[发明专利]一种无机膜多级气体分离的方法及装置

权利要求书

1.一种无机膜多级气体分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第1步，将待分离的气体混合物送入气体分离设备中进行分离；

所述的气体分离设备由多个膜组件相互串联而构成，上一级的渗透侧得到的物料送入下一级的渗余侧继续分离；下一级的渗余侧的得到的物料回流至上级的渗余侧继续分离；

第2步，在最后一级的渗透侧得到第一气体组分，在第一级的渗余侧采出第二气体组分。

2.根据权利要求1所述的无机膜多级气体分离的方法，其特征在于，在一个实施方式中，第1步中，待分离的气体混合物通过预处理单元对混合气体进行预处理；

在一个实施方式中，所述的预处理包括压缩、干燥、过滤或者加热。

3.根据权利要求1所述的无机膜多级气体分离的方法，其特征在于，在一个实施方式中，第1步中，第一级的渗余侧的气体产品接背压阀控制采出；

在一个实施方式中，第1步中，下一级的渗余侧的得到的物料回流至上一级或者上几级的渗余侧；

在一个实施方式中，第1步中，待分离的气体混合物送入至渗余侧的气体组成与待分离的气体混合物气体组成最为接近的膜组件中；

在一个实施方式中，第1步中，待分离的气体混合物进料压力范围控制在0.1~5 MPa。

4.根据权利要求1所述的无机膜多级气体分离的方法，其特征在于，对于含有回流的渗余气的膜组件，需要设定回流比；其中回流比是指：该级膜组件渗余侧回流的气体量与进入气体分离设备的待分离的气体量；

在一个实施方式中，每一级膜组件的工作温度28 K~973 K；

在一个实施方式中，膜组件中安装的气体分离膜中所使用的材料可以是分子筛膜、陶瓷膜、碳膜等无机膜材料的一种或几种；气体分离膜的载体可以是管式或者中空纤维等形式。

5.根据权利要求1所述的无机膜多级气体分离的方法，其特征在于，在一个实施方式中，所述的待分离的气体混合中含有N₂、CO₂、H₂、O2、Kr、Xe、CH₄、He中的一种或几种的混合；

在一个实施方式中，所述的待分离的气体混合物的成分是5% CO₂, 30% N₂和65% Xe 混合气，且还含有H₂O， H₂O的分压是2.3kPa；并且采用的气体分离膜是DD3R分子筛膜。

6.一种无机膜多级气体分离的装置，其特征在于，包括：

预处理单元（1），用于对待分离的气体混合物进行预处理；

气体分离设备，连接于预处理单元（1），用于对待分离的气体混合物中的气体组分进行分离；

所述的气体分离设备中包括有多个膜组件（3），膜组件（3）相互之间为串联；上一级的膜组件（3）的渗透侧出气口（9）连接于下一级的膜组件（3）的渗余侧进气口（6）；下一级的膜组件（3）的渗余侧出气口（7）连接于上级的膜组件3的渗余侧进气口（6）；

在最后一级的膜组件（3）的渗透侧出气口（9）连接有第一气体组分接收管路；在第一级的膜组件（3）的渗余侧出气口（7）连接有第二气体组分接收管路。

7.根据权利要求6所述的无机膜多级气体分离的装置，其特征在于，在一个实施方式中，所述的膜组件（3）中包括有壳体（4）以及安装于壳体（4）中的气体分离膜（5）；并且，渗余侧进气口（6）和渗余侧出气口（7）连接于壳体（4），气体分离膜（5）的渗透侧连接于渗透侧出气口（9）；

在一个实施方式中，所述的气体分离膜（5）是管式或者中空纤维式；

在一个实施方式中，所述的气体分离膜（5）的材质是分子筛膜、陶瓷膜或者碳膜。