Ανάλυση της Τεχνολογίας Αποανθράκωσης με Διαχωρισμό μεμβράνης για Φυσικό Αέριο

Ο διαχωρισμός μεμβράνης είναι μια βασική διαδικασία στον τομέα της απανθρακοποίησης του φυσικού αερίου. Επιτυγχάνει τον διαχωρισμό συστατικών όπως CO2 και CH4 μέσω της επιλεκτικής διείσδυσης συστατικών αερίου απόυλικά μεμβράνης. Τα βασικά πλεονεκτήματα και οι τεχνικές λεπτομέρειες είναι τα εξής:

Ο διαχωρισμός της μεμβράνης εξαρτάται από τοδιαφορά διαλυτότηταςήδιαφορά ρυθμού διάχυσηςτων αερίων στο υλικό της μεμβράνης:

Εάν η διαπερατότητα της μεμβράνης στο CO2 είναι πολύ υψηλότερη από αυτή στο CH4 (όπως στις μεμβράνες πολυιμιδίου), το CO2 θα διεισδύσει κατά προτίμηση προς τα κάτω της μεμβράνης (πλευρά διαπέρασης), ενώ το CH4 θα παραμείνει ανάντη (πλευρά αναρροής), επιτυγχάνοντας έτσι εμπλουτισμό CO2 και CH.

Η επιλεκτικότητα των υλικών μεμβράνης (ο λόγος διαπερατότητας CO2 προς CH4) είναι ένας βασικός δείκτης της αποτελεσματικότητας διαχωρισμού. Οι εξαιρετικά επιλεκτικές μεμβράνες μπορούν να μειώσουν σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας και την κλίμακα εξοπλισμού.

Το σύστημα διαχωρισμού μεμβράνης πρέπει να βελτιστοποιηθεί από κοινού από διαστάσεις όπωςπροεπεξεργασία, υλικά μεμβράνης, σχεδιασμός διαδικασίας και παραμέτρους λειτουργίαςγια να εξασφαλίσετε σταθερή λειτουργία:

• αφυδάτωση: Η ομίχλη λαδιού και το υγρό νερό αφαιρούνται μέσω ενός διαχωριστή κυκλώνων και ενός φίλτρου συγχώνευσης για να αποτραπεί η ρύπανση της μεμβράνης.
• αφυδρογονανθρακωση: Εάν το φυσικό αέριο περιέχει βαρείς υδρογονάνθρακες C5+, απαιτείται διαχωριστής συμπύκνωσης (ψύχεται στους -20 έως 0℃) για να μειωθεί η προσρόφηση/φράξιμο των υδρογονανθράκων στη μεμβράνη.
• αποθείωση: Εάν υπάρχει H2S, θα πρέπει να δοθεί προτεραιότητα σε στερεά προσροφητικά (όπως οξείδιο του σιδήρου) ή προεπεξεργασία με αμίνες για να αποτραπεί η διάβρωση του υλικού της μεμβράνης από το H2S.

• φιλμ πολυιμιδίου (PI).: Με υψηλή επιλεκτικότητα CO2/CH4 (α≈30 έως 50) και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία (≤100℃), είναι η κύρια επιλογή στη βιομηχανία.
• μεμβράνη οξικής κυτταρίνης (CA).: ανθεκτικό στη μόλυνση από υδρογονάνθρακες, αλλά με σχετικά χαμηλή επιλεκτικότητα (α≈20-30), κατάλληλο για σενάρια με υψηλή περιεκτικότητα σε υδρογονάνθρακες.
• Νέα υβριδική μεμβράνη μήτρας (MMM): Το ντόπινγκ νανοσωματιδίων ενισχύει την αποτελεσματικότητα του διαχωρισμού, στο στάδιο της έρευνας και της ανάπτυξης.