利用自组装聚合物膜分离酸性成分制造技术

本发明专利技术公开了通过使气流接触聚合物而从所述气流中除去酸性气体的方法，其中所述聚合物是大分子自组装聚合材料，所述方法包括将气体混合物与膜接触，并从所述气流提取酸性气体的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及分离气体蒸气(gas vapor)中酸性成分的方法。更具体地说，本专利技术涉及利用具有大分子自组装聚合物的膜，从诸如井口气或烟道气/废气等气流中提取酸性成分的方法。
技术介绍
许多国家已经或考虑立法来控制温室气体，例如CO2的排放。加拿大和欧洲已经存在CO2捕获的早期市场，如果世界的其他地方强制碳减排，估计该市场会急剧扩张。根据二十一世纪中期的内部和外部排放交易，CO2信用额度的价格约为10$/吨。即便CO2信用额度的成本较低，基于计划的CO2排放和京都议定书目标产生$30 BB的2010市场。此外，国际能源机构(IEA)对于CO2价格和排放的预测显示到2050年，碳捕获和封存可达到$2. 5千亿-$1.8万亿，具体取决于排放罚金。例如，挪威立法，每排放一吨CO2交税65美元。CO2分离的潜在市场大小使得解决该问题极具商业吸引力。目前，液体胺吸附剂是CO2捕获的最佳选择，然而，该技术因高昂的溶剂再生成本而仅在特定条件下是经济的。虽然目前的胺技术为CO2燃烧后和天然气市场提供了直接的解决方案，但对于增长中的和物理上较大的市场的CO2分离,例如火力发电厂的烟道气体捕获需要降低进行理想分离所需的能量并维持经济上可行。某些膜系统的例子包括在Staudt-Bickel，W. J.Koros，名为“通过化学交联改善聚酸亚胺的C02/CH4分离特性’’(Improvement of CO2/CH4 s印aration characteristics ofpolyimides by chemical crosslinking), Journal of Membrane Science, 1999, 155,第145-154页中披露的那些，该篇文献提出利用交联的Uitem 1.000 作为减轻CO2诱导塑化的方法。此外，H.Lin, E. Van Wagner, R. Raharjo, B. D. Freeman,1. Roman; “用于天然气脱硫的高效聚合物膜”(High-performance polymer membranes for natural-gassweetening) ; Advanced Materials, 2006, 18,第 39-44页披露了利用交联的聚(环氧乙烧)作为基质材料以供天然气脱硫。该材料具有高CO2渗透性、C02/CH4选择性，对于CO2诱导塑化至少有一定耐受性。Hale等，在US7，368，511，“流变学特性改善和无缺口冲击强度改善的聚合物惨混物，，(Polymer blends with improved rheology and improved unnotched impactstrength)中披露了掺有聚乳酸的生物可降解共聚物。Koros等的US7247191披露了交联的和可交联的中空纤维膜及其制备方法。该专利教导了利用交联的聚酰亚胺抑制CO2诱导塑化以及利用该材料作为中空纤维膜。在许多工业应用中，从含有非极性气体的混合物中分离酸性气体至关重要。不幸的是，没有很多材料令人满意地表现出酸性气体选择性和渗透性。例如，从天然气中除去CO2的过程称为天然气脱硫，该过程需要高CO2渗透性(即，通量)和0)2/014选择性。目前，大多数天然气通过更传统的技术，例如胺洗涤(aminescrubbing)纯化。然而，这些技术仅对于产量大的气井是经济的。聚合物膜常用于低压或低产量气井上的天然气。目前，醋酸纤维素和UltemlOOO馨用于天然气脱硫，但这些材料接触高CO2分压的CO2时二者均有选择性不稳定的问题，而这是天然气井可预计到的。如此，对能提供真实应用环境中天然气脱硫所需的气体传输特性的新聚合物膜产生了需求。因此，本领域需要利用具有适当的酸性气体选择性和渗透性的材料分离各种环境中的酸性气体的方法。专利技术概述本专利技术的一个方面，提供用聚合物除去气流中酸性气体的方法，其中所述聚合物包括大分子自组装聚合材料，所述方法包括以下步骤a)使得所述气体混合物接触所述膜jPb)从所述气流中提取所述酸性气体。通常利用所谓的三-步“溶液-扩散”模型描述经无孔聚合物的气体渗透。按照该模型，上游(即，高分压)膜表面的气体分子分配入聚合物的上游面。气体分子经聚合物扩散并从接触低气体分压的聚合物表面解吸。该过程的第二步，即经聚合物的扩散是限速步骤。气体A通过厚度为I的均质、各向同性平面膜的稳态渗透性，Pa如下定义本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.12 US 61/304,086;2010.05.25 US 61/348,0481.一种通过使气流接触聚合物从所述气流中提取酸性气体的方法，其中所述聚合物包含大分子自组装聚合材料，所述方法包括以下步骤 a)使所述聚合物接触所述气流；和 b)从所述气流中提取所述酸性气体。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物构成薄膜。3.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚合物构成多薄膜片。4.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于，所述酸性气体包含一种或多种选自下组的气态物质一氧化碳、二氧化碳、一氧化硫、二氧化硫、三氧化硫、硫化氢和它们的混合物。5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 a)合成所述聚合物； b)将所述聚合物制成薄膜； c)使所述气体混合物接触所述薄膜；和 d)利用所述聚合物薄膜从所述气流中提取所述酸性气体。6.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述气流包含烟道气或废气。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气流包含井口气。8.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，CO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·T·马特尤奇，L·C·洛佩斯，S·D·费斯特，P·尼克亚斯，W·J·哈里斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：
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