Zeitschrift für fortgeschrittene Chemieingenieurwesen

Abstrakt

Untersuchung der Selektivität von Methan gegenüber Kohlendioxid unter Verwendung anorganischer Verbundmembranen zur Erdgasverarbeitung

Habiba Shehu, Edidiong Okon, Ifeyinwa Orakwe und Edward Gobina

Erdgas ist ein wichtiges Brenngas, das als Brennstoff für die Stromerzeugung und als Grundrohstoff in der petrochemischen Industrie verwendet werden kann. Seine Zusammensetzung variiert stark von einem Gasfeld zum anderen. Trotz dieser Unterschiede in der Zusammensetzung von Quelle zu Quelle ist der Hauptbestandteil von Erdgas Methan mit Inertgasen und Kohlendioxid. Daher muss das gesamte Erdgas einer Behandlung unterzogen werden, wobei etwa 20 % der gesamten Reserven vor dem Transport durch Pipelines einer umfassenden Behandlung bedürfen. Die Frage ist, ob mesoporöse Membranen hochselektiv für Methan sein und zur Behandlung von Erdgas verwendet werden können. Es wurde eine Methode entwickelt, die auf der Verwendung von tauchbeschichteten Kieselsäure- und Zeolithmembranen basiert. Ein einzelner Gaspermeationstest mit einem Membranreaktor wurde bei einer Temperatur von 293 K und einem Druckbereich von 1 × 10-5 bis 1 × 10-4 Pa durchgeführt. Die Permeanz von CH4 lag im Bereich von 1,15 × 10-6 bis 2,88 × 10-6 Mols-1m-2Pa-1 und es wurde eine CH4/CO2-Selektivität von 1,27 bei 293 K und 0,09 MPa erzielt. Die Porengröße der Membran wurde mittels Stickstoffadsorption ermittelt und betrug 2,09 nm. Die erzielten Ergebnisse haben gezeigt, dass es möglich ist, mit einer mesoporösen Membran selektiv Kohlendioxid aus Methan zu entfernen und so Erdgas in Pipeline-Qualität zu erzeugen. Der Transportmechanismus von Methan durch die Membran muss weiter untersucht werden, da dies für die Trennung anderer Kohlenwasserstoffe, die als Verunreinigungen vorhanden sein könnten, unverzichtbar ist.