Селективация адсорбентов для разделения газов - RU2015123298A
Код документа: RU2015123298A
Формула
1. Способ выполнения разделения газов, включающий:
приведение адсорбента или мембраны, содержащих цеолит с 8-членными кольцами или микропористый материал с 8-членными кольцами, в контакт с барьерным соединением при условиях, эффективных для селективации адсорбента или мембраны, причем барьерное соединение имеет минимальный размер от примерно 4,05 Å до примерно 5,65 Å и максимальный размер примерно 25 Å или менее для цеолита с 8-членными кольцами или микропористого материала с 8-членными кольцами;
приведение селективированного адсорбента или мембраны в контакт с входящим потоком газа, содержащим первый компонент и второй компонент, с образованием первого потока газа, обогащенного первым компонентом по отношению к входящему потоку газа; и
сбор второго потока газа, обогащенного вторым компонентом по отношению к входящему потоку газа.
2. Способ по п. 1, в котором цеолит с 8-членными кольцами представляет собой цеолит типа DDR, Sigma-1, ZSM-58 или их сочетание.
3. Способ по п. 1, в котором барьерное соединение представляет собой гликоль, амин, спирт, алкан, серусодержащее соединение или их сочетание, причем барьерное соединение имеет молекулярную массу, составляющую по меньшей мере 50 г/моль.
4. Способ по п. 1, в котором барьерное соединение представляет собой этиленгликоль, триэтиленгликоль, метилдиэтиламин, диметилэтиламин, диметилдисилан, н-гексан, 2-октанол или их сочетание.
5. Способ по п. 1, в котором первый компонент содержит или представляет собой СН4.
6. Способ по п. 1, в котором второй компонент содержит или представляет собой СО2, N2 или их сочетание.
7. Способ по п. 1, в котором эффективные условия приведения адсорбента или мембраны в контакт с барьерным соединением включают температуру от примерно 50 до примерно 350°С и полное давление от примерно 690 кПа изб. (100 фунтов на кв. дюйм изб.) до примерно 13,8 МПа изб. (примерно 2000 фунтов на кв. дюйм изб.), причем блокирующее соединение присутствует либо в виде жидкости, либо в виде газа с парциальным давлением блокирующего соединения, которое составляет по меньшей мере примерно 10% от давления насыщенного пара.
8. Способ по п. 7, в котором эффективные условия приведения адсорбента или мембраны в контакт с барьерным соединением включают температуру, составляющую по меньшей мере примерно 150°С, такую как по меньшей мере примерно 250°С.
9. Способ по п. 1, в котором приведение селективированного адсорбента в контакт с входящим потоком газа включает адсорбцию селективированным адсорбентом по меньшей мере части второго компонента в течение приведения в контакт, причем способ дополнительно включает десорбцию по меньшей мере части адсорбированного второго компонента с образованием десорбированной части второго компонента, причем поток второго газа содержит по меньшей мере часть десорбированной части второго компонента.
10. Способ по п. 1, дополнительно включающий десорбцию по меньшей мере части барьерного соединения в течение приведения селективированного адсорбента или мембраны в контакт с входящим потоком газа.
11. Способ по п. 1, в котором адсорбент является частью устройства короткоцикловой адсорбции, причем устройство короткоцикловой адсорбции представляет собой устройство адсорбции с перепадом давления или устройство адсорбции с перепадом температуры.
12. Способ по п. 11, в котором устройство короткоцикловой адсорбции представляет собой устройство адсорбции с перепадом давления с частым циклом или устройство адсорбции с перепадом температуры с частым циклом.
13. Способ по п. 11 или 12, дополнительно включающий повторение указанных приведения в контакт, десорбции и сбора в течение множества циклов.
14. Способ по любому из п.п. 1-8 или 10, в котором первый поток газа представляет собой поток ретентата, а второй поток газа представляет собой поток пермеата.
15. Способ по п. 1, в котором количество барьерного соединения, адсорбированного микропористым материалом, составляет примерно 20% или менее от насыщающей загрузки (qs).
16. Способ выполнения разделения газов в устройстве короткоцикловой адсорбции, включающий:
приведение адсорбента, содержащего микропористый материал, в контакт с барьерным соединением в устройстве короткоцикловой адсорбции при условиях, эффективных для селективации адсорбента, причем микропористый материал имеет поры, характеризующиеся первым размером наибольшей твердой сферы, которая может диффундировать вдоль любого направления в порах, а барьерное соединение имеет второй размер, представляющий собой минимальный размер соединения, причем второй размер на 10-60% больше первого размера;
приведение селективированного адсорбента в контакт с входящим потоком газа, содержащего первый компонент и второй компонент, с образованием выходящего потока газа, обогащенного первым компонентом по отношению к входящему потоку газа, при этом селективированный адсорбент адсорбирует по меньшей мере часть второго компонента в течение приведения в контакт;
десорбцию по меньшей мере части адсорбированного второго компонента с образованием десорбированной части второго компонента; и
сбор газового потока, содержащего по меньшей мере часть десорбированной части второго компонента, при этом газовый поток обогащен вторым компонентом по отношению к входящему потоку газа, и, возможно, включающий содержание одного или более из п.п. 3-15.
