Separacja składników gazu syntezowego przy użyciu membran polimerowych i metalicznych

• Autorzy: Chmielewski A. G. , Wawryniuk K. , Antczak J.

Warianty tytułu

EN

Separation of synthesis gas components using polymeric and metallic membranes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu wydzielenia wodoru z gazu syntezowego (mieszanina CO, H2, CO2 i CH4) wykorzystuje się na skalę przemysłową system dwuetapowy. W pierwszym etapie stosowany jest reforming wodny - WGS (Water Gas Shift) w celu zwiększenia udziału wodoru w mieszaninie gazowej. W drugim etapie można zastosować adsorpcję zmiennociśnieniową - PSA (Pressure Swing Adsorption), destylację kriogeniczną lub techniki membranowe. W wyniku membranowej separacji gazu syntezowego uzyskuje się strumień permeatu (wzbogacony w wodór) i strumień retentatu [3]. Istnieje wiele typów membran używanych do separacji wodoru. W poniższej pracy rozważane są membrany polimerowe i metaliczne np. typu palladowego. Wykorzystywane w badaniach w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej membrany poliimidowe charakteryzują się możliwością pracy przy wysokim ciśnieniu, wysoką odpornością termiczną, chemiczną i mechaniczną oraz wysoką selektywnością rozdziału H2-CO [1]. Jednocześnie, są wrażliwe na niektóre związki chemiczne, takie jak: kwas chlorowodorowy, tlenki siarki i dwutlenek węgla. Przy wykorzystaniu membran czysto palladowych lub zbudowanych ze stopów palladowych możliwe jest osiągnięcie wysokiej czystości wodoru (do 99,99 %). Membrany metaliczne do separacji wodoru to najczęściej: czyste metale (Pd), dwuskładnikowe stopy (Pd-Ag, Pd-Au, Pd-Cu,), wieloskładnikowe stopy (Pd-In-Ru) [2].

EN

Two-stage system is used on an industrial scale for separation of hydrogen from synthesis gas (a mixture of CO, H2, CO2 and CH4). In the first stage Water Gas Shift (WGS) reaction is used for increase concentration of hydrogen in the gas mixture. In the second stage can be used: Pressure Swing Adsorption (PSA), cryogenic distillation and membrane technology. Permeate stream (enriched in hydrogen) and retentate stream (depleted in hydrogen) are obtained as a result of the synthesis gas membrane separation. There are many types of membranes used for purification of hydrogen. The following paper includes hydrogen separation using polymeric and metallic membranes. In the Institute of Nuclear Chemistry and Technology polyimide membranes are using in research. These membranes are characterized by the ability to operate at high pressures, high thermal, chemical and mechanical resistance, and high separation selectivity of H2-CO. At the same time, they are sensitive to some chemicals such as hydrochloric acid, sulfur oxides and carbon dioxide. High purity of hydrogen (up to 99,99%) can be obtained by using membranes made of pure palladium or palladium alloys. The most prevalent metallic membranes for hydrogen separation are: pure metals (Pd), binary alloys (Pd-Ag, Pd, Au, Pd-Cu), multicomponent alloys (Pd-In-Ru).

Słowa kluczowe

PL

gaz syntezowy; reforming wodny; WGS; adsorpcja zmiennociśnieniowa; PSA; separacja membranowa

EN

synthesis gas; WGS; water gas shift; PSA; pressure swing adsorption; membrane separation

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 10
• Strony: 26--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Chmielewski A. G.

autor

Wawryniuk K.

autor

Antczak J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Instytut Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie

Bibliografia

• [1] Anil K. Pabby, Syed S. H. Rizvi, Anna Maria Sastre, Handbook of Membrane Separations Chemical, Pharmaceutical, Food and Biotechnological Applications, CRC Press Taylor &Francis Group, 2009.
• [2] Gennady S. Burhanov, Nelli B. Gorina, Natalia B. Kolchugina, Natalia R. Roshan, Mitry I. Slovetsky and Evgeny M. Chistov, Palladium-Based Alloy Membranes for Separation of High Purity Hydrogen from Hydrogen-Containing Gas Mixtures, Platinum Metals Rev., 2011, 55, (1), 3-12.
• [3] Donglai Xie, Jinfeng Yu, Fang Wang, Ning Zhang, Weixing Wang, Hao Yu, Feng Peng, Ah-Hyung A. Park, Hydrogen permeability of Pd-Ag membrane modules with porous stainless steel substrates, Int. J. Hyd. Ener. 2011, 36, 1014-1026.
• [4] M. Harasimowicz, P. Orluk, G. Zakrzewska-Trznadel, A. G. Chmielewski - Application of polyimide membranes for biogas purification and enrichment, J. Hazard. Mat. 2007, 144(3), 696-702.
• [5] M. Peer, M. Mahdeyarfar, T. Mohammadi, Investigation of syngas adjustment using a polyimide membrane, Chemical Engineering and Processing 48 (2009) 755-761.
• [6] Nathan W. Ockwig, Tina M. Nenoff Membrane for Hydrogen Separation, Chem. Rev. 2007, 107, 4078 - 4110.
• [7] Sushil Adhikari, Sandun Fernando, Hydrogen Membrane Separation, Ind. Eng. Chem. Res. 2006, 45, 875 - 881.
• [8] K. Stańczyk, Czyste technologie użytkowania węgla, GIG Katowice 2008.