[發(fā)明專利]用于分離多組分原料流中組分的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710109915.6
• 申請日: 2007-06-11
• 公開（公告）號: CN101085416A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: W·曹;V·Y·格什坦
• 申請（專利權(quán)）人: 氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36;B01D61/00;B01D53/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉鍇;趙蘇林

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及一種用于將多組分原料流分離為級分的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的 裝置，更特別地，本發(fā)明涉及一種包括用多孔分離器(porous?separator)將多 組分原料流分離為包含相對較高濃度的一種或多種組分的級分的方法和裝置。

已知的用于從多組分原料流中分離和回收該物流中的單獨(dú)組分的分離和回 收的技術(shù)很多。例如這樣的例子包括：蒸餾、多孔膜分離、離心分離、夾帶或捕 集(impingement)分離、和無孔靜電膜分離。典型地，這些技術(shù)都分別用于各種 不同類型的應(yīng)用并且它們都在不同類型的裝置中實(shí)施。

例如，被轉(zhuǎn)讓于與本發(fā)明相同受讓人的US6032484(Chernyakov)，公開 一種用于從包含有稀釋性氣體和氟化物的氣體流中分離和回收氟化物的方法，其 首先將氣體流與一級或多級膜系統(tǒng)進(jìn)行接觸，其中膜選擇性地比氟化物更優(yōu)先滲 透稀釋性氣體，從而得到了富含稀釋性氣體的氣流以及富含氣態(tài)氟化物的氣流。 每種產(chǎn)物氣體流都會在后續(xù)的分離步驟中通過蒸餾或吸附進(jìn)行純化以產(chǎn)生高富 含氟化物和高富含稀釋性氣體的物流。

膜分離和相變化結(jié)合應(yīng)用的方法例如真空膜蒸餾(VMD)而全蒸發(fā)也是已知 的。VMD系統(tǒng)使用了基于膜的方法，通過部分蒸發(fā)穿過聚合物膜來從溶液例如水 中萃取低濃度揮發(fā)性有機(jī)物(VOCS)。該膜作為液相中物料和滲透過膜的氣體之 間的選擇性截留層。

VMD方法的例子公開在了JP3089922的摘要中，依照其公開的內(nèi)容，提供了 一種從原料流中分離溶解揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其中將原料流引入，并與進(jìn)料側(cè)的 多孔分離器，例如疏水性多孔膜進(jìn)行接觸，并且將含水的“回收”溶液與多孔分 離器的出料側(cè)接觸。當(dāng)原料流與膜接觸時，被分離的組分蒸發(fā)并在膜附近形成了 氣體層。氣體形式的組分進(jìn)入所述分離器的進(jìn)料側(cè)，擴(kuò)散通過分離器，并在分離 器的出料側(cè)排出分離器。當(dāng)氣體組分排出分離器時，它就會被吸附到含水回收溶 液中，其中該溶液的溫度維持低于原料流的溫度。這樣，依照該公開所教導(dǎo)的方 法，要被分離組分當(dāng)它流經(jīng)分離器的時候沒有發(fā)生相變。

VMD另一個例子公開在JP61018406的摘要中。依照其公開的內(nèi)容，將原料 液體引入，與多孔液相非滲透膜接觸，然后加熱使原料中的某種組分蒸發(fā)。蒸發(fā) 的氣體滲透過膜進(jìn)入到氣體收集空間，在這里進(jìn)行冷凝。如JP3089922，這個公 開教導(dǎo)了一種方法，其中要被分離的組分流經(jīng)分離器時沒有發(fā)生相變。

相對于VMD方法，全蒸發(fā)中所使用的膜其功能是用來作為兩相，即液體進(jìn)料 /截留相進(jìn)料和汽相滲透物之間選擇性的截留層。該膜可以使液體原料中的所需 組分通過蒸發(fā)的方法經(jīng)由膜進(jìn)行傳輸。這種分離主要是利用極性差異而不是原料 中組分的揮發(fā)性差異。

全蒸發(fā)方法的例子公開在美國專利No.4788043(kagiyama)中，其中描 述了一種用有機(jī)溶劑凈化半導(dǎo)體物質(zhì)的方法。當(dāng)該物質(zhì)被凈化后，有機(jī)溶劑就被 水、電解質(zhì)和顆粒物質(zhì)所污染。該溶劑通過兩步方法進(jìn)行凈化，該方法包括分離 后的第一全蒸發(fā)步驟和獨(dú)立的蒸發(fā)步驟。在全蒸發(fā)步驟過程中，將液體溶劑/水 混合物轉(zhuǎn)移通過全蒸發(fā)器以從溶劑中去除大部分水和其它雜質(zhì)。更特別地，大部 分溶劑滲透過全蒸發(fā)器的膜，而大部分水則沒有滲透。將滲透過膜的溶劑轉(zhuǎn)移到 分離設(shè)備，該設(shè)備通過蒸鎦從溶劑中去除多余的水。這樣，Kagiyama并沒有教 導(dǎo)單獨(dú)使用分離器以通過滲透有效地分離多組分進(jìn)料物流中的組分并產(chǎn)生氣體 和液體滲透級分。

在US4900402(Kaschemekat)中也公開了一種全蒸發(fā)的方法，其中公開了 從混合液體中分離至少一種組分的方法，例如，從發(fā)酵物質(zhì)中分離乙醇，通過用 第一全蒸發(fā)設(shè)備形成富含被分離組分的第一滲透氣體，和(b)分餾第一滲透氣 體，例如，通過溫度冷凝，在分餾冷凝器中形成高濃度餾分二次富含被分離的組 分。依照Kaschemekat的發(fā)明，當(dāng)被分離的混合物滲透過全蒸發(fā)器的膜時發(fā)生了 相變(從液體到氣體)。離開全蒸發(fā)器的氣體混合物富含乙醇。將富含乙醇的氣 體轉(zhuǎn)移到冷凝器中，其中至少一部分水蒸氣冷凝為液體并隨后去除。而 Kaschemekat教導(dǎo)了一種用膜通過滲透來分離多組分進(jìn)料物流的方法，并且滲透 過該膜的物料發(fā)生了相變，其沒有教導(dǎo)通過氣體的產(chǎn)生和滲透以及液體滲透的級 分而單獨(dú)用膜有效地分離多組分原料流的組分。