RU1819156C - Device for separating water from the mixture of water and hydrocarbon or water and galogenated hydrocarbon, method for separating water from the liquid mixture of water and carbon of water and galogenated hydrocarbon and a method for dewatering of a wet hydrocarbon gas - Google Patents
Device for separating water from the mixture of water and hydrocarbon or water and galogenated hydrocarbon, method for separating water from the liquid mixture of water and carbon of water and galogenated hydrocarbon and a method for dewatering of a wet hydrocarbon gasInfo
- Publication number
- RU1819156C RU1819156C SU894614000A SU4614000A RU1819156C RU 1819156 C RU1819156 C RU 1819156C SU 894614000 A SU894614000 A SU 894614000A SU 4614000 A SU4614000 A SU 4614000A RU 1819156 C RU1819156 C RU 1819156C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- fibers
- hydrocarbon
- mixture
- stream
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
- B01D61/362—Pervaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/08—Thickening liquid suspensions by filtration
- B01D17/085—Thickening liquid suspensions by filtration with membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/225—Multiple stage diffusion
- B01D53/227—Multiple stage diffusion in parallel connexion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
- B01D53/268—Drying gases or vapours by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/04—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
- B01D63/046—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies in separate housings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
- B01D69/081—Hollow fibre membranes characterised by the fibre diameter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/08—Polysaccharides
- B01D71/12—Cellulose derivatives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/24—Hydrocarbons
- B01D2256/245—Methane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/50—Specific extra tanks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
Использование: дл отделени воды от смеси воды и углеводорода и от смеси воды и галогенизированного углеводорода и дл осушки влажного углеводородного газа. Сущность изобретени : мембраны состо т из непористых самоподдерживающихс полых волокон из регенерированной медноам- миачной целлюлозы. Мембраны впитывают воду из потока, котора диффундирует на другую сторону мембран, откуда ее затем удал ют. 3 с.п. ф-лы, 7 з.п. ф-лы, 6 ил.Use: to separate water from a mixture of water and a hydrocarbon and from a mixture of water and a halogenated hydrocarbon and to dry a moist hydrocarbon gas. SUMMARY OF THE INVENTION: membranes are composed of non-porous, self-sustaining hollow fibers of regenerated copper ammonia cellulose. The membranes absorb water from the stream, which diffuses to the other side of the membrane, from where it is then removed. 3 s.p. f-ly, 7 z.p. f-ly, 6 ill.
Description
Изобретение относитс к технике разделени веществ на полупроницаемой мембране и может быть использовано в химической и газовой промышленности.The invention relates to techniques for the separation of substances on a semipermeable membrane and can be used in the chemical and gas industries.
Цель изобретени - повышение эффективности отделени воды от жидких углеводородов или галогенизированных углеводородов, а также повышение эффективности осушки газа.The purpose of the invention is to increase the efficiency of separation of water from liquid hydrocarbons or halogenated hydrocarbons, as well as to increase the efficiency of gas dehydration.
На фиг. 1 изображен разрез (в виде сбоку ) устройства дл осушени потока газа; на фиг. 2 - частичный разрез одиночного волокна , используемого дл изготовлени мембраны; на фиг. 3 - частичный перспективный вид, иллюстрирующий способ заделки концов волокон, составл ющих мембрану, в одном из вариантов устройства, в результате чего волокна образуют пучок с открытыми концами каналов волокон дл пропускани потока продувочного (унос щего воду),воздуха; на фиг.4 - в увеличенном масштабеIn FIG. 1 shows a section (in side view) of a device for draining a gas stream; in FIG. 2 is a partial sectional view of a single fiber used to make a membrane; in FIG. 3 is a partial perspective view illustrating a method of sealing the ends of the fibers constituting the membrane in one embodiment of the device, as a result of which the fibers form a bundle with open ends of the fiber channels to allow the flow of purge (water carrying) air; figure 4 - on an enlarged scale
разрез части мембраны; на фиг. 5 - многокамерное (многоступенчатое) осушительное устройство, в котором использованы мембраны типа показанных на фиг. 1 - 4; на фиг, 6 - схематическое изображение второго варианта осуществлени насто щего изобретени .section of a portion of the membrane; in FIG. 5 is a multi-chamber (multi-stage) drying device in which membranes of the type shown in FIG. 14; Fig. 6 is a schematic illustration of a second embodiment of the present invention.
Устройство 10 содержит корпус 12, который в варианте на фиг.1 выполнен удлиненным и по существу цилиндрическим. Концы корпуса снабжены крышками 14 и 16, имеющими осевые отверсти 18 и 20. Вблизи концов корпуса 12 расположены отверсти 22 и 24, сообщающиес с внутренней полостью корпуса 12.The device 10 comprises a housing 12, which, in the embodiment of FIG. 1, is elongated and substantially cylindrical. The ends of the housing are provided with covers 14 and 16 having axial holes 18 and 20. Near the ends of the housing 12 are openings 22 and 24 communicating with the internal cavity of the housing 12.
Внутри корпуса 12 проходит в осевом направлении, образу мембрану 26, пучок полых гидрофильных волокон 28. Волокна изготавливают из регенерированной целлюлозы , а они предпочтительно имеют внутренний диаметр (диаметр канала) около 200A bundle of hollow hydrophilic fibers 28 extends axially inside the housing 12, forming a membrane 26. The fibers are made from regenerated cellulose, and they preferably have an inner diameter (channel diameter) of about 200
0000
ста one hundred
юYu
ел сьeating
ыs
мкм (10%). Под регенерированной целлюлозой подразумеваетс в данном случае медноаммиачна регенерированна целлюлоза , полученна нехимическим путем и наход ща с , по существу, в природном состо нии. Медноаммиачна регенерированна целлюлоза химически представл ет собой слои молекул целлюлозы. Конкретна ультраструктура неизвестна, но известно, что слои не имеют проход щих сквозь них пор. Между сло ми имеетс дейтериева св зь, создающа сильнокристаллическую структуру. Структура совершенно гидрофильна и обеспечивает создание водных путей дл диффузии воды и растворенных водорастворимых веществ. Медноаммиачна регенерированна целлюлоза позвол ет получить мембраны, значительно более тонкие, чем мембраны, изготовленные из целлюлозных материалов химического про- исхождени , таких как ацетилцеллюлоза. Вещества, диффундирующие сквозь мембраны из медноаммиачной целлюлозы, проход т значительно меньшее рассто ние, чем вещества, проход щие сквозь мембра- ны из ацетилцеллюлозы. Таким образом, мембраны из медноаммиачной целлюлозы оказывают существенное положительное вли ние на гидродинамику благодар наличию значительно меньшего, но тем не менее более эффективного барьера, который преодолевает лишь диффундирующие вода и растворенные водорастворимые компоненты .μm (10%). By regenerated cellulose is meant, in this case, a copper ammonia regenerated cellulose obtained by a non-chemical process and in a substantially natural state. The copper-ammonia regenerated cellulose is chemically a layer of cellulose molecules. The specific ultrastructure is unknown, but it is known that the layers do not have pores passing through them. Between the layers there is a deuterium bond, creating a highly crystalline structure. The structure is completely hydrophilic and provides the creation of waterways for the diffusion of water and dissolved water-soluble substances. Copper-ammonia regenerated cellulose provides membranes that are significantly thinner than membranes made from cellulosic materials of chemical origin, such as cellulose acetate. The substances diffusing through the membranes of copper ammonia cellulose pass a much smaller distance than the substances passing through the membranes from cellulose acetate. Thus, membranes made of copper ammonia cellulose have a significant positive effect on hydrodynamics due to the presence of a much smaller, but nevertheless more effective barrier, which is overcome only by diffusing water and dissolved water-soluble components.
В отличие от ацетилцеллюлозных мемб- ран, представл ющих собой асимметрические микропористые мембраны, мембраны из медноаммиачной целлюлозы в соответствии с насто щим изобретением непористы. В отличие от известных мембран, в которых дл воздействи окружающей внешней среды открыты простые эфирные группы или ацетилоксигруппы, в мембранах из медноаммиачной целлюлозы подвергаетс воздействию окружающей среды гидроксильные группы, создающие недест- руктирующийс химический слой, не поддающийс растворению или разрушению под действием углеводородов или их галогенп- роизводных. Кроме того, в отличие от изве- стных применений мембран из медноаммиачной целлюлозы дл осушени воздуха или в медицинском оборудовании дл диализа, где упом нутые мембраны использовали в одной окружающей среде, медноаммиачна целлюлоза, как обнаружил данный за витель, обладает неожиданной способностью (обусловленной ее химической природой), не деградировать химически в присутствии углеводородов.Unlike cellulose acetate membranes, which are asymmetric microporous membranes, the copper ammonia cellulose membranes of the present invention are non-porous. Unlike known membranes in which ether groups or acetyloxy groups are exposed to the external environment, in the membranes of copper-ammonia cellulose, hydroxyl groups are exposed to the environment, creating a non-destructive chemical layer that is not amenable to dissolution or destruction by the action of hydrocarbons or their halogen - derivatives. In addition, in contrast to the known applications of copper ammonia cellulose membranes for air drying or in dialysis medical equipment, where the membranes were used in the same environment, copper ammonia cellulose, as discovered by this applicant, has an unexpected ability (due to its chemical nature), do not chemically degrade in the presence of hydrocarbons.
Эта стойкость к загр знению обеспечивает мембранам в соответствии с насто щим изобретением неожиданную способность непрерывно отдел ть воду от смеси воды и углеводородов или воды и галогенизирован- ных углеводородов без загр знений.This pollution resistance provides the membranes of the present invention with an unexpected ability to continuously separate water from a mixture of water and hydrocarbons or water and halogenated hydrocarbons without pollution.
Способы изготовлени полых волокон, подход щих дл использовани в насто щем изобретении, из медноаммиачной целлюлозы раскрыты в описании к патенту США М: 4288494, выданному 8 сент бр 1981 г. на им Кристофора X. Портера и Джона А.Тейлора, и в описании к патенту США № 4333906. выданному 8 июн 1982 г. тоже на им Портера и Тейлора. Могут быть использованы также и другие такие способы , известные специалистам в данной области техники.Methods for making hollow fibers suitable for use in the present invention from copper ammonia cellulose are disclosed in US Pat. No. M: 4,288,494, issued Sept. 8, 1981 to Christopher X. Porter and John A. Taylor, and in the description of US patent No. 4333906. issued June 8, 1982, also on it Porter and Taylor. Other such methods known to those skilled in the art may also be used.
. Разнесенные стенки 30 и 32 герметически соединены с внутренней стенкой корпуса 12 и фактически дел т внутреннюю полость корпуса 12 на концевые камеры А и С и центральную камеру В. В стенки 30 и 32 заделаны концы волокон 28, но, как показано на фиг,1 (и более подробно показано на фиг. 3 и 4), каналы 34 волокон 28 оставлены открытыми и сообщаютс с камерами А и С.. The spaced walls 30 and 32 are hermetically connected to the inner wall of the housing 12 and actually divide the inner cavity of the housing 12 into end chambers A and C and the central chamber B. The ends of the fibers 28 are sealed into the walls 30 and 32, but, as shown in FIG. 1 ( and shown in more detail in Fig. 3 and 4), the channels 34 of the fibers 28 are left open and communicate with chambers A and C.
Между мембраной 26 и корпусом 12 может быть размещена, при желании, сетка 36 дл придани мембране устойчивости и конструктивного ее усилени , но отдельные волокна снаружи не поддерживают.Between the membrane 26 and the housing 12, a mesh 36 can be placed, if desired, to provide stability and structural reinforcement to the membrane, but individual fibers are not supported externally.
Устройство 10 имеет два отдельных пути дл пропускани текучих сред через корпус 12. Текуча среда, подаваема в корпус 12 через отверстие 22, будет течь в осевом направлении в корпусе 12 в контакте с наружной поверхностью волокон 28 к отверстию 24, причем корпус 12 образует трубопроводное средство дл подачи углеводородной текучей среды от источника и введени ее в контакт с наружными поверхност ми мембраны по всей ее длине. Текуча среда, подаваема в отверстие 18, будет течь через камеру А, каналы 34 волокон 28 и камеру С и затем выходить через отверстие 20 в хранилище дл осушенной углеводородной текучей среды.The device 10 has two separate paths for passing fluids through the housing 12. The fluid supplied to the housing 12 through the opening 22 will flow axially in the housing 12 in contact with the outer surface of the fibers 28 to the opening 24, and the housing 12 forms piping for supplying hydrocarbon fluid from the source and bringing it into contact with the outer surfaces of the membrane along its entire length. The fluid supplied to the orifice 18 will flow through the chamber A, the channels 34 of the fibers 28 and the chamber C, and then exit through the orifice 20 into the storage for the dried hydrocarbon fluid.
Влажный газ W (фиг.2), войд в отверстие 22, течет, как показано, в осевом направлении относительно волокна 28 (и, следовательно, корпуса 12) вдоль наружной стенки волокна 28, Продувочный поток сжатого воздуха S, проходит по каналу 34 волокна 28 в противотоке относительно направлени течени влажного газа W. При этом поддерживают положительный градиент давлени через стенку 38 волокна 28 от его наружной стенки 40 к внутренней стенке 42. Другими словами, давление снаружи волокна 28, т.е. внутри камеры В, поддерживают таким, чтобы оно превышало давление в канале 34, что способствует транспортировке вещества сквозь стенку волокна 28 в канал 34. Несмотр на поддержание положительного градиента давлени (Р0 больше чем PC), можно избежать сплющивани волокон 28, поддержива внутреннее давление Рс на подход щем высоком уровне. Градиент давлени может находитьс в пределах от нескольких фунтов на кв. дюйм до выше 1000 фунтов на кв. дюйм (70,8 кг/см ), пока волокна не сплющатс . Чем выше давление , тем выше коэффициент массопере- ,дачи.Wet gas W (FIG. 2), entering the hole 22, flows, as shown, in the axial direction relative to the fiber 28 (and therefore the housing 12) along the outer wall of the fiber 28, The purge stream of compressed air S, passes through the channel 34 of the fiber 28 in countercurrent with respect to the direction of flow of the wet gas W. In doing so, a positive pressure gradient is maintained through the wall 38 of the fiber 28 from its outer wall 40 to the inner wall 42. In other words, the pressure outside the fiber 28, i.e. inside the chamber B, it is maintained so that it exceeds the pressure in the channel 34, which facilitates the transport of the substance through the wall of the fiber 28 to the channel 34. Despite maintaining a positive pressure gradient (P0 greater than PC), the fibers 28 can be flattened while maintaining the internal pressure Pc at a suitable high level. The pressure gradient can range from a few psi. inch to above 1000 psi inch (70.8 kg / cm) until the fibers are flattened. The higher the pressure, the higher the mass transfer coefficient.
Волокна 28 мембраны 26 в устройстве 10 выполнены гидрофильными, неподдерживаемыми и избирательно проницаемыми дл обеспечени диффузии воды и растворенных водорастворимых компонентов, но не захватывающей воду газообразной среды (природного газа, например, главным образом метана). Благодар отсутствию поддерживани поток текучей среды не разрываетс и непрерывно обтекает поверхность волокон. Этот поток среды действует на увеличенную площадь поверхности по сравнению с прерывистыми поверхност ми известных поддерживаемых мембран, что положительно вли ет на относительную гидродинамику системы. Вода, поглощенна волокном 28, в конце концов диффундирует сквозь стенку волокна 28 к внутренней стенке 42. Молекулы воды, по вившиес на внутренней стенке 42 волокна 28, уносит продувочный поток S воздуха, протекающего по каналу 34. Этот поток непрерывно удал ет воду, выступившую на внутренней стенке 42. Таким образом, мембрана вл етс диффузионным средством, состо щим по существу из неподдерживаемой непористой медноаммиачной целлюлозы и имеющим непрерывную сплошную поверхность. Продувочный поток вл етс средством удалени воды, обеспечивающим такую динамику диффузии, котора позвол ет удал ть по крайней мере 95% воды и растворенных водорастворимых компонентов из углеводородной текучей среды за один проход среды вдоль волокон. Продувочный поток, действующий как средство удалени воды, вместе со сверхтонкими мембранами из медноаммиачной целлюлозы , имеющими незакрытую непрерывную непористую поверхность, дают значительно улучшенные результаты в отношении динамики разделени по сравнению с известными системами. Эти факторы повышают способность устройства в соответствии с насто щим изобретением удал ть воду, вThe fibers 28 of the membrane 26 in the device 10 are made hydrophilic, unsupported and selectively permeable to allow diffusion of water and dissolved water-soluble components but not a water-entraining gaseous medium (natural gas, e.g., mainly methane). Due to the lack of support, the fluid stream does not break and continuously flows around the surface of the fibers. This medium flow acts on an increased surface area compared to discontinuous surfaces of known supported membranes, which positively affects the relative hydrodynamics of the system. The water absorbed by the fiber 28 finally diffuses through the wall of the fiber 28 to the inner wall 42. Water molecules, which have appeared on the inner wall 42 of the fiber 28, carry away the purge stream S of air flowing through the channel 34. This stream continuously removes the water protruding on the inner wall 42. Thus, the membrane is a diffusion agent consisting essentially of unsupported non-porous copper ammonia cellulose and having a continuous continuous surface. The purge stream is a water removal means providing a diffusion dynamics such that at least 95% of the water and dissolved water-soluble components are removed from the hydrocarbon fluid in a single passage along the fibers. The purge stream, acting as a water removal means, together with ultra-thin membranes made of copper ammonia cellulose having an unclosed continuous non-porous surface, give significantly improved results in terms of separation dynamics compared to known systems. These factors increase the ability of the device of the present invention to remove water, in
результате чего устройство становитс способным удал ть по крайней мере 9% воды и растворенных водорастворимых компонентов из углеводородной текучей среды за 5 один проход среды вдоль волокон.as a result, the device becomes capable of removing at least 9% of water and dissolved water-soluble components from the hydrocarbon fluid in 5 single passes along the fibers.
Желательно, чтобы волокна в устройстве 10 были как можно мельче, потому что более мелкие волокна имеют большее допускаемое давление и более стойки красплю- 0 щиванию, чем более крупные волокна. Кроме того, более мелкие и, следовательно, более многочисленные волокна дают большую площадь поверхности дл передачи среды и, следовательно, обеспечивают бо5 лее высокую производительность.It is desirable that the fibers in device 10 be as small as possible, because smaller fibers have a higher pressure tolerance and are more resistant to splashing than larger fibers. In addition, finer, and therefore larger, fibers provide a larger surface area for transmission of the medium and, therefore, provide higher productivity.
Четырехмодульное устройство 44-со- держитотдельные модули 46-52, собранные по принципу противопотока. Влажный газ, подаваемый з устройство 44 через отвер0 стие 54 дл подачи влажного газа, протекает последовательно через модули 46-52 и выход т в виде сухого газа через отверстие 56 дл выпуска сухого газа. Продувочный поток сухого воздуха поступает в коллектор 58 че5 рез впускное отверстие 60 дл сухого воздуха и проходит параллельно по каналам соответственных волокон (не показаны) мембран, размещенных в модул х 46-52. Продувочный поток сухого воздуха прохо0 дит параллельно через модули 46-52 в коллектор 62, откуда влажный воздух выпускают через отверстие 64 дл выпуска влажного воздуха.The four-module device 44-contains separate modules 46-52, assembled according to the principle of counterflow. The wet gas supplied to the device 44 through the wet gas supply port 54 flows sequentially through modules 46-52 and exits as dry gas through the dry gas outlet 56. A purge dry air stream enters a manifold 58 through an inlet 60 for dry air and flows in parallel through channels of respective fibers (not shown) of membranes housed in modules 46-52. A purge stream of dry air flows in parallel through modules 46-52 to a manifold 62, from where moist air is discharged through an opening 64 for discharging moist air.
К пригодным дл использовани в на5 сто щем изобретении мембранам относ тс гидрофильные целлюлозные мембраны типа мембран Либа и Саурираджана, описанных в т.2 Синтетические мембраны и их применение дл гипер- и ультрафильтра0 ции материалов симпозиума Американского Химического Общества, Вып. 154/Под ред. Албина Ф. Турбака. 1981 г. Могут быть использованы целлюлозные мембраны диа- лизного типа. Дл различных примененийSuitable membranes for use in the present invention include hydrophilic cellulose membranes of the type of Lieb and Saurirajan membranes described in Volume 2 Synthetic membranes and their use for hyper- and ultrafiltration of materials of the Symposium of the American Chemical Society, Vol. 154 / Ed. Albina F. Turbaka. 1981 Dialysis cellulose membranes can be used. For various applications
5 проницаемость подход щих мембран может находитьс в пределах от нул до 20 мл воды в час/мм рт.ст./м .5, the permeability of suitable membranes can range from zero to 20 ml of water per hour / mmHg / m.
Второй вариант устройства (фиг. 6) особенно пригоден дл промышленного приме0 нени там, где вода загр знена углеводородами, фторированными углеводо- оодами или полихлордифенилами.The second embodiment of the device (Fig. 6) is particularly suitable for industrial applications where water is contaminated with hydrocarbons, fluorinated hydrocarbons or polychlorodiphenyls.
В частности, устройство содержит филь- трационный модуль 60, выполненный в со5 ответствии с насто щим изобретением и содержащий множество нрпористых самоподдерживающихс полых волокон из регенерированноймедноаммиачной целлюлозы. Бак 52, содержащий смесь в виде загр зненной углеводородом (таким.In particular, the device comprises a filtration module 60 made in accordance with the present invention and comprising a plurality of self-supporting hollow fibers of regenerated copper ammonia cellulose. Tank 52 containing a mixture in the form of a contaminated hydrocarbon (such.
как нефть) воды, имеет гидравлическое сообщение с наружной поверхностью мембран в корпусе 60 через трубопровод 66. Смесь, втекающа через впускное отверстие 68 в корпус 60, находитс под избыточ-, ным давлением, создаваемым посредством насоса 70. Воду, диффундирующую через множество полых волокон, собирают и отвод т самотеком из корпуса 60 через выпускное отверстие 72, 74 в трубопроводы 76, 78, ведущие к сборнику (не показан). Смесь, ставшую концентрированной вследствие отделени от нее воды, отвод т из корпуса 60 через выпускное отверстие 80 и возвращают по трубопроводу 82 обратно в бак 62. В результате продолжительной рециркул ции смеси концентраци ее в баке 62 повышаетс . Периодически в бак 62 можно подавать по трубопроводу 84 добавочную смесь, Поток смеси, идущий по трубопроводу 84 в бак 62, избирательно регулируют посредством клапана 86.like oil) of water, is in fluid communication with the outer surface of the membranes in the housing 60 through a conduit 66. The mixture flowing through the inlet 68 into the housing 60 is under excess pressure created by the pump 70. Water diffusing through the plurality of hollow fibers are collected and drained by gravity from the housing 60 through the outlet 72, 74 into pipelines 76, 78 leading to a collector (not shown). The mixture, which has become concentrated due to the separation of water from it, is discharged from the housing 60 through the outlet 80 and returned via line 82 back to the tank 62. As a result of prolonged recirculation of the mixture, its concentration in the tank 62 increases. From time to time, an additional mixture may be supplied to the tank 62 through a pipe 84. The mixture flow through the pipe 84 to the tank 62 is selectively controlled by a valve 86.
Второй вариант дает способ отделени воды от смеси воды и углеводорода или га- логенированного углеводорода, включающий в себ введение водно-углеводородной смеси и контакт с наружной стороной мембран , состо щих из непористых самоподдерживающихс полых волокон из медноаммиачной целлюлозы, имеющих внутреннюю и наружную поверхности, и впитывание воды из смеси а мембраны и диффундирование воды на противоположную сторону мембран. Как было описано выше, воду в конечном счете отвод т от второй стороны мембран по трубопроводам 76, 78. а оставшуюс смесь отвод т от первой стороны мембран по трубопроводу 82 обратно в бак 62 дл рециркул ции и концен- трировани .The second embodiment provides a method for separating water from a mixture of water and a hydrocarbon or halogenated hydrocarbon, comprising introducing a water-hydrocarbon mixture and contacting the outer side of the membranes consisting of non-porous, self-supporting hollow fibers of copper-ammonium cellulose having inner and outer surfaces, and absorption of water from a mixture of a membrane and diffusion of water on the opposite side of the membrane. As described above, water is ultimately diverted from the second side of the membranes via lines 76, 78. And the remaining mixture is diverted from the first side of the membranes via line 82 back to tank 62 for recirculation and concentration.
В отличие от известных устройств, в которых используют мембраны из ацетил целлюлозы , устройство в соответствии с насто щим изобретением может обеспечить рециркул цию и концентрирование воды , загр зненной углеводородом, в течение длительного периода времени без загр знени или деградации. Система, в которой используют мембраны из ацетилцеллюлозы, неспособна ни эффективно отдел ть воду от водно-углеводородной смеси, ни выдерживать продолжительную рециркул цию и концентрацию смеси. Мембраны из ацетил- целлюлозы в такой ситуации деградировали бы и в конце концов загр зн ли систему. В отличие от системы дл диализа, в которых используют мембраны из медноаммиачной целлюлозы, система в соответствии с насто щим изобретением позвол ет подвергать мембрану воздействию текучих сред, которые дл других мембран были бы средами, вызывающими коррозию и деградацию, но, что неожиданно, система в соответствии с насто щим изобретением способна выдерживать длительное воздействие текучих сред без деградации.Unlike prior art devices that use cellulose acetate membranes, the apparatus of the present invention can recycle and concentrate hydrocarbon-contaminated water for a long period of time without pollution or degradation. A system using cellulose acetate membranes is unable to effectively separate water from the aqueous hydrocarbon mixture or to withstand sustained recirculation and concentration of the mixture. Acetyl cellulose membranes would have degraded in such a situation and eventually fouled the system. Unlike a dialysis system that uses copper ammonia cellulose membranes, the system of the present invention allows the membrane to be exposed to fluids which, for other membranes, would be corrosive and degraded, but, unexpectedly, the system in in accordance with the present invention is capable of withstanding prolonged exposure to fluids without degradation.
Пример 1.В экспериментальном устройстве 10 с одним модулем типа, показанного на фиг.1, мембрана 26 содержалаExample 1. In the experimental device 10 with one module of the type shown in figure 1, the membrane 26 contained
0 полые волокна из регенерированной медноаммиачной целлюлозы, имеющие полезную площадь поверхности, равную 1 м2. Рабочий объем мембраны составл л 125 см3 (0,125л). Через устройство пропускали влажный0 hollow fiber from regenerated copper ammonia cellulose having a useful surface area of 1 m2. The working volume of the membrane was 125 cm3 (0.125 L). Wet passed through the device
5 газообразный метан в контакте с наружными стенками волокон, составл ющий мембрану , и одновременно через каналы волокон направл ли продувочный поток сухого азота .5, methane gas in contact with the outer walls of the fibers constituting the membrane, and at the same time, a dry nitrogen purge flow was directed through the fiber channels.
0В одном опыте температура влажного метана составл ла 80°С (26,67°С) с точкой росы 78°Г (25,56°С). Мол рный расход метана (в расчете на абсолютно сухой метан) составл л 4, моль/мин, а расход водыIn one experiment, the temperature of wet methane was 80 ° C (26.67 ° C) with a dew point of 78 ° G (25.56 ° C). The molar methane consumption (calculated as absolutely dry methane) was 4 mol / min, and the water consumption
5 -1,1x10 моль/мин. Азот имел температуру на входе 70°Г (26,11°С) и точку росы - 70°Г (-56,5°С), а молекул рный расход составл л 1, моль/мин. Метан, выход щий из устройства , имел температуру 74°Г и точку5 -1.1x10 mol / min. Nitrogen had an inlet temperature of 70 ° G (26.11 ° C) and a dew point of 70 ° G (-56.5 ° C), and the molecular flow rate was 1 mol / min. The methane leaving the device had a temperature of 74 ° G and a point
0 росы 4,5°Г (хот указанное влагосодержа- ние было ниже нижнего предела диапазона измерени прибора). Расход воды, св занный с метаном на выходе, составл л 6, моль/мин. Результаты указывают прибли5 женно(из-за вышеупом нутых пределов измерени прибора), что из метана было удалено 94% воды. Азот на выходе имел температуру 84°Г. точку росы 48°Г и расход воды 2,3x10 моль/мин. После 8 ч работы0 dew 4.5 ° G (although the indicated moisture content was below the lower limit of the measuring range of the instrument). The water flow rate associated with the methane outlet was 6 mol / min. The results indicate, approximately (due to the aforementioned instrument measurement limits), that 94% of the water has been removed from methane. The nitrogen at the outlet had a temperature of 84 ° G. a dew point of 48 ° G and a water flow rate of 2.3x10 mol / min. After 8 hours of work
0 все еще не был достигнут установившийс режим.0 steady state has not yet been reached.
При м,,е р 2. В другом опыте, при котором использовали намного большие расходы (в четыре раза большие, чем в при5 мере 1), установившийс режим работы был достигнут. В этом опыте через 30 ч работы точка росы азота на выходе достигла 22°Г ±1°Г и после этого оставалась посто ннрй, что указывает на достижение установивше0 гос режима. Точка росы на выходе была измерена при 1,5°Г, что указывает на то, что было удалено более 95% воды.Example 2. In another experiment, in which much higher costs were used (four times higher than in Example 1), a steady state operation was achieved. In this experiment, after 30 hours of operation, the nitrogen dew point at the outlet reached 22 ° G ± 1 ° G and after that remained constant, which indicates the achievement of the established state regime. The outlet dew point was measured at 1.5 ° G, which indicates that more than 95% of the water was removed.
Вышеописанный пример показывает, что устройство 10 в соответствии с насто 5 щим изобретением способно удал ть более 95% воды из потока влажного метана и предположительно способно удал ть более 99% (эквивалент точке росы около - 25°Г при услови х эксперимента) воды. На основании этих результатов можно предположить , что, использу устройство и способ в соответствии с насто щим изобретением, можно в конце концов достичь точки росы - 50°Г или ниже.The above example shows that the device 10 in accordance with the present invention is capable of removing more than 95% of the water from the wet methane stream and is supposedly able to remove more than 99% (equivalent to a dew point of about -25 ° G under experimental conditions) of water. Based on these results, it can be assumed that by using the apparatus and method of the present invention, it is finally possible to reach a dew point of 50 ° G or lower.
Пример 3. Воду, загр зненную приблизительно 3% т желой сырой нефти, пропускали через модуль, содержащий полые волокна из медноаммиачной целлюлозы с площадью поверхности 2 м2. Загр зненна вода проходила снаружи полых волокон. Вода сразу же диффундировала сквозь стенки мембраны из полых волокон и самотеком вытекала из внутренней полости волокон в сборник. Вода отдаленна от загр зненной х сырой нефтью воды, была прозрачной и бесцветной , тогда как загр зненна вода имела темнокоричневый цвет. Перед пропусканием загр зненной воды через мембрану из полых волокон определили содержание в загр зненной воде толуола, ксилола и этил- бензола. До разделени концентраци толуола была 0,066 (частей на миллион), ксилола - 0,263 и этилбензола - 0,062 млн , а в чистой воде после пропускани через мембрану указанные соединени невозможно было обнаружить во врем анализа при пределе чувствительности 0,005 мл с использованием высокоэффективных способов жидкостной хроматографии. Второй опыт на той же самой установке был проведен с порцией воды; умышленно загр зненной 10 тетрахлорэтилена. Результаты были такими, что невозможно было обнаружить тетрахлорэтилен в воде, прошедший сквозь мембрану, при анализе с использованием высокоэффективной техники жидкостной хроматографии.EXAMPLE 3 Water contaminated with approximately 3% heavy crude oil was passed through a module containing hollow fibers of copper ammonia cellulose with a surface area of 2 m2. Contaminated water passed outside the hollow fibers. Water immediately diffused through the walls of the membrane from hollow fibers and gravity flowed from the inner cavity of the fibers into the collector. The water was distant from the water contaminated with crude oil, it was clear and colorless, while the contaminated water had a dark brown color. Before passing the contaminated water through the hollow fiber membrane, the content of toluene, xylene and ethylbenzene in the contaminated water was determined. Prior to separation, the concentration of toluene was 0.066 (ppm), xylene 0.263 and ethylbenzene 0.062 million, and in pure water, after passing through the membrane, these compounds could not be detected during analysis at a sensitivity limit of 0.005 ml using high performance liquid chromatography methods. A second experiment on the same setup was carried out with a portion of water; intentionally contaminated with 10 tetrachlorethylene. The results were such that it was not possible to detect tetrachlorethylene in water passing through the membrane when analyzed using a highly efficient liquid chromatography technique.
Описанные примеры показали, что насто щее изобретение может быть эффективно использовано дл очистки воды от загр знений и возврата ее обратно в окружающую среду в безопасном состо нии, причем процесс осуществлени этого высокопроизводителен и эффективен.The described examples showed that the present invention can be effectively used to purify water from pollution and return it back to the environment in a safe state, the process of which is highly efficient and effective.
В соответствии с насто щим изобретением , предлагаетс также способ удалени воды и растворенных водорастворимых компонентов из углеводородной текучей среды. В общем способ содержит стадию пропускани потока углеводородной текучей среды с непосредственным контактом ее с непрерывной неподдерживаемой поверхностью (по ее длине) мембраны, состо щей из множества полых непористых волокон из медноаммиачной целлюлозы, в один проход. Волокна избирательно пропускают сквозь себ в результате диффузии при контакте углеводородной среды с волокнами только воду и растворенные водорастворимые компоненты. Воду иIn accordance with the present invention, there is also provided a method for removing water and dissolved water-soluble components from a hydrocarbon fluid. In general, the method comprises the step of passing a stream of hydrocarbon fluid with its direct contact with a continuous unsupported surface (along its length) of a membrane consisting of a plurality of hollow non-porous fibers made of copper ammonia cellulose in one pass. Fibers selectively pass through as a result of diffusion upon contact of the hydrocarbon medium with the fibers, only water and dissolved water-soluble components. Water and
растворенные водорастворимые компоненты , прошедшие сквозь мембрану, отвод т с другой стороны мембраны, обеспечива тем самым улучшение динамики диффузии иdissolved water-soluble components passing through the membrane are discharged on the other side of the membrane, thereby improving diffusion dynamics and
5 удаление из углеводородной текучей среды по крайней мере 95% воды и растворенных водорастворимых компонентов. Путем непрерывного отвода воды и растворенных во- дорастворимыхкомпонентов,5 removal of at least 95% water and dissolved water-soluble components from the hydrocarbon fluid. By continuously draining water and dissolved water-soluble components,
0 диффундировавших сквозь мембрану, из внутренней полости волокон, поддерживают трансмембранный градиент воды и рас- творенных водорастворимых компонентов, диффундирующих сквозь мембрану.0 diffused through the membrane, from the inner cavity of the fibers, support the transmembrane gradient of water and dissolved water-soluble components diffusing through the membrane.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/194,984 US4857081A (en) | 1987-10-15 | 1988-05-17 | Separation of water from hydrocarbons and halogenated hydrocarbons |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1819156C true RU1819156C (en) | 1993-05-30 |
Family
ID=22719613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894614000A RU1819156C (en) | 1988-05-17 | 1989-05-16 | Device for separating water from the mixture of water and hydrocarbon or water and galogenated hydrocarbon, method for separating water from the liquid mixture of water and carbon of water and galogenated hydrocarbon and a method for dewatering of a wet hydrocarbon gas |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0217922A (en) |
KR (1) | KR890016993A (en) |
CN (1) | CN1037462A (en) |
AU (1) | AU612192B2 (en) |
IL (1) | IL87789A (en) |
MY (1) | MY105085A (en) |
NO (1) | NO884458L (en) |
RU (1) | RU1819156C (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4814087A (en) * | 1987-10-09 | 1989-03-21 | Separation Dynamics, Inc. | Fuel delivery system |
US4790941A (en) * | 1988-03-18 | 1988-12-13 | Separation Dynamics, Inc. | Fluid decontamination system |
JP2007330931A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Daiwa House Ind Co Ltd | Organic waste-treating method |
CN103759998A (en) * | 2014-01-21 | 2014-04-30 | 北京汇丰隆生物科技发展有限公司 | Atmosphere dehumidification method and device |
CN105688672A (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-22 | 安徽智新生化有限公司 | Membrane dewatering device |
CN108997079A (en) * | 2017-06-06 | 2018-12-14 | 中国石油化工股份有限公司 | A kind of dewatering of Benzene Chloride reaction solution |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2327106A1 (en) * | 1973-04-30 | 1974-11-21 | Charles William Skarstrom | METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING INDIVIDUAL COMPONENTS FROM A FLOW MIXTURE |
JPS5860010A (en) * | 1981-10-01 | 1983-04-09 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Hollow fiber and dialytic membrane consisting of said hollow fiber |
JPS62241527A (en) * | 1986-04-14 | 1987-10-22 | Daicel Chem Ind Ltd | Dehumidifying method for air |
US4814087A (en) * | 1987-10-09 | 1989-03-21 | Separation Dynamics, Inc. | Fuel delivery system |
US4790941A (en) * | 1988-03-18 | 1988-12-13 | Separation Dynamics, Inc. | Fluid decontamination system |
-
1988
- 1988-09-18 IL IL87789A patent/IL87789A/en unknown
- 1988-10-07 NO NO88884458A patent/NO884458L/en unknown
- 1988-11-07 AU AU24768/88A patent/AU612192B2/en not_active Ceased
- 1988-12-26 CN CN88108990A patent/CN1037462A/en active Pending
-
1989
- 1989-02-07 JP JP1028519A patent/JPH0217922A/en active Pending
- 1989-05-16 MY MYPI89000653A patent/MY105085A/en unknown
- 1989-05-16 RU SU894614000A patent/RU1819156C/en active
- 1989-05-17 KR KR1019890006570A patent/KR890016993A/en not_active Application Discontinuation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент US № 3735558. кл. В 01 D 13/00, 1973. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL87789A (en) | 1992-05-25 |
IL87789A0 (en) | 1989-03-31 |
MY105085A (en) | 1994-08-30 |
AU612192B2 (en) | 1991-07-04 |
NO884458D0 (en) | 1988-10-07 |
NO884458L (en) | 1989-11-20 |
CN1037462A (en) | 1989-11-29 |
AU2476888A (en) | 1989-11-23 |
JPH0217922A (en) | 1990-01-22 |
KR890016993A (en) | 1989-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4857081A (en) | Separation of water from hydrocarbons and halogenated hydrocarbons | |
US4961759A (en) | Closed loop gas dehydration process and apparatus | |
US4687578A (en) | Fluid separation membranes | |
SU1743344A3 (en) | Method and system for fuel feed from fuel tank to engine | |
JP2902339B2 (en) | Gas dehydration method | |
US5470469A (en) | Hollow fiber cartridge | |
US7427312B2 (en) | Integrated degassing and debubbling apparatus | |
US4707268A (en) | Hollow fiber potted microfilter | |
JPH04265111A (en) | Method and device for drying using diaphragm | |
EP0513207A1 (en) | Spiral-wound membrane separation device with feed and permeate/sweep fluid flow control | |
KR980000558A (en) | Disposable Thin Film Module with Low Reactive Volume | |
JP2003340229A (en) | Hollow fiber membrane gas separation cartridge and gas cleaning assembly | |
US4978451A (en) | Supported hydrophilic membrane | |
KR870001735B1 (en) | Purification method of water | |
CA2313304C (en) | Apparatus for filtering and separating particularly biologically organic fluids | |
CA2004031C (en) | Coupling fluid separation membrane elements | |
JPH02245289A (en) | Water purification and apparatus | |
RU1819156C (en) | Device for separating water from the mixture of water and hydrocarbon or water and galogenated hydrocarbon, method for separating water from the liquid mixture of water and carbon of water and galogenated hydrocarbon and a method for dewatering of a wet hydrocarbon gas | |
EP1904213B1 (en) | Integrated degassing and debubbling apparatus | |
KR100864674B1 (en) | Oil dehydrator | |
GB1559874A (en) | Device for diffusing substances between two fluids | |
KR101557544B1 (en) | Hollow fiber membrane module | |
PT1284810E (en) | Process and device for the dehydration of oil | |
JPS61185304A (en) | Membrane separation apparatus | |
SU1095927A1 (en) | Membrane apparatus for separating mixtures |