Analisis Teknologi Dekarbonisasi Pemisahan Membran untuk Gas Alam

Pemisahan membran adalah proses kunci dalam bidang dekarbonisasi gas alam. Ini mencapai pemisahan komponen seperti CO₂ dan CH₄ melalui permeasi selektif komponen gas oleh bahan membran. Keunggulan inti dan detail teknisnya adalah sebagai berikut:

Pemisahan membran bergantung pada perbedaan kelarutan atau perbedaan laju difusi gas dalam bahan membran:

Jika permeabilitas membran terhadap CO₂ jauh lebih tinggi daripada terhadap CH₄ (seperti pada membran poliimida), CO₂ akan lebih dulu meresap ke hilir membran (sisi permeasi), sementara CH₄ akan tetap di hulu (sisi refluks), sehingga mencapai pengayaan CO₂ dan pemulihan CH₄.

Selektivitas bahan membran (rasio permeasi CO₂ terhadap CH₄) adalah indikator inti dari efisiensi pemisahan. Membran yang sangat selektif dapat secara signifikan mengurangi konsumsi energi dan skala peralatan.

Sistem pemisahan membran perlu dioptimalkan secara kolaboratif dari dimensi seperti pra-perlakuan, bahan membran, desain proses, dan parameter operasi untuk memastikan operasi yang stabil:

• penghilangan air: Kabut oli dan air cair dihilangkan melalui pemisah siklon dan filter koalesensi untuk mencegah penumpukan membran.
• penghilangan hidrokarbon: Jika gas alam mengandung hidrokarbon berat C₅+, diperlukan pemisah kondensasi (didinginkan hingga -20 hingga 0℃) untuk mengurangi adsorpsi/penyumbatan hidrokarbon pada membran.
• penghilangan sulfur: Jika H₂S ada, adsorben padat (seperti oksida besi) atau pra-perlakuan amina harus diprioritaskan untuk mencegah H₂S mengkorosi bahan membran.

• film poliimida (PI): Dengan selektivitas CO₂/CH₄ yang tinggi (α≈30 hingga 50) dan ketahanan suhu tinggi (≤100℃), ini adalah pilihan utama di industri.
• membran selulosa asetat (CA): tahan terhadap kontaminasi hidrokarbon, tetapi dengan selektivitas yang relatif rendah (α≈20-30), cocok untuk skenario dengan kandungan hidrokarbon tinggi.
• Membran matriks hibrida baru (MMM): Doping nanopartikel meningkatkan efisiensi pemisahan, dalam tahap penelitian dan pengembangan.