[发明专利]用于气体分离技术的氟化聚三唑膜材料

说明书

聚合物膜包括聚合物材料，所述材料相对于如天然气之类的气流中的甲烷选择性地渗透酸性气体。所述聚合物材料可以是包含氟化聚三唑聚合物的聚合物膜。所述氟化聚三唑聚合物可进一步包含经取代苯基或经取代苯胺基。所述经取代苯基或经取代苯胺基可以被氢、溴、氟、氯、碘、羟基、甲基、三氟甲基、二甲基氨基、叔丁基或二氟甲氧基取代。所述聚合物材料的聚合度可以为100至175。可以将所述聚合物膜结合到用于从如天然气的气流中去除如酸性气体的可分离气体的系统或方法中。

相关申请的交叉参考

本申请要求2018年8月28日提交的美国申请序列第16/114,676号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本说明书总体上涉及聚合物膜以及结合所述聚合物膜以分离气体的系统和方法，更具体地涉及用于从气流(如天然气流)中去除可分离气体的氟化聚三唑膜，以及结合所述氟化聚三唑膜的气体分离系统，以及使用氟化聚三唑膜从气流(如天然气流)中分离可分离气体的方法。

背景技术

原料天然气经常被如酸性气体的可分离气体饱和，在用管道输送所述天然气之前必须先从天然气中分离并除去所述可分离气体。可分离气体通常包括溶解于水中时会形成酸性溶液的任何酸性气体化合物，例如硫化氢(H₂S)、二氧化碳(CO₂)和其他能够在水中形成酸性溶液的气体。当前的膜分离技术涉及费时的掺合或处理过程以达到合适的混合物水平。当前，去除不希望有的可分离气体是天然气加工中体积和效率的重点。因此，对于用于去除酸性气体的分离膜材料存在持续的需求。这种聚合物膜应显示出对酸性气体的渗透率增加，并且显示出酸性气体对轻质烃(如甲烷)的选择率。

发明内容

根据本公开的一些实施例，一种包含聚合物膜的气体分离系统包括与含有至少两种可分离气体的混合物的气流流体连通的聚合物膜。聚合物材料包括根据式(I)的氟化聚三唑聚合物：

在式(I)中，各R¹为经取代苯基或经取代苯胺基。经取代苯基或经取代苯胺基R¹可以被独立地选自氢、溴、氟、氯、碘、羟基、甲基、三氟甲基、二甲基氨基、叔丁基或二氟甲氧基的基团取代，只要取代基之一不是氢。在一些实例中，氟化聚三唑聚合物的聚合度(即，下标n)可以为100至175。在一些实施例中，聚合物膜的平均分子量为50kg/mol至75kg/mol。

根据另外的实施例，用于从气流中除去可分离气体的系统可以包括至少一个具有根据式(I)的氟化聚三唑聚合物的聚合物膜。所述系统可包括包含入口、滞留物出口和渗透物出口的分离器单元；和与分离器单元的入口流体连通的气流，所述气流包含至少两种可分离气体的混合物。所述聚合物膜可以配置于所述分离器单元内，使得仅渗透物可以在首先穿过所述膜之后从入口流向渗透物出口，并且使得滞留物在没有穿过膜的情况下从入口流向滞留物出口。所述系统进一步包括与分离器单元的滞留物出口流体连通的滞留物收集器；和与分离器单元的渗透物出口流体连通的渗透物收集器。

本文所描述的实施例的附加特征和优点将在下文的具体实施方式中进行阐述，并且将部分地由所属领域技术人员从所述描述而容易地清楚或通过实践本文所描述的实施例(包括下文的具体实施方式、权利要求书以及附图)而认识到。

应理解，前述一般描述和以下详细描述都描述了各种实施例，并且旨在提供用于理解所要求的主题的性质和特征的概述或框架。包括附图以提供对各种实施例的进一步理解并且将附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图说明本文所描述的各种实施例，并且与实施方式一起用于解释所要求保护主题的原理和操作。

附图说明

图1为根据实施例的聚合物膜的横截面示意图。

图2是根据实施例的用于从气流中去除可分离气体且包括根据实施例的聚合物膜的系统的示意图。