Investigation on membrane-assisted CO2 removal process for oxidative coupling of methane in mini-plant scale

• Autorzy: Shankui S. , Stünkel S. , Godini H. R. , Xuan S. N. , Wozny G. , Yuan J.

Warianty tytułu

PL

Badanie membranowego procesu usuwania CO2 dla oksydacyjnego sprzężenia metanu w skali mini-aparatury

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the application and the performance of a membrane unit for preliminarily removing CO₂ from the product gas mixture in the Oxidative Coupling of Methane (OCM) process based on a mini-plant scale experimental facility are presented and discussed. The model for the membrane unit is validated via experiments based on the comparison of concentrations and recoveries, respectively, with a brilliant agreement <5% under operating pressure up to 5 and 10 bar. It is found that the C2H4 loss rate could not be reduced less than 5% with the CO₂ removal rate of 50% in a given membrane module. Since ethylene (C₂H₄) is the target product in OCM process, a two-stage membrane system is therefore proposed to enhance the C₂H₄ recovery. This configuration could further reduce the product loss rate while keeping the same CO₂ removal rate as that of the single stage process.

PL

W artykule niniejszym zaprezentowano i omówiono zastosowanie oraz wydajność pojedynczej membrany dla wstępnego usuwania CO₂ z mieszaniny gazowej w procesie oksydacyjnego sprzężenia metanu (OCM) w oparciu o skalę mini-aparatury doświadczalnej. Model pojedynczej membrany weryfikowany jest drogą eksperymentów opartych odpowiednio na porównaniu stężeń i odzysków przy bardzo dobrą zgodności <5% i ciśnieniu operacyjnym do 5 i 10 barów. Ustalono, że tempa strat C₂H₄ nie można ograniczyć o mniej niż 5% przy tempie usuwania CO₂ wynoszącym 50% w danym module membrany. Ponieważ docelowym produktem procesu OCM jest etylen (C₂H₄), zaproponowano dwuetapowy system membranowy, który ma zwiększyć jego odzysk. Konfiguracja taka mogłaby w dalszej perspektywie zmniejszyć tempo strat produktu przy niezmienionym tempie usuwania CO₂, właściwym dla procesu jednoetapowego.

Słowa kluczowe

EN

membrane-assisted separation; CO2 removal; oxidative coupling of methane; aspen customer modele

PL

rozdzielanie membranowe; usuwanie CO2; oksydacyjne sprzężenie metanu; wibrujący model odbiorczy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 109, z. 1-M
• Strony: 223--232
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., tab., wz.

Twórcy

autor

Shankui S.

• Chair of Process Dynamics and Operations, TU Berlin

autor

Stünkel S.

• Chair of Process Dynamics and Operations, TU Berlin

autor

Godini H. R.

• Chair of Process Dynamics and Operations, TU Berlin

autor

Xuan S. N.

• Chair of Process Dynamics and Operations, TU Berlin

autor

Wozny G.

• Chair of Process Dynamics and Operations, TU Berlin

autor

Yuan J.

• Department of Automation, and the key Laboratory of System Control and Information Processing, Ministry of Education of China, Shanghai Jiao Tong University

Bibliografia

• [1] Baker R., Lokhandwala K., Natural Gas Processing with Membranes: An Overview, Ind. Eng. Chem., 47, 2008, 2109-2121.
• [2] Kondratenko E., Baerns M., Oxidative Coupling of Methane, Handbook of Heterogeneous Catalysis, 2008, 3010-3023.
• [3] Jaso S., Godini H., Arellano-Garcia H., Wozny G., Oxidative Coupling of methane: Reactor Performance and Operating Conditions, Computer Aided Chemical Engineering, 28, 2010, 781-786.
• [4] Lunsford J., The catalytic Oxidative Coupling of Methane, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 34, 1995, 970-980.
• [5] Baker R., Future Directions of Membrane Gas Separation Technology, Ind. Eng. Chem., 41, 2002, 1393-1411.
• [6] Brunetti A., Scura F., Barbietri G., Drioli E., Membrane technologies for CO2 separation, Journal of Membrane Science, 359, 2010, 115-125.
• [7] Abertz V., Brinkmann T. et al., Developments in Membrane Research: from Material via Process Design to Industrial Application, Advanced Engineering Materials, 8, 2006, 328-357.
• [8] Wijmans J., Baker R., The solution-diffusion model: a review, Journal of Membrane Science, 107, 1995, 1-21.
• [9] Ohlrogge K., Ebert K., Membranen: Grundlagen, Verfahren und industrielle Anwendungen, WILEY-VCH, 2006.
• [10] Nghiem X., Arellano-Garcia H., Wozny G., Adsorptive Separation In the Downstream of the Oxidative Methane Coupling Process, AIChE Annual Meeting, 2011.