RU2468994C1 - Method of separating ammonia from gas mixtures and device for its realisation - Google Patents
Method of separating ammonia from gas mixtures and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468994C1 RU2468994C1 RU2011125535/05A RU2011125535A RU2468994C1 RU 2468994 C1 RU2468994 C1 RU 2468994C1 RU 2011125535/05 A RU2011125535/05 A RU 2011125535/05A RU 2011125535 A RU2011125535 A RU 2011125535A RU 2468994 C1 RU2468994 C1 RU 2468994C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- ammonia
- absorbent
- separation
- gas mixture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к технологии разделения газовых смесей и касается разработки технологии выделения аммиака из газовых смесей абсорбционно-мембранным методом и может быть использовано в производстве аммиака. The claimed invention relates to a technology for the separation of gas mixtures and for the development of a technology for the separation of ammonia from gas mixtures by the absorption-membrane method and can be used in the production of ammonia.
Известен способ удаления аммиака из газовой смеси, полученной в процессе синтеза аммиака при низких давлениях каталитическим методом и содержащей непрореагировавший синтез-газ, примесь аммиака, инертные газы и, возможно, воду, включающий контактирование газовой смеси с абсорбирующим агентом, представляющим собой труднолетучий органический растворитель с двумя или более ОН-группами в молекуле, преимущественно гликоль, при этом контактирование ведут при давлении, равном давлению в процессе синтеза аммиака с последующей регенерацией абсорбирующего агента десорбцией аммиака, которую проводят, по крайней мере, в два этапа при нагревании, а конденсацию десорбированного аммиака ведут при охлаждении (см. патент РФ №2042622, МКИ С01С 1/12, В01D 53/14, опубл. 27.08.1995).A known method of removing ammonia from a gas mixture obtained in the synthesis of ammonia at low pressures by a catalytic method and containing unreacted synthesis gas, an admixture of ammonia, inert gases and possibly water, comprising contacting the gas mixture with an absorbing agent, which is a volatile organic solvent with two or more OH-groups in the molecule, mainly glycol, while contacting is carried out at a pressure equal to the pressure during the synthesis of ammonia with subsequent regeneration of ab the sorbing agent by desorption of ammonia, which is carried out at least in two stages when heated, and the condensation of desorbed ammonia is carried out by cooling (see RF patent No. 2042622, MKI C01C 1/12, B01D 53/14, publ. 08.27.1995) .
Известный метод является периодическим, т.к. после насыщения абсорбирующего агента примесями требуется его регенерация десорбцией, что приводит к увеличению материало- и энергоемкости. Кроме того, может сказаться загрязняющее действие выделяемого продукта адсорбентом из-за высокой поверхности контакта фаз.The known method is periodic, because after saturation of the absorbing agent with impurities, its regeneration by desorption is required, which leads to an increase in material and energy intensity. In addition, the contaminating effect of the emitted product by the adsorbent may be affected due to the high contact surface of the phases.
В отличие от абсорбционных методов разделения, мембранные методы разделения работают в непрерывном режиме, т.к. для мембранных методов не требуется регенерации мембраны.Unlike absorption separation methods, membrane separation methods operate continuously, because membrane methods do not require membrane regeneration.
Известен способ выделения аммиака из газовых смесей путем пропускания смеси по поверхности полупроницаемой мембраны, селективной по отношению к аммиаку, в качестве которой используют пленку от сульфированного перфторированного полимера Ф-4СФ, модифицированного морфолином или омыленного и переведенного в ионную форму или аминированного аммиаком, или аминированного алифатическим полиамином. В предпочтительном варианте газовую смесь на мембрану подают одновременно с водяным паром и процесс ведут при повышенном давлении (см. А.с. №1287465, МКИ С01С 1/12, опубл. 27.08.1999). Однако селективность этого процесса невысока, так как мембранные методы в целом не отличаются достаточно высокой разделительной способностью.A known method of separating ammonia from gas mixtures by passing the mixture over the surface of a semi-permeable membrane selective with respect to ammonia, which is used as a film from a sulfonated perfluorinated polymer F-4SF, modified with morpholine or saponified and converted to ionic form or aminated with ammonia, or aminated with aliphatic polyamine. In a preferred embodiment, the gas mixture is supplied to the membrane simultaneously with water vapor and the process is carried out at elevated pressure (see A.S. No. 1287465, MKI C01C 1/12, publ. 08.27.1999). However, the selectivity of this process is low, since membrane methods as a whole do not differ in a sufficiently high separation capacity.
Для увеличения степени разделения используются комбинированные методы, сочетающие мембранное газоразделение с традиционными процессами, например с абсорбцией. Известен способ мембранного разделения газовых смесей мембранными абсорберами (см. Авторское свидетельство СССР №1637580, МКИ В01D 53/22, опубл. 30.03.91).To increase the degree of separation, combined methods are used that combine membrane gas separation with traditional processes, for example, absorption. A known method of membrane separation of gas mixtures by membrane absorbers (see USSR Author's Certificate No. 1637580, MKI B01D 53/22, publ. 30.03.91).
Способ включает пропускание исходной смеси газов вдоль поверхности составной мембраны, содержащей две пленки из полимерного материала, находящиеся в двух различных резервуарах, и жидкую среду между ними, отбор проникающих через мембрану компонентов смеси, прокачивание жидкой среды между двумя резервуарами с полимерными пленками. Этот способ реализован с помощью устройства, представляющего собой мембранный абсорбер, содержащий дополнительный резервуар с жидким носителем и пленкой, а также линию для циркуляции жидкости между резервуарами и насосом. Применение описанной технологии позволяет разделить газовые смеси с селективностью по паре CO2/CH4 до 5000. Известная технология является достаточно энергоемкой, т.к. требует прокачивания жидкой среды между двумя резервуарами с полимерными пленками.The method includes passing an initial mixture of gases along the surface of a composite membrane containing two films of polymer material located in two different reservoirs and a liquid medium between them, selecting components of the mixture penetrating through the membrane, pumping a liquid medium between two reservoirs with polymer films. This method is implemented using a device that is a membrane absorber containing an additional reservoir with a liquid carrier and a film, as well as a line for circulating fluid between the reservoirs and the pump. The application of the described technology makes it possible to separate gas mixtures with selectivity for a CO 2 / CH 4 pair of up to 5000. The known technology is quite energy intensive, because requires pumping a liquid medium between two tanks with polymer films.
Технология разделения газовых смесей для выделения аммиака комбинированными методами, сочетающими мембранное газоразделение с абсорбцией, в литературе не описано.The technology of separation of gas mixtures for the separation of ammonia by combined methods combining membrane gas separation with absorption is not described in the literature.
Известен комбинированный метод, сочетающий процессы абсорбции и мембранного газоразделения для разделения газовой смеси хлористого водорода и водорода (см. Vorotyntsev V.M., Drozdov P.N, Kolotilov E.Y. Gas mixtures separation by an absorbing pervaration metods // Desalination. 2002. V.149. P.23-27). При разделении смеси хлористый водород - водород в качестве разделительных мембран применяли газоразделительные мембраны на основе полидиметилсилоксана типа «Лестосил» или мембраны на основе ацетат целлюлозы, а в качестве абсорбента использовали полиэтиленгликоль с молекулярной массой 600. Метод разделения упомянутой смеси заключается в следующем. Газовую смесь через барботер, выполненный из пористой нержавеющей стали, подают в зону высокого давления мембранного модуля. На мембране в полости высокого давления неподвижно расположен жидкий абсорбирующий агент, в котором газовая смесь частично растворяется, при этом водород растворяется в используемом абсорбенте ограничено, а хлористый водород, имеющий очень хорошую растворимость в этом же абсорбенте, переносится к поверхности мембраны и за счет испарения через мембрану диффундирует в полость низкого давления, а водород отбирается из полости высокого давления.Known is a combined method combining the processes of absorption and membrane gas separation for the separation of a gas mixture of hydrogen chloride and hydrogen (see Vorotyntsev VM, Drozdov PN, Kolotilov EY Gas mixtures separation by an absorbing pervaration methods // Desalination. 2002. V.149. P.23 -27). When separating the hydrogen chloride – hydrogen mixture, gas separation membranes based on the Lestosil type polydimethylsiloxane or cellulose acetate membranes were used as separation membranes, and polyethylene glycol with a molecular weight of 600 was used as an absorbent. The method of separation of the mixture is as follows. The gas mixture is supplied through a bubbler made of porous stainless steel to the high pressure zone of the membrane module. A liquid absorbing agent is immovably located on the membrane in the high-pressure cavity, in which the gas mixture partially dissolves, while hydrogen is limited in the absorbent used, and hydrogen chloride, which has very good solubility in the same absorbent, is transferred to the membrane surface and due to evaporation through the membrane diffuses into the low-pressure cavity, and hydrogen is taken from the high-pressure cavity.
В этом же источнике описано устройство для разделения хлористого водорода и водорода из газовой смеси. Устройство представляет собой мембранный модуль, состоящий из полостей высокого и низкого давлений, разделенных между собой мембраной, при этом на мембране в полости высокого давления неподвижно расположен жидкий абсорбирующий агент, с которым контактирует разделяемая газовая смесь. В абсорбирующем агенте расположен барботер, выполненный из пористой нержавеющей стали, через который подают газовую смесь в зону высокого давления мембранного модуля. Селективность процесса разделения системы хлористый водород - водород достигает 370.The same source describes a device for separating hydrogen chloride and hydrogen from a gas mixture. The device is a membrane module, consisting of high and low pressure cavities separated by a membrane, while a liquid absorbing agent is fixedly located on the membrane in the high pressure cavity, with which the shared gas mixture is in contact. A bubbler made of porous stainless steel is located in the absorbent agent, through which a gas mixture is supplied to the high pressure zone of the membrane module. The selectivity of the process of separation of the hydrogen chloride-hydrogen system reaches 370.
Авторы заявляемого изобретения воспроизвели способ разделения смеси хлористый водород - водород для разделения смеси, содержащей аммиак и газы, как азот, водород, аргон, гелий и другие. При разделении такой смеси селективность оказалась на 30% ниже. Объясняется это тем, что барботер, предназначенный для подачи газовой смеси в полость высокого давления мембранного модуля, обеспечивает барботаж газа через абсорбент с образованием единичных пузырьков, движущихся сквозь абсорбент, при этом время контакта этих пузырьков с газовой смесью достаточно мало, что не обеспечивает достаточно полного перехода в сорбент аммиака, а значит, достаточно эффективного разделения смеси, в то время как растворение хлористого водорода намного лучше аммиака, и приведенные условия достаточны для эффективного разделения смеси хлористый водород - водород. В случае разделения смеси, содержащей аммиак, массообмен между газовой фазой пузырька и абсорбентом в этом случае не достаточно эффективен и не проходит до равновесных значений концентраций компонентов по причине малого времени контакта между газовой фазой пузырька и абсорбентом.The authors of the claimed invention reproduced the method of separation of a mixture of hydrogen chloride-hydrogen to separate a mixture containing ammonia and gases, such as nitrogen, hydrogen, argon, helium and others. When separating such a mixture, the selectivity was 30% lower. This is explained by the fact that a bubbler designed to supply the gas mixture to the high pressure cavity of the membrane module provides gas bubbling through the absorbent with the formation of single bubbles moving through the absorbent, while the contact time of these bubbles with the gas mixture is quite short, which does not provide a sufficiently complete transition to the ammonia sorbent, which means that the mixture is separated efficiently, while the dissolution of hydrogen chloride is much better than ammonia, and the above conditions are sufficient for efficient th separating a mixture of hydrogen chloride - hydrogen. In the case of separation of the mixture containing ammonia, the mass transfer between the gas phase of the bubble and the absorbent in this case is not efficient enough and does not go to equilibrium concentrations of the components due to the short contact time between the gas phase of the bubble and the absorbent.
Для разработки способа выделения аммиака из газовой смеси (см. Vorotyntsev I.V., Drozdov P.N., Shablikin D.N., Gamajunova T.V. Ammonia separation and purification by absorbing pervaporation // Desalination. 2006. V.200. №1-3, P.379-380) авторы определяли проницаемость аммиака через совмещенную систему абсорбент - полимерная мембрана. Показано, что в качестве мембраны могут быть использованы различные полимерные мембраны, имеющие хорошую смачиваемость абсорбентом, например полимерная мембрана на основе лестничного сополимера полидиметилсилоксана и полидифенилсилоксана типа «Лестосил», а в качестве абсорбента водные растворы этиленгликоля. В указанных абсорбентах достаточно хорошо растворяется аммиак и ограниченно растворяются компоненты смеси, такие как азот, водород, аргон, гелий и другие. В этом же источнике было показано, что для максимально возможной эффективности разделения нужно увеличить интенсивность растворения целевого продукта в абсорбенте.To develop a method for the separation of ammonia from a gas mixture (see Vorotyntsev IV, Drozdov PN, Shablikin DN, Gamajunova TV Ammonia separation and purification by absorbing pervaporation // Desalination. 2006. V.200. No. 1-3, P.379-380) the authors determined the permeability of ammonia through a combined system of absorbent - polymer membrane. It has been shown that various polymer membranes having good wettability with an absorbent can be used as a membrane, for example, a polymer membrane based on the ladder copolymer of polydimethylsiloxane and polydiphenylsiloxane of the Lestosil type, and as an absorbent, aqueous solutions of ethylene glycol. In these absorbents, ammonia dissolves quite well and the components of the mixture, such as nitrogen, hydrogen, argon, helium and others, dissolve to a limited extent. In the same source, it was shown that for the maximum possible separation efficiency, it is necessary to increase the dissolution rate of the target product in the absorbent.
Известный комбинированный метод, сочетающий процессы абсорбции и мембранного газоразделения для разделения газовой смеси хлористого водорода и водорода, а также устройство для его осуществления, взято за основу способа выделения аммиака из газовой фазы и выбрано в качестве прототипа.The well-known combined method that combines the processes of absorption and membrane gas separation for the separation of a gas mixture of hydrogen chloride and hydrogen, as well as a device for its implementation, is taken as the basis for the method of separation of ammonia from the gas phase and is selected as a prototype.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка технологии выделения аммиака из газовой фазы, направленная на повышение селективности единичного акта разделения смеси аммиак - примесь, а следовательно, и степени выделения аммиака из газовой смеси.The task to which the invention is directed is the development of a technology for the separation of ammonia from the gas phase, aimed at increasing the selectivity of a single act of separation of the mixture of ammonia - impurity, and therefore the degree of separation of ammonia from the gas mixture.
Эта задача решается за счет того, что разработан способ выделения аммиака из газовой смеси абсорбционно-мембранным методом, включающий контактирование газовой смеси с жидким абсорбирующим агентом, неподвижно расположенным на мембране в полости высокого давления, барботаж газовой смеси с образованием пузырьков, дополнительное их перемещение, которое обеспечивает удерживание образующихся пузырьков и направление их движения над поверхностью мембраны от центра к периферии, из пузырьков газовые компоненты переходят в абсорбент, причем одни компоненты растворяются в нем ограничено, а аммиак, имеющий хорошую растворимость в используемом абсорбенте, переносится к поверхности мембраны и за счет испарения через мембрану диффундирует в полость низкого давления, а ограниченно растворимые в абсорбенте компоненты отбираются из полости высокого давления.This problem is solved due to the fact that a method has been developed for the separation of ammonia from the gas mixture by the absorption-membrane method, which includes contacting the gas mixture with a liquid absorbing agent immovably located on the membrane in the high-pressure cavity, bubbling the gas mixture with the formation of bubbles, their additional movement, which ensures the retention of the resulting bubbles and the direction of their movement above the membrane surface from the center to the periphery; from the bubbles, the gas components pass into the absorbent, and days, the components dissolve in it is limited, and ammonia, which has good solubility in the absorbent used, is transferred to the surface of the membrane and diffuses into the low-pressure cavity through the membrane through evaporation, while the components that are poorly soluble in the absorbent are removed from the high-pressure cavity.
Эта задача решается также за счет того, что разработано устройство для выделения аммиака из газовой смеси, представляющее собой мембранный модуль, состоящий из полостей высокого и низкого давлений, разделенных между собой мембраной, на которой неподвижно размещен жидкий абсорбирующий агент, в котором расположен барботер, выполненный из пористой нержавеющей стали, через который подают газовую смесь в полость высокого давления мембранного модуля, и который является источником появления пузырьков в абсорбенте, а внутри абсорбента над барботером расположен распределительный диск, выполненный в виде пластины из коррозионностойкого материала, герметически соединенного с барботером, наличие которого обеспечивает движение пузырьков в абсорбенте вдоль поверхности мембраны от центра к периферии, при этом время контакта пузырьков с абсорбентом достаточно велико, что и обеспечивает по возможности достаточно полное растворение аммиака в абсорбенте и, как следствие, достаточно полное его выделение из газовой смеси.This problem is also solved due to the fact that a device has been developed for separating ammonia from a gas mixture, which is a membrane module consisting of high and low pressure cavities separated by a membrane on which a liquid absorbing agent is located, in which a bubbler is located, made made of porous stainless steel, through which a gas mixture is supplied to the high-pressure cavity of the membrane module, and which is the source of the appearance of bubbles in the absorbent, and above the bar inside the absorbent the distribution disk made in the form of a plate of a corrosion-resistant material hermetically connected to the bubbler is located by the boat, the presence of which ensures the movement of bubbles in the absorbent along the membrane surface from the center to the periphery, while the contact time of the bubbles with the absorbent is large enough, which ensures a sufficiently complete dissolution of ammonia in the absorbent and, as a result, its complete separation from the gas mixture.
Для наиболее эффективного разделения смеси соотношение расстояния распределительного диска до мембраны и его радиуса должно быть меньше единицы, а при соотношении более единицы эффективность разделения уменьшается.For the most efficient separation of the mixture, the ratio of the distance of the distribution disk to the membrane and its radius should be less than unity, and with a ratio of more than unity, the separation efficiency decreases.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что устройство дополнительно содержит распределительный диск, выполненный в виде пластины из коррозионностойкого материала, размещенный внутри абсорбента над барботером и герметически соединенный с ним, наличие которого, за счет дополнительного перемещения пузырьков, обеспечивает их удерживание и направление над поверхностью мембраны от центра к периферии. При этом время контакта пузырьков с абсорбентом является достаточным для более полного растворения аммиака. За счет увеличения времени контакта абсорбента с газовой смесью пузырьки не всплывают сразу, а движутся вдоль поверхности мембраны, что приводит к более полному растворению аммиака в абсорбенте и к более полному его выделению из газовой смеси.The essence of the claimed invention lies in the fact that the device further comprises a distribution disk made in the form of a plate of corrosion-resistant material, placed inside the absorbent above the bubbler and hermetically connected to it, the presence of which, due to the additional movement of the bubbles, ensures their retention and direction above the membrane surface from the center to the periphery. Moreover, the contact time of the bubbles with the absorbent is sufficient for a more complete dissolution of ammonia. Due to the increase in the contact time of the absorbent with the gas mixture, the bubbles do not float immediately, but move along the membrane surface, which leads to a more complete dissolution of ammonia in the absorbent and its more complete release from the gas mixture.
При использовании в качестве абсорбента этиленгликоля и/или воды, а в качестве мембраны - мембраны типа «Лестосил», селективность для систем аммиак - водород и аммиак - азот достигает значения 235 и 200 соответственно, а если для разделения этих смесей использовать устройство без разделительного диска, то селективность будет меньше на 30-50%.When using ethylene glycol and / or water as an absorbent, and Lestosil-type membranes as a membrane, the selectivity for ammonia-hydrogen and ammonia-nitrogen systems reaches 235 and 200, respectively, and if a device without a separation disk is used to separate these mixtures , then the selectivity will be 30-50% less.
В качестве мембраны в данном решении могут быть использованы различные полимерные мембраны, имеющие хорошую смачиваемость абсорбентом, как, например, полимерная мембрана на основе лестничного сополимера полидиметилсилоксана и полидифенилсилоксана типа «Лестосил», а в качестве абсорбента водные растворы этиленгликоля. В указанных абсорбентах хорошо растворяется аммиак и ограниченно растворяются компоненты смеси, как постоянные газы.Various polymeric membranes having good wettability with an absorbent can be used as a membrane in this solution, such as, for example, a polymer membrane based on the ladder copolymer of polydimethylsiloxane and polydiphenylsiloxane of the Lestosil type, and as an absorbent, aqueous solutions of ethylene glycol. In these absorbents, ammonia dissolves well and the components of the mixture dissolve to a limited extent, like constant gases.
В совмещенном методе с помощью абсорбента компоненты смеси селективно поглощаются и одновременно выделяются через мембрану за счет процесса испарения через мембрану. В таких интегрированных технологических схемах мембрана обеспечивает режим абсорбции, при котором газоразделительная система не достигает состояния насыщения абсорбента и не требует регенерации. Дополнительно тепло, выделяющееся при растворении компонентов в абсорбенте, может затрачиваться на процесс испарения через мембрану, т.к. процессы конденсации и испарения протекают в объеме одного и того же аппарата, это позволяет существенно уменьшить энергоемкость процесса.In a combined method using an absorbent, the components of the mixture are selectively absorbed and simultaneously released through the membrane due to the evaporation process through the membrane. In such integrated technological schemes, the membrane provides an absorption mode in which the gas separation system does not reach the saturation state of the absorbent and does not require regeneration. Additionally, the heat released during dissolution of the components in the absorbent can be expended on the evaporation process through the membrane, because condensation and evaporation processes occur in the volume of the same apparatus, this can significantly reduce the energy intensity of the process.
На фигуре представлено устройство для выделения аммиака из газовой смеси.The figure shows a device for separating ammonia from a gas mixture.
Устройство представляет собой абсорбционно-мембранный модуль, состоящий из полостей высокого и низкого давлений 1 и 2 соответственно, разделенных мембраной 3, на которой неподвижно размещен абсорбирующий агент 4. В абсорбирующем агенте расположен барботер 5, а с барботером соединен распределительный диск 6.The device is an absorption-membrane module consisting of high and low pressure cavities 1 and 2, respectively, separated by a membrane 3, on which the absorbing agent 4 is fixedly mounted. A bubbler 5 is located in the absorbing agent, and a distribution disk 6 is connected to the bubbler.
Устройство работает следующим образом. В полость высокого давления 1 абсорбционно-мембранного модуля заливают абсорбент 4. Газовую смесь подают в полость высокого давления 1 через барботер 5, который опущен в слой абсорбента 4 в центре полости высокого давления 1. Образующиеся пузырьки газовой смеси, выходящие из барботера 5, двигаются над поверхностью мембраны 3, т.к. разделительный диск 6 удерживает их в слое абсорбента, пока они двигаются от центра к периферии к выходу из полости высокого давления 1. При этом аммиак достаточно полно растворяется в абсорбенте 4 и за счет испарения через мембрану 3 диффундирует в полость низкого давления 2, а ограниченно растворимые компоненты отбираются из полости высокого давления 1.The device operates as follows. Absorbent 4 is poured into the high-pressure cavity 1 of the absorption-membrane module 4. The gas mixture is supplied to the high-pressure cavity 1 through a bubbler 5, which is lowered into the absorbent layer 4 in the center of the high-pressure cavity 1. The resulting gas mixture bubbles leaving the bubbler 5 move over membrane surface 3, because the separating disk 6 holds them in the absorbent layer while they move from the center to the periphery to exit the high-pressure cavity 1. In this case, ammonia is completely dissolved in the absorbent 4 and diffuses into the low-pressure cavity 2 due to evaporation through the membrane 3, while it is limitedly soluble components are removed from the high-pressure cavity 1.
Пример 1. Для разделения берут газовую смесь, содержащую эквимолярные количества аммиака и азота (50% аммиака). В полость высокого давления абсорбционно-мембранного модуля в качестве абсорбента заливают этиленгликоль. В качестве мембраны использовали мембрану типа «Лестосил». Газовую смесь подают в полость высокого давления через барботер, выполненный из пористой высоколегированной стали. Барботер опущен в слой абсорбента в центре полости высокого давления. Образующиеся пузырьки газовой смеси двигаются над поверхностью мембраны. При этом аммиак хорошо растворяется в абсорбенте и за счет испарения через мембрану диффундирует в полость низкого давления, а ограниченно растворимый в абсорбенте азот отбирается из полости высокого давления. По результатам газохроматографического анализа концентрация аммиака в исходной газовой смеси снизилась до уровня 0,25%. Таким образом, общая селективность процесса разделения смеси аммиак-азот в абсорбционно-мембранном модуле составляет 200.Example 1. For separation take a gas mixture containing equimolar amounts of ammonia and nitrogen (50% ammonia). Ethylene glycol is poured into the high-pressure cavity of the absorption-membrane module as an absorbent. As a membrane, a Lestosil-type membrane was used. The gas mixture is fed into the high-pressure cavity through a bubbler made of porous high alloy steel. The bubbler is lowered into the absorbent layer in the center of the high-pressure cavity. The resulting gas mixture bubbles move above the surface of the membrane. In this case, ammonia dissolves well in the absorbent and, due to evaporation through the membrane, diffuses into the low-pressure cavity, and nitrogen, which is slightly soluble in the absorbent, is taken out of the high-pressure cavity. According to the results of gas chromatographic analysis, the concentration of ammonia in the initial gas mixture decreased to the level of 0.25%. Thus, the total selectivity of the separation process of the ammonia-nitrogen mixture in the absorption-membrane module is 200.
Пример 2. Для разделения берут газовую смесь, содержащую эквимолярные количества аммиака и водорода (50% аммиака). Условия опыта, как в примере 1, только в качестве абсорбента используют воду. По результатам газохроматографического анализа концентрация аммиака в исходной газовой смеси снизилась до уровня 0,21%. Таким образом, общая селективность процесса разделения смеси аммиак - азот в абсорбционно-мембранном модуле составляет 235.Example 2. For separation take a gas mixture containing equimolar amounts of ammonia and hydrogen (50% ammonia). The experimental conditions, as in example 1, only as absorbent use water. According to the results of gas chromatographic analysis, the concentration of ammonia in the initial gas mixture decreased to the level of 0.21%. Thus, the total selectivity of the separation process of the ammonia-nitrogen mixture in the absorption-membrane module is 235.
Пример 3. Для разделения берут газовую смесь, содержащую эквимолярные количества аммиака, азота и водорода (33%). Условия опыта, как в примере 1, только в качестве абсорбента используют 50% водный раствор этиленгликоля. По результатам газохроматографического анализа концентрация аммиака в исходной газовой смеси снизилась до уровня 0,19%. Таким образом, общая селективность процесса разделения смеси аммиак - азот в абсорбционно-мембранном модуле составляет 169.Example 3. For separation take a gas mixture containing equimolar amounts of ammonia, nitrogen and hydrogen (33%). The experimental conditions, as in example 1, only as absorbent use a 50% aqueous solution of ethylene glycol. According to the results of gas chromatographic analysis, the ammonia concentration in the initial gas mixture decreased to the level of 0.19%. Thus, the total selectivity of the process of separation of the ammonia-nitrogen mixture in the absorption-membrane module is 169.
В заявляемом изобретении присутствуют две фазы: абсорбент и мембрана, где разделительный эффект достигается за счет мультипликативного умножения разделительного эффекта процессов абсорбции и испарения через мембрану. Так как испарение через мембрану - это процесс, относящийся к мембранным процессам, то абсорбционно-мембранный процесс, заявляемый изобретением, относится к гибридным мембранным процессам газоразделения.In the claimed invention there are two phases: an absorbent and a membrane, where the separation effect is achieved due to the multiplicative multiplication of the separation effect of the processes of absorption and evaporation through the membrane. Since evaporation through the membrane is a process related to membrane processes, the absorption-membrane process of the invention relates to hybrid membrane gas separation processes.
Таким образом, заявляемая технология обеспечивает выделение аммиака из газовых смесей с выделением последнего на уровне не менее 99%.Thus, the claimed technology provides the release of ammonia from gas mixtures with the release of the latter at a level of not less than 99%.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125535/05A RU2468994C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Method of separating ammonia from gas mixtures and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125535/05A RU2468994C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Method of separating ammonia from gas mixtures and device for its realisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2468994C1 true RU2468994C1 (en) | 2012-12-10 |
Family
ID=49255700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011125535/05A RU2468994C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Method of separating ammonia from gas mixtures and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2468994C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2810484C1 (en) * | 2023-05-03 | 2023-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Method for separating ammonia from circulating gas for ammonia synthesis and device for its implementation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2295677C2 (en) * | 2005-01-19 | 2007-03-20 | Владимир Павлович Беляев | Absorption-membrane installation |
| US20080202341A1 (en) * | 2005-02-03 | 2008-08-28 | John Edward Poole | Gas Separation and Compression Device |
-
2011
- 2011-06-22 RU RU2011125535/05A patent/RU2468994C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2295677C2 (en) * | 2005-01-19 | 2007-03-20 | Владимир Павлович Беляев | Absorption-membrane installation |
| US20080202341A1 (en) * | 2005-02-03 | 2008-08-28 | John Edward Poole | Gas Separation and Compression Device |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| VOROTYNTSEV I.V. et al. Ammonia separation and purification by absorbing pervaporation // Desalination. - 2006, V 200, p.379-380. * |
| VOROTYNTSEV I.V. et al. Ammonia separation and purification by absorbing pervaporation // Desalination. - 2006, V 200, p.379-380. VOROTYNTSEV V.M. et al. Gas mixtures separation by an absorbing pervaporation method. // Desalination. - 2002, V 149, p.23-27. * |
| VOROTYNTSEV V.M. et al. Gas mixtures separation by an absorbing pervaporation method. // Desalination. - 2002, V 149, p.23-27. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2810484C1 (en) * | 2023-05-03 | 2023-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Method for separating ammonia from circulating gas for ammonia synthesis and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2045509C1 (en) | Process for recovering olefins from gaseous stock stream | |
| ES2741555T3 (en) | Procedure for the capture and release of acid gases | |
| Yan et al. | Experimental study on the separation of CO2 from flue gas using hollow fiber membrane contactors without wetting | |
| Scholes et al. | Comparison of thin film composite and microporous membrane contactors for CO2 absorption into monoethanolamine | |
| Swati et al. | Protic/aprotic ionic liquids for effective CO2 separation using supported ionic liquid membrane | |
| US8313557B2 (en) | Recovery of [CO2]T from seawater/aqueous bicarbonate systems using a multi-layer gas permeable membrane | |
| KR950007913B1 (en) | High facilitated membrane for selective separation and process for the use thereof | |
| Ansaloni et al. | CO2 capture using highly viscous amine blends in non-porous membrane contactors | |
| Lin et al. | Absorption of carbon dioxide by the absorbent composed of piperazine and 2-amino-2-methyl-1-propanol in PVDF membrane contactor | |
| EA027334B1 (en) | Forward osmosis separation processes | |
| Lin et al. | Absorption of carbon dioxide by mixed piperazine–alkanolamine absorbent in a plasma-modified polypropylene hollow fiber contactor | |
| Chabanon et al. | Gas–liquid separation processes based on physical solvents: opportunities for membranes | |
| Teramoto et al. | Separation and concentration of CO2 by capillary-type facilitated transport membrane module with permeation of carrier solution | |
| JP5269119B2 (en) | Method and apparatus for separating solvent from liquid containing solvent and solute | |
| WO2006004400A1 (en) | Membrane gaz seperation | |
| WO2014149433A1 (en) | Method and apparatus for desorption using microporous membrane operated in wetted mode | |
| Agrahari et al. | Application of hollow fiber membrane contactor for the removal of carbon dioxide from water under liquid–liquid extraction mode | |
| Lee et al. | Temperature and pressure dependence of the CO2 absorption through a ceramic hollow fiber membrane contactor module | |
| Lin et al. | Determination of mass transfer resistance during absorption of carbon dioxide by mixed absorbents in PVDF and PP membrane contactor | |
| WO2015167404A1 (en) | A natural gas purification system and a process of using thereof | |
| KR20130101520A (en) | Osmotically driven membrane processes and systems and methods for draw solute recovery | |
| Teramoto et al. | Ethylene/ethane separation and concentration by hollow fiber facilitated transport membrane module with permeation of silver nitrate solution | |
| Atlaskin et al. | Evaluation of the absorbing pervaporation technique for ammonia recovery after the Haber process | |
| Hashemifard et al. | The effect of heat treatment on hollow fiber membrane contactor for CO2 stripping | |
| US9169369B2 (en) | Vinylepoxide-amine acid gas adsorption-desorption polymers and oligomers, processes for preparing same, and uses thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160623 |