Un método para reacondicionar una membrana de separación de gases.

Un método de reacondicionamiento o de reparación de un sistema de membrana de separación de gases ya fabricado que ha estado en uso y que ha desarrollado un defecto o una fuga,

en donde dicho método comprende:

proporcionar un sistema de membrana de separación de gases existente que comprende un soporte poroso sobre el que está soportada una capa de membrana que comprende un primer material selectivo a los gases elegido entre metales selectivos a los gases y que tiene un espesor de membrana;

eliminar una porción de dicha capa de membrana con partículas abrasivas de mayor tamaño de un diámetro medio de más de 3 μm y a continuación pulir dicho primer material selectivo a los gases de dicha capa de membrana mediante el uso de partículas abrasivas ultrafinas de un diámetro medio en el intervalo de 0,01 μm a 3 μm para proporcionar así dicha capa de membrana que tiene un espesor de membrana reducido de 10 a 90 por ciento del espesor de la membrana original antes de dicha etapa de eliminación; y

depositar sobre dicha capa de membrana que tiene dicho espesor de membrana reducido una sobrecapa que comprende un segundo material selectivo a los gases elegido entre metales selectivos a los gases y que tiene un espesor de sobrecapa en el intervalo de 0,001 μm a 5 μm para proporcionar de esta forma dicho sistema de membrana de separación de gases que tiene dicha capa de membrana de dicho espesor de membrana reducido y dicha sobrecapa de dicho espesor de sobrecapa en donde la suma de dicho espesor de membrana reducido y dicho espesor de sobrecapa es menor que el espesor de membrana original antes de dicha etapa de eliminación y la suma de dicho espesor de sobrecapa y dicho espesor de membrana reducido está en el intervalo de 0,001 μm a 9,9 μm.

Un método para reacondicionar una membrana de separación de gases Esta invención se refiere a un método para la reparación o el reacondicionamiento de un sistema de membrana para la separación de gases, y al uso del mismo.

Se utilizan comúnmente módulos de separación de gases compuestos para separar selectivamente un gas concreto de una mezcla de gases. Estos módulos de separación de gases de material compuesto pueden hacerse de diversos materiales, incluyendo, por ejemplo, materiales compuestos poliméricos y metálicos. Aunque estos módulos de separación de gases de material compuesto pueden proporcionar alternativas efectivas y económicas para la separación de gases en condiciones de proceso de baja temperatura, a menudo son inadecuados para su uso en el procesamiento de separación de gases a alta temperatura y presión.

Se describen en la técnica anterior ciertos tipos de módulos de separación de gases que están destinados para su uso en aplicaciones de separación de gases a alta temperatura y que tienen estructuras que consisten en una membrana metálica permeable al gas selectiva, montada en la superficie de un sustrato poroso. Por ejemplo, la publicación de patente de EE.UU. 2004/0237780 describe un módulo de separación de gases para la separación selectiva de gas hidrógeno de una corriente gaseosa que contiene gas hidrógeno. Se enseña en dicha publicación que el módulo de separación de gases se realiza depositando primero un metal selectivo a los gases sobre un sustrato poroso y a continuación raspando el sustrato recubierto resultante y, después de eso, depositando una segunda capa de un metal selectivo para los gases sobre el sustrato poroso pulido recubierto. Entre las técnicas mencionadas para depositar el metal selectivo a los gases se incluyen el chapado no electrolítico, la deposición térmica, la deposición de vapor químico, el electrochapado, la deposición por pulverización, el recubrimiento “sputter” o pulverización catódica, la evaporación por haz de electrones, la evaporación por haz de iones y la pirólisis por pulverización. El paso intermedio de abrasión o raspado, o de pulido del sustrato revestido, se usa para eliminar morfologías desfavorables de la superficie del sustrato recubierto, pero no hay sugerencia alguna de que tal raspado o abrasión pueda ser utilizada con el fin de eliminar una porción sustancial del primer material depositado para proporcionar una membrana selectiva a los gases más delgada y densa. Y, además, esta publicación no reconoce los problemas asociados con el uso de medios de abrasión de tamaño de partícula grande y cómo tal uso de medios de tamaño de partícula grande restringe la capacidad para proporcionar espesores de membrana más delgados debido a la profundidad de los arañazos causados por el medio de abrasión.

También, aunque el documento US 2004/0237780 describe un método de fabricación de un módulo de separación de gases que incluye una membrana selectiva a los gases densa que está soportada sobre un sustrato, no enseña ningún método económico para el reacondicionamiento o la reparación de un módulo de separación de gases ya fabricado cuando la membrana del mismo tiene un defecto tal que ya no es, o nunca lo fue, estanca a los gases de forma que evite fugas de gases no deseados a través de la membrana durante su uso. Las enseñanzas de la publicación, en cambio, se dirigen a un método de fabricación de un módulo de separación de gases nuevo o de uno original.

Es deseable proporcionar un módulo o sistema de separación de gases compuesto que tiene una membrana selectiva a los gases con un espesor que es tan delgado como sea posible para mejorar la velocidad de permeación de gas (flujo de gas) a través del mismo y para reducir al mínimo la cantidad de materiales metálicos caros, por ejemplo paladio, plata y oro, que se utilizan en su fabricación. La membrana selectiva a los gases debe ser estanca al gas o de otra forma libre de defectos que provoquen fugas de gases que normalmente no son permeables a través del material de membrana selectivo a los gases.

Además es deseable proporcionar un método de reacondicionamiento de un sistema de separación de gases de material compuesto que es defectuoso o que se ha convertido en defectuoso o dañado por el uso, de manera que la membrana selectiva a los gases del mismo ya no es estanca a los gases.

También es deseable proporcionar un método para hacer un sistema de separación de gases de material compuesto que tiene un espesor de la membrana selectiva a los gases excepcionalmente delgada, que es estanco a los gases.

En consecuencia, se proporciona un método de reacondicionamiento o de reparación de un sistema de membrana de separación de gases ya fabricado que ha estado en uso y que ha desarrollado un defecto o una fuga, en donde dicho método comprende:

proporcionar un sistema de membrana de separación de gases existente que comprende un soporte poroso sobre el que está soportada una capa de membrana que comprende un primer material selectivo a los gases elegido entre metales selectivos a los gases y que tiene un espesor de membrana;

eliminar una porción de dicha capa de membrana con partículas abrasivas de mayor tamaño de un diámetro medio de más de 3 μm y a continuación pulir dicho primer material selectivo a los gases de dicha capa de membrana mediante el uso de partículas abrasivas ultrafinas de un diámetro medio en el intervalo de 0, 01 μm a 3 μm para proporcionar así dicha capa de membrana que tiene un espesor de membrana reducido de 10 a 90 por ciento del espesor de la membrana original antes de dicha etapa de eliminación; y

depositar sobre dicha capa de membrana que tiene dicho espesor de membrana reducido una sobrecapa que comprende un segundo material selectivo a los gases elegido entre metales selectivos a los gases y que tienen un espesor de la sobrecapa en el intervalo de 0, 001 μm a 5 μm para proporcionar de esta forma dicho sistema de membrana de separación de gases que tiene dicha capa de membrana de dicho espesor de membrana reducido y dicha sobrecapa de dicho espesor de sobrecapa en donde la suma de dicho espesor de membrana reducido y dicho espesor de sobrecapa es menor que el espesor de la membrana original antes de dicha etapa de eliminación y la suma de dicho espesor de sobrecapa y dicho espesor de membrana reducido está en el intervalo de 0, 001 μm a 9, 9 μm.

El sistema de membrana de separación de gases comprende: un soporte poroso sobre el cual está soportada una capa de membrana de un primer material selectivo a los gases habiendo sido eliminada del mismo una porción sustancial del mismo mediante el uso de un abrasivo ultrafino para proporcionar así dicha capa de membrana que tiene un espesor de membrana reducido, en donde dicha capa de membrana está cubierta con una sobrecapa de un segundo material selectivo a los gases, y en donde dicha sobrecapa tiene un espesor de sobrecapa de forma que proporcione así dicho sistema de membrana de separación de gases que tiene dicha capa de membrana de dicho espesor de membrana reducido y dicha sobrecapa de dicho espesor de sobrecapa.

El sistema de membrana de separación de gases puede usarse en un procedimiento para la separación de hidrógeno de una corriente de gas que contiene hidrógeno, en donde dicho procedimiento comprende: hacer pasar dicha corriente de gas que contiene hidrógeno sobre un sistema de membrana de separación de gases reacondicionado, como se obtiene por el método anteriormente descrito, bajo unas condiciones de temperatura y presión tales que el hidrógeno procedente de dicha corriente de gas que contiene hidrógeno pasa selectivamente a través de dicho sistema de membrana de separación de gases; y recuperar el hidrógeno así separado.

La fig. 1A presenta una sección transversal de un sistema de membrana de separación de gases que incluye un soporte poroso sobre el cual está soportada una capa de membrana de un primer material selectivo a los gases.

La fig. 1B presenta una sección transversal del sistema de membrana de separación de gases de la fig. 1A después de haberse eliminado del mismo una porción significativa del primer material selectivo a los gases de la capa de membrana para proporcionar así una capa de membrana de un espesor de membrana reducido.

La fig. 1C presenta una sección transversal del sistema de membrana de separación de gases después de aplicar o depositar una sobrecapa de un segundo material selectivo a los gases sobre la superficie de la capa de membrana del sistema de separación de gases de la fig. 1B.

La fig. 2 representa una sección transversal de un sistema de membrana de separación de gases tubular de la invención... [Seguir leyendo]

1. Un método de reacondicionamiento o de reparación de un sistema de membrana de separación de gases ya fabricado que ha estado en uso y que ha desarrollado un defecto o una fuga, en donde dicho método comprende:

proporcionar un sistema de membrana de separación de gases existente que comprende un soporte poroso sobre el 5 que está soportada una capa de membrana que comprende un primer material selectivo a los gases elegido entre metales selectivos a los gases y que tiene un espesor de membrana;

eliminar una porción de dicha capa de membrana con partículas abrasivas de mayor tamaño de un diámetro medio de más de 3 μm y a continuación pulir dicho primer material selectivo a los gases de dicha capa de membrana mediante el uso de partículas abrasivas ultrafinas de un diámetro medio en el intervalo de 0, 01 μm a 3 μm para proporcionar así dicha capa de membrana que tiene un espesor de membrana reducido de 10 a 90 por ciento del espesor de la membrana original antes de dicha etapa de eliminación; y

depositar sobre dicha capa de membrana que tiene dicho espesor de membrana reducido una sobrecapa que comprende un segundo material selectivo a los gases elegido entre metales selectivos a los gases y que tiene un espesor de sobrecapa en el intervalo de 0, 001 μm a 5 μm para proporcionar de esta forma dicho sistema de membrana de separación de gases que tiene dicha capa de membrana de dicho espesor de membrana reducido y dicha sobrecapa de dicho espesor de sobrecapa en donde la suma de dicho espesor de membrana reducido y dicho espesor de sobrecapa es menor que el espesor de membrana original antes de dicha etapa de eliminación y la suma de dicho espesor de sobrecapa y dicho espesor de membrana reducido está en el intervalo de 0, 001 μm a 9, 9 μm.

2. Un método según la reivindicación 1, en donde el espesor de membrana original antes de dicha etapa de 20 eliminación está en el intervalo de 1 μm a 50 μm.

3. Un método según la reivindicación 1, en donde las partículas abrasivas ultrafinas tienen un diámetro medio en el intervalo de 0, 01 μm a 2 μm.