Мембрана с высоким уровнем сепарационной избирательности
Номер патента: 11728
Опубликовано: 28.04.2009
Авторы: Фолконер Джон Л., Арвидсон Сара А., Ноубл Ричард Д., Ли Шигуанг
Формула / Реферат
1. Способ обработки мембраны молекулярного фильтра для увеличения ее сепарационной избирательности, отличающийся тем, что на поверхность цеолитных пор мембраны воздействуют модифицирующей добавкой, способной к поглощению на поверхности цеолитных пор посредством физической адсорбции и/или тепло-реверсивно химической адсорбции.
2. Способ по п.1, при котором мембрана является опорной.
3. Способ по п.1, при котором улучшается избирательность мембраны при сепарации углекислого газа и метана.
4. Способ по п.1, при котором мембрана является силикоалюминофосфатной (SAPO).
5. Способ по п.4, при котором силикоалюминофосфат (SAPO) выбран из группы силикоалюминофосфатов, состоящей из SAPO-5, SAPO-11, SAPO-16, SAPO-17, SAPO-20, SAPO-31, SAPO-34, SAPO-37, SAPO-40, SAPO-41, SAPO-42 и SAPO-44.
6. Способ по п.4, при котором силикоалюминофосфат (SAPO) является SAPO-34.
7. Способ по п.1, при котором мембрана имеет структуру типа deca-dodecasil 3R (DD3R).
8. Способ по п.1, при котором мембрана выполнена из цеолита А.
9. Способ по п.1, при котором мембрана имеет структуру типа MFI или MEL.
10. Способ по п.9, при котором мембрана имеет тип ZSM-5 или ZSM-5 с изоморфным замещением либо с помощью В, Fe, Ge или Ga, либо посредством их сочетаний.
11. Способ по п.9, при котором мембрана имеет тип ZSM-11 или ZSM-11 с изоморфным замещением либо с помощью В, Fe, Ge или Ga, либо посредством их сочетаний.
12. Способ по п.1, при котором мембрана выполнена с малыми порами для молекулярного фильтра.
13. Способ по п.1, при котором мембрана выполнена с порами среднего размера для молекулярного фильтра.
14. Способ по п.1, при котором мембрана выполнена с большими порами для молекулярного фильтра.
15. Способ по п.1, при котором мембрана молекулярного фильтра содержит участки с кислотой Брэнстеда.
16. Способ по п.15, при котором модифицирующая добавка поглощается в районе указанных участков с кислотой.
17. Способ по пп.1, 6 или 15, при котором модифицирующая добавка является аммиаком или амином.
18. Способ по п.1, при котором модифицирующая добавка представлена кремневодородами или аминами, которые реагируют с кислотными участками цеолитов.
19. Опираемая мембрана, содержащая пористую опору и насыщенные, содержащие пористые опорные и насыщенные аммиаком кристаллы силикоалюминофосфата SAPO-34, которые образуют слой по крайней мере с одной стороны опоры; при этом избирательность при отделении углекислого газа от аммиака определяется величиной показателя, превышающей по своему значению число, равное 42000, при температуре, изменявшейся в диапазоне от 297 до 323 K, и при перепаде давления через мембрану, находящемся в пределах примерно от 2,3 до приблизительно 3,0 МПа, при этом концентрация углекислого газа изменялась в диапазоне примерно от 25 до приблизительно 70 мол.%.
20. Способ отделения компонента первого газа из газовой смеси, содержащей, по крайней мере, компоненты первого и второго газов, включающий
подачу потока, включающего в себя компоненты первого и второго газов с целью их доставки к стороне модифицированной мембраны для молекулярного фильтра, при этом мембрана имеет сторону подачи фильтрата и является избирательно проницаемой для компонента первого газа по отношению к компоненту второго газа,
приложение движущего усилия, достаточного для того, чтобы позволять компоненту первого газа проникать через мембрану, для этого создают поток фильтрата, обогащенного компонентом первого газа, со стороны фильтрата мембраны,
отличающийся тем, что поверхность цеолитных пор мембраны обработана модифицирующей добавкой, способной к поглощению на поверхности цеолитных пор посредством физической адсорбции и/или тепло-реверсивно химической адсорбции.
21. Способ по п.20, при котором модифицированная мембрана является насыщенной аммиаком, опираемой силикоалюминофосфатной мембраной SAPO-34, двуокись углерода является компонентом первого газа, а метан является компонентом второго газа.
22. Способ по п.20, при котором поток подачи состоит из природного газа.
23. Способ по п.20, при котором мембрана является силикоалюминофосфатной мембраной (SAPO).
24. Способ по п.20, при котором мембрана является мембраной SAPO-34.
25. Способ по п.20, при котором мембрана молекулярного фильтра включает участки с кислотой Брэнстеда и модифицирующая добавка поглощается на указанных кислотных участках.
26. Способ по п.20, при котором модифицирующая добавка является аммиаком или амином.
27. Способ по пп.20, 24 или 25, при котором модифицирующая добавка является аммиаком.
28. Способ по п.20, при котором мембрана молекулярного фильтра содержит нецеолитные поры и модифицирующая добавка поглощается через нецеолитные поры.
29. Способ по п.1, при котором мембрана молекулярного фильтра содержит нецеолитные поры и модифицирующая добавка поглощается через нецеолитные поры.
Текст
011728 Эта заявка представляет собой в полном объеме первую заявку 60/598,733, поданную в Патентное Ведомство США 3 августа 2004 года для установления конвенционного приоритета изобретения по данной заявке. Предпосылки для создания изобретения Это изобретение относится к области техники создания мембран цеолитного типа, избирательность которых усовершенствована с помощью поглощения модифицирующей добавки, находящейся внутри и/или на мембране. Полезная для этого модифицирующая добавка включает в себя аммиак. Цеолиты, главным образом, состоят из кремния, алюминия и кислорода и имеют трехмерную микропористую кристаллическую каркасную структуру, в значительной степени состоящую из тетраэдров[SiO4]4- и [AlO4]5-. Для уравновешивания отрицательного заряда в связи с включением атомов алюминия в каркас катионы включаются в полости и каналы каркаса. Клетки, каналы и полости, созданные в кристаллическом каркасе, могут позволять осуществлять сепарацию смесей молекул на основе их действительных размеров. Различные цеолиты могут иметь различные соотношения между количествами алюминия и кремния, и тетраэдры также могут изоструктурно замещаться другими элементами, такими как В, Fe, Ga, Ge,Mn, P и Ti. В предельном случае цеолитные молекулярные фильтры могут иметь соотношение Si/Al,приближающееся к бесконечно большой величине. Кремниевые молекулярные фильтры не имеют отрицательного заряда каркаса, указывают на наличие высокой степени гидрофобности и не имеют возможности ионного обмена. Молекулярные фильтры типа Silicalite-1, Silicalite-2 и Deca-dodecasil 3R (DD3R) являются примерами выполнения кремниевых молекулярных фильтров. Алюминофосфатные молекулярные фильтры (AIPO), главным образом, состоят из алюминия, фосфора и кислорода и имеют трехмерную пористую кристаллическую каркасную структуру, в основном,состоящую из тетраэдров [РО 4]3- и [AlO4]5-. Силикоалюминофосфатные молекулярные фильтры (SAPO) в значительной степени состоят из Si, Al, P и О и имеют трехмерную, микропористую, каркасную структуру, главным образом, состоящую из тетраэдров [РО 4]3-, [AlO4]5- и [SiO4]4-. Каркасные структуры молекулярных фильтров более подробно рассматриваются Баэрлочером и др. (см. публикацию: Baerlocher, Ch.,et al., 2001, Atlas of Framework Structures Types, 5th revised ed., Elsevier, Amsterdam). Мембраны молекулярных фильтров были предложены для использования с целью сепарации газовых смесей. Некоторые типы мембран для молекулярных фильтров испытывались для отделения углекислого газа и метана друг от друга из газовых смесей СО 2 and CH4, причем среди этих мембран были цеолитные мембраны типа FAU (см. публикацию: Kusakabe, K. et al., 1997, Ind. Eng. Chem. Res., 36, 649 и публикацию Weh, K. et al., 2002, Micropor. Mesopor. Mater. 54, 47), цеолитные мембраны типа MFI (см. публикацию: Van der Broeke, L.J.P. et al., 1999, Chem. Eng. ScL, 54, 259; публикацию: Poshusta, J.C. et al.,1999, J. Membr. ScL, 160, 115), силикоалюминофосфатные мембраны типа SAPO-34 (см. публикацию:Journal., 46 (4), 779), цеолитные мембраны типа LTA (см. публикацию Aoki K. et al., 1998, J. Membr. ScL,141, 197), цеолитные мембраны типа ETS-4 (см. публикацию Guan, G. et al., 2002, Sep. Sci. Technol., 37,1031) и мембраны DD3R (см. публикацию Tomita, Т. et al., Micropor. Mesopor. Mater., 2004, 68, 71-75). Томита и др. сообщили о наличии показателя чувствительности, равного 220, при фильтрации углекислого газа и метана через мембрану DD3R при соотношении их в газовой смеси, равном 50/50, и при температуре, равной 301 K. К. Пошуста и др. (см. ранее указанную публикацию от 2000 года) сообщили о наличии показателя чувствительности, равного 34, при фильтрации углекислого газа и метана через силикоалюминофосфатную мембрану SAPO-34 при соотношении их в газовой смеси, равном 50/50, и при температуре, равной 300 K. К. Фалконер и др. (см. их заявку 10/805183 на патент США) сообщили о наличии показателя чувствительности, превышающего величину, равную 60, при фильтрации углекислого газа и метана через силикоалюминофосфатную мембрану SAPO-34 при соотношении их в газовой смеси,равном 50/50, при температуре, равной 297 K, и при перепаде давления, составлявшем 138 кПа. Пошуста и др. (см. вышеуказанную публикацию от 1999 года) сообщили о наличии показателя чувствительности,равного 5,5, при фильтрации углекислого газа и метана через мембрану типа H-ZSM-5 со структуройMFI при соотношении их в газовой смеси, равном 50/50, и при температуре, равной 301 K. Сообщалось о поглощении аммиака и других соединений на молекулярных фильтрах. Цеолиты обрабатывались аммиаком в целях измерения кислотности цеолитов. Кислотность цеолитов измерялась по десорбции сорбированного аммиака (см. публикацию: Dyer, A., An Introduction to Molecular Sieves, 1988,John Wiley and Sons, New York, p. 124). Силикоалюминофосфаты также обрабатывались аммиаком для популяции мест измеряемого окисления. В патенте США 5248647, полученном Бэргером и др., сообщается о популяции замененных мест окисления силикоалюминофосфатов после кальцинирования посредством контакта силикоалюминофосфатов со смесью аммиака и гелия с последующей десорбцией аммиака. Обработка металлофосфатных молекулярных фильтров аммиаком, как сообщают, предназначена для стабилизации молекулярных фильтров. В заявке 2003/0149321 А 1 на патент США, поданной Мисом и др., и в публикации Миса и др., а именно: Mees, F.D.P, et al., 2003, Chem. Commun., 1, pp. 44-45,сообщается о стабилизации металлоалюминофосфатных молекулярных фильтров, включающих силикоалюминофосфат SAPO-34, с помощью обработки аммиаком. Мисс и др. сообщают, что аммиак хемо-1 011728 сорбировался на кислотных каталитических участках металлоалюминофосфатного молекулярного фильтра. Бухгольц и др. сообщают об осуществлении двухступенчатого процесса поглощения для силикоалюминофосфатов SAPO-34 и SAPO-37 (см. публикацию: Buchholz et al., 2004, J. Phys. Chemistry, Vol. 108, pp. 3107-3113). Как сообщалось, первая ступень состояла в поглощении аммиака исключительно у кислотных мостовых групп ОН (SiOHAl) Бронстеда, приводящих к образованию ионов аммиака (в видеNH4). Вторая ступень насыщения аммиаком, о которой сообщалось, что она происходила при увеличенном охвате аммиаком, состояла в координировании молекул аммиака с атомами алюминия в каркасе. Мисс и др. (см. описание изобретения по патенту США 6756516) также сообщают о стабилизации металлоалюминофосфатных молекулярных фильтров посредством обработки одним или большим количеством соединений, содержащих азот, выбранных из группы, состоящей из аминов, моноциклических гетероциклических соединений, органонитрильных соединений и смесей их таким образом, что соединение, содержащее азот, хемисорбировалось и/или физически сорбировалось с помощью молекулярного фильтра. В патенте США 6051746, выданном на имя Сана и др., сообщается о модификации катализаторов небольшого пористого молекулярного фильтра посредством поглощения на катализаторе ароматических гетероциклических соединений с конденсированными ядрами. Модифицированные катализаторы, как сообщалось, имели увеличенную избирательность к олефинам. Модификаторы содержали ароматические гетероциклические соединения с конденсированными ядрами и по крайней мере с тремя взаимосвязанными кольцевыми структурами, имеющими по крайней мере один атом азота в качестве циклического заместителя, причем каждая кольцевая структура имела по крайней мере пять кольцевых элементов и их соли четырехзамещенного основания. Аммиачный катионный обмен цеолитов также известен из существующего уровня техники (см. публикацию: Dyer, A., An Introduction to Molecular Sieves, 1988, John Wiley and Sons, New York, p. 121). Насыщенные аммиаком цеолиты затем кальцинировались для того, чтобы вырабатывать водородную форму цеолита. В патенте США 6051745 сообщается о нитрировании силикоалюминофосфатов, которые могут получаться из смесей аммиака и водорода. Краткое содержание изобретения Настоящее изобретение предусматривает разработку модифицированных мембран для молекулярных фильтров с улучшенной избирательностью при сепарации компонентов газовых смесей и разработку способов изготовления и использования таких мембран. Мембраны молекулярных фильтров модифицированы с помощью поглощения модифицирующей добавки, такой как аммиак, вовнутрь и/или на поверхности мембраны. При воплощении изобретения модифицированные мембраны молекулярных фильтров являются теми, которые считаются имеющими опору. При реализации изобретения модифицированные мембраны молекулярных фильтров, выполненные в соответствии с изобретением, имеют улучшенную избирательность по отношению к углекислому газу/метану. Отделение углекислого газа от метана является важным при обработке природного газа по той причине, что углекислый газ уменьшает содержание энергии в природном газе. Множество скважин с природным газом содержат углекислый газ при большой его концентрации (доходящей до 70%), и наибольшая часть этого углекислого газа должна удаляться перед доставкой и использованием природного газа. Для увеличения потока через мембрану желательно применять относительно высокий перепад давления поперек мембраны. При процессах сепарации природного газа в промышленных масштабах перепад давления через мембрану может быть равным нескольким мегапаскалям. Например, в газовой промышленности трансмембранный перепад давления составляет около 6 МПа. Полимерные мембраны в настоящее время используются для удаления углекислого газа в некоторых случаях при низких величинах давления в углекислом газе. Высокие парциальные давления углекислого газа пластифицируют полимеры и таким образом ограничивают использование полимерных мембран для отделения друг от друга углекислого газа и метана. Модифицированная мембрана для молекулярного фильтра может являться выполненной из силикоалюминофосфата SAPO-34. Модифицированная мембрана для молекулярного фильтра может являться также мембраной типа ZSM-5 или мембраной другого типа для молекулярного фильтра. Мембраны, выполненные из силикоалюминофосфата SAPO-34, являются теми, которые изготовлены из неорганического материала и которые могут иметь превосходную тепловую, механическую и химическую стойкость, хорошую сопротивляемость эрозии и стойкость по отношению к большой величине давления по сравнению с обычными полимерными мембранами. Мембраны, выполненные из силикоалюминофосфата SAPO-34 и модифицированные с помощью аммиака, имеют улучшенную избирательность при отделении углекислого газа от метана по сравнению с немодифицированными мембранами, изготовленными из силикоалюминофосфата SAPO-34. При воплощении изобретения имеется, по крайней мере,трехкратное увеличение величины показателя избирательности при отделении углекислого газа от аммиака. При воплощении настоящего изобретения предусмотрено наличие опираемых мембран, содержащих пористые опорные и насыщенные аммиаком кристаллы силикоалюминофосфата SAPO-34, которые образуют слой, по крайней мере, с одной стороны опоры; при этом избирательность при отделении угле-2 011728 кислого газа от аммиака определяется величиной показателя, превышающей по своему значению число,равное 42000, при температуре, изменявшейся в диапазоне от 297 до 342 K, и при перепаде давления через мембрану, находящемся в пределах примерно от 2,3 до приблизительно 3,0 МПа, при этом концентрация углекислого газа изменялась в диапазоне примерно от 25 до приблизительно 70 мол.%. При воплощении изобретения оно обеспечивает разработку способа обработки молекулярного фильтра для увеличения его избирательности при сепарации, причем этом способ содержит рабочие операции: а) обеспечения наличия мембраны молекулярного фильтра иb) поглощения модифицирующей добавки мембраной внутрь нее, на ее поверхности или как на ее поверхности, так и вовнутрь мембраны. При варианте воплощения изобретения способ обеспечивает наличие у мембраны избирательности углекислого газа/метана. При варианте реализации изобретения модифицирующей добавкой является аммиак. При варианте воплощения изобретения оно обеспечивает наличие разработки способа отделения компонента первого газа из газовой смеси, содержащей, по крайней мере, компоненты первого и второго газов, при этом способ содержит рабочие операции:a) обеспечения наличия модифицированной мембраны для молекулярного фильтра, при этом мембрана имеет сторону подачи и проницаемости, которая является избирательно проницаемой для компонента первого газа по отношению к компоненту второго газа и является модифицированной с помощью поглощения модифицирующей добавки;b) применения подающего потока, включающего в себя компоненты первого и второго газов с целью их доставки к стороне подачи мембраны;c) обеспечения наличия движущего усилия, достаточного для того, чтобы позволять компоненту первого газа проникать через мембрану, благодаря чему создают поток фильтрата, обогащенного компонентом первого газа, от проницаемой стороны мембраны. Модифицирующей добавкой может быть аммиак. Модифицированная мембрана может быть выполнена из насыщенного аммиаком силикоалюминофосфата SAPO-34 и может использоваться для отделения углекислого газа от метана. Краткое описание сопроводительных чертежей Фиг. 1 А и 1 В показывают полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа фотоснимки мембраны, выполненной из силикоалюминофосфата SAPO-34 перед ее модификацией. На фиг. 1 А показана поверхность, а на фиг. 1 В изображено поперечное сечение. На фиг. 2 показаны одиночные газовые потоки для углекислого газа при функциональной зависимости от перепада давления и при температуре, равной 295 K, через необработанную мембрану, выполненную из силикоалюминофосфата SAPO-34, и мембрану из того же материала, но обработанную аммиаком. На чертеже, изображенном на фиг. 3, показаны одиночные газовые потоки для метана при функциональной зависимости от перепада давления и при температуре, равной 295 K, через необработанную мембрану, выполненную из силикоалюминофосфата SAPO-34, и мембрану из того же материала, но обработанную аммиаком. Давление проницаемости было равно 0,08 МПа. На чертеже, изображенном на фиг. 4, показана идеальная избирательность для углекислого газа/метана при функциональной зависимости от перепада давления и при температуре, равной 295 K, через необработанную мембрану, выполненную из силикоалюминофосфата SAPO-34, и мембрану из того же материала, но обработанную аммиаком. Давление проницаемости было равно 0,08 МПа. На чертеже, изображенном на фиг. 5, показаны одиночные газовые проницаемости углекислым газом и метаном и идеальная избирательность углекислого газа/метана при функциональной зависимости от изменения температуры и при пропускании через мембрану, выполненную из силикоалюминофосфатаSAPO-34 и обработанную аммиаком. Давление подачи равнялось 3,1 МПа, а давление проницаемости равнялось 0,08 МПа. На чертеже, изображенном на фиг. 6, показаны газовые проницаемости углекислым газом и метаном и избирательность при отделении углекислого газа от метана из их смеси (при соотношении их количеств, равном 50/50) в функциональной зависимости от изменения перепада давления при пропуске до модификации через мембрану, выполненную из силикоалюминофосфата SAPO-34. Давление проницаемости было равно 84 кПа, а температура равнялась 295 K. На чертеже, изображенном на фиг. 7, показана газовая проницаемость углекислым газом из смеси углекислого газа и метана (при соотношении их количеств в смеси, равном 50/50) в функциональной зависимости от изменения перепада давления при пропуске через мембрану, выполненную из силикоалюминофосфата SAPO-34 и модифицированную аммиаком. Давление проницаемости было равно 84 кПа, а температура равнялась 295 K. Чертеж, изображенный на фиг. 8, иллюстрирует сравнение расходов в потоках углекислого газа и метана для одиночных газов из газовой их смеси (при количественном их соотношении в смеси, равном 50/50) при температуре, равной 295 K, и при функциональной зависимости от изменения перепада парциального давления при пропускании через мембрану, выполненную из силикоалюминофосфата SAPO-3 011728 34 и обработанную аммиаком. Чертеж, изображенный на фиг. 9, иллюстрирует влияние концентрации концентрата углекислого газа на концентрацию фильтрата метана и избирательность углекислого газа/метана при пропускании через мембрану, выполненную из силикоалюминофосфата SAPO-34 и обработанную аммиаком. Температура равнялась 295 K. Давление подачи равнялось 0,77 МПа, а давление проницаемости составляло 0,08 МПа. Чертеж, изображенный на фиг. 10, иллюстрирует влияние концентрации концентрата углекислого газа на концентрацию фильтрата метана при пропускании через мембрану, выполненную из силикоалюминофосфата SAPO-34 и обработанную аммиаком. Давление проницаемости составляло 0,08 МПа. Чертеж, изображенный на фиг. 11, показывает проницаемость углекислым газом при температурах, равных 323 и 373 K, при давлении подачи, равном 3 МПа, и давлении проницаемости, составлявшем 0,4 МПа,при пропуске через мембрану, выполненную из силикоалюминофосфата SAPO-34 и обработанную аммиаком. Подробное описание изобретения Вообще, термины и фразы, используемые здесь в описании изобретения, имеют значение, распознаваемое при существующем уровне техники, и они могут быть найдены при цитировании стандартных текстов, журнальных статей и указании на контекст, известный для специалистов в данной области техники. Предусматриваются следующие определения для разъяснения их конкретного использования в контексте изобретения. Согласно тому, как здесь использовано, материал цеолитного типа является тем, который применяется для изготовления молекулярного фильтра. Материал, из которого выполняется молекулярный фильтр, имеет микропористую кристаллическую каркасную структуру, состоящую из тетраэдров, имеющих катион в увязке тетраэдров с 4 атомами кислорода. Тетраэдры в совокупности собраны друг с другом таким образом, что атом кислорода на каждом углу тетраэдра коллективизируется с таким же атомом кислорода из другого тетраэдра. Для цеолитов катионом является Al3+ или Si4+. Согласно тому, как здесь используется, термин "микропористый" относится к поре, диаметр которой меньше чем приблизительно 2 нм. Молекулярные фильтры могут классифицироваться как те, которые имеют поры малого, среднего или большого размера, что осуществляется на основе учета размера самых больших кислородных ядер в структуре. Кристаллический силикоалюминофосфат SAPO-5 имеет структуру типа AFI, которая содержит ядра из 12 атомов кислорода, 6 атомов кислорода и 4 атомов кислорода. СиликоалюминофосфатSAPO-5 считается типичным молекулярным фильтром с большими порами. В противоположность этому,кристаллический силикоалюминофосфат SAPO-11 имеет структуру, которая содержит ядра из 10 атомов кислорода, 6 атомов кислорода и 4 атомов кислорода. Силикоалюминофосфат SAPO-11 считается типичным молекулярным фильтром с порами среднего размера. Структуры, в которых наибольшее ядро содержит 8 или меньшее количество атомов кислорода, типично считаются молекулярными фильтрами с порами малого размера. Молекулярные фильтры с порами малого размера включают в себя цеолит А,силикоалюминофосфат (SAPO)-34 и материал Deca-dodecasil 3R. Молекулярные фильтры с порами среднего размера включают в себя ZSM-5, ZSM-11 и SAPO-11. Молекулярные фильтры с порами большого размера включают в себя силокоалюминофосфаты SAPO-5 и SAPO-37. Пропуск газов через мембраны молекулярных фильтров Пропуск газов через мембрану цеолитного типа или мембрану молекулярного фильтра может описываться посредством использования нескольких параметров. Согласно тому, как здесь использовано,мембрана является полупроницаемым барьером между двумя фазами, который способен ограничивать продвижение молекул поперек барьера весьма специфическим образом. Согласно тому, как здесь использовано, расход Ji через мембрану является количеством молекул конкретного компонента i, пропускаемым в единицу времени через единицу площади поверхности перпендикулярно по отношению к толщине. Проницаемость или расход Pj, нормализированный по давлению, является расходом компонента i,приходящимся на единицу трансмембранного движущего усилия. Для процесса диффузии трансмембранное движущее усилие является градиентом химического потенциала для компонента (см. публикацию Karger, J., Ruthven, D.M., Diffusion in Zeolites, John Wiley and Sons: New York, 1992, pp. 9-10). Избирательность Si/j мембраны для компонента i по отношению к компоненту j является проницаемостью компонентом i, разделенной на проницаемость компонентом j. Идеальная избирательность является отношением проницаемостей, полученных при экспериментах с проницаемостью одиночным газом. Реальная избирательность (также называемая сепарационной избирательностью) для газовой смеси может отличаться от идеальной избирательности. Для двух газовых компонентов i и j сепарационная избирательность Si/j является большей, чем та,при которой подразумевается, что мембрана является избирательно проницаемой компонентом i. Если подаваемый поток, содержащий оба компонента, поступает к одной стороне мембраны, поток фильтрата,существующий на другой стороне от мембраны (стороне отфильтрованного потока), будет обогащаться компонентом i при обеднении в отношении компонента j. Чем больше избирательность сепарации, тем больше обогащение компонентом i потока фильтрата. На пропускание газов через поры цеолита могут влиять несколько факторов. Согласно тому, как-4 011728 здесь использовано, "поры цеолита" являются теми, которые образованы кристаллическим каркасом материала цеолитного типа. Модель, предложенная Кэйзером и др. (см. публикацию: J. Memb. ScL, 1998,147, p. 159), уже применялась к мембранам, выполненным из силикоалюминофосфата SAPO-34 (см. публикацию: Poshusta et al., AlChE Journal, 2000, 46 (4), pp. 779-789). В этой модели утверждается, что оба молекулярных размера в отношении пор цеолита и в отношении интенсивностей определяют виды ускоренной проницаемости при наличии двухкомпонентной смеси. Это вызывает возникновение трех режимов сепарации, когда оба компонента имеют способность диффундировать через поры молекулярного фильтра. При первом режиме обе молекулы имеют похожие интенсивности поглощения, но одна из них больше другой, и диффузия молекулы ограничивается стенками пор. При первом режиме мембрана является избирательной в отношении молекулы с уменьшенным размером. При втором режиме обе молекулы имеют одинаковые кинетические диаметры, но одна поглощается более сильно. При втором режиме мембрана является избирательной в отношении сильно поглощающей молекулы. При третьем режиме молекулы имеют диаметры и интенсивности поглощения, которые являются значительно отличающимися. Влияние каждого механизма может комбинироваться для усиления сепарации или конкурировать для уменьшения избирательности. На пропускание газов через мембрану кристаллического молекулярного фильтра могут также влиять любые "нецеолитные поры" в структуре мембраны. "Нецеолитные поры" являются теми, которые не образованы кристаллическим каркасом. Межкристаллические поры являются примером наличия нецеолитных пор. Вклад нецеолитных пор в расход газа через мембрану цеолитного типа зависит от количества, размера и избирательности этих пор. Если нецеолитные поры являются достаточно большими, пропуск через мембрану может осуществляться в соответствии с диффузией Кнудсена или в соответствии с вязким течением. Для цеолитных мембран типа MFI сообщается, что нецеолитные поры, которые позволяют иметь наличие вязкого потока и потока Кнудсена, уменьшают избирательность (см. публикацию:membranes", J. Membr. Sci., 160, 115). Мембраны, модифицированные в соответствии с изобретением, являются избирательно проницаемыми для некоторых газов по отношению к другим газам. Например, модифицированные мембраны,выполненные из силикоалюминофосфата SAPO-34 в соответствии с изобретением, могут быть избирательно проницаемыми углекислым газом по сравнению с проницаемостью их метаном. Следовательно,изобретение предусматривает создание способа сепарации двух газов в подаваемом потоке, включающем в себя эти два газовых компонента, при использовании мембран, выполненных в соответствии с изобретением. Подаваемый поток применяется со стороны подачи его на мембрану, вырабатывая концентратный задерживаемый поток и пропущенный через фильтр поток фильтрата. Для того, чтобы разделять газы друг от друга, достаточное трансмембранное движущее усилие должно прикладываться по крайней мере к одному газу, проникающему через мембрану. При воплощении изобретения оба газа проходят сквозь мембрану. Если мембрана является избирательно проницаемой компонентом первого газа по сравнению с проницаемостью ее компонентом второго газа, поток фильтрата будет обогащаться компонентом первого газа, тогда как поток концентрата будет обедняться по содержанию первого компонента. Наличием потока фильтрата, обогащенного компонентом первого газа, подразумевается, что концентрация компонента первого газа в прошедшем через фильтр потоке больше, чем его концентрация в подаваемом потоке. Аналогично, задерживаемый поток концентрата будет обеднен в отношении компонента первого газа, чем подразумевается, что концентрация компонента первого газа в задерживаемом потоке концентрата меньше, чем его концентрация в подаваемом потоке. Мембраны, модифицированные в соответствии с изобретением, являются пригодными для сепарации неконденсирующегося газа, паров, состоящих из органических веществ и комбинации этого газа и этих паров. Мембранный синтез Мембраны молекулярных фильтров могут наращиваться посредством местной кристаллизации на пористой опоре для образования поддерживаемой мембраны. Согласно тому, как здесь использовано,опираемая мембрана является той, которая прикреплена к опоре. Из существующего уровня техники известны гели для образования кристаллов молекулярных фильтров, но предпочтительные гелевые композиции для образования мембран могут отличаться от предпочтительных композиций, предназначенных для образования несвязанных кристаллов или гранул. Предпочтительная гелевая композиция может изменяться в зависимости от желательных величин температуры и времени кристаллизации. При воплощении изобретения мембрана молекулярного фильтра может образовываться посредством наличия пористой опоры, которая контактирует с гелем для образования молекулярного фильтра,содержащим органическое вещество для матричной сборки, при этом пористая опора и гель для образования молекулярного фильтра нагреваются для образования цеолитного слоя, по крайней мере, на участке поверхности пористой опоры; цеолитный слой подвергается кальцинированию для удаления темплата. Для молекулярных фильтров некоторых типов может быть желательной подготовка пористой опоры посредством "засеивания" ее кристаллами молекулярного фильтра перед контактированием опоры с гелем,образующим молекулярный фильтр. Термин "вещество для матричной сборки" или "темплат" является-5 011728 термином, известным из существующего уровня техники, и относится к веществам, которые добавляются в среды для осуществления синтеза для помощи в и/или ориентирования полимеризации и/или осуществления организации строительных блоков для того, чтобы образовать кристаллический каркас. Синтезирующие смеси для образования цеолитных кристаллов известны из существующего уровня техники. В литературе опубликованы рабочие операции для формирования цеолитных мембран А-типа(Linde Type А) на пористых субстратах (см. публикацию: Aoki, K. et al., "Gas Permeation Properties of AType Zeolite Membrane Formed on Porous Substrate by Hydrothermal Synthesis", 1998, 141, 197 и публикацию Masuda, Т. et al., "Preparation of an A-Type Zeolite Film on the Surface of an Alumina Ceramic Filter",1995, Microporous Mater., 3, 565). Мембраны MFI-типа включают в себя мембраны ZSM-5 и "силикалит-1". Согласно тому, как здесь использовано, термин "силикалит-1" относится к цеолиту Pentasil (мембрана "силикалит-1"; мембранаZSM-5, обогащенная кремнием). Рабочие операции для изготовления опираемых мембран MFI-типа описаны в литературе (см.: публикацию Gues, E.R., et al., "Characterization of Zeolite (MFI) Membranes on PorousMembrane Sci. 82: 15, раскрывает синтез силикалитных мембран на керамических дисках. Мембраны BZSM-5, Fe-ZSM-5, Ga-ZSM-5 and Ge-ZSM-5 раскрыты в описании изобретения по патенту США 6767384, выданному Туану Ан By и др., а также в публикации Tuan, V.A., et al., "Separating OrganicsScience 196, 111-123. Мембраны типа MEL включают в себя мембраны ZSM-11. Рабочие операции изготовления мембранPervaporation Performance for Alcohol/Water Mixtures," AlChE Journal 48, 269-278). Томито и другими описаны рабочие операции изготовления мембран типа DD3R на пористой опореmembrane", Micropor. Mesopor. Mater. 68, 71). Силикоалюминофосфатные кристаллы SAPO могут синтезироваться посредством применения гидротермической кристаллизации при реакции в смеси, содержащей реакционноспособные источники кремния, алюминия и фосфата и органического вещества для матричной сборки. Лок и др. (см. описание изобретения по патенту США 4440871) сообщают о наличии гелевых композиций и о процессах рабочих операций для образования силикоалюминофосфатных кристаллов SAPO, включая кристаллы SAPO5, SAPO-11, SAPO-16, SAPO-17, SAPO-20, SAPO-31, SAPO-34, SAPO-35, SAPO-37, SAPO-40, SAPO-41,SAPO-42 и SAPO-44. Лок и др., оказывается, не раскрыли образование силикоалюминофосфатных мембран SAPO. Мериаудо и др. (см. публикацию: Meriaudeau, P. et al., J. Catalysis, 1997, 169, 55-66) сообщают о наличии гелевых композиций и о процессах рабочих операций для изготовления силикоалюминофосфатных кристаллов SAPO-11, SAPO-31 и SAPO-41. Мериаудо и др., оказывается, не раскрыли образование силикоалюминофосфатных мембран SAPO. Прэкэш и Юнникришнэн сообщают о наличии гелиевых композиций и процессов рабочих операций для образования силикоалюминофосфатных кристаллов SAPO-34 (см. публикацию: Prakash, A.M. and Unnikrishnan, S., J. Chem. Sc. Faraday Trans., 1994, 90(15), 2291-2296). При нескольких рабочих процессах, как сообщают Прэкэш и Юнникришнэн, гель подвергался процессу старения в течения 24 ч при температуре, равной 27C (300 K). Оказывается, Прэкэш и Юнникришнэн не раскрыли образование силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34. При воплощении изобретения с целью образования силикоалюминофосфатных мембран SAPO гель приготавливался посредством смешивания источников алюминия, фосфатов, кремния и кислорода в присутствии вещества для матричной сборки и воды. Композиция смеси может быть выражена в рамках следующих молярных соотношений: 1,0 Al2O3: a P2O5: b SiO2: с R: d H2O, где R - вещество для матричной сборки. При воплощении изобретения величина R является веществом для матричной сборки в виде четвертичного аммония. При воплощении изобретения вещество для матричной сборки в виде четвертичного аммония выбрано из группы, состоящей из гидроокиси тетрапропиламмония (ТРАОН), бромида тетрапропиламмония, гидроокиси тетрабутиламмония (ТЕАОН), бромида тетраэтиламмония или их сочетаний. При воплощении изобретения удобными для кристаллизации являются температура, изменяющаяся в пределах примерно от 420 до приблизительно 500 K, величина "а" находится примерно в пределах от 0,01 до приблизительно 52, величина "b" находится примерно в пределах от 0,03 до 196, величина "с" находится примерно в пределах от 0,2 до 5, а величина d находится примерно в пределах от 20 до 300. Если другие элементы являются пригодными для замещений в структурном каркасе силикоалюминофосфата SAPO, гелевая композиция может также включать в себя Li2O, BeO, MgO, CoO, FeO, MnO, ZnO,-6 011728B2O3, Ga2O3, Fe2O3, GeO, TiO, As2O5 или их комбинации. При воплощении изобретения для кристаллизации силикоалюминофосфата SAPO-34 величина "с" равна той, которая меньше чем 2. При воплощении изобретения для кристаллизации силикоалюминофосфата SAPO-34 выдерживается температура, равная около 473 K, в течение 20 ч, величина "а" равна около 1, величина "b" равна около 0,6, величина "с" равна около 1,07 и величина "d" равна около 56. При воплощении изобретения величина R является веществом для матричной сборки в виде четвертичного органического аммония, выбранным из группы, состоящей из гидроокиси тетрапропиламмония, гидроокиси тетраэтиламмония (ТЕАОН) или их комбинаций. В научной литературе сообщается о примерах процессов рабочих операций для изготовления силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34 на пористых опорах. Ликсионг и др. (см. публикацию: Stud. Surf. Sci. Catl., 1997, 105, p. 2211) сообщили о синтезе силикоалюминофосфатной мембраны SAPO-34 на одной стороне пористого диска, выполненного из материала -Al2O3 посредством погружения поверхности субстраты в гидрогель и нагревания субстрата и геля. Ликсионг и др. сообщили о проницаемостях одиночным газом в случае наличия Н 2, N2, CO2 и nC4H10. Пошуста и др. (см. публикацию: Ind. Eng. Chem. Res., 1998, 37, 3924-3929; AlChE Journal, 2000, 46(4), 779-789) сообщили о гидротермальном синтезе силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34 на внутренней поверхности асимметричных пористых трубок, изготовленных из материала в виде -Al2O3. Пошуста и др. (см. вышеупомянутую публикацию) сообщают о проницаемостях одиночным газом и смесью, а также об идеальной избирательности и о смесевой избирательности для нескольких газов, включая углекислый газ и метан. Избирательность углекислого газа/метана, как сообщают, в случае соотношения этих газов 50/50 в их смеси при температуре, равной 300 K, находилась в пределах от 14 до 36 при давлении подачи, равном 270 кПа, и при перепаде давления, равном 138 кПа (см. публикацию: Poshustaet al., AlChE Journal, 2000, 46 (4), pp. 779-789). Избирательность для газов СО 2/СН 4 имелась в наличии как по причине конкурирующего поглощения (при низких температурах), так и по причине разностей в диффузионной способности. При воплощении изобретения для кристаллизации силикоалюминофосфата SAPO-5 выдерживалась температура, равная около 460 K, в течение 24 ч, величина "а" равнялась около 1, величина "b" равнялась около 0,4, величина "с" равнялась около 2,0 и величина "d" равнялась около 50. При воплощении изобретения величина R является веществом для матричной сборки в виде трипропиламина (см. публикацию:Gump, С. et al., 2001, Ind. Engr. Chem. Res, 40 (2), 565-577). При воплощении изобретения для кристаллизации силикоалюминофосфата SAPO-11 выдерживалась температура, равная около 460 K, в течение 24 ч,величина "а" равнялась около 1,0, величина "b" равнялась около 0,4, величина "с" равнялась около 1,5 и величина "d" равнялась около 50. При воплощении изобретения величина R является веществом для матричной сборки в виде дипропиламина (см. публикацию: Gump, С. et al., 2001, Ind. Engr. Chem. Res, 40 (2),565-577). Процессы рабочих операций для изготовления силикоалюминофосфатных мембран SAPO-5 иCat., 77, L12) сообщили о гидротермальном синтезе силикоалюминофосфатных мембран SAPO-5 на тефлоновой плите. Санно и др. сообщили о процессе старения гидрогеля в течение ночного времени при комнатной температуре перед нагреванием субстрата и геля. Цай и др. (см. публикацию: Tsai, Т.G. et al.,1998, Micropor. Mesopor. Mat., 22, 333) сообщили о синтезе силикоалюминофосфатных мембран SAPO-5 на анодных алюминиевых опорах при использовании технического приема микроволнового гидротермального синтеза. Гамп и др. (см. публикацию: Gump, С. et al., 2001, Ind. Engr. Chem. Res., 40 (2), 565577) сообщили о гидротермальном синтезе силикоалюминофосфатных мембран SAPO-5 и SAPO-11 на внутренней поверхности трубок, выполненных с порами размером 200 нм и из материала в виде альфаалюминия. При другом воплощении изобретения для образования силикоалюминофосфатных мембранSAPO гель приготавливался посредством смешивания источников фосфата и алюминия с водой в течение нескольких часов перед добавления темплата. Затем смесь перемешивалась перед добавлением источника кремния. При воплощении изобретения источником фосфата является фосфорная кислота. Пригодные источники фосфатов также включают в себя органические фосфаты, такие как триэтилфосфат, и кристаллические или аморфные алюминофосфаты. При воплощении изобретения источником алюминия является алкоксид алюминия, такой как изопропоксид. Пригодные источники алюминия включают в себя также псевдобомит и кристаллические или аморфные алюминофосфаты (гиббсит, алюминат натрия, трихлорид алюминия). При воплощении изобретения источником кремния является золь кремниевой кислоты. Пригодные источники кремния также включают в себя пирогенный кремнезем, реактивный твердый аморфный осажденный диоксид кремния, силикагель, кремниевый алкоксиды (кремниевая кислота или силикат щелочного металла). Гель для молекулярного фильтра может подвергаться рабочей операции старения перед его использованием. Согласно тому, как здесь использовано, гель, подвергшийся обработке "старением", является тем, который содержится (не используется) в течение определенного периода времени после того, как все компоненты геля перемешаны друг с другом. При воплощении изобретения гель содержится в герметически уплотненной емкости и перемешивается в течение времени такого содержания для предотвра-7 011728 щения расслоения и образования твердого слежавшегося осадка. Без стремления получения связи с какой-либо конкретной теорией существует уверенность в том, что старение геля влияет на соответствующую кристаллизацию геля посредством образования центров зародышеобразования. Вообще, существует уверенность в том, что удлиненная продолжительность времени старения приводит к увеличению количества получающихся центров зародышеобразования. Предпочтительное время старения будет зависеть от выбранной температуры старения. Предпочтительно отложение кристаллов не наблюдается во время старения. Предпочтительно вязкость геля, подвергшегося старению, является такой, что гель способен проникать через поры пористой опоры. После первоначального перемешивания компонентов геля для синтеза в контейнере материал может осаждаться на днищевой части контейнера. При воплощении изобретения гель должен перемешиваться и подвергаться старению до тех пор, пока не будет заметен откладывающийся на днищевой части контейнера материал, и гель окажется прозрачным и, по существу, однородным для глаза человека. При различных вариантах воплощения изобретения время старения при комнатной температуре для гелей, изготовленных из силикоалюминофосфатов, составляет по крайней мере 24 ч и по своей величине оно больше чем 24 ч, по крайней мере равно примерно 48 ч и по крайней мере равно около 72 ч. Для силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34 при различных вариантах воплощения изобретения время старения при комнатной температуре может равняться по крайней мере примерно 48 ч, по крайней мере приблизительно 72 ч и по крайней мере находиться приблизительно в диапазоне от 3 до 7 суток. Одна и та же партия геля может использоваться для всех этапов кристаллизации до тех пор, пока не будет превышен верхний предел величины времени старения. При альтернативе подготавливается больше чем одна партия геля, и они подвергаются старению, и различные партии геля используются при одном или большем количестве этапов кристаллизации. При воплощении изобретения каждый этап кристаллизации может использоваться при другой партии геля. Время старения различных партий геля во время использования может быть одним и тем же или может быть различным. Гель приводится в положение контакта по крайней мере с одной поверхностью пористой опоры. При воплощении изобретения пористая опора может погружаться в гель таким образом, что с гелем контактирует больше чем одна поверхность пористой опоры. При воплощении изобретения, по крайней мере, некоторое количество геля проникает через поры опоры. Поры опоры не следует полностью заполнять гелем. При воплощении изобретения пористая опора приводится в положение контакта с достаточным количеством геля таким образом, что нарастание мембраны молекулярного фильтра существенно не ограничивается количеством имеющегося в распоряжении геля. Пористая опора является телом, которое способно поддерживать мембрану молекулярного фильтра. Пористая опора может иметь любую пригодную форму, включая диски и трубки. При воплощении изобретения пористая опора имеет форму трубки. При воплощении изобретения пористая опора выполняется из металла или из неорганического материала. При воплощении изобретения пористая опора имеет незначительную растворимость и незначительную способность образования продуктов химической реакции на границе раздела, когда размещается в положении контакта с гелем для синтеза. Пригодные к использованию пористые опоры из неорганического материала включают в себя без какого-либо ограничения альфа-алюминий, стекло, титан, цирконий, углерод, карбид кремния, глины или силикатные материалы, аэрогели, поддерживаемые аэрогели и поддерживаемые двуокись кремния, титан и цирконий. Пригодные к использованию пористые опоры, выполненные из металла, включают в себя без ограничения нержавеющую сталь, сплавы на основе никеля (Inconel, Hastalloy), Fecralloy, хром и титан. Металл может быть в форме волокнистой сетки (тканой или нетканой), в виде сочетания волокнистого металла и спекшихся металлических частиц и в виде агломерированных металлических частиц. При воплощении изобретения металлическая опора образуется из металлических агломерированных частиц. Диаметр пор опор предпочтительно является достаточно большим для того, чтобы позволять гелю для синтеза проникать сквозь опору. Более того, диаметр пор опоры предпочтительно должен быть достаточно большим для того, чтобы кристаллы молекулярного фильтра могли образовываться внутри опоры. Часто пористая опора должна иметь распределение по размерам пор. Предпочтительно диаметр поры опоры по своей величине больше, чем значение, равное примерно 0,2 мкм. Предпочтительно при диаметре поры опоры по своей величине большем, чем значение, равное примерно 0,2 мкм, не требуется условие того, чтобы каждая одиночная пора в опоре была бы по своей величине больше чем приблизительно 0,2 мкм, но этим условием не исключается условие того, что опоры могут иметь участки, где характерный размер поры равен около 0,2 мкм (например, опора может иметь слой, имеющий средний размер пор, равный 0,2 мкм). Характерный размер пор может выбираться осредненным, средним или наибольшим по своему значению. При различных вариантах воплощения изобретения размер пор опоры превышает значение, примерно равное 1 мкм, находится приблизительно в пределах от 2 до 6 мкм или равен около 4 мкм. Пористая опора может соединяться с непористым материалом, который обеспечивает наличие уплотнительной поверхности для использования мембраны. Этот непористый материал может также погружаться в гель для синтеза или частично покрываться гелем для синтеза в процессе осуществления синтеза, при котором кристаллы молекулярного фильтра могут образовываться также и на непористом материале. При воплощении изобретения пористая опора очищается перед приведением ее в положение контакта с гелем для синтеза. Опора может очищаться посредством кипячения в очищенной воде. После-8 011728 очистки с помощью воды далее опора может подвергаться рабочей операции сушки. После приведения в положение контакта пористой опоры и геля, подвергшегося старению, опора и гель нагреваются на этапе осуществления синтеза кристаллов молекулярного фильтра. Эта рабочая операция синтеза может приводить к образованию кристаллов молекулярного фильтра на пористой опоре и внутри нее. Во время каждой рабочей операции синтеза слой кристаллов молекулярного фильтра может образовываться на пористой опоре и/или на предварительно образованных кристаллах молекулярного фильтра. Слой кристаллов молекулярного фильтра, образуемый во время каждой рабочей операции синтеза, может быть не сплошным. Во время рабочей операции синтеза кристаллы могут также осаждаться из геля без включения их в мембрану молекулярного фильтра. При воплощении изобретения с целью осуществления синтеза для получения силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34 температура при синтезе находится приблизительно в пределах от 420 до 500 K. При различных вариантах воплощения изобретения при синтезе с целью получения силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34 температура при синтезе находится приблизительно в пределах от 450 до 480 K или приблизительно в пределах от 465 до 480 K. При других вариантах воплощения изобретения время осуществления кристаллизации для получения силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34 выбирается приблизительно в пределах от 15 до 25 ч или равным около 20 ч. Типично синтез осуществляется под действием автогенного давления. При воплощении изобретения избыточный гель для синтеза удаляется от опоры и от кристаллов молекулярного фильтра после каждой рабочей операции синтеза. Избыточный гель для синтеза удаляется с помощью промывания водой. После промывания водой должны затем подвергаться сушке опора и кристаллы молекулярного фильтра. При воплощении изобретения рабочая операция синтеза повторяется для того, чтобы образовывать увеличенное количество кристаллов молекулярного фильтра. После каждой рабочей операции синтеза избыточный гель для синтеза удаляется, а затем пористая опора приводится в положение контакта с гелем для синтеза перед выполнением следующей рабочей операции синтеза. При воплощении изобретения выполняется достаточное количество рабочих операций синтеза для того, чтобы на поверхности опоры образовывался нарастающий слой, который посредством рабочих операций синтеза формирует сплошной слой. Мембрана молекулярного фильтра образуется с нарастающего(щих) слоя(ев) кристаллов молекулярного фильтра, образующихся на поверхности(ях) опоры(опор) и (взаимосвязанных) кристаллов молекулярного фильтра, образованных внутри пористой опоры. При воплощении изобретения кристаллы молекулярного фильтра, находящиеся внутри опоры, по существу, являются взаимосвязанными. При воплощении изобретения взаимосвязанные кристаллы молекулярного фильтра являются соединенными со слоями кристаллов молекулярного фильтра, образованными на поверхности опоры. При воплощении изобретения выполняется достаточное количество рабочих операций синтеза для того, чтобы мембрана являлась непроницаемой для азота после подготовки (но до осуществления рабочей операции кальцинирования). После завершения синтеза кристаллов молекулярного фильтра мембраны молекулярных фильтров кальцинируются для существенного удаления органического материала темплата. После кальцинирования мембраны становятся полупроницаемым барьером между двумя фазами, который способен ограничивать поперечное передвижение молекул через барьер весьма своеобразным путем. При различных воплощениях изобретения температура кальцинирования силикоалюминофосфатных мембран SAPO приблизительно находится в пределах от 600 до 900 K и примерно изменяется в диапазоне от 623 до 773 K. Для силикоалюминофосфатных мембран SAPO, изготовленных с использованием гидроокиси тетраэтиламмония (ТЕОН) и гидроокиси тетрапропиламмония (ТРАОН) в качестве вещества для матричной сборки, температура кальцинирования могла находиться приблизительно в пределах от 623 до 673 K. При воплощении изобретения время кальцинирования приблизительно находилось в пределах от 15 до 25 ч. Более длительные отрезки времени могли потребоваться при пониженных величинах температуры для того, чтобы существенно удалить материал для матричной сборки. Использование пониженных величин температуры кальцинирования могло уменьшать образование дефектов в мембране, связанных с кальцинированием. Темп нагревания во время кальцинирования должен быть достаточно замедленным для того, чтобы ограничить образование таких дефектов, как трещины. При воплощении изобретения скорость нагревания была меньше чем 2 K в течение 1 мин. При различных других воплощениях изобретения скорость нагревания равнялась около 0,6 K в течение 1 мин. Аналогично, скорость охлаждения должна быть достаточно понижена по своей величине для того, чтобы ограничивать образование дефектов в мембране. При воплощении изобретения скорость охлаждения приблизительно была меньше чем 2 K. При других различных воплощениях изобретения скорость охлаждения составляла около 0,9 K. При воплощении настоящего изобретения мембраны молекулярных фильтров содержат кристаллы молекулярных фильтров, которые имеются в наличии, по крайней мере, в некоторых порах опоры и которые образуют слой, по крайней мере, с одной стороны от пористой опоры. Толщина слоя молекулярного фильтра зависит, в частности, от количества выполненных рабочих операций синтеза. При воплощении изобретения, когда рабочие операции синтеза выполняются до тех пор, пока мембрана не станет непроницаемой для азота, толщина наращиваемого слоя молекулярного фильтра имеет величину, приблизительно меньшую, чем 20 мкм. Когда толщина слоя измеряется по поперечным сечениям с помощью-9 011728 сканирования электронным микроскопом, существует уверенность в том, что недостоверность измерения толщины находится в пределах 10%. При другом воплощении изобретения толщина слоя молекулярного фильтра равна около 5 мкм. При воплощении изобретения погружение пористой опоры в гель для осуществления синтеза может приводить к образованию кристаллов молекулярного фильтра как внутри опоры, так и на обеих ее сторонах. Например, погружение пористой трубки в гель для осуществления синтеза может приводить к образованию кристаллов молекулярного фильтра в трубке, а также к образованию кристаллов молекулярного фильтра внутри и снаружи трубки. При воплощении изобретения кристаллы молекулярного фильтра могут формироваться по всей толщине опоры. Когда обе стороны опоры являются погруженными и гель способен проникать через них, образование кристаллов молекулярного фильтра по всей толщине опоры указывает на то, что гель для осуществления синтеза проникает к центру опоры. Однако образование кристаллов молекулярного фильтра по всей опоре не требует условия того, что кристаллы молекулярного фильтра полностью заполняют пространство пор опоры. При воплощении настоящего изобретения величина показателя избирательности при разделении углекислого газа и метана между собой с помощью силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34 перед модификацией составляла значение, по крайней мере равное 50. При воплощении настоящего изобретения величина показателя избирательности при разделении углекислого газа и метана между собой с помощью силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34 перед модификацией приблизительно является большей чем 200, при температуре, равной около 253 K, при соотношении количеств углекислого газа и метана, равном 50/50, и при перепаде давления, равном около 3 МПа. При воплощении изобретения величина показателя избирательности при разделении углекислого газа и метана между собой с помощью силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34 перед модификацией приблизительно является большей,чем 140, при температуре, равной около 253 K, и при перепаде давления, равном около 3 МПа для смесей углекислого газа и метана, когда концентрация углекислого газа изменялась приблизительно в пределах от 25 до 70%. Модификация мембраны Кальцинированная мембрана молекулярного фильтра обрабатывается с помощью модифицирующей добавки. Модифицирующая добавка является соединением, которое при его поглощении способно улучшать мембранную избирательность сепарации. При различных воплощениях изобретения модифицирующая добавка поглощается внутри мембраны, на мембране или внутри и на мембране. При воплощении изобретения улучшается избирательность сепарации углекислого газа/метана. При воплощении изобретения расход в потоке метана через мембрану имеет низкие быстро обнаруживаемые уровни. При других вариантах воплощения изобретения улучшение избирательности сепарации имеет порядок одной,двух или трех величин. Сочетание молекулярного фильтра и модифицирующей добавки может быть "настроено" на заданную сепарацию. Для настраивания молекулярного фильтра и модифицирующей добавки ключевым вопросом являются размер и форма модифицирующей добавки, а также сродство по отношению к молекулярному фильтру (степень сопротивляемости поглощению). При воплощении изобретения модифицирующая добавка является аммиаком. Другие потенциально полезные модифицирующие добавки включают в себя кремневодороды и/или амины, которые реагируют с кислотными точками цеолитов и с полярными углеводородами, такими как этанол. Поглощение модифицирующей добавки внутрь мембраны может происходить через химическую адсорбцию, физическую адсорбцию или посредством их сочетания. Процесс химической адсорбции в соответствии с настоящим изобретением является тем ее химическим процессом, при котором образуется слабая химическая связь между молекулами в газообразном или жидком состоянии (модифицирующей добавки) и твердой поверхностью (молекулярного фильтра). По причине наличия этой слабой связи процесс является реверсивным при использовании теплоты. В случае физической адсорбции модифицирующая добавка может поглощаться на поверхности при относительно слабых усилиях, таких как Вандер-Ваалсовые усилия. На практике при реализации изобретения модифицирующая добавка не реагирует необратимо с молекулярным фильтром. Поглощение может осуществляться внутри "цеолитных" пор, внутри "нецеолитных" пор или при их сочетаниях. При отсутствии желания иметь какую-либо конкретную достоверность поглощение модифицирующей добавки внутрь мембраны может служить препятствием газовому потоку через "нецеолитные" мембранные поры, а поэтому улучшается мембранная избирательность. При воплощении изобретения модифицирующая добавка является аммиаком. При воплощении изобретения можно считать, что обработанная мембрана является насыщенной аммиаком. Когда мембрана молекулярного фильтра имеет кислотную форму и содержит участки с кислотой Брэндстеда (кислотные участки, на которых кислотный элемент является ионизируемым водородом), насыщение мембраны аммиаком может приводить к образованию ионов аммиака на этих кислотных участках. Существует уверенность в том, что обработка аммиаком, используемая при реализации изобретения, в результате не приведет к нитрированию молекулярного фильтра. При воплощении изобретения модифицирующая добавка не является содержащим азот соединением, выбранным из группы, состоящей из аминов, моноциклических гетероциклических соединений, ор- 10011728 ганнонитрильных соединений и их смесей. При другом воплощении изобретения модифицирующая добавка не является многоядерным ароматическим гетероциклическим соединением. При воплощении изобретения мембрана может модифицироваться посредством применения потока газа, содержащего модификатор, проходящий через мембрану. Дополнительно газ может содержать разбавитель, такой как азот. При другом воплощении изобретения мембрана может модифицироваться в растворе. На используемую температуру модифицированной мембраны могут влиять условия, при которых модифицирующая добавка может выделяться из мембраны. Для кристаллов SAPO-34, сильно насыщенных аммиаком при их модификации, когда аммиак очищался в потоке сухого азота, некоторое выделение аммиака наблюдалось при температуре, равной 295 K, тогда как увеличенные влияния обнаружены при температуре, равной 413 K (см. публикацию: Buchholz et al., 2004, J. Phys. Chemistry, Vol. 108, pp. 3107-3113). Каждый состав или каждая комбинация компонентов, описанных или приведенных в примерах,может использоваться на практике при реализации изобретения, если не утверждается обратное. Конкретные названия соединения предназначены для приведения примеров, и, как известно, специалист в данной области техники одни и те же соединения может называть по-разному. Когда здесь описанное соединение является таким, что не определен конкретный изомер или энантиомер соединения, например,в формуле или в химическом названии, описание направлено на то, чтобы включать каждый изомер и энантиомер соединения, описанный в отдельности или в какой-либо совокупности. Когда здесь используются группа Маркуша или другие объединения в группы, все отдельные элементы группы и все сочетания и подсочетания, возможные для группы, направлены на их индивидуальное включение при раскрытии. Всякий раз, когда в описании дается диапазон, например диапазон изменения температуры, диапазон изменения времени или диапазон изменения состава, все промежуточные диапазоны и субдиапазоны,а также все отдельные величины могут включаться в заданные диапазоны, и они направлены на то, чтобы включаться при раскрытии. Согласно тому, как здесь использовано, термин "содержащий" является синонимом термину "включающий в себя", "заключающий в себе" или "характеризующийся тем, что" и является инклюзивным или не окончательным термином, и он не исключает дополнительные не перечисленные элементы или рабочие операции способа. Согласно тому, как здесь использовано, признак "содержащий" исключения какого-либо элемента, рабочей операции или ингредиента не определен конкретно в декларируемом элементе. Согласно тому, как здесь использовано, признак "содержащий, по существу" не исключает материалы или рабочие операции, которые не влияют материально на основу и новые характеристики пункта формулы изобретения. Любое перечисление здесь за термином "содержащий", в частности, при описании компонентов композиции или при описании элементов устройства следует понимать охватывающим эти композиции и способы, по существу, состоящие из перечисляемых компонентов или элементов. Иллюстративно описываемое здесь изобретение удобно может быть реализовано на практике при отсутствии какого-либо элемента или каких-нибудь элементов, ограничения или ограничений, которые конкретно здесь не раскрыты. Термины и выражения, которые использованы, были применены в качестве терминов описания без ограничения, и не имеется намерения использования таких терминов и выражений для исключения каких-либо эквивалентов показанных и описанных признаков или их частей, но признается, что любые модификации возможны в объеме формулы заявленного изобретения. Любой специалист в данной области техники должен понимать, что способы, элементы устройств, исходные материалы и синтезирующие способы, отличающиеся от тех, которые конкретно указаны в качестве примеров, могут быть использованы практически при реализации изобретения без обращения к несоответствующему эксперименту. Все известные из существующего уровня техники функциональные эквиваленты любых таких способов,элементов устройств, исходных материалов и синтезирующих способов направлены на то, чтобы быть включенными в это изобретение. Таким образом, следует понимать, что, хотя настоящее изобретение конкретно раскрыто посредством предпочтительных вариантов его воплощения и избирательных признаков, специалисты в данной области техники могут обращаться к модификации и изменению концепций, здесь раскрытых, и такие модификации и изменения должны считаться подпадающими под действие объема защиты этого изобретения, как это определено прилагаемой формулой изобретения. Все патенты и публикации, упомянутые в описании, являются указывающими уровни квалификации тех специалистов в данной области техники, деятельности которых касается изобретение. Все ссылки, здесь цитированные, включены посредством их упоминания до той степени, при которой не имеется непоследовательности с раскрытием этого описания. Некоторые ссылки, здесь предусмотренные, включены посредством указания их для обеспечения подробностями, касающимися дополнительных исходных материалов, дополнительных способов синтеза, дополнительных способов анализа и дополнительных применений изобретения. Пример 1. Подготовка силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34. Силикоалюминофосфатные мембраны SAPO-34 изготавливались на пористых трубках, выполненных из нержавеющей стали. Эти трубки имели поры с размерами, приблизительно равными 4 мкм, длину, составлявшую примерно 30 мм, внутренний диаметр приблизительно равнялся 7,2 мм, а наружный- 11011728 был равен примерно 9,5 мм (см. публикацию 81180-017-PRDC-TEST, Pall Corporation). Непористые трубки из нержавеющей стали приваривались к каждому конечному участку опоры из нержавеющей стали для предотвращения обхода мембраны и для обеспечения наличия уплотняющей поверхности для уплотнительных колец. Общая длина узла трубки, имеющей пористый участок и плотный участок, была приблизительно равной 59 мм. Площадь, обладающая проницаемостью, приблизительно равнялась 7,8 см 2. Перед синтезом узел трубки кипятился в чистой воде в течение 3 ч и подвергался сушке при температуре, равной 373 K, в вакуумной среде в течение 30 мин. Гель для осуществления синтеза имел приблизительно следующий молярный состав: Al2O3:Р 2 О 5:0,6SiO2:1,07 ТЕАОН:56 Н 2 О и приготавливался посредством перемешивания кислоты Н 3 РО 4 (при водном растворе с концентрацией по массе, равной 85%), Al(i-C3H7O)3 (с чистотой, большей чем 99,99%, Aldrich) и воды Н 2 О при комнатной температуре в течение 12 ч. Затем был добавлен темплат в виде гидроокиси тетраэтиламмония (ТЕАОН в водном растворе с концентрацией по массе, равной 35%, Aldrich), и смесь перемешивалась в течение 30 мин перед добавлением коллоидального золя кремниевой кислоты (LudoxAS40 при ее водном растворе с концентрацией, равной 40%). Раствор герметизировался и перемешивался в герметичной емкости во время хранения для предотвращения возникновения осадка и образования твердого брикета. Гель перед использованием подвергался рабочей операции старения приблизительно в течение 3 суток при комнатной температуре. Для мембран, образующих слой, главным образом, на внутренней поверхности трубки, перед синтезом наружная сторона трубки из нержавеющей стали обматывалась тефлоновой лентой. Узел трубки из нержавеющей стали вертикально и непосредственно располагался внутри тефлоновой трубки в автоклаве. Затем тефлоновая трубка наполнялась гелем для синтеза с целью перекрытия конечного участка узла трубки из нержавеющей стали. Типично уровень геля приблизительно находился на высоте, примерно равной 10 мм, над верхним конечным участком узла трубки из нержавеющей стали. Трубка из тефлона,имеющая диаметр, приблизительно равный 24,5 мм, и высоту, равную около 104 мм, содержала в себе приблизительно 35 мл геля для синтеза и три узла трубок из нержавеющей стали. Тефлоновая трубка,имеющая диаметр, приблизительно равный 41 мм, и высоту, равную около 100 мм, содержала в себе приблизительно 50 мл геля для синтеза и восемь узлов трубок из нержавеющей стали. Гидротермальный синтез осуществлялся при температуре, равной около 473 K, примерно в течение 20 ч. После синтеза мембрана промывалась чистой водой при температуре, приблизительно равной 297 K, и подвергалась просушиванию в печи при температуре, составлявшей примерно 373 K, в течение около 10 мин. Второй слой синтеза накладывался при использовании одного и того же процесса рабочих операций, но труба перевертывалась для получения более равномерного слоя. Третий и четвертый слои синтеза приготавливались (в случае их использования) при использовании одного и того же процесса рабочих операций, как и в случае приготовления первого и второго слоев, за исключением того, что использовалась новая партия геля для синтеза, подвергшегося старению. С помощью 3-4 синтезов приготавливались мембраны с хорошим качеством. Мембраны после их изготовления, но перед кальцинированием, были непроницаемыми для азотаN2. Для удаления темплата в виде ТЕАОН из цеолитного каркаса мембраны кальцинировались при температуре, равной около 663 K, в течение времени, примерно равного 20 ч. Скорости нагревания и охлаждения, соответственно, составляли приблизительно 0,6 и 0,9 K в течение 1 мин. Фиг. 1 А и фиг. 1 В показывают полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа фотоснимки мембраны, выполненной из силикоалюминофосфата SAPO-34 перед ее модификацией. На чертеже, изображенном на фиг. 1 А, показана поверхность, тогда как на чертеже фиг. 1 В изображено поперечное сечение. Пример 2. Модификация силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34. Мембраны, выполненные на внутренней части трубки, как это описано в примере 1, устанавливались в модуле из нержавеющей стали и уплотнялись у каждого конечного участка с помощью силиконовых уплотнительных колец, модуль нагревался до температуры, равной 220C, и затем аммиачный газ подводился к мембране в течение 2 ч. Давление подачи равнялось 118 кПа, а давление проницаемости составляло величину, равную 84 кПа. Без желания связываться с каким-либо конкретным убеждением существовала уверенность в том, что аммиак NH3 реагирует с кислотными участками на силикоалюминофосфатной мембране SAPO-34 для образования иона NH4+-SAPO-34. Пример 3. Транспортные свойства силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34. Показатели проницаемости смесью и одиночным газом измерялись в системе, подобной той, которая использовалась Пошустой и др. (см. публикацию: Ind. Eng. Chem. Res., 1998, 37, p. 3924), но модифицированной для изучения легких газов при перепаде давления, доходившем до 3 МПа. Мембраны были смонтированы на модуле, выполненном из нержавеющей стали и герметизированном на каждом своем конечном участке с помощью силиконовых уплотнительных колец. Расходы измерялись посредством использования пузырьковых расходомеров, в которых применялась мыльная пленка, и с помощью секундомера с остановом. При оценке было установлено, что самая низкая по своей величине измеренная проницаемость характеризовалась величиной, равной 9,610-11 молекул/ (кв.мсПа).- 12011728 У некоторых мембран исследовалась проницаемость одиночными газами в виде углекислого газа и метана в функции от изменения температуры и перепада давления. При сепарации в смеси использовались контроллеры массового расхода при смешивании углекислого газа и метана в чистом виде. Суммарный расход был равен 1300 мл в минуту при большинстве экспериментов. Давление с каждой стороны от мембраны контролировалось отдельно в диапазоне от 84 кПа до 3,4 МПа. Для осуществления сепарации газов при температуре, величина которой была ниже значения комнатной температуры, мембранный модуль и некоторые линии системы размещались в емкости со смесью этилового гликоля и воды при их соотношении по количеству, равном 50/50. При исследовании самая низкая температура равнялась около 250 K. Составы потока подачи, потока удерживаемого концентрата и отфильтрованного пропущенного потока фильтрата оценивались измерениями с помощью газового хроматографа марки Hewlett-Packard 5890/series II, оборудованного детектором теплопроводности и лабораторной колонкой марки HAYESEP-D (Alltech). Температуры в печи, в инжекторе и в детекторе поддерживались равными 423 K. Если не указывалось иначе, показанные результаты экспериментов относились к силикоалюминофосфатным мембранам SAPO-34, которые имели слой, главным образом, сформированный на внутренней поверхности опоры, как это описано в примере 1, и при обработке аммиаком так, как это описано в примере 2. Концентрации газов являлись молярными. Измерения для одиночных газов. На графиках, изображенных на фиг. 2-4, иллюстрированы расходы для одиночных газов в виде углекислого газа и метана и идеальные избирательности при смеси углекислого газа и метана в функции от изменения перепада давления при пропускании их через силикоалюминофосфатную мембрану SAPO-34 до и после обработки аммиаком NH3. На графиках, изображенных на фиг. 2-4, маркеры данных для необработанных мембран имеют ромбовидную форму, проницаемость углекислым газом уменьшалась приблизительно на 35% при наличии перепада давления, примерно равного 0,3 кПа, и приблизительно на 36% при наличии перепада давления, примерно равного 3 МПа. Аналогично, проницаемость метаном уменьшалась приблизительно на 40-42% по сравнению с проницаемостью необработанной мембраны,когда перепад давления возрастал от величины, равной 0,3 МПа, до величины, равной 3 МПа. Идеальная избирательность в смеси углекислого газа и метана незначительно увеличивалась после обработки аммиаком NH3, как это показано на графике, изображенном на фиг. 4. На графиках, изображенных на фиг. 5, показаны проницаемости для одиночных газов в виде углекислого газа и метана и идеальная избирательность для смеси углекислого газа и метана в функции от изменения температуры при пропускании через силикоалюминофосфатную мембрану SAPO-34, обработанную аммиаком NH3. Давление при подаче равнялось 3,1 МПа, а давление проницаемости составляло 0,08 МПа. Как показано на графиках, изображенных на фиг. 5, у мембраны, обработанной аммиакомNH3, имелся небольшой максимум проницаемости углекислым газом при температуре, приблизительно равной 323 K, тогда как проницаемость метаном, оказалось, имеет максимум при температуре, равной около 373 K. Наибольшая идеальная избирательность для смеси углекислого газа и метана оценивалась величиной, равной 20, полученной при температуре, равной 323 K. Измерения в газовой смеси. На графиках, изображенных на фиг. 6, показаны проницаемости для углекислого газа и метана и избирательность сепарации смеси углекислого газа и метана при соотношении их количеств, равном 50/50, в функции от изменения перепада давления при пропускании через силикоалюминофосфатную мембрану SAPO-34 перед ее модификацией. Давление при проницаемости было равно 84 кПа, и температура равнялась 295 K. Избирательность сепарации незначительно увеличивалась по мере возрастания перепада давления по той причине, что доля проницаемости у метана уменьшалась в меньшей степени по сравнению с долей проницаемости углекислого газа (см. графики на чертеже фиг. 6). После модификации, как это показано на графике фиг. 7, проницаемость углекислым газом уменьшалась на 21% при давлении, равном 0,34 МПа, и на 34% при перепаде давления, равном 3,0 МПа. На графике, изображенном на фиг. 7, показано, что обработанная аммиаком силикоалюминофосфатная мембрана SAPO-34 еще имела проницаемость углекислым газом, доходящую до 1,210-7 молекул /(кв.мсПа), при температуре,равной 295 K, при перепаде давления, равном 0,34 кПа, в случае наличия газовой смеси при соотношении количеств углекислого газа и метана, равном 50/50. Концентрация метана при проницаемости была ниже предела ее обнаружения, который был по концентрации установлен равным 36 частицам, приходящимся на 1 млн частиц. Таким образом, избирательность при сепарации смеси углекислого газа и метана,по крайней мере, оценивалась величиной, равной 42000. Эта величина была примерно на 3 порядка выше той, которая имелась у немодифицированных силикоалюминофосфатных мембран SAPO-34. На графиках, изображенных на фиг. 8, сравниваются расходы для одиночных газов в виде углекислого газа и метана для их смеси при соотношении их количеств, равном 50/50, при температуре, равной 295 K, в функции от изменения перепада парциального давления при пропускании через силикоалюминофосфатную мембрану SAPO-34, обработанную аммиаком NH3. Перепад парциального давления использовался для смеси, и, таким образом, перепад давления для смеси был равен только 1,5 МПа. Расход углекислого газа был немного меньше в случае пропускания смеси, и это поведение предсказывалось- 13011728 моделью Максвелла-Стэфена. Модель указывает на то, что замедленно диффундирующий метан замедляет ускоренно диффундирующий углекислый газ, даже хотя расход метана является малым по своей величине. Расходы смесей метана были значительно уменьшены по сравнению с расходами одиночных газов (см. графики, изображенные на фиг. 8). Этот уменьшенный захват метана в смеси относительно захвата одиночного газа может существовать по причине наличия конкурирующего поглощения, поскольку углекислый газ имеет увеличенную теплоту поглощения по сравнению с метаном. В табл. 1 иллюстрируется эффект влияния температуры на сепарацию углекислого газа и метана при давлении подачи, равном 3,1 МПа, к силикоалюминофосфатной мембране SAPO-34. При обеих температурах испытаний концентрация при проницаемости метаном все же была ниже предела обнаружения таким образом, что избирательность была с показателем, который по своей величине был больше чем 42000. В табл. 2 иллюстрируется эффект влияния давления при проницаемости на сепарацию углекислого газа и метана при давлении подачи к обработанной аммиаком NH3 силикоалюминофосфатной мембране SAPO-34, равном 3,1 МПа, и при температуре, равной 295 K. При давлениях испытаний на проницаемость концентрация метана при проницаемости все же была ниже предела обнаружения таким образом,что избирательность была с показателем, который по своей величине был больше чем 42000. В табл. 3 иллюстрируется эффект влияния концентрации подаваемого углекислого газа на сепарацию углекислого газа и метана при давлении подачи к обработанной аммиаком NH3 силикоалюминофосфатной мембранеSAPO-34, равном 3,1 МПа, при давлении проницаемости, равном 84 кПа, и при температуре, равной 295 K. Мембрана была избирательной при концентрациях подачи углекислого газа, изменявшихся в диапазоне от 25 до 70%. Таблица 1 Влияние температуры на сепарацию углекислого газа и метана Давление подачи равно 3,1 МПа. Таблица 2 Влияние давления проницаемости на сепарацию углекислого газа и метана Давление подачи равно 3,1 МПа. Температура равна 295 K. Таблица 3 Влияние концентрации подачи углекислого газа на сепарацию углекислого газа и метана Давление подачи равно 3,1 МПа. Давление при проницаемости равно 84 кПа. Температура равна 295 K.- 14011728 Далее были исследованы эффекты влияния изменения концентрации при подаче углекислого газа и при малых величинах этих концентраций. На графиках фиг. 9 показаны концентрация при проницаемости метаном и избирательность при сепарации углекислого газа и метана в функции от изменения концентрации удерживаемого углекислого газа при пропускании через модифицированную аммиаком силикоалюминофосфатную мембрану SAPO-34 (температура равнялась 295 K. Давление подачи составляло 0,77 МПа. Давление при проницаемости равнялось 0,08 МПа). Следует отметить, что концентрация углекислого газа в концентрате была ниже, чем при подаче, по причине наличия предпочтительной проницаемости углекислого газа через мембрану. Повышенная концентрация углекислого газа в его концентрате в результате приводила к увеличенному захвату углекислого газа в мембране и, следовательно, к более эффективному блокированию проницаемости метаном. Таким образом, при повышенных захватах углекислого газа концентрация метана в фильтрате уменьшалась, приводя в результате к увеличенной избирательности в смеси углекислого газа и метана (см. графики на фиг. 9). При температуре, равной 295 K, и при давлении подачи, равном 0,77 МПа, концентрация углекислого газа в концентрате была равна 23%,что соответствовало концентрации углекислого газа, равной 25% при подаче, и при блокировании метана для получения концентрации фильтрата ниже предела обнаружения, равного 36 частицам, приходящимся на 1 млн частиц. Эксперимент также выполнялся при величине давления, равной 3,1 МПа. При этом давлении концентрация углекислого газа, равная 25% при подаче, также уменьшала концентрацию метана в фильтрате до величины, которая была меньше чем 36 частиц, приходящихся на 1 млн частиц. На графиках фиг. 10 сравниваются эффекты влияния концентрации углекислого газа в концентрате на концентрацию метана в фильтрате при пропуске через модифицированные аммиаком силикоалюминофосфатные мембраныSAPO-34 при различных температурах и давлениях подачи. Увеличение температуры до 373 K при давлении, равном 3,1 МПа, потребовало наличия концентрации углекислого газа, равной при подаче 42%,для блокирования метана до его концентрации в фильтрате, равной величине, меньшей чем 36 частиц,приходящихся на 1 млн частиц (см. графики на чертеже, изображенном на фиг. 10). Малые расходы при подаче были использованы для исследования обогащения концентрата метаном. Уменьшение расхода при подаче газа вызывает градиент концентрации поперек длины мембраны,этим имитируя удлиненную мембрану. В табл. 4 иллюстрированы эксперименты со смесями при расходе, уменьшающемся от 1000 до 166 мл/мин, при грубой эквимолярной концентрации подачи и при пропускании через модифицированную аммиаком силикоалюминофосфатную мембрану SAPO-34. В каждом из этих случаев количество метана в фильтрате было меньше, чем предел обнаружения. При расходе,равном 166 мл/мин, концентрат обогащался при росте концентрации углекислого газа с 53,5% при подаче до 85,6% при фактическом отсутствии потерь метана. Таблица 4 Обогащение концентрата метаном при давлении подачи, равном 3 МПа,давлении в фильтрате, равном 0,4 МПа, и при температуре, равной 323 K Силикоалюминофосфатная мембрана SAPO-34 аммиаком обрабатывалась с 14.04.2006 г. так, как это описано в примере 2, и последовательно обработка проводилась в течение нескольких суток. Сепарация углекислого газа и метана началась 19.04.2006 г. На фиг. 11 показан график изменения проницаемости углекислым газом в течение последующих 32 суток. Мембрана была устойчивой в течение 8 суток, когда работа осуществлялась при давлении подачи, равном 3 МПа, давлении в фильтрате, равном 0,4 МПа, и при температуре, равной 323 K. Мембрана была устойчивой в течение 2 суток, когда температура возрастала до величины, равной 373 K. При обеих температурах концентрации метана в фильтрате были меньше чем 36 частиц, приходящихся на 1 млн частиц, таким образом, что селективности были выше чем 4104. Мембрана оказалась способной к повторной эксплуатации, когда начальные условия были восстановлены на тридцатые сутки. На графике, изображенном на фиг. 11, измерения при температуре,- 15011728 равной 373 K, обозначены треугольниками. Как показано, необработанные силикоалюминофосфатные мембраны H-SAPO-34 осуществляли сепарацию других смесей, перечисленных в табл. 5 (измерения, показанные в табл. 5, были получены при мембране, выполненной с обеих сторон трубки из нержавеющей стали). В табл. 6 показаны избирательности при сепарации для смесей азота с метаном и углекислого газа с метаном при пропускании их через обработанную аммиаком силикоалюминофосфатную мембрану SAPO-34 (эта мембрана выполнялась с одной (внутренней) стороны трубки из нержавеющей стали). Таблица 5 Избирательности при сепарации смесей различных газов пропусканием через необработанную мембрануSAPO-34 (давление в фильтрате равнялось 84 кПа, а перепад давления составлял 138 кПа) Идеальная избирательность - это отношение проницаемостей одиночными газами. Избирательность при сепарации - это отношение проницаемостей для смесей при количественном соотношении, равном 50/50. Таблица 6 Избирательности при сепарации смесей азота с метаном и углекислого газа с метаном при температуре, равной 295 K, и при количественном соотношении газов 50/50 в случае пропускания через обработанную аммиаком мембрану SAPO-34(давление в фильтрате равнялось 84 кПа, а перепад давления составлял 138 кПа) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки мембраны молекулярного фильтра для увеличения ее сепарационной избирательности, отличающийся тем, что на поверхность цеолитных пор мембраны воздействуют модифицирующей добавкой, способной к поглощению на поверхности цеолитных пор посредством физической адсорбции и/или тепло-реверсивно химической адсорбции. 2. Способ по п.1, при котором мембрана является опорной. 3. Способ по п.1, при котором улучшается избирательность мембраны при сепарации углекислого газа и метана. 4. Способ по п.1, при котором мембрана является силикоалюминофосфатной (SAPO). 5. Способ по п.4, при котором силикоалюминофосфат (SAPO) выбран из группы силикоалюминофосфатов, состоящей из SAPO-5, SAPO-11, SAPO-16, SAPO-17, SAPO-20, SAPO-31, SAPO-34, SAPO-37,SAPO-40, SAPO-41, SAPO-42 и SAPO-44. 6. Способ по п.4, при котором силикоалюминофосфат (SAPO) является SAPO-34. 7. Способ по п.1, при котором мембрана имеет структуру типа deca-dodecasil 3R (DD3R). 8. Способ по п.1, при котором мембрана выполнена из цеолита А. 9. Способ по п.1, при котором мембрана имеет структуру типа MFI или MEL. 10. Способ по п.9, при котором мембрана имеет тип ZSM-5 или ZSM-5 с изоморфным замещением либо с помощью В, Fe, Ge или Ga, либо посредством их сочетаний. 11. Способ по п.9, при котором мембрана имеет тип ZSM-11 или ZSM-11 с изоморфным замещением либо с помощью В, Fe, Ge или Ga, либо посредством их сочетаний. 12. Способ по п.1, при котором мембрана выполнена с малыми порами для молекулярного фильтра.- 16011728 13. Способ по п.1, при котором мембрана выполнена с порами среднего размера для молекулярного фильтра. 14. Способ по п.1, при котором мембрана выполнена с большими порами для молекулярного фильтра. 15. Способ по п.1, при котором мембрана молекулярного фильтра содержит участки с кислотой Брэнстеда. 16. Способ по п.15, при котором модифицирующая добавка поглощается в районе указанных участков с кислотой. 17. Способ по пп.1, 6 или 15, при котором модифицирующая добавка является аммиаком или амином. 18. Способ по п.1, при котором модифицирующая добавка представлена кремневодородами или аминами, которые реагируют с кислотными участками цеолитов. 19. Опираемая мембрана, содержащая пористую опору и насыщенные, содержащие пористые опорные и насыщенные аммиаком кристаллы силикоалюминофосфата SAPO-34, которые образуют слой по крайней мере с одной стороны опоры; при этом избирательность при отделении углекислого газа от аммиака определяется величиной показателя, превышающей по своему значению число, равное 42000, при температуре, изменявшейся в диапазоне от 297 до 323 K, и при перепаде давления через мембрану, находящемся в пределах примерно от 2,3 до приблизительно 3,0 МПа, при этом концентрация углекислого газа изменялась в диапазоне примерно от 25 до приблизительно 70 мол.%. 20. Способ отделения компонента первого газа из газовой смеси, содержащей, по крайней мере,компоненты первого и второго газов, включающий подачу потока, включающего в себя компоненты первого и второго газов с целью их доставки к стороне модифицированной мембраны для молекулярного фильтра, при этом мембрана имеет сторону подачи фильтрата и является избирательно проницаемой для компонента первого газа по отношению к компоненту второго газа,приложение движущего усилия, достаточного для того, чтобы позволять компоненту первого газа проникать через мембрану, для этого создают поток фильтрата, обогащенного компонентом первого газа,со стороны фильтрата мембраны,отличающийся тем, что поверхность цеолитных пор мембраны обработана модифицирующей добавкой,способной к поглощению на поверхности цеолитных пор посредством физической адсорбции и/или тепло-реверсивно химической адсорбции. 21. Способ по п.20, при котором модифицированная мембрана является насыщенной аммиаком,опираемой силикоалюминофосфатной мембраной SAPO-34, двуокись углерода является компонентом первого газа, а метан является компонентом второго газа. 22. Способ по п.20, при котором поток подачи состоит из природного газа. 23. Способ по п.20, при котором мембрана является силикоалюминофосфатной мембраной (SAPO). 24. Способ по п.20, при котором мембрана является мембраной SAPO-34. 25. Способ по п.20, при котором мембрана молекулярного фильтра включает участки с кислотой Брэнстеда и модифицирующая добавка поглощается на указанных кислотных участках. 26. Способ по п.20, при котором модифицирующая добавка является аммиаком или амином. 27. Способ по пп.20, 24 или 25, при котором модифицирующая добавка является аммиаком. 28. Способ по п.20, при котором мембрана молекулярного фильтра содержит нецеолитные поры и модифицирующая добавка поглощается через нецеолитные поры. 29. Способ по п.1, при котором мембрана молекулярного фильтра содержит нецеолитные поры и модифицирующая добавка поглощается через нецеолитные поры.
МПК / Метки
МПК: B01J 35/00, B01J 29/85, B01J 29/70, B01J 29/40, B01D 67/00, B01D 53/22, B01D 69/00, B01D 59/12
Метки: уровнем, мембрана, высоким, избирательности, сепарационной
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/21-11728-membrana-s-vysokim-urovnem-separacionnojj-izbiratelnosti.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Мембрана с высоким уровнем сепарационной избирательности</a>
Предыдущий патент: Способ получения самосвязывающихся пигментных частиц, сухих или в виде водных суспензий или дисперсий, содержащих неорганические вещества и связующие
Следующий патент: Устройство для измерения массового потока молока, в частности, в процессе доения
Случайный патент: Набор теплогидроизолированных труб и способ производства предварительно теплогидроизолированной трубы