitego po strcnie zasilanej do cisnie¬ nia calkowitego po stronie wyjsciowej stanowiaca co najmniej lCD/o ilosci tego, co najmniej jednego skladnika znajdujacego sie w surowej mieszaninie galowej. 10 20

9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie sitosunek cisnienia calkowitego po stro¬ nie zasalanej do cisnienia calkowitego po stronie wyjsciowej obliczony w przekroju poprzecznym co najmniej jednego stopnia rozdzielania o nizszym stosunku cisnienia calkowitego po stronie zasilanej do cisnienia calkowitego po stronie wyjsciowej o co naijniniej 10Va nizszy niz taki sam stosunek obliczony w co najmniej jednym stopniu rozdzie¬ lania o wyzszym stosunku cisnienia calkowitego po ' stronie zasilanej do cisnienia calkowitego po stro¬ nie wyjsciowej.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie cisnienie calkowite po stronie zasilania stopnia rozdzielania o wyzszym stosunku cisnienia calkowitego po stronie zasilanej do cisnienia cal¬ kowitego po stronie wyjsciowej, praktycznie takie samo jak cisnienie calkowite po stronie zasilania stopnia rozdzdelania o nizszym stosunku cisnienia calkowitego po stronie zasilanej do cisnienia cal¬ kowitego po stronie wyjsciowej. / 10 12 / ? 20 ""l 18 -16 22 A. I 26 / Ik 32 34 30 PZG Ó/Piotrków «487.84 120 eg*. Oma 100 il PL PL PL PL