RU2004139017A

RU2004139017A - Метод мембранного разделения для обогащения, по крайней мере, одного газового компонента в газовом потоке

Info

Publication number: RU2004139017A
Application number: RU2004139017/15A
Authority: RU
Inventors: Клеменс БАКХАУЗ (DE); Клеменс БАКХАУЗ; Хуберт ВЕРНЕКЕ (DE); Хуберт ВЕРНЕКЕ
Original assignee: Клеменс БАКХАУЗ (DE); Клеменс БАКХАУЗ; Хуберт ВЕРНЕКЕ (DE); Хуберт ВЕРНЕКЕ
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2006-03-20
Also published as: EP1517852B1; DE50308229D1; EP1517852A1; ATE373624T1; AU2003279662A1; DE10229232A1; RU2330807C2; US20050229778A1; WO2004002884A1; UA81415C2; ES2294301T3; US7449047B2

Claims

1. Способ мембранного разделения для обогащения, по меньшей мере, одного компонента газового потока, в частности для обогащения воздуха кислородом (7) и/или для обогащения углекислого газа в газовом потоке, для этого газовый поток подводится к мембранному сепаратору (2), и обогащение происходит при наличии, по меньшей мере, одной единицы мембранного разделения (10), содержащей, по меньшей мере, одну мембрану, за чем следует разделение газового потока на мембране на выведенный на ретентатной стороне (12) мембраны ретентат (8), и на выведенный на пермеатной стороне мембраны (11), пермеат (9), при этом перед входом в мембранный сепаратор (2) газовый поток сжимается до входного давления выше, чем давление окружающей среды, а на пермеатной стороне (11) уровень давления понижается по отношению к входному давлению, отличающийся тем, что газовый поток подводится в мембранный сепаратор (2) под абсолютным давлением меньше 3 бар, а пермеат выводится под абсолютным давлением между 0,4 и 1,0 бар.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовый поток подводится в мембранный сепаратор (2) под абсолютным давлением 1,5 бар.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что ретентат (8) выводится под абсолютным давлением 1-3 бар, лучше всего 2,5 бар, а особенно - около 1 бар.

4. Способ мембранного разделения для обогащения, по меньшей мере, одного компонента газового потока, в частности для обогащения воздуха кислородом (7), для этого газовый поток подводится к мембранному сепаратору (2), и обогащение происходит при наличии, по меньшей мере, одной единицы мембранного разделения (10), содержащей, по меньшей мере, одну мембрану, за чем следует разделение газового потока на мембране на выведенный на ретентатной стороне (12) мембраны ретентат (8), и на выведенный на пермеатной стороне (11) мембраны, пермеат (9), отличающийся тем, что газовый поток подводится в мембранный сепаратор (2) под давлением окружающей среды, выходное давление ретентата (8) за выходом из мембранного сепаратора (2) понижается до уровня ниже давления окружающей среды, а на пермеатной стороне (11) давление понижается по отношению ко выходному давлению ретентата (8).

5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что входное давление газового потока или выходное давление ретентата (8) сжимается или понижается приблизительно на разность давления на ретентатной стороне (12) мембранного сепаратора (2).

6. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что объем потока пермеата (9) и/или концентрация обогащенного компонента регулируется путем понижения давления на пермеатной стороне выпуска (11).

7. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что процесс проходит однокаскадно.

8. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что разница давления газового потока и ретентата (8) не превышает 1 бар, лучше - 0,2-0,5 бар, и/или разница давления регулируется в зависимости от концентрации обогащаемого компонента в пермеате (9).

9. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что обогащаемый компонент газового потока проходит через мембрану в пермеат (9).

10. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что пермеат (9) обогащается кислородом до концентрации 22-45 об.%, лучше 30 об.%.

11. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что в качестве единицы мембранного разделения (10) используется, по меньшей мере, один пластинчатый, карманный и/или модуль с полыми волокнами.

12. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что газовый поток делится на, по меньшей мере, два потока и затем проводится через большое количество параллельный единиц мембранного разделения (10) и/или устройств мембранного разделения (2), входящих в состав мембранного разделения (1).

13. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что перед входом в мембранный сепаратор (2), а лучше - перед сжатием, предусмотренного для удаления лишних компонентов газового потока, прежде всего частиц и/или масел и /или жиров.

14. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что перед входом в мембранный сепаратор (2), а лучше - после сжатия, газовый поток нагревают или охлаждают на 10-25°С.

15. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что перед входом в мембранный сепаратор (2) из газового потока удаляются компоненты подлежащие конденсации, прежде всего вода.

16. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что разделение газового потока в мембранном сепараторе (2) происходит при температуре окружающей среды.

17. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что сжатие газового потока перед входом в мембранный сепаратор (2) и/или понижение давления ретентата (8) и/или пермеата (9) происходит в одну стадию, и лучше сжатие происходит в соответствии с измененным заранее заданным давлением.

18. Устройство мембранного разделения (1) для обогащения, по меньшей мере, одного компонента газового потока, прежде всего для обогащения воздуха кислородом (7), лучше всего применять для осуществления способа описанного в одном из пп.1 или 4, содержит, по меньшей мере, одну единицу мембранного разделения (10) находящуюся в мембранном сепараторе (2) и содержащую, по меньшей мере, одну мембрану, при использовании устройства газовый поток подводится к мембранному сепаратору (2), где на мембране происходит разделение газового потока на выведенный на ретентатной стороне (12) мембраны ретентат (8) и на выведенный на пермеатной стороне (11) мембраны пермеат (9), отличающееся тем, что предусматривается, по меньшей мере, одно отсасывающее устройство (3) для понижения давления на пермеатной стороне мембраны (11), в частности до уровня ниже 1 бар.

19. Мембранный сепаратор по п.18, отличающийся тем, что перед мембранным сепаратором (2) размещен, по меньшей мере, один компрессор (4) для повышения входного давления газового потока или после мембранного сепаратора (2) размещено отсасывающее устройство для понижения выходного давления ретентата (8).

20. Мембранный сепаратор по п.18, отличающийся тем, что перед мембранным сепаратором (2) размещен, по меньшей мере, один теплообменник (5) для охлаждения или нагрева газового потока.

21. Мембранный сепаратор по п.18, отличающийся тем, что мембранный сепаратор (2) содержит, по меньшей мере, одну единицу мембранного разделения (10), в качестве которой предусмотрен хотя бы один пластинчатый, карманный и/или модуль с полыми волокнами.

22. Мембранный сепаратор по п.18, отличающийся тем, что перед мембранным сепаратором (2), а лучше перед компрессором (3)размещено, по меньшей мере, одно устройство, лучше всего фильтр(6), для удаления лишних компонентов из газового потока, прежде всего частиц и/или масел и/или жиров.

23. Мембранный сепаратор по п.18, отличающийся тем, что мембранный сепаратор (2), отсасывающее устройство (3), а также компрессор (4) и другое отсасывающее устройство упакованы в переносной футляр и являются мобильным блоком.

24. Система обогащения компонента газового потока, прежде всего для обогащения воздуха кислородом, которую лучше всего использовать для осуществления способа, описанного в одном из пп.1 или 4, отличающаяся тем, что предусмотрено несколько параллельно расположенных устройств мембранного разделения (1), описанных в п.18.

25. Применение способа мембранного разделения, описанного в одном из пп.1 или 4, и/или, по меньшей мере, одного мембранного сепаратора (1), описанного в п.18, для производства обогащенного кислородом воздуха, пригодного для сжигания в газовых двигателях низкокалорийных и/или несортовых горючих газов, прежде всего мусорных газов, биогазов, газов из газификации, и газов из очистных станций.

26. Применение способа мембранного разделения, описанного в одном из пп.1 или 4, и/или, по меньшей мере, одного мембранного сепаратора (1), описанного в п.18, для производства обогащенного и/или обедненного кислородом воздуха в спортивном учреждении, прежде всего в центре здоровья и т.д., или же в устройстве кондиционирования воздуха.

27. Применение способа мембранного разделения, описанного в одном из пп.1 или 4, и/или, по меньшей мере, одного мембранного сепаратора (1), описанного в п.18, для производства обогащенного кислородом воздуха, пригодного для использования в микротурбинах и/или топливных элементах.