换凝聚并沉降下来，并导回至发动机(10)以便产生蒸汽，同时所获得的富含0)2流被引导至下一段以便浓缩和存储。0)2稀薄的废气逸出至大气“17Z’C02或其他感兴趣的气体的分离在废气在膜的一侧上(所谓的“进料”或保留侧)通过时发生，在适合的温度、压力和流速条件下。CO2或其他气体渗透膜并穿过至另一侧(所谓的“渗透侧”)。可建立有利于其的任何所需的驱动力，经由在渗透侧建立真空，在进料或保留侧增加对气体的压力和/或，优选地，通过用气体例如蒸汽以恒定压力吹扫来渗透气体。
[0026]请注意，在运行中废气和蒸汽以相反的方向行进；然而，富含0)2的蒸汽之后移动至适合的位点以便进一步去除CO2或其他作用。
[0027]尽管不希望被任何理论束缚，分离任何两种气体例如0)2和N2的性能受到以下因素的影响，(i)渗透系数或“PA”，以及选择性或分离因子，或αΑ/Β。前者是气体流量和膜厚度的乘积除以膜两侧的分压差。后者来自于气体渗透性(“ΡΑ/ΡΒ”)比，其中Pa是更易渗透(more permeable)气体的渗透性，而Pb是不易渗透气体的渗透性。期望的是同时具有高渗透性和选择性，因为较高的渗透性减少了处理给定量气体所必需的膜尺寸，同时较高的选择性导致更高纯度的产品。
[0028]将在下文实施例中看到本发明的运行。
实施例
[0029]下列实施例详述促进传递膜与蒸汽吹扫相结合的模拟，用于从混合气体废弃进料去除CO2。
[0030]废气组成为CO2(?(13% )、N2(74% )和H2O(13% )。这是使用碳氢化合物燃料的燃烧发动机产生的废气的代表。
[0031]设置模拟从混合气回收30%的C02，具有上文描述的组成以及28.9gmol/min的废气流速。分别使用1.5atm和1.0atm的进料和渗透压力，且结果示于图5，其中蒸汽被用于吹扫步骤。相比之下，图2-4展示没有吹扫的条件以及具有不同渗透压力但具有固定进料压力(1.5atm)的结果。
[0032]模拟的理论膜具有4000Barrer 的 CCV渗透性(IBarrer = 10-10cm3.(STP).cm.cm-2s-lcm Hg-1)约400的(1)2/^2选择性，以及15000Barrer的水渗透性。测试了两个涂层厚度，即，10.0um和1.0um。
[0033]评估的标准包括进料/渗透压力比(Pf/Pp)的效果，以及如前所述，涂层厚度。
[0034]图3显示了高纯度CO2 (大于90 % )可以在4或更大的Pf/Pp比获得。然而，这一实验没有在渗透侧使用蒸汽吹扫。
[0035]图2和3显示水和CO2非常高的渗透性模拟(mimics)对渗透侧使用吹扫蒸汽的影响。
[0036]图4显示对于上文所讨论的两个不同的涂层厚度来说从废气回收30% CO2所需的面积，以Hl2为单位。图中显示当比例增加且膜厚度减少时所需的膜面积有急剧减少。
[0037]在后续实验中，进行了模拟，测试从上文描述的混合气体中分离CO2的蒸汽吹扫流速/气体渗透流速比。结果示于图5和图6中，具有如X轴(Qw/Qd)所绘制的比例。废气流速以及进料和渗透压力固定在1.5和1.0atm。
[0038]总的来说，图5中，模拟结果显示理论上高度可渗透性的促进传递膜，在用于本文讨论的蒸汽吹扫方法中时，当相对于干渗透来说吹扫蒸汽流比为4.5或更高时，产生高CO2浓度(范围高达97%的纯CO2)。
[0039]如图6显示对于所讨论的两个不同的涂层厚度来说从废气回收30% 0)2所需的面积，以Hl2为单位。图中显示当吹扫蒸汽比例增加且膜厚度减少时所需的膜面积有急剧减少。
[0040]图4和6显示在这种方法中高渗透性膜是必需的，因为低的膜厚度和高的膜渗透性需要较小的膜面积。
[0041]上述实验阐述本发明的方面，这是，除其他之外，用于使用促进传递膜与压力驱动和蒸汽吹扫技术相结合从混合气体流去除气体尤其是0)2的方法。在实践中，混合气体流，诸如来自内燃机的废气，沿着促进传递膜的第一侧的路径行进，其中膜是对特定气体诸如0)2特异性渗透的。对于CO 2，“FT”膜优选具有至少100barrer的CCV渗透性。
[0042]吹扫流体，优选地蒸汽，由例如混合气体源诸如内燃机的冷却系统的作用来提供。蒸汽，无论是来自这一种构造还是另一种，沿着与混合气体流通过的一侧相对的侧且在相反的方向上被引导，0)2或一些其他气体移动进入吹扫流体并被带离至例如临时存储单元以便进一步处理。
[0043]如图所示，可采用不同的压力、膜厚度、气流和其他因素的条件使本发明保持运行。
[0044]本发明的其他特征对本领域熟练技术人员来说是清楚的，本文无需重复。
[0045]已经使用的术语和表达作为描述而非限制性的术语使用，并且没有意图使用这些术语和表达排除所显示和描述的特征或其部分的任何等同物，所承认的是在本发明范围内各种修改都是可能的。
【主权项】
1.一种用于从混合气体选择性去除二氧化碳(CO2)的方法，包括: (i)将所述混合气体与对0)2具有亲和性的促进传递(FT)膜的第一侧接触； (ii)引导吹扫流体以从所述FT膜的第二侧去除渗透气体，或 (iii)在进料和渗透侧之间的压力差之下从所述FT膜的第二侧渗透气体，以选择性去除所述CO2。2.如权利要求1所述的方法，其中所述混合气体是移动设备上的内燃机所产生的废气。3.如权利要求2所述的方法，其中所述移动设备是汽车、卡车、巴士、摩托车、火车、飞机或船。4.如权利要求1所述的方法，其中所述FT膜具有与N2相比较高的CO 2选择性。5.如权利要求1所述的方法，其中所述膜具有致密的均质的形态。6.如权利要求1所述的方法，其中所述膜具有薄膜复合形态。7.如权利要求1所述的方法，还包括存储所述C02。8.如权利要求1所述的方法，还包括从吹扫和/或渗透气流混合物清除水。9.一种二氧化碳分离系统，包括: (i)内燃机； (ii)膜组件，包括对CO2可选择性渗透的促进传递膜； (iii)冷却装置，其含有冷却剂并适于冷却所述内燃机，其中定位和(iii)以配置； (iv)用于沿所述膜组件的第一侧引导由所述内燃机产生的废气的第一流动途径； (v)用于沿着与所述第一侧相对的所述膜的第二侧引导由冷却废气的作用和/或所述内燃机冷却剂产生的蒸汽的第二流动途径； (vi)外壳装置，用于容纳⑴至(V)。10.如权利要求9所述的二氧化碳分离系统，还包括用于所述分离的CO2的存储装置。
【专利摘要】本发明涉及从混合气体去除CO2的方法。混合气体流经过促进传递膜的一侧，同时吹扫流体诸如蒸汽通过所述膜的另一侧，去除CO2。所述方法特别有助于从由移动设备上的内燃机产生的气体去除CO2。
【IPC分类】B01D53/92, F01N5/02, B01D53/22, B01D53/34
【公开号】CN104902983
【申请号】CN201380054362
【发明人】E·Z·哈马德, A·A·巴哈姆丹, F·哈马德, G·O·雅哈雅, W·I·阿尔萨达特
【申请人】沙特阿拉伯石油公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月8日
【公告号】EP2908928A1, US20140102297, WO2014062422A1