專利名稱：從氣態(tài)化合物的混合物中回收氣態(tài)組分的制作方法
從氣態(tài)化合物的混合物中回收氣態(tài)組分本發(fā)明涉及從氣態(tài)化合物的混合物中回收包含至少一種含氟化合物的氣態(tài)組分。 本發(fā)明尤其涉及實施此類回收的方法和設(shè)備。難以在商業(yè)規(guī)模上將氣態(tài)含氟化合物的混合物分離成各化合物，例如從此類氣態(tài) 混合物中回收至少一種所需的含氟氣態(tài)化合物，因為一些含氟化合物的有害性質(zhì)和通常采 用的低溫分離工藝相關(guān)的某些困難。迄今為止，主要利用分離柱等實施此類分離。目前需要 比現(xiàn)有情況更經(jīng)濟且更有效地實施此類分離，因此本發(fā)明的目的是提供實現(xiàn)這點的方法。因此，本發(fā)明的第一方面提供從氣態(tài)化合物的混合物中回收包含至少一種含氟化 合物的氣態(tài)組分的方法，該方法包括在分離區(qū)中，使包含至少一種含氟成分的氣態(tài)成分混合物接觸含聚合化合物的氣 體可透過分離介質(zhì)，從而將包含至少一種含氟成分的第一氣態(tài)組分與包含余下氣態(tài)成分的 第二氣態(tài)組分相互分離；從所述分離區(qū)中抽取所述第一氣態(tài)組分作為透過物或滲余物；和所述第一氣態(tài)組分作為透過物抽取時，所述第二氣態(tài)組分作為滲余物從所述分離 區(qū)中抽取，所述第一氣態(tài)組分作為滲余物抽取時，所述第二氣態(tài)組分作為透過物從所述分 離區(qū)中抽取。雖然氣態(tài)成分的混合物至少在原則上可包含多種不同氣態(tài)含氟成分彼此的混合 物，或一種含氟成分與多種氣態(tài)非含氟成分的混合物，或者甚至多種氣態(tài)含氟成分與多種 氣態(tài)非含氟成分的混合物，但相信本發(fā)明尤其適用于兩元氣態(tài)混合物，即由兩種不同氣態(tài) 含氟成分彼此混合，或一種氣態(tài)含氟成分與一種氣態(tài)非含氟成分相混合組成的氣態(tài)混合 物。所述氣態(tài)成分可以是化合物或元素的形式；然而，所述含氟成分通常是化合物的 形式。因此，所述氣態(tài)混合物可包含兩種或更多種不同的有機含氟化合物或碳氟化合 物。氣態(tài)碳氟化合物可選自四氟化碳(CF4)、四氟乙烯(C2F4)、六氟乙烷(C2F6)、六氟丙烯 (C3F6)、八氟丙烷(C3F8)和八氟丁烯及其異構(gòu)體(C4F8-異構(gòu)體)與彼此的混合物，然后需要 從中回收或多或少純化狀態(tài)的這些氣態(tài)化合物中的至少一種。例如，所述氣態(tài)混合物可以 是包含CF4和C3F6彼此混合的二元氣態(tài)混合物，需要回收這些化合物中的一種或兩種。然 而，所述氣態(tài)混合物可包含上文所列的一種單一氣態(tài)碳氟化合物與一種或多種惰性氣體， 例如N2、空氣、Ar和He的混合物，然后當(dāng)然需要回收氣態(tài)含氟化合物。分離介質(zhì)尤其可包括膜，例如擴散膜。因此，該膜的至少一部分或區(qū)域可含有或包 含聚合化合物，其可以是，例如非多孔氟聚合物。具體地說，膜可包含絲狀材料的基料或支 持物，其中所述基料或支持物的至少一個外表面涂布有聚合化合物。然而，可用聚合化合物 完全或部分浸漬該基料材料的某區(qū)域。該基料的浸漬區(qū)域可包含該基料的完整厚度或是該 基料內(nèi)或毗鄰該基料一個表面的某層。因此，多孔基料可包含眾多由諸如聚丙烯腈(PAN) 或聚四氟乙烯(PTFE)等材料摻混或交織而成的細絲或絲線，其中該多孔基料的至少一個 表面涂布或摻混了非多孔氟聚合化合物，可以是PTFE。當(dāng)所述基料僅有一個表面涂布或摻混了聚合化合物，該涂布或摻混的表面優(yōu)選對著待處理氣態(tài)混合物的上游。所述方法可包括在將氣態(tài)混合物分離成所述第一和第二組分的同時控制分離區(qū) 的溫度。因此，可將分離區(qū)控制在低溫到升高或高于環(huán)境溫度的所選溫度范圍。更具體地 說，可將分離區(qū)控制在-100°C到+200°C的預(yù)定溫度，更優(yōu)選-40°c到50°C，例如約25°C。該方法還可包括將膜上游的分離區(qū)維持或控制在升高的壓力下。因此，該方法可 包括在升高的壓力下將氣態(tài)混合物加入分離區(qū)。雖然升高的壓力最高可以是200巴(a)， 但更常見是0巴(a)到10巴(a)?！癮”表示“絕對壓力”，與之相比，“g”表示表壓(gauge pressure)，即壓力表所示的相對于大氣壓的壓力。應(yīng)該知道，如果需要，例如如果氣態(tài)混合 物的進料壓力足夠高，則膜必須得到機械支持，例如在燒結(jié)的金屬、陶瓷或聚合支持物上。膜上游分離區(qū)的壓力最好維持或控制在IkPa(a)到400kPa(a)。應(yīng)該知道通過膜 會有壓降，g卩，會有跨膜壓力差?？缒毫Σ罨蚰航悼稍贠kPa到400kPa之間變動。氣態(tài) 混合物進料壓力最好在高于環(huán)境30kPa，即30kPa(g)到400kPa的范圍，而膜壓降范圍可以 是 IOkPa 到 400kPa。在本發(fā)明的一個實施方式中，分離區(qū)可以是第一分離區(qū)和提供的第二分離區(qū)，所 述第二分離區(qū)也含有至少一部分包含聚合化合物的膜，所述第二分離區(qū)的膜對含氟成分的 通量和/或選擇性不同于第一分離區(qū)的膜；那么，該方法可包括將氣態(tài)成分的混合物引入所述第一分離區(qū)，其中除所述至少一種含氟成分外，所 述第一氣態(tài)組分還包含視作污染物的至少一種其它氣態(tài)成分；將所述第一氣態(tài)組分加入所述第二分離區(qū)；和從所述第二分離區(qū)抽出視作透過物或滲余物的第二氣態(tài)組分，所述第二氣態(tài)組分 的含氟成分濃度高于所述第一氣態(tài)組分。例如，所述第二分離區(qū)的膜對含氟成分的通量和/或選擇性可高于第一分離區(qū)的 膜。那么，該方法可包括將氣態(tài)成分的混合物以高壓引入所述第一分離區(qū)；維持操作條件的 第一設(shè)置，可包括所述第一分離區(qū)中的高跨膜壓力差或膜壓降；將第一氣態(tài)組分加入所述 第二分離區(qū)，加料壓力低于氣態(tài)成分的混合物引入所述第一分離區(qū)的壓力；和維持操作條 件的第二設(shè)置，可包括膜壓降低于所述第一分離區(qū)中。雖然第二分離區(qū)的膜可以類似于第一分離區(qū)的，例如其基料的構(gòu)造、其浸漬或涂 布有聚合化合物、其細絲的材料及其聚合化合物，但它無需相似。然而，與第一分離區(qū)的膜 相比，第二分離區(qū)的膜應(yīng)對所需含氟成分具有較低通量和較高選擇性。因此，在本發(fā)明的該實施方式中，第一分離區(qū)構(gòu)成粗制步驟或階段，而第二分離階 段構(gòu)成精制步驟或階段。然后該方法甚至可包括至少一個相似的其它分離區(qū)，例如多個相似的其它分離 區(qū)，它們與對所述含氟成分具有不同通量和/或不同選擇性的不同分離區(qū)的膜順序安排。 除了不同分離區(qū)的膜對含氟成分具有不同通量和/或選擇性以外，還可在各種條件，特別 是溫度、壓力和/或跨膜壓力差或膜壓降下操作不同分離區(qū)以實現(xiàn)更高的組合分離效率和 含氟成分產(chǎn)率。特別是，可采用逆流再循環(huán)級聯(lián)方式安排分離區(qū)。更具體地說，所述級聯(lián)安排可包括各自包含多個分離區(qū)的富集區(qū)段和剝離區(qū)段。在本發(fā)明的另一實施方式中，該方法可包括進一步加工所述第一氣態(tài)組分，例如 進行蒸餾以提高含氟化合物的產(chǎn)量或分離效率，或者甚至分離一種含氟化合物與另一種。那么，該方法可包括產(chǎn)生氣態(tài)化合物的混合物。例如，該方法可包括使等離子產(chǎn)生/猝滅狀態(tài)的氟化鈣和碳反應(yīng)以產(chǎn)生包括C2F4、 C2F6、C3F6和CF4在內(nèi)的氣態(tài)產(chǎn)物化合物；將如此產(chǎn)生的氣態(tài)混合物進行一定純化和/或分 離以獲得包含C2F4、C2F6和C3F6的氣態(tài)混合物；在分離區(qū)中處理該氣態(tài)混合物以分離C2F6與 C2F4和C3F6的混合物；然后蒸餾C2F4和C3F6的混合物以獲得不同產(chǎn)物，C2F4和C3F6。各膜可以是平坦膜、中空纖維膜、螺旋_纏繞膜等。本發(fā)明的第二方面提供實施本發(fā)明第一方面的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括提供分離區(qū)的分離模塊，其具有引入所述分離區(qū)的氣體入口，自所述分離區(qū)引出 的透過物出口和也是自所述分離區(qū)引出的滲余物出口 ；和位于所述分離模塊的分離區(qū)內(nèi)并且至少一個區(qū)域含有聚合化合物的氣體可透過 膜，從而所述氣體入口和滲余物出口位于所述膜的一側(cè)，而所述透過物出口位于所述膜的
另一側(cè)。所述膜可如上文所述。所述設(shè)備可包括溫度控制器件以便控制分離區(qū)的溫度。所述溫度控制器件還可適 于控制膜的溫度，例如在控制分離區(qū)溫度的同時并與之一致。所述設(shè)備還可包括壓力控制器件以便控制至少膜上游的分離區(qū)的壓力?，F(xiàn)在將參考附圖進一步詳細描述本發(fā)明。在附圖中，

圖1圖解顯示了本發(fā)明第二方面用于從氣態(tài)化合物的混合物中回收包含至少一 種含氟化合物的氣態(tài)組分的設(shè)備；圖2顯示用于證明本發(fā)明第一方面的用于從氣態(tài)化合物的混合物中回收包含至 少一種含氟化合物的氣態(tài)組分的方法可行性的實驗裝置；圖3顯示實施例1的各種跨膜壓力下，進料壓力對N2通量密度或透過性 (permeance)的影口向；圖4還顯示實施例1的跨膜壓力對N2透過性的影響；圖5顯示實施例2的進料壓力對CF4透過性的影響；圖6還顯示實施例2的跨膜壓力的CF4透過性的影響；圖7顯示實施例3的進料壓力對C3F6透過性的影響；圖8還顯示實施例3的跨膜壓力的C3F6透過性的影響；圖9顯示實施例4中N2相對于CF4的選擇性；圖10還顯示實施例4中C3F6相對于N2的選擇性；圖11以簡化流程圖的形式顯示本發(fā)明另一實施方式的多階段方法；和圖12也以簡化流程圖的形式顯示本發(fā)明還有另一實施方式的混合方法。參考圖1，附圖標記10通常表示本發(fā)明第二方面用于從氣態(tài)化合物的混合物中回 收包含至少一種含氟化合物的氣態(tài)組分的設(shè)備。設(shè)備10包括分離模塊，通常以附圖標記12表示，其中設(shè)置了氣體可透過擴散膜 14。膜14包含交織聚丙烯腈細絲或纖維制成的多孔基料，該膜的上游側(cè)表面16涂布或浸 漬有PTFE。模塊12圍繞有溫度控制單元18，借助該單元可將所述模塊內(nèi)的溫度維持在所 需或設(shè)定值。
裝有壓力調(diào)節(jié)器22和質(zhì)流控制器(mass flow controller) 24的氣態(tài)混合物加料 管線20引入模塊12中膜14的上游一側(cè)。滲余物抽取管線26從模塊12，特別是從膜14的上游引出。管線26裝有壓力表 28、反壓調(diào)節(jié)器30和流量計32。透過物抽取管線34從膜14的模塊12下游引出，其裝有壓力表36、反壓調(diào)節(jié)器40 和流量計38。使用時，將包含需要回收的含氟氣態(tài)化合物的氣態(tài)混合物，例如六氟丙烯(C3F6) 和氮氣(N2)的混合物沿管線20引入模塊12。如果需要，可在管線20中提供壓縮機(未示 出)。如果還需要，還可提供載體或補料氣流管線(未示出)，例如氮氣管線，其可在調(diào)節(jié)器 22的下游連接于管線20。可對模塊12的周圍區(qū)域通風(fēng)，通常借助溫度控制單元18調(diào)節(jié)該模塊本身，從而該 模塊內(nèi)的溫度可維持于約25°C。如果需要，可利用反壓調(diào)節(jié)器30調(diào)節(jié)膜14的上游壓力以及滲余物流的流速。通 過壓力表28檢測沿管線26抽取的滲余物的下游壓力，而其容積流量(volume flow)用流 量計32 (通?？梢允寝D(zhuǎn)子流量計)檢測。類似地，分別借助壓力表36和流量計38檢測沿 管線34抽取的透過物流的壓力和容積流量，而跨膜壓力，即橫跨膜14的壓力差或壓降通過 反壓調(diào)節(jié)器40調(diào)節(jié)。可采用該方式監(jiān)測膜14的透過特征，例如透過性和選擇性。沿管線34抽取的透過物流適當(dāng)回收和取樣以供一致性(分析)，可利用，例如校準 的氣相色譜(未示出)進行分析。沿管線26抽取的滲余物流可排至廢氣系統(tǒng)或作類似收 集和分析。溫度控制單元18可包括歐姆加熱線圈和恒溫器以便將分離模塊內(nèi)部恒溫地控制 在所需溫度。如果需要，溫度控制單元18也可包含低溫冷卻線圈以便將分離模塊內(nèi)部控制 在所需溫度。因此，溫度控制單元18的選擇取決于氣態(tài)混合物的氣體成分和分離模塊12 中采用的分離條件(溫度和壓力)。橫跨膜的壓差或跨膜壓力是模塊12中進行選擇性分離的基礎(chǔ)驅(qū)動力。根據(jù)進料 氣體混合物的組成和所需分離方法，例如整體分離(bulk separation)、初步分離物流的 高純度純化或二級精制，在10-400kPa的優(yōu)選范圍內(nèi)選擇壓差。典型數(shù)值示于以下實施例 1-4。由壓差室(differential pressure cell)(未示出)監(jiān)控的下游調(diào)節(jié)閥40調(diào)節(jié)壓差。采用圖2所示實驗裝置實施下文的實施例1-4。因此，圖2的實驗裝置適于實施本 發(fā)明方法以便從氣態(tài)化合物的混合物中回收包含至少一種含氟化合物的氣態(tài)組分。實施例1-4的目的是顯示PTFE涂布膜對于回收不同氣態(tài)含氟化合物的選擇性。從 單氣體透過結(jié)果計算組合或混合物的相對選擇性以說明本發(fā)明典型膜的分離效率作為第 一位以值(first order approximation) 在圖2中，該實驗裝置通常以附圖標記100表示。實驗裝置100包括聚碳酸酯外殼或烘箱102，其中放置通常以附圖標記104表示 的分離模塊。分離模塊104包括擴散膜106，位于膜106上游側(cè)的3個端口 108、110和112 以及位于膜106下游側(cè)的出口端口 114。管線116連接貯氣筒118與3-向閥門120。管線116上有質(zhì)流控制器122、檢查 閥124和質(zhì)流計126，該管線通常包含具有高度集成性“接頭鎖緊螺母(Swagelok) ”配件的高密度PVA管路。另一氣態(tài)管線128將貯氣筒130連接入質(zhì)流計126上游的管線116。管線128裝 有質(zhì)流控制器132和檢查閥134。管線136連接3-向閥門120與入口端口 108。滲余物抽取管線140從端口 110引出，其裝有壓力指示器140、0. 5μ濾器144、反 壓調(diào)節(jié)器146和肥皂流量計(soap flow meter) 148。管線140用于在實施例1_4的實驗期 間排出滲余物。滲余物抽取管線150從出口 140引出。管線150還裝有0.5 μ濾器152和反壓調(diào) 節(jié)器154。管線150引向3-向閥門156，管線158連接3-相閥門156與3-向閥門120，如 果需要，還可用于循環(huán)透過物流的至少一部分。管線160在3-向閥門156之前從管線150 引出，其裝有針形閥162和肥皂流量計164。管線160可視需要用于排出透過物流或其一部 分。溫度指示器166裝有端口 112，壓差計145裝在管線140和150之間以監(jiān)測跨膜壓 力。管線168連接3-向閥門156與氣相色譜170并裝有針形閥172。放料管線178從 氣相色譜170引出。進行下文所述實施例1-4的實驗時，進料氣體之一包含在貯氣筒118中，而另一進 料氣體包含在貯氣筒130中。分離模塊或單元104裝在烘箱102中，對該烘箱通風(fēng)(每小時4_15次空氣交換) 并將溫度控制在25 °C。在各情況中，借助質(zhì)流控制器將進料氣體或進料氣體混合物以規(guī)定流速加入模塊 104并維持恒定排出壓。從類似于118或130的另一貯氣筒或從位點環(huán)形供應(yīng)器(site ring supply)(未 示出)以400kPa(g)壓力供應(yīng)氮氣，并通過另一壓力調(diào)節(jié)器連接于質(zhì)流控制器122或132 上游。管線140、150中各自的反壓調(diào)節(jié)器146、154和針形閥162用于調(diào)節(jié)跨膜壓力和透 過物容積流量，由壓差計145和肥皂流量計164監(jiān)測?；蛘?，特別是利用二元或三元氣體混合物時，在管線168、針形閥門172和氣相色 譜170構(gòu)成的旁路流中取樣透過氣體，進而由校準的氣相色譜170分析。所用的膜是在一個表面上涂布了非多孔特氟隆AF 2400層的PAN(聚丙烯腈)細 絲膜，其是為此目的從德國格沙特GKSS研究中心(GKSS Forschungzentrum, Geesthacht, Germany) (K-V Peineman, ^AAfflitl)獲得。在以下實施例1-4中，選擇三種氣體，即N2作為參比氣體，和兩種含氟氣體，CF4和 C3F6。對于各氣體，以50kPa為間隔從50kPa(a)到200kPa(a)調(diào)節(jié)進料壓力，對于各進料 壓力，以IOkPa為間隔增加進料壓力支架(feed pressure bracket)內(nèi)的跨膜壓力或壓降 (ΔΡ)。實施例1-4在下文分別處理實施例1 氮氣(N2)氮氣(N2)的結(jié)果首先總結(jié)于圖3，顯示了施加的各跨膜壓力下透過物通量密度或透過性與進料壓力的依賴性(參見圖3的圖例框)。從圖3可見跨膜壓力低于約30kPa時， 進料壓力對于N2經(jīng)膜的通量幾乎沒有或僅有微弱影響。僅在跨膜壓力高于該水平時，進料 壓力才開始對N2的通量起到顯著作用。因此，進料壓力和跨膜壓力越高，氮氣的透過率或 透過性越高。從圖4可以更清楚地觀察到透過性與跨膜壓力的依賴性。圖4確定跨膜壓力低于 30kPa時，不同進料壓力所得通量非常相似。僅在跨膜壓力為約30kPa和更高時，氮氣的通 量材料顯示明顯不同?？缒毫Ω哂?0kPa時，該差異變得非常清晰。此外，應(yīng)該注意到?jīng)]有記錄跨膜壓力高于IlOkPa的結(jié)果，與進料壓力無關(guān)。對于 跨膜壓力高于llOkPa，N2的經(jīng)膜通量達到所用進料系統(tǒng)的lOOml/s上限，因此無法維持更 高的壓力。因此，進料壓力為200kPa和跨膜壓力為IlOkPa時，計算出裝置100可獲得的最 高N2透過性為0. 047mol/m2s0因此，可以得出結(jié)論該膜在25的給定溫度和寬進料壓力和跨膜壓力下對于氮氣 是高度可透過的。實施例2 四氟化碳(CFJ從圖5立即看出，與氮氣相比，CF4經(jīng)該膜的通量極低。數(shù)值大多在實驗誤差范圍 內(nèi)變動，從而難以毫無疑義地測定CF4透過性與兩種壓力參數(shù)的依賴性。因此，從圖5可看 出進料壓力明顯不是CF4通量的有效驅(qū)動因素，雖然看來進料壓力達到最高約為150kPa。圖6顯示各種進料壓力下透過性與跨膜壓力的依賴性，首先可以確定除非進料壓 力高于50kPa-100kPa之間的閾值，否則進料壓力基本上與CF4透過性無關(guān)。還可確定CF4 透過性看來在進料壓力約150kPa時達到最高約為0. 07mol/m2s的數(shù)值。因此，在CF4的情 況中，跨膜壓力是主要參數(shù)，其在進料壓力為約150kPa時的優(yōu)選值為至少50kPa。注意到以下是至關(guān)重要的，即，進料壓力為50kPa時，CF4不能透過該膜-參見圖 5，與跨膜壓力無關(guān)，而對于較高的進料壓力，僅能在跨膜壓力至少40kPa時檢測到CF4透過 物。該現(xiàn)像使得本發(fā)明的膜成為CF4在相關(guān)壓力范圍低端的合適屏障。實施例3 六氟丙烯(C.F.)采用與以上實施例相同的實驗方法，測定了 C3F6透過性與兩種壓力參數(shù)的函數(shù)關(guān) 系，示于圖7和8。從圖7可以看出進料壓力對C3F6透過性有顯著影響，隨著進料壓力增加通量呈指 數(shù)增加。這在圖8中得到強化，其中不同進料壓力的透過性曲線明顯不同。從圖8還可注意到跨膜壓差的強烈影響。一般來說，通量隨著壓差明顯線性增加， 從而達到50kPa-100kPa之間的飽和水平，如IOOkPa進料壓力曲線提示的。對于進料壓力 高于IOOkPa,通量再次在出乎意料低的跨膜壓力下達到100毫升/分鐘的流量極限。對于 目前的實驗裝置，在進料壓力為200kPa和跨膜壓力為30kPa時獲得0. 043mol/m2s的最高 透過性。允許較高流速的系統(tǒng)在跨膜壓力增加時明顯能產(chǎn)生較高通量。因此，本發(fā)明膜明顯提供極其高的C3F6透過性。出乎意料的還有，本發(fā)明膜方法明顯具有敏銳區(qū)分各種氣態(tài)碳氟化合物的選擇 性，從而使其成為此類分子的理想分離技術(shù)。實施例4中的計算二元選擇性進一步闡明了 該發(fā)現(xiàn)實施例4 相對選擇性
根據(jù)CF4和C3F6 二元系統(tǒng)的通量密度或透過性值的比例將以上透過結(jié)果轉(zhuǎn)換為相 對于N2的相對選擇性，分別示于圖9和圖10。這些結(jié)果證實對C3F6的選擇性高，對CF4W 選擇性低，N2的選擇性中等，分別由圖8、6和4的單氣體透過性曲線中的趨勢專門顯示。獲 得最佳選擇性和透過性構(gòu)型的優(yōu)選條件范圍的例子列于表1。雖然示于表1中，但C3F6相對于CF4的選擇性未作圖示。比較圖8與圖6，在跨膜 壓力低于約50kPa時，特別是在150和200kPa的較高進料壓力下，C3F6的透過性遠高于CF4, 以至于C3F6相對于CF4的選擇性接近無限。表1 最佳選擇性條件
充 典型選懌fe jj^跨溫力
權(quán)利要求
1.一種從氣態(tài)化合物的混合物中回收包含至少一種含氟化合物的氣態(tài)組分的方法，該 方法包括在分離區(qū)中，使包含至少一種含氟成分的氣態(tài)成分混合物接觸含聚合化合物的氣體可 透過分離介質(zhì)，從而將包含至少一種含氟成分的第一氣態(tài)組分與包含余下氣態(tài)成分的第二 氣態(tài)組分相互分離；從所述分離區(qū)中抽出所述第一氣態(tài)組分作為透過物或滲余物；和所述第一氣態(tài)組分作為透過物抽取時，所述第二氣態(tài)組分作為滲余物從所述分離區(qū)中 抽取，所述第一氣態(tài)組分作為滲余物抽取時，所述第二氣態(tài)組分作為透過物從所述分離區(qū) 中抽取。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣態(tài)成分的混合物是包含選自下組的 兩種不同氣態(tài)碳氟化合物彼此混合的二元氣態(tài)混合物四氟化碳(CF4)、四氟乙烯(C2F4)、 六氟乙烷(C2F6)、六氟丙烯(C3F6)、八氟丙烷(C3F8)和八氟丁烯及其異構(gòu)體(C4F8-異構(gòu)體)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣態(tài)成分的混合物是包含選自下組的 一種單一氣態(tài)碳氟化合物與惰性氣體相混合的二元氣態(tài)混合物四氟化碳(CF4)、四氟乙烯 (C2F4)、六氟乙烷(C2F6)、六氟丙烯(C3F6)、八氟丙烷(C3F8)和八氟丁烯及其異構(gòu)體(C4F8-異 構(gòu)體)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述分離介質(zhì)包括擴散膜，其中 該膜的至少一部分含有聚合化合物。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述膜包含絲狀材料的多孔基料，其中所述 基料的至少一個外表面涂布有非多孔聚合化合物。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述膜的多孔基料包含眾多由聚丙烯腈 (PAN)或聚四氟乙烯(PTFE)摻混或交織而成的細絲，其中該多孔基料的至少一個表面涂布 有非多孔PTFE。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述膜包含絲狀材料的多孔基料，其中所述 細絲材料至少部分浸漬料有非多孔聚合化合物。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述膜的多孔基料包含眾多由聚丙烯腈 (PAN)或聚四氟乙烯(PTFE)摻混或交織而成的細絲，其中該多孔基料的至少一個表面浸漬 有非多孔PTFE。
9.如權(quán)利要求4-8中任一項所述的方法，其特征在于，包括在將所述氣態(tài)化合物的混 合物分離成所述第一和第二組分的同時，將所述分離區(qū)的溫度控制在-100°C到+200°C。
10.如權(quán)利要求4-9中任一項所述的方法，其特征在于，包括將所述膜上游的所述分離 區(qū)控制在最高200巴(a)的升高壓力下。
11.如權(quán)利要求4-10中任一項所述的方法，其特征在于，所述分離區(qū)是第一分離區(qū)和 提供的第二分離區(qū)，所述第二分離區(qū)也含有至少一部分包含聚合化合物的膜，所述第二分 離區(qū)的膜對含氟成分的通量和/或選擇性不同于所述第一分離區(qū)的膜；該方法包括將氣態(tài)成分的混合物引入所述第一分離區(qū)，其中除所述至少一種含氟成分外，所述第 一氣態(tài)組分還包含視作污染物的至少一種其它氣態(tài)成分；將所述第一氣態(tài)組分加入所述第二分離區(qū)；和從所述第二分離區(qū)抽出視作透過物或滲余物的第二氣態(tài)組分，所述第二氣態(tài)組分的含氟成分濃度高于所述第一氣態(tài)組分。
12.一種實施權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括提供分離區(qū)的分離模塊，其具有引入所述分離區(qū)的氣體入口，自所述分離區(qū)引出的透 過物出口和也是自所述分離區(qū)引出的滲余物出口 ；和位于所述分離模塊的分離區(qū)內(nèi)并且至少一個區(qū)域含有聚合化合物的氣體可透過膜， 從而所述氣體入口和滲余物出口位于所述膜的一側(cè)，而所述透過物出口位于所述膜的另一 側(cè)。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述膜包含絲狀材料的多孔基料，其中所 述基料的至少一個外表面涂布有或至少部分浸漬了非多孔聚合化合物。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述膜的多孔基料包含眾多由聚丙烯腈 (PAN)或聚四氟乙烯(PTFE)摻混或交織而成的細絲，其中上述非多孔聚合化合物是非多孔 PTFE0
15.如權(quán)利要求12-14中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，包括溫度控制器件和/或壓 力控制器件，所述溫度控制器件用于控制至少所述膜上游的所述分離區(qū)的溫度，所述壓力 控制器件用于控制至少所述膜上游的所述分離區(qū)的壓力。
全文摘要
一種從氣態(tài)化合物的混合物中回收包含至少一種含氟化合物的氣態(tài)組分的方法。該方法包括在分離區(qū)(12)中使包含至少一種含氟成分的氣態(tài)成分混合物接觸含聚合化合物的氣體可透過分離介質(zhì)(16)，從而將包含至少一種含氟成分的第一氣態(tài)組分與包含余下氣態(tài)成分的第二氣態(tài)組分相互分離。從所述分離區(qū)中抽取所述第一氣態(tài)組分作為透過物(34)或滲余物，所述第一氣態(tài)組分作為透過物抽取時，所述第二氣態(tài)組分作為滲余物(26)從所述分離區(qū)中抽取，所述第一氣態(tài)組分作為滲余物抽取時，所述第二氣態(tài)組分作為透過物從所述分離區(qū)中抽取。
文檔編號B01D53/22GK102123780SQ200980126790
公開日2011年7月13日 申請日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者A·T·格魯能伯格, H·M·克里格, 德 沃爾特 I·J·范, J·T·內(nèi)爾, 洛克斯 M·雷, O·S·L·布魯斯馬, S·馬克斯 申請人:南非原子能股份有限公司, 西北大學(xué)