渗透膜的处理方法技术

一种强化气体分离膜长久操作的方法。使渗透膜在约为５０℃—１４０℃下加热。采用这种方法，可以使在气体分离过程中遭到变质的渗透性能恢复及再生。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于一种强化经长期使用的气体分离膜的新方法。更具体地说，本专利技术是关于在经长期气体分离操作后具有提高渗透性的中空纤维渗透膜的制备，以及膜的渗透特性的恢复。该膜由于原料流中所带的杂质而在操作过程中变质。渗透膜能选择性地使混合气体中的一种组分透过，因此在该
，已被认为是实现所需气体分离的一种方便而有较大发展潜力的装置。对于实际的工业操作，渗透膜必须对原料流中所含的各种气体组分的分离达到一个可接受的选择性，同时，还要达到一个期望的较高的分离产率及稳定性。然而，一个膜系统经过持续的使用后，受原料流中所含杂质的影响，降低了膜的操作性能，对这一难题的任何解决方案在工业上都有很大的重要性。为了实现各种气体分离操作，现已提出了各种类型的渗透膜。这些膜一般可分为三类(1)各向同性膜，(2)非对称型膜，(3)复合膜，所谓的各向同性膜和非对称型膜主要由单一的渗透膜材料构成，它能选择性地分离混合气体中所需的组分，各向同性膜整个膜体的密度相同，这些膜一般的缺点是渗透率低，即由于其所需的膜的厚度相对较大，渗透流量较小，非对称型膜的区别是它在膜的结构上有二个形态不同的区域。其中的一区域由一薄而致密的半渗透膜面组成，它能选择性地透过混合气体中的一种组分，而另一区域则由一非致密、多孔、无选择性的支撑区构成，它用来防止膜的薄面区域在压力作用下坍陷。复合膜的构成一般是将适宜的渗透膜材料薄层或涂层叠置在一多孔基质上。所述的渗透膜分离薄层，决定了复合膜的分离特性，它最好非常薄，以便提供上述提到的高渗透性能。所述的基质仅用作支撑放在其上的薄膜。无论哪种类型的膜，在使用中都将遭到变质，从而影响其气体渗透率和/或选择性降低。随着渗透膜的不断改进和完善，对其操作的要求也相应提高。因此，该领域的发展方向应是，非常薄的膜，它们的渗透性质提高，同时又不影响分离或选择特性。因此，对多种工业气体的分离，越来越希望能在较长时间内使高渗透率与选择性实现更加完满的结合。同时，也希望改进或改善制备具有提高气体渗透率，但又不降低选择性的膜的方法，以及恢复在使用中由于原料流中所含杂质导致变质之膜的特性。虽然各向同性膜一般不宜满足气体分离的要求，而把非对称型膜不断改进，用于实际的气体分离中，但在多数情况下并不具有一种固有的灵活性以使它们在特定的气体分离中容易地实行最优化。为了提高渗透率，特定的非对称型膜材料之半渗透致密层可以做得更薄，但与此同时，针对特定用途中所处理的气体组分的分离，所述材料的选择性可能达不到要求，除非用特殊的处理技术进行改进。现已发现，在Loeb的美国专利3，133，132中所述的这些非对称型膜的薄表面通常是不完美的，而是具有很多缺陷。这些缺陷，呈残孔、针眼等形式，构成了孔径相对较大的孔洞，穿过膜材料的进料气体将优先穿过这些孔洞。结果，由于在膜结构上存在这些缺陷，进料气体与渗透膜材料本身相互干扰，气体分离度大大降低。对于非对称型聚砜中空纤维膜，有这些缺陷时，对空气的选择性(下文定义)为1至1.5，无这些缺陷时，选择性为6.0。Henis等人提出了一种解决办法，在他的美国专利4，230，463中，公开了对非对称型膜进行涂渍，涂渍材料有一确定的固有分离系数，其值小于分离膜材料的分离系数。Henis等所用的涂渍步骤描述在美国专利4，230，463的第51-52栏的表XVI中。该步骤包括把多孔中空纤维膜浸渍在一液态涂渍材料中(可用溶剂稀释或不稀释)，然后使过量的液态涂渍材料滴落，当有溶剂存在时使之蒸发。通过这种步骤，可使对空气的选择性为2左右的硅氧烷涂渍到聚砜中空纤维上，从而使其选择性从上述的1～1.5提高到2～6，这样选择性一般达到6。这些硅氧烷/聚砜复合膜的渗透率(下文定义)一般相当低，即约低于0.2立方英呎(标准温度压力)/平方英呎·帕斯卡·天(以下均简写为ft3(STP)/ft2·psi·天)，从而希望膜更薄，即更薄的致密膜面，以特别适合对本
高流量操作的越来越多的要求。然而，更薄的膜将带来一系列缺陷的增加，它们需要修复以进行正常的操作。随着对这一步骤改进的继续努力，人们希望在实际工业操作中有另外的提供所需的选择性、渗透率、以及长寿命合理结合的步骤。由于这些原因，复合膜提供了最大的机会，来实现工业上特定气体分离所要达到的选择性和渗透率的合理结合，复合膜选用了特别适合所需气体分离的膜材料。为了达到操作要求，复合膜不仅要有非常薄的膜层，还要有对所需气体分离操作效果最佳的分离层基质结构。这些重要的工业应用之一是空气的分离，特别是膜材料可选择性地使氧气渗透，作为富氧渗透气体回收，而使富氮气体作为非渗透气体排出。因而确实存在着开发复合膜的需要，以特别适用空气分离，以及其它所需的气体分离操作，如从氨清洗气和精制气流中回收氢气，将各种操作如三线油回收中的二氧化碳和甲烷进行分离。为了实现这些分离，已提出了许多半透膜，其选用的材料和形式有多种多样。所谓的复合膜是将一适宜的半透膜材料的薄层叠置到相对多孔的基质上。分离层最好非常薄，以提供上述的高流量。基质为非常薄而精制的半透膜层或叠置在其上的涂层提供支撑。这些膜结构描述在Salemme等人的美国专利4，155，793和Klass等人的美国专利3，616，607中。对用于气体进料渗透膜分离过程的渗透膜要求膜的膜层或分离层高度完美。很明显，在气体分离即全蒸发、Perstruction等过程中，若膜层无残孔或其它缺陷，无杂质，则将得到最好的结果。另一方面，膜层需要做得尽可能薄及尽可能均匀，以得到所需要的高渗透率，以及整个分离过程的高产率。在这些情况下，存在的形态缺陷为在膜装置的分离薄层中常有残孔、针眼等出现，这些缺陷通常是各个典型的膜制备工段如纺丝、浇铸、涂渍、熟化以及膜构件制备操作中带来的，杂质可以是使用中由原料流带来的。为了克服缺陷问题，Browall的美国专利3，980，456公开了一种方法，采用第二个密封涂层涂渍在极薄的膜层上，以覆盖由特定杂质引起的缺陷。经处理后的复合结构特性复杂，此外，用叠置在多孔支撑基质上的薄膜层一般并未能既提供所需的分离选择性又不使渗透气体的流量或渗透率大大降低。在Ward等人的美国专利4，214，020中，公开了一种方法，它把一束中空纤维浸没在涂渍溶液中，以在中空纤维膜装置的外表面上涂渍，然后由中空纤维的外层向内层加压，使涂渍溶液进入纤维内。这一方法，导致在中空纤维的外层形成一连续层/涂层，特别适用于用对气体具有高渗透性的涂层溶液材料，涂渍具有某些残孔的非对称型膜，如上述Henis等人的专利所述的方法，从而制备高选择性气体分离膜。在Arisaka等人的美国专利4，127，625中，也公开了一种制备非对称中空纤维的方法，它是把一成纤树脂的浆液通过双管形喷丝嘴的外管纺丝到一水凝结浴槽中，形成一中空纤维，同时把含水液体通过该喷丝嘴的内管喷出，与中空纤维的内侧接触。然后在温水中浸渍，干燥。在Riley等人的美国专利4，243，701中，又公开了一种在多孔支撑体的表面上形成一种非多孔渗透膜薄层的方法，它是使多孔支撑体通过一卤代烃溶剂的溶液中，该溶液含有渗透膜，它由预聚物和交联剂构成，然后使涂渍后的多孔支撑体从溶液中取出，再使预聚物在加热下交联，形成复合膜。在Copla本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高用于气体分离中的气体分离膜的渗透性的方法，其特征是使所述的渗透膜在约５０℃－１４０℃的温度下进行加热处理。加热时间应达足以提高渗透率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰文比克逊，萨尔瓦托雷吉利亚，
申请(专利权)人：联合碳化公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]