SU1493295A1 - Device for separating gas mixtures - Google Patents

Device for separating gas mixtures Download PDF

Info

Publication number
SU1493295A1
SU1493295A1 SU874316555A SU4316555A SU1493295A1 SU 1493295 A1 SU1493295 A1 SU 1493295A1 SU 874316555 A SU874316555 A SU 874316555A SU 4316555 A SU4316555 A SU 4316555A SU 1493295 A1 SU1493295 A1 SU 1493295A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
gas
mixture
module
membrane
pressure cavity
Prior art date
Application number
SU874316555A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Борисович Груздев
Николай Иванович Лагунцов
Евгений Владимирович Левин
Original Assignee
Московский Инженерно-Физический Институт
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 Московский Инженерно-Физический Институт filed Critical Московский Инженерно-Физический Институт
Priority to SU874316555A priority Critical patent/SU1493295A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1493295A1 publication Critical patent/SU1493295A1/en

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Изобретение касаетс  разделени  газовых смесей и может быть использовано дл  получени  продуктов с высоким содержанием целевых компонентов в технологических процессах химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслей промышленности. Целью изобретени   вл етс  увеличение КПД устройства дл  разделени  газовых смесей за счет снижени  энергозатрат на сжатие газа. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  разделени  газовых смесей, содержащем два мембранных газоразделител , узел делени  потока газовой смеси выполнен в виде мембранного модул . В результате использовани  изобретени  продукты с заданной концентрацией целевых компонентов могут быть получены при меньших значени х суммарного компремируемого потока газовой смеси, что обеспечит экономию энергозатрат на производство продуктов. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.The invention relates to the separation of gas mixtures and can be used to obtain products with a high content of target components in technological processes in chemical, petrochemical, gas processing and other industries. The aim of the invention is to increase the efficiency of the device for the separation of gas mixtures by reducing the energy consumption for gas compression. This goal is achieved by the fact that in a device for separating gas mixtures containing two membrane gas separators, the dividing unit for the flow of gas mixture is made in the form of a membrane module. As a result of using the invention, products with a given concentration of target components can be obtained at lower values of the total compressible flow of the gas mixture, which will provide energy savings for the production of products. 5 hp ff, 2 ill.

Description

Изобретение относитс  к разделению газовых смесей и может быть использовано в химической, нефтехимической , газоперерабатывающей и других отрасл х промышленности.The invention relates to the separation of gas mixtures and can be used in the chemical, petrochemical, gas processing and other industries.

Целью изобретени   вл етс  увеличение КПД устройства дл  разделени  газовых смесей за счет снижени  энергетических затрат На сжатие газа.The aim of the invention is to increase the efficiency of the device for the separation of gas mixtures by reducing energy costs per gas compression.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема устройства с узлом делени  потока в виде материального модул , содержащего две мембраны; на фиг.2 - го же, содержащего одну мембрану.FIG. Figure 1 shows a schematic diagram of a device with a flow dividing unit in the form of a material module containing two membranes; figure 2 - the same, containing one membrane.

Устройство состоит из компрессора 1, мембранного модул  2, содержащего мембраны 3 и 4 с противоположными селективными свойствами, газо- разделите и 5 и 6 с мембранами 7 иThe device consists of a compressor 1, a membrane module 2 containing membranes 3 and 4 with opposite selective properties, a gas-separator and 5 and 6 with membranes 7 and

8, обладающими противоположными по отношению друг к другу селективными свойствами. Когда модуль содержит две мембраны с противоположными свойствами, он может быть снабжен коммуникацией 9 дл  отвода газовой смеси КЗ полости высокого давлени  (ПВД).8, having opposite relative to each other selective properties. When a module contains two membranes with opposite properties, it can be equipped with a communication 9 for removal of the high pressure cavity short-gas (LDPE) gas mixture.

На коммуникаци х, соедин ющих узел делени  потока газовой смеси с мембранными газоразделител ми, могут быть установлены дополнительные компрессоры 10,On the communications connecting the dividing unit of the gas mixture flow to the membrane gas separators, additional compressors 10 can be installed.

Выполнение узла делени  потока в виде мембранного модул  позвол ет повысить концентрацию целевого компонента на входе в каждый из мембранных газоразделителей,поскольку на вход газоразделител  поступает потокPerforming the flow dividing unit in the form of a membrane module allows to increase the concentration of the target component at the inlet to each of the membrane gas separators, as the gas separator enters the inlet of the gas separator

х со tcx with tc

CDCD

слcl

из мембранного модул  обогащенный именно тем компонентом, который  вл етс  труднопроникающим по отношению к мембране газоразделител .from the membrane module it is enriched with precisely that component which is difficult to penetrate in relation to the membrane of the gas separator.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Поток исходной газовой смеси через компрессор 1 подают в ПВД мембранного модул  2. Под действием перепада давлени  смесь проникает в обе полости низкого давлени  (ПНД) модул , обогаща сь тем компонентом, который  вл етс  легкопроникающим по отношению к мембранам 3 и 4, имеющим противоположные селективные свойства . Таким образом, на вход газоразделителей поступают смеси, предварипо СО 2 5 10- моль м/м .с.Па. Коэффициенты проницаемости мембраны (3 и 8) из пористого полипропилена по Н 5-10- , по СО 2 .м/м2 .с.Па. При разделении по фиг. 1 (дополнительные компрессоры отсутствуют) давление в ПВД и ПНД модул  10 и 5 атм соответственно. Давление в 11ВДThe flow of the initial gas mixture through the compressor 1 is fed to the PVD of the membrane module 2. Under the action of the differential pressure, the mixture penetrates into both cavities of the low pressure (MHP) module, enriched with the component that is easily penetrating with respect to the membranes 3 and 4, which have opposite selective properties. Thus, mixtures arrive at the inlet of the gas separators, anticipating CO 2 5 10-mol m / m.S.Pa. The permeability coefficients of the membrane (3 and 8) of porous polypropylene in H 5-10-, in CO 2. M / m2.s. Pa. With the separation of FIG. 1 (there are no additional compressors) pressure in PVD and PND module 10 and 5 atm, respectively. 11VD pressure

и ПНД газоразделителей 5 и 1 атм соответственно. Коэффициент делени  потока каждого из газоразделителей 0,75, суммарный компресируемый поток 4,5 моль/с, термодинамическийand PND gas separators 5 and 1 atm, respectively. The split ratio of each of the gas separators is 0.75, the total compressible flow is 4.5 mol / s, the thermodynamic

КПД 1 0,19, что на 12% вьше, чем в известном устройстве без мембранного модул .Efficiency 1 0.19, which is 12% higher than in the known device without a membrane module.

П р и м е р 2. Разделение проводитс  аналогично примеру 1. На вхоPRI mme R 2. The separation is carried out analogously to example 1. At the inlet

тельно обогащенные целевьми компонен-20 дах в газоразделителе установленыcompletely enriched by the target components-20 dah installed in the gas separator

тами, вьдел ющимис  этими разделител ми . Последние также снабжены мембранами 7 и 8 с противоположными селективными свойствами.tami that are part of these separators. The latter are also equipped with membranes 7 and 8 with opposite selective properties.

Аналогично работает устройство, схема которого приведена на фиг. 2.Similarly, the device operates, the circuit of which is shown in FIG. 2

Пунктиром обозначены возможные варианты установки компрессоров и коммуникаций.The dotted line indicates the possible installation options for compressors and communications.

Предлагаемое устройство обладает большим по сравнению с известными термодинамическим КПДц, определенным согласно соотнощениюThe proposed device has a large compared with the known thermodynamic EFC, determined according to the ratio

ГR

d v сЛп Fd v сЛП F

1 р. Р;(2С - 1)1п1 p. Р; (2С - 1) 1п

Din I - Din i -

II

СWITH

р.R.

i i

С поток и концентраци  целевого компонента в потоках отбораC flow and concentration of the target component in the selection flows

F, С -поток и концентраци  этого компонента в исходной смеси-, G ( - поток на входе в компресcopiF, C-flux and concentration of this component in the initial mixture-, G (- flow at the inlet to the compressor

fT - степень сжати  компрессора .fT is the compression ratio of the compressor.

Пример 1. Разделение смеси Н - концентраци ми 50 мол.% на мембранах из карбосила и пористого полипропилена.Example 1. Separation of a mixture of H at 50 mol.% Concentrations on carbosyl and porous polypropylene membranes.

Поток исходной смеси 1 моль/с, дотеки отбора 0,5 моль/с каждый, концентрации Н к СО 1 в потоках отбора 95%. Коэффициенты проницаемости мембраны (4 и 7) из карбосила по Н п The flow of the initial mixture is 1 mol / s, the sampling banks are 0.5 mol / s each, and the H to CO 1 concentration in the sampling streams is 95%. The permeability coefficients of the membrane (4 and 7) of carbosil on H p

дополнительные компрессоры. Давление в ПВД и ПНД модул  и каждого из разделителей составл ет 10 и 1 атм соответственно . Коэффициент делени  потока каждого из газоразделителейadditional compressors. The pressure in LDPE and PND module and each of the separators is 10 and 1 atm, respectively. The division ratio of the flow of each of the gas separators

5 и 6 равен 0,5. Суммарньш компреми- руемый поток 4,0 моль/с. Термодинамический КПД 1 0,21. I5 and 6 is 0.5. The total compressible flow is 4.0 mol / s. Thermodynamic efficiency 1 0.21. I

Пример 3. Разделение проводитс  согласно примеру 1 по фиг.2, мембрана 7 из карбосила, мембрана 8 из пористого полипропилена. На выходе из ПНД разделител  установлен дополнительньй компрессор. ДавлениеExample 3. The separation is carried out according to Example 1 of FIG. 2, a membrane 7 of carbosil, a membrane 8 of porous polypropylene. An additional compressor is installed at the output of the PND separator. Pressure

в ПВД и ПНД модул  и каждого изin LDPE and PND module and each of

газоразделителей 10 и 1 атм соответственно .gas separators 10 and 1 atm, respectively.

Коэффициент делени  потока разделителей равен 0,7. Суммарный компремируем 1Й поток 4,4 моль/с. Термодинамический КПД 1 0,19.The split ratio of the separators is 0.7. Total we compress the 1st flow 4.4 mol / s. Thermodynamic efficiency 1 0.19.

Таким образом, в результате использовани  изобретени  продукты с заданной концентрацией целевых компонентов могут быть получены при меньших энергозатратах.Thus, as a result of using the invention, products with a predetermined concentration of target components can be obtained with less energy consumption.

Claims (6)

Формула изобретени Invention Formula 1 Устройство Дл  разделени  газовых смесей, содержащее два мембранных газоразделител , полости высокого и низкого давлени  которых разделены мембранами с противоположними селективными свойствами, коммуникации дл  отбора продуктов из полостей высокого и низкого давлени  газораспределителей, узел смешени , соединенные с ним коммуникации дл 1 Device For separation of gas mixtures, containing two membrane gas separators, the high and low pressure cavities of which are separated by membranes with opposite selective properties, communications for selecting products from the high and low pressure cavities of the gas distributors, the mixing unit, communications connected to it отвода смеси из полостей низкого давлени  газораэделнтелен, узел делени  потока газовой смеси, соединенный коммуникаци ми дл  подачи раздел емой смеси с полост ми высокого давлени  газоразделителей, коммуникацию дл  подачи раздел емой смеси к узлу делени  потока, соединенную с узлом смешени , компрессор установленный на последней, и коммуникацию дл  подачи исходной газовой смеси к узлу смешени , отличающеес  тем, что, с целью уаеличени-  КПД устройства за счет снижени  энергетических затрат на сжатие газа, узел делени  потока вьшолнен а виде мембранного модул , содержащего одну полость высокого давлени  и полости низкого давлени , кажда  из которых отделена от полости высокого давлени  мембраной, коммуникаци  дл  подачи раздел емой смеси к узлу делени  потока соединен с полостью высокого давлени  модул  а кажда  из коммуникаций дл  подачи раздел емой смеси в полости высокого давлени  газоразделителей соединена с одной из полостей модул .removal of the mixture from the low-pressure gas-gap cavities, the dividing gas flow dividing unit, connected by communication to supply the splittable mixture to the high pressure separator gas cavities, the communication to supply the splittable mixture to the dividing flow section, connected to the mixing unit, the compressor installed on the latter, and communication for supplying the source gas mixture to the mixing unit, characterized in that, in order to increase the efficiency of the device by reducing the energy cost of compressing the gas, the flow dividing unit The membrane module contains one high-pressure cavity and a low-pressure cavity, each of which is separated from the high-pressure cavity by a membrane, communication for supplying a separable mixture to the flow dividing unit is connected to the high-pressure cavity of the module, and each of the communications for supplying separable the mixture in the cavity of high pressure gas separators is connected to one of the cavities of the module. 2. Устройство по п. 1, отличающее с-   тем, что мембранный модуль содержит две полости низкого давлени , мембраны модул  имеют противоположные селективные свойства, а кажда  из коммуникаций дл  подачи раздел емой смеси в газоразделители соединена с полостью низкого давлени  модул , отделенную2. The device according to claim 1, characterized in that the membrane module contains two low pressure cavities, the module membranes have opposite selective properties, and each of the communications for supplying the separable mixture to the gas separators is connected to the low pressure cavity of the module separated 00 5five от полости высокого давлени  модул  мембраной с противоположными по отношению к мембране газоразделител  селективными свойствами.from the cavity of the high pressure of the module with a membrane with selective properties opposite to the membrane of the gas separator. 3.Устройство по п. 1, о т л и - чающеес  тем, что мембран- ньй модуль содержит одну полость низкого давлени , отделенную от полости высокого давлени  мембраной, при зтом селективные свойства мембраны модул  и одного из газоразделителей совпадают, коммуникаци  дл  подачи раздел емой смеси в полость высокого давлени  этого газоразделител  соединена с полостью высокого давлени  модул , а коммуникаци  дл  подачи раздел емой смеси в полость высокого давлени  другого газораэде- лител  соединена с полостью низкого давлени  модул .3. The device according to claim 1, that is, that the membrane module contains one low pressure cavity separated from the high pressure cavity by a membrane, while the selective properties of the membrane module and one of the gas separators coincide, the communication for the supply section The mixture to the high pressure cavity of this gas separator is connected to the high pressure cavity of the module, and the communication for supplying the split mixture to the high pressure cavity of another gas emitter is connected to the low pressure cavity of the module. 4.Устройство по п. 1, о т л и- чающеес  тем, что коммуникации дл  подачи раздел емой смеси в4. The device according to claim 1, concerning the fact that the communications for supplying the mixture to be divided into 5 полости высокого давлени  газораз- дели1елей снабжены дополнительными компрессорами.5, high-pressure cavities of the gas separator are equipped with additional compressors. 5.Устройство по п. 2, о т и- чающеес  тем, что модуль снабжен коммуникацией дл  отбора продукта из полости высокого давлени .5. The device according to claim 2, wherein the module is provided with communication for taking the product out of the high-pressure cavity. 6.Устройство по п. 4, отличающеес  тем, что дополнительный компрессор установлен на одной6. The device according to claim 4, characterized in that the additional compressor is installed on one из коммуникаций дл  подачи раздел емой смеси в полости высокого давлени  газоразделителей.from communications to supply a separable mixture in the cavity of a high pressure of gas separators. 00 00 5five Редактор И.РыоченксEditor I.Ryochenks Составитель М.КрыкинCompiled by M. Krykin Техред М.Дидык Корректор О.КравцоваTehred M. Didyk Proofreader O. Kravtsov Фиг. 2FIG. 2
SU874316555A 1987-10-15 1987-10-15 Device for separating gas mixtures SU1493295A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874316555A SU1493295A1 (en) 1987-10-15 1987-10-15 Device for separating gas mixtures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874316555A SU1493295A1 (en) 1987-10-15 1987-10-15 Device for separating gas mixtures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1493295A1 true SU1493295A1 (en) 1989-07-15

Family

ID=21331819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874316555A SU1493295A1 (en) 1987-10-15 1987-10-15 Device for separating gas mixtures

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1493295A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 4140499, кл. В 01 D 53/22, 1979. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5282969A (en) High pressure feed membrane separation process
US4597777A (en) Membrane gas separation processes
US4654047A (en) Hybrid membrane/cryogenic process for hydrogen purification
AU680800B1 (en) Process for the dehydration of a gas
EP0799634A1 (en) Membrane system and method for separating gaseous mixtures
EP0547355B1 (en) Membrane oxygen process and system
KR920011567A (en) 3-stage membrane gas separation process and system
EP0430304B1 (en) Separation of gas mixtures
KR970032996A (en) Solid electrolyte membrane gas separation method
CA2124601A1 (en) Hydrogen Fractionation by Adsorbent Membranes
CA2111923A1 (en) High purity membrane nitrogen
CA2016570A1 (en) Process and system for the production of dry high purity nitrogen
CA2172301A1 (en) Pressure driven solid electrolyte membrane gas separation method
EP3446771B1 (en) Membrane-based gas separation with retentate sweep
TW354263B (en) Operation of staged adsorbent membranes
US5015269A (en) Gas separation
Sidhoum et al. Asymmetric cellulose acetate hollow fibers: studies in gas permeation
CA2104811A1 (en) Membrane nitrogen gas generator with improved flexibility
US5252219A (en) Compressed permeate sweep membrane separation process
Hwang et al. Gas separation by a continuous membrane column
Xu et al. Gas separation membrane cascades I. One-compressor cascades with minimal exergy losses due to mixing
CA1104067A (en) Method for separating gases
CA3113200C (en) Membrane process and system for high recovery of a nonpermeating gas
Agrawal et al. Gas separation membrane cascades II. Two-compressor cascades
SU1493295A1 (en) Device for separating gas mixtures