[发明专利]制造改良聚酰亚胺分离膜的方法

说明书

一种聚酰亚胺分离膜，其由聚酰亚胺、可溶于所述聚酰亚胺的卤素化合物(例如卤化芳香族环氧化物)和具有2到5个碳的烃(例如乙烷、乙烯、丙烷或丙烯)构成。与不含有所述卤素化合物或烃的聚酰亚胺膜相比，气体分离膜对于如氢气的小气体分子具有改善的选择性。所述聚酰亚胺分离膜可以通过以下来制造：使由聚酰亚胺、可溶于所述聚酰亚胺的含卤素化合物构成的铸模溶液成形，去除溶剂并且然后将未处理的聚酰亚胺膜暴露于包含具有2到5个碳的烃的处理气氛达足够的时间以形成所述聚酰亚胺膜。

技术领域

本发明涉及用以分离气体的聚酰亚胺膜(PM)。明确地说，本发明涉及用于产生具有改善选择性的PM的方法。

背景技术

膜广泛地用于分离气体与液体，包括例如分离酸性气体，如从天然气中分离CO₂和H₂S，并且特别地从空气中移除O₂。通过所述膜的气体传输通常由吸附-扩散机制建模。众所周知聚合物膜聚酰亚胺膜是用于分离气体的，如美国专利Re.30,351和美国专利第4,705,540号和第4,717,394号中所描述的那些气体。

聚酰亚胺以及其它聚合物膜已经掺入增溶小分子以改善作为膜或中空纤维的气体分离膜的选择性，但是这总是导致渗透率或生产率也随之降低(参见例如《抗增塑对气体分离膜的选择性和生产率的作用(Effect of Antiplasticization onSelectivity and Productivity of Gas Separation Membranes)》，Y.Maeda和D.R.Paul,《膜科学杂志(J.Mem.Sci.)》，30(1987)1-9和美国专利第4,983,191号)。

期望提供制造避免上述问题的聚酰亚胺膜的方法。同样地，期望提供能够可行地分离其它气体并且特别地较小气体分子(例如来自甲烷、乙烷、乙烯、丙烯或丙烷的氢气)的聚酰亚胺膜。

发明内容

本发明的第一方面为制造含卤素聚酰亚胺膜的方法，其包含：

(i)提供由聚酰亚胺、可溶于聚酰亚胺中的含卤素化合物和溶剂构成的铸模溶液；

(ii)使铸模溶液成形以形成初始成形膜；

(iii)从初始成形膜中去除溶剂以形成未处理的聚酰亚胺膜；和

(iv)将未处理的聚酰亚胺膜暴露于包含具有2到5个碳的烃的处理气氛一段时间以形成含卤素聚酰亚胺膜。

本发明的方法可以实现具有改善的选择性和渗透率组合的聚酰亚胺气体分离膜。示例性地，所述方法允许聚酰亚胺膜对于类似尺寸的气体分子(例如氢气/乙烯)具有良好的选择性，同时仍具有目标渗透气体分子(例如氢气)高渗透率。也就是说，与未暴露于处理气氛的聚酰亚胺膜相比，选择性大体上得到改善并且氢气渗透率几乎没有任何损失。

第二方面为从气体进料中分离气体分子的方法，所述气体进料由所述气体分子和至少一种其它气体分子构成，所述方法包含

(i)提供第一方面的含卤素聚酰亚胺膜；和

(ii)使气体进料流过所述含卤素聚酰亚胺膜以产生具有增加浓度的所述气体分子的第一物料流和具有增加浓度的其它气体分子的第二物料流。

第三方面为气体分离模块，其包含由以下构成的可密封外壳：多个聚酰亚胺膜，其包含含于可密封外壳内的至少一个第一方面的含卤素聚酰亚胺膜；用于引入由至少两种不同气体分子构成的气体进料的入口；用于准许渗透气流流出的第一出口；和用于流出滞留气流的第二出口。

第四方面为含卤素聚酰亚胺膜，其由于聚酰亚胺卤素膜中的聚酰亚胺、溶于聚酰亚胺的卤素化合物和具有2到5个碳的烃构成。