Каскадная установка для разделения газовых смесей

(2 (2 (4 1) 4315887 2) 15.10.8 6) 07,08.8 71) Московс кий институ 72) Е.Б.Гру 31 Бюл, Ф 29ий инженерно-фиэичеИ.Л ов де и Е.В,Л( ЛЯ РАЗДЕ азделемесей химическои, рабатываюмышленности. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИРИ ПНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 4) КАСКАДНАЯ УСТАНОВКАНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ57) Изобретение касаетсногокомпонентных газовыхожет быть использованоефтехимической, газоперей и других отраслях пр 80149854 2Цель - повышение степени разделения многокомпонентных газовых смесей по промежуточным по проницаемости через мембраны компонентам, Установка снабжена коммуникациями 14 для отвода газовой смеси из полостей высокого давления 9 модулей 1, коммуникацией 15 для отвода продукта, обогащенного промежуточными компонентами, из полости высокого давления 9 последнего модуля 16. При этом в качестве коммуникаций 11 и 12 для отвода разделенной смеси используют коммуникации 4 и 5 первого модуля 17. В результате могут быть получены продукты с концентрациями целевых (промежуточных по проницаемости) компонен- Ж ов, превьппающими предельно дости е в известных установках, 1 ил.1498543Изобретение относится к области разделения многокомпонентных газовыхфсмесей и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслях промьппленности.Цель изобретения - увеличение степени разделения многокомпонентной газовой смеси по компонентам, имею щим в ряду величин коэффициентов проницаемости через мембраны промежуточные относительно всех компонен- тов значения.На чертеже изображена схема установки.Установка содержит последовательно соединенные двухмембранные модули 1, кажцый из которых снабжен мембранами 2 и 3, противоположными по своим селективным,свойствам, коммуникации 4 и 5 для отвода газовой. смеси из полостей б и 7 низкого давления (ПНД) модулей и коммуникации 8 для подвода газовой смеси в полости25 9 высокого давления (ПВД) модулей, коммуникацию 10 для подвода исходной газовой смеси, две коммуникации 11 и 12 для отвода разделенной смеси и компрессоры 13, дополнительные коммуникации 14 для отвода газовой смеси из ПВД модулей, соединенные с комуникациями для подвода газовой смеси в ПВД последующих моду" лей, и коммуникацию 15 для отбора 35 продукта из ПВД последнего модуля 16. Обе коммуникации 4 и 5 для отвода газовой смеси из ПНД каждого модуля, начиная с второго, соединены с коммуникациями 14 для подвода 40 газовой смеси с ПВД предыдущего модуля, а в качестве коммуникаций для отвода разделенной смеси из каскадной установки используются обе коммуникации для отвода газовой смеси 45 из ПНД первого модуля 17.Установка работает следующим образом.Поток исходной многокомпонентной газовой смеси высокого давления подают по коммуникации 10 в полость 9 высокого давления промежуточного модуля 1, где под действием перепада давления на мембранах 2 и 3 он частично проникает в полости 6 и 7 низкого давления и обогащается легкопроникающими через мембраны 2 и 3 компонентами, Непроникший поток обогащается ценным (промежуточным) компонентом, поскольку эффективнаяпроницаемость через обе мембраны промежуточного компонента меньше, чемдля остальных компонентов, Непроникшую смесь, обогащенчую цельным компонентом, по коммуникациям 14 и 8подают в полость 9 высокого давленияследующего модуля, где она опятьобогащается ценным компонентом в непроникшем потоке. Количество последовательно соединенных таким образоммодулей определяется заданной степенью обогащения смеси ценным компонентом.Непроникший поток последнего модуля 16 с высоким содержанием ценного компонента выводят в коммуникацию15 в качестве продукта, В то же время проникшую через мембраны 2 или3 модуля 16 смесь по коммуникациям8, 4 и 5 через компрессор подают вполость 9 высокого давления предыдущего модуля, где происходит исчерпывание ценного компонента,Аналогично, для всех остальныхмодулей, кроме первого, проникшуючерез мембраны 2 или 3 смесь по коммуникациям 8, 4 и 5 подают в полость9 высокого давления предыдущего модуля. Проникшую через мембраны 2 или3 первого модуля 17 смесь выводят изкаскадной установки пд коммуникациям11 и 12. Таким образом, в каскаднойустановке исходный поток разделяется на поток с требуемым содержаниемценного компонента - коммуникация15, и два потока в коммуникациях 11и 12, обогащенных легкопроникающимикомпонентами и обедненных ценнымкомпонентом.П р и м е р. Разделяемая смесь,мас. : Хе 40; Кг 10; Б50. Используемые мембраны: силиконовая резина с коэффициентами проницаемости2 10 ,9 10 , 3 10моль м/м. с,Папо Хе, Кг и Ио соответственно; пористый четыреххлорэтилен с коэффициентами проницаемости 3 104 10 , б10моль,м/м. с Па потем же газам, Количество модулей -два,Концентрация Кг в продукте, отбираемом из коммуникации 15 второго модуля каскадной установки, со-,ставляет 28 . При использовании известных мембранных установок максимальная концентрация Кг составляет 20 .1498543 е ния многокомпонентной газовой смеси Таким образом, в результате использования изобретения могут быть получены продукты с концентрациями целевых (промежуточных по проницаемости) компонентов, превышающими предельно достижимые в известных установках. Формула изобретения Составитель М.Крыкин Редактор Н.Тупица Техред М.Дидык Корректор Т.МалецЗаказ 4488/7 Тираж 600 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Каскадная установка для разделения газовых смесей, содержащая последовательно соединенные двухмембранные модули, полости высокого и полости низкого давления каждого из которых разделены мембранами с противоположными селективными свойствами, коммуникации для подвода газовой смеси в полости высокого давления модулей, соединенные с ними коммуникации для отвода газовой смеси из полостей низкого давления модулей, коммуникацию для подвода исходной газовой смеси, две коммуникации для отвода разделенной смеси из каскадной установки и компрессоры, установленные на коммуникациях, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью увеличения степени разделепо компонентам, имеющим в ряду величин коэффициентов проницаемости через мембраны промежуточные относи-.5тельно всех компонентов значения, онаснабжена коммуникациями для отводагазовой смеси из полостей высокогодавления модулей, каждая из которых,10кроме коммуникации последнего модуля, соединена с коммуникацией дляподвода газовой смеси в полость высокого давления последующего модуля,при этом коммуникацию для отвода смеР1 Б си из полости высокого давления последнего модуля используют для отбора продукта, обогащенного промежуточными компонентами, обе коммуникации для отвода газовой смесииз полостей низкого давления каждого модуля, начиная с второго, соединены с коммуникацией для подводагазовой смеси в полость высокого давления предыдущего модуля, а в каче 25 стве коммуникаций для отвода разделенной смеси из. каскадной установки используют коммуникации дляотвода газовой смеси из полостей низкого давления первого модуля,