[发明专利]用于酸气分离的聚合物共混膜

说明书

一种分离气体的方法和一种制造气体分离膜的方法。分离气体的所述方法包括使气流流过膜，其中所述膜包含聚(醚‑b‑酰胺)共聚物和根据式(I)或式(II)的丙烯酸酯封端的聚(乙二醇)的交联混合物；和经所述膜分离所述气流。在式(I)和(II)中，每个n为2至30；并且每个R独立地为‑H或‑CH₃。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年5月30日提交的美国专利申请第15/608,403号的优先权，所述美国专利申请以全文引用的方式并入。

技术领域

本公开的实施例通常涉及交联的聚(乙二醇)和聚(酰胺-b-醚)的膜、制造膜的方法以及用膜分离气流的方法。

背景技术

天然气为可减少对用于发电的液体燃料的依赖的能源。然而，许多天然气储层含有酸性气体(例如，二氧化碳和硫化氢)、更高价值的重烃、惰性气体和许多其它化合物的痕量组分的复杂混合物。在许多天然气储量中，二氧化碳(CO₂)和硫化氢(H₂S)可大量存在。在高浓度下，与水结合的CO₂或H₂S为腐蚀性的，并且因此可破坏管道或其它设备。此外，CO₂的存在降低天然气的热值。因此，来自天然气储层的天然气或“生成气”在分配和使用之前进行加工。这些气体的大量去除将减少膜后处理单元(如酸性气体胺洗涤和低温冷凝)，并且将提高进料气体质量和流量。

膜技术已成为高效气体分离工艺的重要替代方案。与用于酸性气体分离的常规方法(例如，酸性气体胺洗涤)相比，由于可制造性、低的材料成本、稳固的物理特征和良好的固有传输特性，聚合膜在膜技术领域中具有重大的研究兴趣。然而，已知设计用于气体分离的聚合膜在渗透率和选择性之间具有折衷。此外，存在其它重大材料挑战，如物理老化和塑化。

如醋酸纤维素(CA)、聚酰亚胺(PI)和聚砜(PSF)的玻璃状聚合物由于其高的热稳定性而用于从天然气中去除酸气。CA聚合物膜可用于CO₂分离，并且表现出大约30的高纯气体二氧化碳/甲烷(CO₂/CH₄)选择性。然而，由于在高CO₂压力下或在大量高级烃污染物存在下容易塑化，因此玻璃状聚合物(如CA)表现出低得多的CO₂/CH₄混合气体选择性，并且表现出非常低的CO₂渗透率(大约5Barrer＝3.75×10^-17米²·秒^-1·帕^-1)，这不满足一些工业要求。类似地，另一种可商购的聚酰亚胺表现出为40的较高CO₂/CH₄纯气体选择性，但仍然表现出低于12Barrer(＝9.00×10^-17米²·秒^-1·帕^-1)的低得多的CO₂渗透率。

发明内容

一直需要获得具有高CO₂渗透率、高热稳定性和高CO₂/CH₄纯气体选择性的聚合物膜。本公开提供一种膜，所述膜实现高CO₂渗透率、高热稳定性、抗塑化性和高CO₂/CH₄纯气体选择性。

本公开的一个或多个实施例包括一种分离气体的方法和一种制造气体分离膜的方法。在实施例中，用于分离气体的方法包括使气流流过膜，其中膜包含聚(醚-b-酰胺)(PEBA)共聚物和根据式(I)或式(II)的丙烯酸酯封端的聚(乙二醇)的交联混合物；和经膜分离气流。

在式(I)和(II)中，每个n为2至30；并且每个R独立地为-H或-CH₃。