Способ разделения кислорода и азота

 

О П И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

346851

Союз Соеетскив

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ

Ц

1 Ь.

Зависимый от патента М

М Кл С Olb 13/02

С Olb 21/02

С Olb 31/20

Заявлено 12 1!.1969 (№ 1304200/23-26) Приоритет 12.11.19б8, X 139541, Франция

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 66.071.6/8(088.8) Опубликовано 28.V11.1972. Бюллетень 1ч" 23

Дата опубликования описания 18.VIII.1972

Авторы изобретения

Иностранцы

Жильбер Кристэн и Марсель Лефор (Франция) Иностранная фирма

«Рона-Пуленк» (Франция) Заявитель

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И АЗОТА

Изобретение относится к технологии разделения газов из газовых смесей при помощи мембран из синтетических полимерных материалов.

Известен способ разделения кислорода и азота, содержащихся в газовой смеси вместе с углекислым газом, при помощи мембраны из кремнийорганического соединения, а именно из силиконового каучука.

Недостатком известного способа является невысокая селективность мембраны.

Для повышения селективности разделения предлагается использовать мембрану из кремнийорганического полимера типа поливинилтриалкилсилана, например из поливинилтриметилсилана. Мембрана позволяет разделять кислород и азот, содержащиеся в газовой смеси вместе с углекислым газом и гелием. Поливинилтриалкилсилап можно применять вместе с стабилизатором и (или) пластифпкатором. Перед использованием мембрана может быть подвергнута предварительному растяжению для улучшения ее механически. свойств. Растяжение осуществляют при температуре 200 С и выше.

Мембрана изготавливается из винилтриалкилсилановых полимеров, имеющих характеристическую вязкость, измеренную при 25 С в циклогексане и превышающую 100 смз/г.

Полимер получают предпочтительно путем полимеризации мономера в присутствии анионного катализатора, например лития в виде металлического или металлорганического соединения (этилового или бутилового лития).

После очистки полимера (фильтрации, промывки) его растворяют и из полученного раствора изготавливают пленку толщиной от 1 до

500 лтк. Для получения указанного раствора полимер растворяют в органическом раство10 рителе — алифатическом, циклоалифатическом или ароматическом углеводороде или в хлористом органическом растворителе (четыреххлористом углероде, хлороформе, хлорбензоле). Иногда в раствор полимера или

1s в растворитель добавляют стабилизатор и (пли) пластифпкатор.

В качестве стабилизатора можно применять органические соединения, обычно используемые в производстве полимеров. Коли20 чество стабилизатора, вводимого в раствор, 0,1 — 5 вес. с по отношению к весу сухого полимера. В качестве пластификатора можно применять соединения, подобные диоктилфталату или доктплазелату, в количестве до

25 50 вес. /о от веса сухого полимера, преимущественно 10 — 30 вес. /с. Концентрация полимера в растворе может достигать 50 о/о, преимущественно 10 — 30 /о.

Удаление растворителя из раствора осу30 ществляют при температуре окружающейсрег

346851

Отношение постоянной проницаемости для О к ПОстОяииой проницаемости для Х, Постоянная проницаемости для СО, Постоянная

Постоянная

Постоянная проницаемости для Не

Эф

О р о

О v

v щ

Z Dr

Толщина мембраны,мк проницаемости проницаемости

Полимер для N2 для О, Поливииил

12,5 10

0,97 10

4,45 10 №

4,5 ие растянута

250

Триметилсилан

15 10

7. 10

1,6 10

4,35

12,5 10 Я ие растяиута

9.10

0,62 10 №2

3,10 10

11,7 )0 Я

5,1

3-х кратное растяжение

ll0 №3

6,).10-

1,48 10

18-10

4,1

3,5-кратное растяжение

8,6 10

2,55.10 № 4

0,54 10

4,7

2-к кратное растяжение

140

5,25.10

1,86 10

0,45 10 №4

4,2

5-кратное рас1яжеиие

4,0 10

14,25 10

1010 9 ие растяиута

275

2,90.10-

9,95 10 9

0,52 10

5,6 ие растянута

255 ды, или нагреванием на воздухе, или в закрытом объеме при нормальном или пониженном давлении. Мембрану можно также изготавливать путем наложения полимерной ,пленки на пористую основу (бумагу, стеклянную ткань или ткань из другого материала).

Пример. Из винилтриметилсилана по известной технологии приготавливают полимеры

А, Б и В с характеристической вязкостью, измеренной при 25 С в циклогексане для нулевой концентрации 148, 144 и 147 см>/г соответственно. Из указанных полимеров составляют несколько растворов: раствор № 1: 20%-ный раствор полимера Л в циклогексане; раствор № 2: 19%-пый раствор полимера А в хлорбензоле с добавкой 0,5% по весу (по отношению к весу полимера) бис(метил-2-гидрокси-4-терцио-бутил-5-фенил) -1,1-бутана и

0,5% по весу (по отношению к весу полимера) сульфид октадецилокси-карбонил-2-этила; раствор № 3: 20%-ный раствор полимера Б в циклогексане; раствор № 4: 15%-ный раствор полимера В в хлорбензоле с добавкой 1% по весу (по отношению к весу полимера) антиокислителя, содержащего фосфор (известного под торговой маркой «158»); раствор ¹ 5: раствор № 4 + 15% по весу диоктилазелата (по отношению к весу полимера); раствор № 6: раствор № 4 + 15% по весу диоктилфталата (по отношению к весу полимера).

Эти растворы отливают в виде пленок различной толщины на стеклянную пластину.

Пленки высушивают на воздухе в течение

2 час при температуре окружающего воздуха, а затем 1 час при температуре 70 С, Затем пленки отклеивают от стеклянной пластины

10 и часть образцов подвергают растяжению по нескольким осям при температуре 230 С.

Полученные таким образом мемораны подвергают испытаниям на проницаемость различными газами. Для определения этой про15 ницаемости мембрану помещают в измерительную ячейку: верхняя часть мембраны, поддер>киваемая пористым металлом, подвергается действию избыточного давления, после чего в нижней части измеряется расход газа

20 по показаниям ртутного указателя, перемещающегося в калиброванном капилляре.

Данные для различных мембран по постоянным проницаемости различных газов и от25 ношение постоянной проницаемости кислорода к постоянной проницаемости азота приведены в таблице. Постоянная проницаемость мембраны определяется объемом газа в кубических сантиметрах (приведенным к нормаль30 ным условиям), проходящим через каждый квадратный сантиметр поверхности мембраны толщиной в 1 см за 1 сек.

346851

Предмст изобретени я

Составитель Ф. Львович

Редактор Н. Корченко Техред Л. Богданова Коррекгор С. Сатагулова

Заказ 2588.15 Изд. № 1081 Тираж 40Г> Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС!

Москва, 7К-35, Раугиская наб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Способ разделения кислорода и азота, содержащихся в газовой смеси вместе с углекислым газом, при помощи мембраны из кремнийорганического полимера, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности разделения, в качестве кремнийорганического полимера используют поливинилтриалкилсилан, например поливинилтриметилсилан.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поливииилтриалкилсилан применяют вместе с стабилизатором и (или) пластификатором.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, 5 что мембрану предварительно подвергают растяжению.

4. Способ по пп. 1 — 3, отличаюи1ийсч тем, что разделение проводят в газовой смеси, дополнительно содержащей гелий.