SU1754187A1 - Способ мембранного разделени газовых смесей - Google Patents
Способ мембранного разделени газовых смесей Download PDFInfo
- Publication number
- SU1754187A1 SU1754187A1 SU904876069A SU4876069A SU1754187A1 SU 1754187 A1 SU1754187 A1 SU 1754187A1 SU 904876069 A SU904876069 A SU 904876069A SU 4876069 A SU4876069 A SU 4876069A SU 1754187 A1 SU1754187 A1 SU 1754187A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- membrane
- separation
- permeate
- gas mixture
- composition
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Использование: в химической и нефтехимической отрасл х промышленности. Сущность изобретени : по одну сторону мембраны из поли(4,4-дифтор-5,5- бис/трифторметил/-3,5-циклопентиленви- нилена) общей формулы где п 40-450, подают подлежащую разделению газовую смесь, с другой стороны мембраны отбирают проникшие компоненты. 3 табл.
Description
Изобретение касаетс разделени газовых смесей и может быть использовано в химической и нефтехимической отрасл х промышленности.
Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату вл етс способ газоразделени , предусматривающий использование в качестве материала мембраны поливинилаллилдиме- тилсилана (ПВАДМС) полимера, содержащего ненасыщенные группы в качестве заместителей макроцепи. В результате операции термической обработки происходит частичное сшивание, придающее мембране нерастворимость в углеводородных растворител х . Недостатком подобного способа стабилизации мембраны в контакте с потоками , содержащими пары углеводородов, вл етс необходимость дополнительной операции обработки полимера Другим и более существенным недостатком подобной мембраны вл етс то, что в результате сшивки проницаемость существенно снижаетс . Так, если коэффициент проницаемости мембраны из поливинилтриметилси- лана (ПВТМС) по Н2 равен 20 см3
см/см2 с см рт. ст., то дл ПВАДМС соответствующее значение равно 2,6 . При этом снижение проницаемости не сопровождаетс возрастанием селективности. Так, если дл ПВТМС фактор разделени а (H2/N2) 18, то дл ПВАДМС он равен 11,8.
Цель изобретени - повышение производительности и селективности газоразделени .
Это достигаетс тем, что в способе разделени газовых смесей, включающем подачу раздел емой смеси с одной стороны полупроницаемой мембраны и отбор проникающих через нее компонентов с другой, в качестве материала мембраны используют новый полимер, растворимый в кетонах (ацетон, метилэтилкетон), но не растворимый в углеводородах и обладающий высокими коэффициентами проницаемости и факторами разделени . Растворимость в пол рных растворител х открывает возможность изготовлени из предлагаемого полимера мембран различного типа (асимметричных , композиционных)
В качестве материала мембраны предлагаетс использовать поли (4,4-дифУ
Ё
V|
сл
Ј
00 VI
тор-5,5-бис(трифторметил)-3,5-циклопенти- ленвинилен (ПФЦПВ) общей формулы
vW
F3C F Jn
где п 40-450
Мономер получают по реакции Дильса- Альдера из циклопентадиена и перфторизо- бутилена.ПФЦПВполучают
полимеризацией указанного мономера (5.5- дифтор-б.б-бис(трифторметил) бицикло 2.2.1 гепт-2-енз) в присутствии каталитических систем WCIe - 1,1,3,3-тетрэметил-1,3- дисилациклобутан (ТМДСЦБ), WOCM - ТМДСЦБ, WCIe - R/tSn, где R СНз, C2Hs, н-СзНд, (СНз)з51СН2 . Реакции полимеризации провод т в ароматических растворител х при 10-100°С и соотношени х мономер/катализатор в пределах от 50:1 до 104:1. Полимер раствор ют е МЭК и из этого раствора на целлофановую подложку отливают гомогенную мембрану (пленку) различной толщины (20-200 мкм). Сн тую с подложки мембрану сушат до посто нного веса, после чего провод т испытани механических свойств, растворимости, свойств переноса и осуществл ют процесс мембранного разделени газов. Пленки вл ютс однородными, прозрачными, материал имеет следующие механические характеристики , измеренные на машине Инстрон при 25°С: прочность на разрыв 420 кг/см, относительное удлинение при разрыве 3%.
Изучение растворимости полимера в различных растворител х провод т при 25°С. Весовые потери полимера при контакте с алифатическими (н-пентан, н-гептан, циклогексан и др.) и ароматическими (бензол , толуол, метилен) растворител ми оценивают , помеща образцы размером 50 х 6 мм и толщиной 80 мкм в пробирки с растворител ми на врем 48 ч, повтор эту операцию несколько раз с промежуточным высушиванием до посто нного веса. При общем времени экспозиции 480 ч потерь веса в указанных растворител х не наблюдаетс .
Пленки толщиной 20-100 мкм помещают в чейку масс-спектрометрической установки , где npoBOflflt измерение параметров проницаемости индивидуальных газов и мембранное разделение бинарных газовых смесей. При этом обнаруживаютс высокие коэффициенты проницаемости таких газов как водород и гелий, высокие факторы разделени смесей Н2/СН4, Н2/СО, He/N2, Не/СН4, С02/СН4. а также высокие степени обогащени пермеата быстройроникающим компонентом при разделении указанных смесей.
П р и м е р 1. В предварительно обезга- женную ампулу в токе аргона помещают
5 мл бензольного раствора, содержащего 1,33 г 5.5-дифтор-б,6-бис (трифторметил) бицикло 2.2.11 гепт-2-ена (ФБГ). Добавл ют 2 мл (5 10 М) бензольного раствора ТМДСЦБ. затем 1 мл () бензольного
раствора WCfe. Удал ют аргон вакуумирова- нием при(-196)°С. Реакцию полимеризации провод т при 50°С в течение 5 ч. Ампулу вскрывают, раствор ют осадок вМЭК, высаживают в метанол. Выход полимера 59%.
С Н F
НайденоД40,68 2.30 57.02
Вычислено. %: 40.60 2.25 57,15 Спектры ЯМР на драх Н и 19С (Brooker) и ИК-спектры (Brooker IPS - 113, образец пленка ) согласуютс с приведенной ниже структурой полимера:
F3cV/F L F3C FJ
n
Молекул рна масса по данным ГПХ: Мп 84 000, Mw 100 800, Mw/Mn 1,30.
После высаживани метанолом полимер снова раствор ют в МЭК (концентраци 5%) и отливают на поверхность целлофана, нат нутого на металлическое кольцо. Полученные пленки сушат в вакууме при 60°С до посто нного веса. Толщина пленок по показани м микрометра составл ет
30-70 мкм. Из пленок вырезают диски диаметром 76 мм и помещают в чейку масс- спектрометрической установки (прибор МИ-1309) дл измерени проницаемости по известной методике (Заводска лаборатори , 1980, т.46, с. 256). Значени коэффициентов проницаемости и факторов разделени ПФЦПВ представлены в табл. 1 и 2.
Исследование образцов полимеров рззличной молекул рной массы показывает, что при п 40 (мол. м. 10 000) пленкообразующие и механические свойства низки и мембрана не может быть изготовлена. При п в пределах 40-450 (мол. м. 10 000-120 000)
пленкообразующие и механические свойства хорошие, а коэффициенты проницаемости в пределах погрешности измерени не завис т от молекул рной массы. При п 450 возрастает в зкость формовочного раствора полимера, что затрудн ет изготовление, мембраны. Кроме того, синтез продукта со столь высокой молекул рной массой сопр жен с экспериментальными трудност ми. П р и м е р 2. Смесь газов состава, мол %:
Н2 60%. СНз - 40 при давлении 600 мм рт.ст
пропускают над мембраной, приготовленной по примеру 1. Давление после мембраны в ходе измерений возрастает от 0,001 до 1 мм рт, ст. Состав пермеата (в стационарное режиме):На- 97,5%, СН4-2,5%, Стационарный поток пермеата через мембрану - около 2 мл/мин. Указанные характеристики сохран ютс при проведении испытаний в течение 2 недель. При использовании в качестве материала мембраны ПВАДМС в соответствии с данными прототипа состав пермеата: Н2-94,7%,СН4-5,3%. Стационарный поток через мембрану около 0,3 мл/мин.
П р и м е р 3. Смесь газов состава, мол.%: На - 67, СО 33 при давлении 650 мм рт.ст. пропускают над мембраной, приготовленной по примеру 1. Давление после мембраны в ходе измерений возрастает от 0,001 до 1 мм рт.ст. Состав пермеата в стационарном режиме: Н296,9%.СОЗ,1%. Стационарный поток пермеата через мембрану около 2 мл/мин.
П р и м е р 4. Смесь газов состава, мол.%: Не 0,1; CI-M98.9%; № 1,0 при давлении 630 мм рт.ст. пропускают над мембраной , приготовленной по примеру 1. Давление а после мембраны в ходе измерений возрастает от 0,001 до 1 мм рт.ст. Состав пермеата в стационарном режиме: Не 3,3%; СН4 95,7%; N21%. Стационарный поток пермеата 0,15 мл/мин.
П р и м е р 5. Смесь газов состава, мол.%: Н2 75; N2 25 при давлении 640 мм рт.ст. пропускают над мембраной, приготовленной по примеру 1. Давление после мембраны в ходе измерений возрастает от 0,001 до 1 мм рт.ст. Состав пермеата (в стационарном режиме}: Нг 98,4%; N2 1,6%. Стационарный поток пермеата через мембрану около 2 мл/мин При использовании в качестве материала мембраны ПВАДМС в соответствии с данными прототипа состава пермеата: Н2 97,2%; N2 2,8% Стационарный поток пермеата через мембрану около 0,4 мл/мин.
П р и м е р 6 Воздух при давлении 740 мм рт.ст. пропускают над мембраной, приготовленной по примеру 1 Давление в ходе измерений возрастает от 0,001 до около 1 мм рт.ст. Состав пермеата в стационарном режиме: Оа 51%; N2 48,5%; Аг 0,5%. Стационарный поток пермеата через мембрану около 0,5 мл/мин. При использовании в качестве материала мембраны ПВАДМС в соответствии с данными прототипа состав пермеата тот же, однако стационарный поток пермеата через мембрану около
0,15 мл/мин,
Таким образом, приведенные примеры показывают, что предлагаемый способ разделени позвол ет получать в пермеате высокиестепениобогащени
быстропроникающим компонентом и шие потоки пермеата по сравнению с прототипом . В табл.3 сопоставлены коэффициенты проницаемости и факторы разделени дл ПФЦПВ, ПВАДМС (материала , использованного в прототипе), а также ПВТМС (материала промышленных газоразделительных мембран).
Данные табл.3 показывают, что предла- агаемый способ газоразделени характеризуетс более высокой производительностью по сравнению с прототипом. Кроме того, дл используемой в способе мембраны характерен более высокий уровень селективности, в частности дл смесей, содержащих водород . В этом случае наблюдаетс также выигрыш по сравнению с ПВТМС, материалом, используемым в промышленных процессах газоразделеьи в нефтехимии и нефтепереработке . Так как дл этих потоков наиболее
веро тно присутствие примесей высших углеводородов , ухудшающих хакретеристики мембраны и показатели процесса, предлагаемый способ открывает возможности разделени таких смесей, поскольку ПФЦПВ и
мембраны на его основе нерастворимы в углеводородах.
Claims (1)
- Формула изобретени Способ мембранного разделени газовых смесей, включающий подачу разделиамой смеси с одной стороны полупроницаемой мембраны и отбор проникших компонентов с другой ее стороны, отличающийс тем, что, с целью повышени производительности и селективности газоразделеТ1Й ,в качестве материала мембраны используют поли(4,4-дифтор-5,5-бис(трифторметил)-315 -циклопентиленвинилен) общей формулы50где п 40-450.Таблица 1 Коэффициенты проницаемости Р (см3 см/см2- с см рт.ст.)Факторы разделени щТаблица 3 Сравнение параметров проницаемости ПФЦПВ, ПАВДМС и ПВТМСТаблица 2
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904876069A SU1754187A1 (ru) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Способ мембранного разделени газовых смесей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904876069A SU1754187A1 (ru) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Способ мембранного разделени газовых смесей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1754187A1 true SU1754187A1 (ru) | 1992-08-15 |
Family
ID=21541595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904876069A SU1754187A1 (ru) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Способ мембранного разделени газовых смесей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1754187A1 (ru) |
-
1990
- 1990-10-19 SU SU904876069A patent/SU1754187A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1460063, кл. С 08 F 230/08, 1989. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR910005718B1 (ko) | 가스분리 공정에서 사용되는 플루오르화 처리된 고분자 멤브레인 | |
Fang et al. | High-performance perfluorodioxolane copolymer membranes for gas separation with tailored selectivity enhancement | |
Sundell et al. | Alkoxysilyl functionalized polynorbornenes with enhanced selectivity for heavy hydrocarbon separations | |
Nagai et al. | Effects of aging on the gas permeability and solubility in poly (1-trimethylsilyl-1-propyne) membranes synthesized with various catalysts | |
AU608323B2 (en) | Polyimide gas separation membranes | |
US4813983A (en) | Composite membrane for use in gas separation | |
Fritsch et al. | Synthesis and gas permeation properties of Spirobischromane‐Based polymers of intrinsic microporosity | |
KR920000189B1 (ko) | 폴리트리알킬게르밀프로핀 중합체와 막 | |
Yampol'skii et al. | Synthesis, gas permeability, and gas sorption properties of fluorine-containing norbornene polymers | |
US5013338A (en) | Plasma-assisted polymerization of monomers onto polymers and gas separation membranes produced thereby | |
JPH06269648A (ja) | 二酸化炭素濃厚化のためのポリイミドガス分離膜 | |
JPH0459928B2 (ru) | ||
Nikiforov et al. | Gas permeation and diffusion in copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene: Effect of annealing | |
US5156656A (en) | Semi-permeable membranes derived from reactive oligomers | |
Kossov et al. | Novel fluorine-functionalized 1, 2-disubstituted polyacetylene–Poly (1-(3, 3, 3-trifluoropropyldimethylsilyl)-1-propyne). Synthesis, microstructure and gas transport properties | |
Alentiev et al. | Crosslinking of addition copolymers from tricyclononenes bearing (CH3) 3Si‐and (C2H5O) 3Si‐groups as a modification of membrane gas separation materials | |
Kurdi et al. | Structuring and characterization of a novel highly microporous PEI/BMI semi-interpenetrating polymer network | |
Le Roux et al. | Surface fluorination of poly (phenylene oxide) composite membranes: Part II. Characterization of the fluorinated layer | |
SU1754187A1 (ru) | Способ мембранного разделени газовых смесей | |
US5707423A (en) | Substituted polyacetylene separation membrane | |
JPS63264101A (ja) | 選択透過膜 | |
Kossov et al. | Study of accessible free volume and transport properties of TFPS-co-TMSP copolymer | |
US5019631A (en) | Alkylene oxide modified poly(2,6-dimethyl-p-oxyphenylene) | |
JPS62262725A (ja) | 気体分離膜 | |
WO1993012869A1 (en) | Meta, para-bisphenol based polymer gas separation membranes |