專利名稱：水從烴和鹵代烴中的分離的制作方法
本文是申請?zhí)枮?08，752，申請日為1987年10月15日的美國專利申請案(現(xiàn)已放棄)的部分續(xù)展申請，而后者是申請?zhí)枮?80，783，申請日為1986年7月1日的美國專利申請案(現(xiàn)已放棄)的部分續(xù)展申請。
本發(fā)明涉及一種從水和烴類的混合物中分離水的裝置和方法。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種方法，該法用于脫除氣體中的水分，以及對被烴類物質污染的水進行去污。
從存在于化學工業(yè)廢物中的烴或鹵代烴污染物或從氣態(tài)烴中分離水的工藝一般要求分離系統(tǒng)能長進期地暴露在烴類物質中而不發(fā)生化學變質或結污(fouling)。化學降解系指烴或鹵代烴對分離裝置中的化學部件(如分離膜)的侵蝕，一般將導致膜系統(tǒng)的化學降解或失效。Michaels在“UtralfiltrationMembranesandApplications，PolymerScienceandTcehnology，vol.13，1979”中將結污描述成這樣一種現(xiàn)象，借此在正常運行情況下，膜呈現(xiàn)出對流動的阻力，嚴重限制了穿膜(transmembrane)滲透量(濃度極化)。
涉及水一烴分離的另一常見情況是在分離幾乎相同大小的分子時所產(chǎn)生的問題。例如，水分子的大小大致與甲烷分子相同。因此，具有目前可獲得的最細微孔隙的多孔膜系統(tǒng)不能分開水和甲烷。其他的膜，或者經(jīng)過化學處理的親水性膜，則由于水通過膜細孔流體動力學，仍然可使水和甲烷通過它們的細孔。
水蒸汽往往是工業(yè)氣流中的雜質，需在氣流使用或處理期間或之前將其除去。例如，主要組分是甲烷的天然氣，在其天然狀態(tài)下含有顯著量的以物理方式夾帶的水。在許多工業(yè)過程中，均希望和必須對這類氣體進行干燥。
一般已有技術中干燥天然氣的方法系利用水在某些物質，例如甲醇或乙二醇中的溶解度，使潮濕的氣體(以下簡稱濕氣)通過洗滌用流體的浴或流體簾(curtain)而達到目的。在這類方法中，達到飽和的洗滌用流體可通過驅除其中水份進行再生，而通常是使最先排出(well-head)的氣體燃燒而產(chǎn)生的熱來達到目的。在這類方法中固有的成本除了包括吸收液劑本身的成本外，還有在水-飽和吸收液劑再生過程中所用去的最先排出的氣體。
在其他的已有技術布局中，系采用分子篩吸附劑，濕氣一般通過裝有分子篩的床。同樣，床的再生或更換的需要將造成相當大的能耗費用。
用固體吸附劑干燥，以及機械方法操作(冷卻或冷凍，以引起凝結)也已被使用。
美國專利3，735，559(申請人為Salemme，1973年5月29日公告)揭示了將磺化聚對苯二亞甲基氧化物膜用于從其他氣體中分離水蒸氣。所說的膜由支撐結構支承，后者遮斷了膜的部分表面。平坦的膜被支承在二個支撐網(wǎng)板之間，形成一個夾層平膜組件。該專利申請文件中還討論了使用這類膜所遇到的問題，如破裂或長度的收縮。
美國專利4，421，529(申請人為Revak等，1983年9月20日公告)揭示了一種用空心纖維膜間歇地分離氣體的方法。該專利揭示空心纖維可由各種材料制成，包括纖維素酯或纖維素醚，其中尤以不對稱的乙酸纖維素為佳。這類膜是多孔膜，從字面上看系用于過濾烴類流體。由于是多孔的，烴能流動通過這些孔。另外，這類膜的厚度約為250微米，膜的厚度會對系統(tǒng)的流體動力學產(chǎn)生不利的影響。
如題為“反滲透應用化學和化學工程的一個新領域”(作者為S.Sourirajan，系乙酸纖維素膜的發(fā)明者，該文發(fā)表在“SyntheticMembrances”，vol.l，1981中)一文中所揭示的，乙酸纖維素膜包括不對稱的多孔膜。這類多孔膜用于優(yōu)先吸附膜與溶液界面上溶液內的一種組分。這一點是毫無疑問的，如電子顯微鏡所顯示的(參見Kesting，“SyntheticPolymericMembrances”，1971年，第40頁，圖2.17)，乙酸纖維素超濾膜是一種粘聚性體系，它包括稱為泡沫的開口(open)，亦即有裂壁的液泡。向三維延伸的長脅條將纖維素網(wǎng)緊固在一起。
在鹵代烴存在下，乙酸纖維素膜和纖維素醚膜會發(fā)生溶解或降解。烴類物質往往會使膜表面上暴露在烴中的醚或乙酸基團發(fā)生化學降解。
美國專利3，442，002(申請人為Geary，Jr.等，1969年5月6日公告)揭示了一種流體分離裝置的制造方法，該裝置可以包括多個分離組件。
美國專利2，981，680(申請人為Binning，1961年4月25日公告)揭示了一種用于分離含有多種組分之混合物的分子溶液的方法，該法包括使用二種或二種以上不同的(具有不同組成)滲透膜。該專利揭示了“再生”纖維素(300PT型)的應用。300PT型纖維素是一種乙酸纖維素。該專利中使用了“再生纖維素”的術語，系指化學改性的再生纖維素。從嚴格的意義上，“再生纖維素”一詞通常是指未經(jīng)化學改性的纖維素，例如由粘性的或亞銅銨再生工藝產(chǎn)生的纖維素。由以上后兩種方法再生得到的纖維素大致與天然纖維素相似，從這些方法產(chǎn)生的再生纖維素，其化學性質并未改變。
化學性質發(fā)生變化(以下簡稱化學改性)的纖維素膜(如乙酸纖維素)被用于生產(chǎn)多孔膜，這通常是一種不對稱的膜，用于過濾工藝中。這類化學改性膜在有烴(例如甲烷)的存在下易于降解。
Skarstrom等人的美國專利3，735，558揭示了一種分離流體的方法及其所用的裝置。該裝置是通過在滲透管的管壁兩邊產(chǎn)生一個壓力梯度，以引起穿壁滲透，借此使水蒸汽從空氣中分離出來。逆流回流將在沿著滲透管的管壁產(chǎn)生一個徑向濃度梯度，后者增強了主要組分通過管壁的滲透，借此可將它們從混合流體給料中分離出來。Skarstrom等人的專利中既沒有揭示亞銅銨(cuproammonium)纖維素膜的應用，也未提到從水中分離烴的問題。最后，Skarstrom等人的專利揭示了半滲透膜狀空心膜的應用，與無孔分離膜不同，此種膜是多孔的。
日本專利13，653(1979年2月1日公告)和152，679(1979年12月1日公告)均揭示了用亞銅銨人造絲來選擇性地使水蒸氣通過的方法。如同上述其他參考資料一樣，雖然該參考資料也揭示了亞銅銨纖維素膜具有能被水通過的性能，但并未對亞銅銨纖維素膜能耐受在烴或鹵代烴與水的混合物中連續(xù)和長時間的暴露，而不發(fā)生膜的結污或化學性質劣化的性能進行揭示或暗示。
本發(fā)明涉及一種擴散型膜，此種膜能被制成超薄纖維板，這樣，通過對從烴中分離出的水提供微細的通道，必將有助于流體動力學。本發(fā)明還提供一種無支承的膜，這種膜不需要另外會阻斷膜的部分表面，使之不能直接與流動的烴流體相接觸的支撐。本發(fā)明還提供了一種能令人意想不到的抵御在烴(例如甲烷)中發(fā)生降解的膜。因此，本發(fā)明提供了一種能極為有效地從烴流體中分離水和溶解的水溶性組分的裝置和方法。
從水和烴的混合物中分離水的裝置系包括分離部分，該部分又包括主要由無孔自支承的空心亞銅銨纖維素纖維所組成的膜組合件，所說的膜包括內、外表面。第一個管系引入烴和水的混合流，使之與膜的一側相接觸。膜從混合流中吸入水，并使之向膜的另一側擴散。排除部分則除去膜另一側的水。
本發(fā)明還提供了一種從水和烴的混合物中分離水的方法，該法包括下列步驟(1)引入水和烴的混合物，使之與膜的一側接觸，該膜主要由具有內、外表面的，無孔，自支承的空心亞銅銨纖維素的纖維所構成;(2)水從混合物中透入膜內，并使之擴散至膜的對側;(3)排除膜第二側的水;以及(4)從膜的第一側排除其余的混合物。
參照下文的詳細描述以及有關附圖，隨著對本發(fā)明的進一步了解，本發(fā)明的其他優(yōu)點將是容易理解的。


圖1是本發(fā)明典型的氣流干燥裝置側向剖視圖;
圖2是一種用于制成本發(fā)明之膜的形式的單根纖維的局部剖面圖;
圖3為局部視圖，表明在一種類型的裝置中，構成膜的纖維之端部的封裝方式，由此形成管束，并使纖維中心孔或腔的開口端成為吹掃空氣流的通道;
圖4是本發(fā)明膜之部分結構的放大剖面圖;
圖5表示使用圖1至圖4中所示的此種類型膜的本發(fā)明之多室(級)干燥裝置;以及圖6是本發(fā)明第三個實施例的示意圖。
以下詳細地參照附圖，其中相同的編號系表示同樣的部件，在圖1中所示的過濾器均用編號10表示。
裝置10包括一個殼體(或外殼)12，如圖中所示，該殼體是一個細長的，大致為圓筒狀的結構。殼體12的各端設有封頭14和16，而封頭的軸向設置接管18和20。
接管22和24系靠近殼體12相應的端部，并參與與殼體12內部的流體交換。
空心的親水性纖維28所組成的纖維束26在殼體12內軸向延伸，形成通稱為編號26的膜。纖維28是由再生纖維素組成，其內徑(孔徑)最好為200微米(±10%)左右。所謂再生纖維素是指所用的纖維素是亞銅銨再生纖維素。而亞銅銨再生纖維素是一種非化學衍生的纖維素，基本上為天然狀態(tài)。亞銅銨再生纖維素在化學結構上是纖維素分子層。其具體的超微結構是未知的，但業(yè)已知道它浸有穿透過層的孔。在層之間有稠密的氫鍵，產(chǎn)生高度結晶的結構。該結構具有相當?shù)挠H水性，并對水和溶解的水溶性物質的擴散提供水通道。亞銅銨再生纖維素所制成的膜要比乙酸纖維素之類的化學衍生纖維材料制成的膜薄得多。通過亞銅銨纖維素膜擴散的物質所經(jīng)過的路程較之通過乙酸纖維素膜的路程短得多。鑒于亞銅銨纖維素膜能提供小得多，但更為有效的屏障，對此只有擴散水和溶解的水溶性物質才能通過，因此，亞銅胺纖維素膜對流體動力學有明顯的正效應。
與已有技術的不對稱性微孔乙酸纖維素膜不同，本發(fā)明的亞銅銨纖維素膜是無孔膜。在已有技術的膜中，醚基或乙酸根基團系暴露在交界處的周圍介質中，而亞銅銨纖維膜與之不同，暴露的基團是羥基，由此提供了一層不易被烴或鹵代烴溶解或分解的不會降解的化學層。而且，與以前亞銅銨纖維素膜在空氣干燥或在醫(yī)藥滲析設備中用于水環(huán)境中的應用情況不同，本發(fā)明人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，由于亞銅銨纖維素的化學性質，在烴的存在下，它能出乎意外地抗御化學降解作用。這種抗結污的性能使本發(fā)明的化合物意想不到地在無結污的情況下能連續(xù)地從水-烴或水-鹵代烴混合物中分離水。
ChristopherH.Porter和JohnA·Taylor的美國專利4，288，494(1981年9月8日公告)和亦是Porter和Taylor的美國專利4，333，906(1982年6月8日公告)中揭示了用亞銅銨纖維素制造各種能滿意地應用于本發(fā)明的空心纖維的技術。也可使用該技術領域熟練人員可能想到的這類其他技術。
分隔板30和32密封地嵌入殼體12的內壁，實際上將殼體12內部分成端室“A”和“C”，以及中心室“B”。分隔板30和32夾持和包住纖維28的端部，但如圖1所示(也可從圖3和圖4中更為詳細地看出)，使纖維28的中心孔34敞開，并使之能與室“A”和“C”進行流體交換。
根據(jù)需要，可在膜26和殼體12之間設置網(wǎng)屏36，以使膜穩(wěn)固，并在結構上預以加強，但單根纖維的外面不加支撐。
雖然，裝置10提供二條不同的流體通道，分別通過殼體12。特別從圖中可以看出，通過接管22進入殼體12的流體沿著軸向在殼體12內流動，與纖維28的外表面相接觸，并在該殼體12內軸向地流向接管24，借此提供一種使來自烴流體源的流體與膜的外表面部分接觸的傳送手段。
進入接管18的流體流過室“A”、纖維28的中心孔34和室“C”，然后流出接管20，去干燥烴流體的存放設備。
現(xiàn)參照圖2，這是單根纖維28的剖面圖(雖然壁厚并不按實際的比例)。圖2用以說明裝置10的纖維28起膜26的作用，而從濕氣中除去水分的機理。
為方便起見，在圖2中用字母“W”表示濕氣，從圖中可以看出，進入接管22的濕氣沿著纖維28(因此沿著殼體12)的外壁軸向流動。以字母“S”表示的壓縮空氣吹掃氣流沿著與濕氣“W”逆流的方向流過纖維28的中心孔34。從纖維28的壁38的外壁40至其內壁42將保持一正壓梯度。換句話說，保持纖維28外的壓力(亦即“B”室內的壓力)超過中心孔34內的壓力，以有助于遷移的物料穿過纖維28的壁，進入中心孔34。當然，有一點是清楚的，亦即盡管通過使內壓(Pi)保持在一適當高的水平，能有效地保持一正壓梯度(Po大于Pi)，但纖維28的壓扁可得以避免。壓力梯度可以自幾磅/英寸2至1000磅/英寸2以上，只要纖維不被壓扁即可。質量傳遞效率隨著壓差上升而提高。
所示的裝置10中的膜26的纖維28是親水性、無支承的，并對擴散水和溶解的水溶性組分具有優(yōu)先滲透性，而攜帶水分的氣態(tài)介質(天然氣，例如主要是甲烷)則不能透過。由于纖維是無支承的，因而流體在纖維表面的流動是連續(xù)和無間斷的。與已有技術中有支承的間斷膜表面相比，上述結構導致流體流動的表面積增加，有助于系統(tǒng)的相對流體動力學。吸附在纖維28上的水最終擴散透過纖維28的壁，到達內壁42。當水分子出現(xiàn)在纖維28的內壁42上時，在中心34內流動的吹掃空氣流“S”隨即帶走水分子。這樣出現(xiàn)在內壁42上的水被吹掃氣流連續(xù)地除去。因此，這種膜是一種擴散部件，主要由具有連續(xù)無間斷表面的無支承、無孔的亞銅銨纖維素組成。吹掃氣流提供了一種除水手段，促進擴散動力學，在烴流體沿著纖維(全部)長度方向單程通過期間，至少可從該流體中除去95%的水和溶解的水溶性組分。與超薄亞銅銨纖維相結合而作為除水手段的掃氣流，以及無阻擋的連續(xù)無孔膜表面提供了較之已有技術系統(tǒng)大為改善的分離動力學的結果。這些因素有助于本發(fā)明的裝置在烴流體沿著纖維長度單程通過期間，能從該流體中至少除去95%的水和溶解的水溶性組分。
較為理想的是，裝置10中的纖維應盡實際可能的細，因為與較粗的纖維相比，較細的纖維具有較高的耐壓性，并顯現(xiàn)出較好的抗壓扁性。而且，較細的，因而數(shù)量較多的纖維提供較高的流體傳送表面積，因此具有較高的效率。
圖4表示位于殼體12內數(shù)目諸多的纖維28，并明顯地描繪出各根纖維28以上述圖2中相關方式運行的累積效應。
現(xiàn)參照圖5，從圖中可以看出，通用編號44表示的系統(tǒng)是一個由四個組件構成的裝置，其中各組件46，52系按逆流方式安裝。從濕氣供料接管54進入裝置44的濕氣依次流動通過系列組件46，52，然后在干燥氣體(以下簡稱干氣)排放量56處，作為干氣排放而排出裝置。干燥空氣吹掃氣流在干燥空氣入口接管60處進入岐管58，并行地通過設置在組件46，52內的膜的各纖維(圖中未表示)中心孔。干燥空氣吹掃氣流平行地通過組件46，52進入岐管62，然后再到達濕排放空氣出口接管64。
適用于本發(fā)明的膜包括Loeb和Sourirajan型的親水性纖維膜，以及在vol.2，“Synthetic Membranes Hyper-and Ultrafi ltration Use”，American Chemical Society Symposium Series 154，Albin F.Turbak，Editor(1981)中所述的這類膜?？梢允褂脻B析型纖維膜。對于不同的應用，合適膜的滲透率實際上可從零直至高達20毫升水/時·毫米汞柱·米2。
本發(fā)明的第三個實施例示于圖6。該實施例特別適用于水被烴，氟化烴或多氯聯(lián)苯(PCB)污染的工業(yè)應用。
更具體地說，該裝置包括一個按照本發(fā)明所制造的過濾組件，該組件內設有許多再生亞銅銨纖維素制成的支孔自無承空心纖維。貯存槽62中裝有被烴(如油)污染的水64的混合物，該槽通過管道66與殼體60內的膜外表面進行流體交換。泵70將正壓力通過殼體60的入口管68加到流動中的混合物上。擴散通過這些空心纖維的水經(jīng)由重力流動而收集，并通過出口管72，74而離開殼體60，再通過管道76，78流入收集源(圖中未示)。由于水從中分離而得以濃縮的混合物通過管道80離開殼體60，并經(jīng)由管道82再循環(huán)返回貯存箱62?；旌衔锏倪B續(xù)循環(huán)使最初收集在槽62中的混合物得以濃縮。定期地可通過管道84將另外的混合物加到槽62中。閥86能選擇性地控制流體混合物通過管道84流入槽62中。
第二個實施例提供了一種從水和烴(或鹵代烴)混合物中分離水的方法，該法包括下述步驟(1)使水和烴的混合物與膜的外側接觸，而所說的膜包括由亞銅銨纖維素制成的，具有內、外表面的無孔自支承空心纖維;(2)水從混合物中滲入膜內;和(3)水向膜的對側擴散。如上所述，水通過管道76，78，最終從膜的第二側除去，而其余的混合物通過管道82最終從膜的第一側除去，同時返回貯存槽62，以進行再循環(huán)和濃縮。
與已有技術中使用膜(例如乙酸纖維素膜)的裝置不同的是，本發(fā)明能對被烴污染的水提供長時期的循環(huán)和濃縮，而不會發(fā)生結污或劣化。而那種使用乙酸纖維素膜的系統(tǒng)既不能從水-烴混合物中有效地分離被污染的水，亦不能承受混合锏牧傺泛團ㄋ?。灾q庵智榭魷攏宜嵯宋嗇せ岱⑸到猓鈧戰(zhàn)廴靖孟低場Ｓ胍延屑際踔惺褂醚峭畢宋嗇さ納魷低騁膊煌?，悲d⒚韉南低誠到け┞對諞恢侄云淥ぞ哂懈蔥院褪怪踴牧魈逯?，但除p躋饌獾氖牽痙⒚魅茨艸て詰乇┞對詿酥至魈逯卸環(huán)⑸到狻 實施例1在使用一個圖1中所示的這種單根組件的實驗裝置10中，膜26包括有效表面積為1米2的再生亞銅氨纖維素的空心纖維。膜的工作容積為125毫升(0.125升)。
使潮濕的甲烷氣體通過該裝置，與構成膜的纖維外壁相接觸，而干燥氮氣的吹掃氣流則同時通過纖維的中心孔。
在一次運轉中，潮濕甲烷的溫度為80°E，露點為78°E。甲烷的摩爾流量(完全干燥為基準)是4.1×10-3摩爾/分，而水的流量為1.1×10-4摩爾/分。入口處氮氣溫度為79°F，露點為-70°F，摩爾流量為1.9×10-2摩爾/分。離開裝置的甲烷，其溫度為74°F，露點為4.5°F(雖然這一水含量低于儀表測定量程的下限)。與出口甲烷相關的水流量為6.7×10-6摩爾/分，所得結果保守地表明(由于上述儀表量程的限制)，94%的水從甲烷中除去。排出氮氣的溫度為74°F，露點48°F，水的流量為2.3×10-4摩爾/分。經(jīng)8小時運行后，上述運轉還未達到穩(wěn)定態(tài)。
實施例2然而在另一次運轉中，采用高得多流量(較上述運轉高4倍)，則達到穩(wěn)定態(tài)運行。在此次運轉中，30小時運行后，排出氮氣的露點達到22°F±1°F，此后保持穩(wěn)定，這表明穩(wěn)定態(tài)已達到。出口的露點被測定為1.5°F，說明95%以上的水已被除去。
上述例子表明，本裝置10能從濕甲烷氣流中除去95%以上的水，而預計能除去99%的水(在本實驗條件下，相當于約-25°F的露點)。在這些結果的基礎上，可以認為，使用本裝置和方法，-50°F或更低溫度的露點最終是可以達到的。
實施例3使約被3%重質原油污染的水流過一個表面積為2米2的銅氨纖維素空心纖維的組件。被原油污染的水在空心纖維的外側流動。水立即通過空心纖維膜的壁進行擴散，同時借助于重力從空心纖維的內側流入一只收集容器。從被原油污染的水中分離出來的水的外觀呈玻璃狀的明凈和水白色，而污染的水則呈深褐色。在通過空心纖維膜前，測定被原油污染的水中的甲苯、二甲苯和乙苯的濃度。若用高效能液相色譜技術，在檢出極限為0.005ppm條件下進行分析時，分離前的甲苯、二甲苯和乙苯的含量分別為0.066ppm，0.263ppm和0.062ppm，而在通過膜的清潔水中則不能被檢出。用同一裝置進行第二次運轉，而水試樣特意用10ppm的四氯乙烯污染。用高效能液相色譜技術進行分析的結果表明，透過膜的水中四氯乙烯的含量不能被檢出。
以上揭示的例子表明，本發(fā)明能有效地用于對水進行去污，并使之在安全的狀況下回到環(huán)境中，而完成這一過程的方法是高效率和高度有效的。
本發(fā)明還提供了一種從烴流體中除去水和溶解的水溶性組分的方法。通常該法包括下述步驟使烴流體流單程通過，與此同時與一些空心的無孔亞銅銨纖維素膜的纖維的不間斷的無支承表面的長度方向直接接觸，并沿著該方向流動。當烴流體與纖維接觸時，烴流體中僅有水和溶解的水溶性的組分才能選擇性地擴散透過該纖維。溶解通過膜的水和溶解的水溶性組分從膜的另一側除去，產(chǎn)生擴散動力，并至少從烴流體中除去95%的水和溶解的水溶性組分。通過從纖維中心連續(xù)除去擴散通過膜的水和溶解的水溶性組分，由此保持水和溶解的水溶性組分擴散通過膜的穿膜(transmembrane)梯度。
以上已通過實例對本發(fā)明作了描述，應該明白，業(yè)已使用的術語僅用于說明而已，而并非對本發(fā)明進行限制。
顯然，根據(jù)上述技術，可對本發(fā)明進行各種變換和改變。因此，應該明白，在所附的權利要求書范圍內(其中的編號僅僅為了方便起見，而并非作任何限制)，本發(fā)明還可以按以上具體所述方式之外的方法實施。
權利要求
1.一種從烴流體中除去水和溶解的水溶性組分的裝置，該裝置包括(1)烴流體源；(2)干燥烴流體的存放設備；(3)多個具有內、外表面的空心纖維膜；(4)傳送裝置、用以輸送流體源處的烴流體，使之與所說表面的第一個表面的長度方向接觸，并送入所說的存放設備，所說裝置的特征在于所說的膜包括主要由無支承的無孔亞銅銨纖維素所組成的擴散部分，它具有連續(xù)的無間斷的表面，僅能容許水和溶解的水溶性組份從烴流體中擴散出來，而且還包括水去除部分，以產(chǎn)生擴散動力，由此烴流體沿著所說纖維長度方向單程通過期間，至少能從烴流體中除去95%的水和溶解的水溶性組分。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置.其特征在于所說的各膜的內、外表面之間的平均厚度為9.5至10.5微米。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置.其特征在于所說的水去除部分包括沿著所說表面的第二個表面之長度方向流動的吹掃氣流。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置.其特征在于所說的第一表面是所說的外表面，而所說的第二表面是所說的內表面。
5.一種從烴流體中除去水和溶解的水溶性組分的方法，該法主要包括下列步驟(1)使一股烴流體沿著一些空心的無孔亞銅銨纖維素膜的纖維的無間斷，且無支承的表面長度方向，并與之直接接觸的方式一次性通過;(2)當烴流體與纖維接觸時，僅有烴流體中的水和溶解的水溶性組分才能選擇性地擴散透過纖維;和(3)從膜的另一側除去擴散通過膜的水和溶解的水溶性組分，以產(chǎn)生擴散動力，并從烴流體中至少除去95%的水和溶解的水溶性組分。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法.其特征在于所說的水去除步驟進一步定義為引入一股與烴流體逆流的吹掃氣流。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法.其特征在于所說的通過步驟進一步定義為使這股烴流體通過纖維的外表面，而所說的水去除去步驟進一步定義為從內表面除去水和溶解的水溶性組分。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于所說的滲透步驟進一步定義為使水和溶解的水溶性組分自外表面至內表面擴散通過一段平均距離僅為9.5-10.5微米的路程。
9.在從烴流體中除去水和溶解的水溶性組分的方法中，其中最初濕的烴流體與無孔的滲透膜的一側接觸，所說的步驟主要包括(1)用無支承的纖維膜作為滲透膜，所說纖維膜的材料選自主要由亞銅銨纖維素所組成的組;(2)保持水和溶解的水溶性組分擴散通過膜的穿膜(transmembrane)梯度;和(3)推動擴散，以在烴流體單程通過膜的期間，從中除去95%的水和溶解的水溶性組分。
10.一種使用空心纖維膜來干燥濕的烴氣流的方法，該法包括下列步驟(1)提供一種包括無孔，空心，親水性的亞銅銨再生纖維素纖維的膜，此種纖維不能被烴透過;(2)引入潮濕的烴氣流，使之與纖維外側接觸，以致氣流中的水蒸汽被纖維吸入，并擴散至渲行目 (3)引入吹掃氣流，使之通過中心孔，以從中心孔和膜中除去被吸收的水，和(4)從膜中除去干燥氣。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法.其特征在于所說的引入吹掃氣流的步驟系指將吹掃氣流基本上與濕氣流成逆向的方式引入。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法.其特征在于所說膜的纖維是亞銅銨纖維素，而所說的濕氣流主要包括甲烷。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法.其特征在于膜對水的滲透率直至20毫升/小時·毫米汞柱·米2。
14.在一種用空心纖維膜干燥潮濕的烴氣流的方法中，所涉及的步驟包括(1)用亞銅銨纖維素制成的無孔、自支承的空心纖維作為膜;(2)引入潮濕的烴氣流，使之與纖維的外側相接觸，以致氣流中的水被纖維吸入，并擴散至纖維的中心孔中;(3)從中心孔和膜中除去被吸入的水;和(4)從膜中除去干燥氣體。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法.其特征在于用作纖維的材料對水的滲透率可直至達到20毫升/時·毫米汞柱·米2。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法.其特征在于所說的濕氣流主要包括甲烷。
17.一種從水和烴或鹵代烴混合物中分離水的裝置，所說的裝置包括(1)分離部分，它包括膜部件，所說的膜部件主要由亞銅銨纖維素制成的無孔、自支承的空心纖維構成，所說的纖維包括內、外表面;(2)第一個傳送部分，用于送入烴或鹵代烴與水的混合物，使之與所說纖維的一側接觸，所說的膜部件從所說的混合流中吸入水，使之擴散到所說纖維的另一側;和(3)水去除部分，用于從所說纖維的另一側除去水。
18.根據(jù)權利要求17所述的裝置.其特征在于所說的水去除部分包括第二個傳送部件，借助重力流動從所說膜部件的另一側除去水。
19.根據(jù)權利要求18所述的裝置.其特征在于所說的分離部分包括一個殼體，該殼體設有(1)一個用以接收混合物的混合物入口管，它與所說膜部件的一側有著流體交流，(2)一個水出口管，在所說膜部件的第二側和所說的第二個傳送部分之間有著流體交流;和(3)一個混合物出口管，與所說膜部件的第一側有著流體交流，該出口管與所說的混合物的入口管間隔一段距離，以從所說的殼體中排出混合物;所說的裝置包括再循環(huán)部分，系用以使混合物再循環(huán)到混合物入口管中，并在混合物每次通過所說膜部件的第一側時除去其中的水分，由此使混合物連續(xù)進行濃縮。
20.根據(jù)權利要求19所述的裝置.其特征在于所說的循環(huán)部分包括用以容納和貯存一定量的再循環(huán)混合物的貯存設備，所說的貯存設備包括用以接收其他的混合物，使之流入所設貯存設備的入口管;以及用以選擇性地控制被接受的其他混合物量的閥門部件。
21.一種從水與烴或鹵代烴混合物中分離水的方法，該法包括下列步驟(1)引入水與烴或鹵代烴的混合物，使之與膜組件的一側接觸，而所說的膜組件包括具有內、外表面的由亞銅銨纖維素制成的無孔、自支承的空心纖維。(2)使水從混合物中滲入纖維，并使之擴散到纖維的對側;(3)從纖維的第二側除去水;和(4)從纖維的第一側除去其余的混合物。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法.其中所說的除水步驟的進一步特征在于借助于重力流動而除去水。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法.其特征在于該法還包括下列步驟(1)從膜的第一側除去的混合物，使之再循環(huán)到膜的第一側;和(2)在混合物每次通過膜時除去其中的水分，由此使混合物隨著每一次的通過而得以濃縮。
24.根據(jù)權利要求23所述的方法.其特征在于所說的再循環(huán)步驟被進一步定義為(1)貯存從膜的第二側除去的混合物;(2)使所加的另外混合物與被貯存的混合物選擇性地合并;和(3)選擇性地將所貯存的混合物送入膜的第一側。
全文摘要
一種用以從水與烴的混合物，或水與鹵代烴的混合物中分離水的裝置，該裝置包括主要由亞銅銨纖維素制成的無孔、自支承的空心纖維所構成的具有內、外表面的膜，以及一個用以傳送烴和水的混合流，使之與膜的一側相接觸的管系。所說的膜從混合流中吸入水，使之滲透到膜的另一側，然后再從膜的這一側將水除去。
文檔編號C10L1/32GK1037462SQ88108990
公開日1989年11月29日 申請日期1988年12月26日 優(yōu)先權日1988年5月17日
發(fā)明者約翰A·泰勒 申請人:分離動力股份有限公司