Abstrakt

Untersuchung von Nanokompositmembranen zur Hochdruck-CO2/CH4-Trennung

Xuezhong He und May-Britt Hägg

Die neuartigen Nanokompositmembranen wurden für die CO2/CH4-Trennung hergestellt und durch Testen eines Platten- und Rahmenmoduls mit einer Membranfläche von 110 cm2 wurde eine gute Selektivität von >30 bei hohem Druck von >30 Bar erzielt. Es stellte sich heraus, dass der Joule-Thomson-Effekt aufgrund des sehr hohen Wärmeübergangskoeffizienten der Membranmaterialien, der von den Ergebnissen der HYSYS-Simulation abweicht, einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Temperaturabfall im Membranmodul hat. Die Wasserdurchlässigkeit war insbesondere bei hohem Druck höher als die CO2-Durchlässigkeit, was darauf hindeutet, dass ein hoher Wasserdampfgehalt im Eingangsgas erreicht werden sollte, um ein Austrocknen der Membran zu vermeiden und eine hohe Membrantrennleistung in einem realen Prozess aufrechtzuerhalten. Ein zweistufiges Membransystem wurde entwickelt, um CH4 aus einem Gasgemisch aus 50 % CO2/50 % CH4 zu reinigen, und die CH4-Reinheit von 70 % kann in der zweiten Stufe erreicht werden. Eine Prozesssimulation mit HYSYS in Kombination mit ChemBrane ergab, dass ein mehrstufiges Membransystem erforderlich ist, um die industriellen Anforderungen an die Produktion von süßem Erdgas zu erfüllen.

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