Określenie możliwości odwadniania gazu ziemnego na membranach polimerowych

• Autorzy: Janocha A.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2017.07.08

Warianty tytułu

EN

Possibility of natural gas dehydration using polymer membranes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Osuszanie gazu ziemnego na instalacjach glikolowych jest energochłonne i emituje do środowiska niebezpieczne związki chemiczne. Przeprowadzono badania osuszania azotu, metanu i gazu ziemnego na module membranowym. Badania wykonywano na mikrokapilarnych membranach (hollow fiber) z poliimidu. Moduł membranowy zamontowany był na stanowisku pomiarowym do badań w warunkach wysokiego ciśnienia gazu. Prowadzono pomiary przepływu strumieni gazu, ciśnienia, temperatury i wilgotności w strumieniach nadawy, retentatu i permeatu. Uzyskano wysokie stopnie obniżenia wilgotności w gazach. Stwierdzono, że efektywność osuszania gazu po kontakcie z membraną zależy od wartości przepływów i od ciśnienia. Wraz ze wzrostem ciśnienia transmembranowego efektywność odwodnienia się zwiększa. Przy ciśnieniu gazu powyżej 10 bar uzyskiwany jest poziom zawilgocenia odpowiadający wymaganiom normy osuszania gazu ziemnego w zimie, przy współczynniku podziału powyżej 0,08. Przy ciśnieniu gazu powyżej 45 bar norma osuszania spełniona jest przy współczynniku podziału poniżej 0,01. Wykazano, że technologia membranowa stanowi atrakcyjną metodę osuszania gazu ziemnego na membranach.

EN

Dehydration of natural gas at glycol installations is energy-consuming and emits hazardous chemicals to the environment. Dehydration tests of nitrogen, methane and natural gas on a membrane module were conducted. The tests were conducted on microcapillary membranes (hollow fiber) made of polyimide. The membrane module was mounted on a test station in high gas pressure conditions. The flow of the streams of gas, pressure, temperature and humidity in the streams of feed, retentate and permeate were conducted. High levels of humidity reduction in gases were obtained. It was found that the dehydration effectiveness of gas, after contact with the membrane, depends on the values of flows and pressure. With the increase of the transmembrane pressure, the effectiveness of dehydration increases. At a gas pressure above 10 bar, the level of humidity achieved is corresponding to the requirements of the standards for dehydration of natural gas in winter, with a partition coefficient (stage cut) above 0.08. At a gas pressure above 45 bar, the standard for dehydration is met at a partition coefficient of less than 0.01. It was proven that the membrane technology is an attractive method for natural gas dehydration on membranes.

Słowa kluczowe

PL

membranowa separacja gazowa; osuszanie gazu ziemnego

EN

membrane gas separation; natural gas dehydration

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 73, nr 7
• Strony: 502--509
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., for., tys., tab.

Twórcy

autor

Janocha A.

• Zakład Technologii Eksploatacji Płynów Złożowych. Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25 A 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Baker R.W., Lokhandwala K.: Natural gas processing with membranes: an overview. Ind. Eng. Chem. Res. 2008, vol. 47, s. 2109-2121.
• [2] Bernardo P., Clarizia G.: 30 Years of membrane technology for gas separation. Chemical Engineering Transactions 2013, vol. 32, s. 1999-2004.
• [3] Bukacek R.F.: Equilibrium Moisture Content of Natural Gases. Research Bulletin 8, Institute of Gas Technology, Pipeline Research Committee of the American Gas Association 1955.
• [4] Chen G.Q., Scholes C.A., Qiao G.G., Kentish S.E.: Water vapor permeation in polyimide membranes. Journal of Membrane Science 2011, vol. 379, nr 1-2, s. 479-487.
• [5] Holewa J., Szlęk M.: Ocena jakości gazów palnych. Nafta-Gaz 2013, nr 6, s. 450-154.
• [6] Huang J., Cranford R.J., Matsuura T., Roy C.: Water vapor sorption and transport in dense polyimide membranes. Journal of Applied Polymer Science 2003, vol. 87, nr 14, s. 2306-2317.
• [7] Janocha A.: Badania obniżania zawartości CO2 w gazie ziemnym przy użyciu membrany poliimidowej. Nafta-Gaz 2016, nr 3, s. 186-191, DOI: 10.18668/NG.2016.03.05.
• [8] Lin H., Thompson S.M., Serbanescu-Martin A., Wijmans J.G., Amo K.D., Lokhandwala K.A., Merkel T.C.: Dehydration of natural gas using membranes. Part I: Composite membranes. Journal of Membrane Science 2012, vol. 413-414, s. 70-81.
• [9] Lin H., Thompson S.M., Serbanescu-Martin A., Wijmans J.G., Amo K.D., Lokhandwala K.A., Ting Low B., Merkel T.C.: Dehydration of natural gas using membranes. Part II: Sweep/ countercurrent design and field test. Journal of Membrane Science 2013, vol. 432, s. 106-114.
• [10] Lin H., White L.S., Lokhandwala K., Baker R.W.: Natural Gas Purification. Encyclopedia of Membrane Science and Technology. John Wiley & Sons, Inc. 2013.
• [11] Lin Z., Junming F., Jia Z., Li O., Luling L.: Formula calculation methods of water content in sweet natural gas and their adaptability analysis. Natural Gas Industry B 2014, vol. 1, nr 12, s. 144-149.
• [12] Masanori Hara, Yuka Togashi: Tritiated water permeation and sorption in polyimide film. Journal of Nuclear Materials 2012, vol. 429, nr 1-3, s. 325.
• [13] Metz S., van de Ven W.J.C., Potreck J., Mulder M.H.V., Wessling M.: Transport of water vapor and inert gas mixtures through highly selective and highly permeable polymer membranes. Journal of Membrane Science 2005, vol. 251, s. 29-41.
• [14] Ohlrogge K., Keil B., Wind J.: Dehydration and hydrocarbon dewpointing of natural gas by membrane technology. American Chemical Society 2001, vol. 221, s. U225-U1225.
• [15] Scholes C.A., Stevens G.W., Kentish S.E.: Membrane gas separation applications in natural gas processing. Fuel 2012, vol. 96, s. 15-28.
• [16] Stookey D.J.: Gas-separation Membrane Applications. [W:] Nunes S.P., Peinemann K.-V. (eds.): Membrane Technology in the Chemical Industry. Edited by Wiley-VCH Verlag GmbH 2001, s. 43-48.
• [17] Szwast M.: Nowe membrany do osuszania gazu ziemnego. Przemysł Chemiczny 2015, nr 12, s. 2213-2217.
• [18] UBE - materiały informacyjne udostępnione przez firmę UBE.
• [19] Wind J.D., Paul D.R., Koros W.J.: Natural gas permeation in polyimide membranes. Journal of Membrane Science 2004, vol. 228, s. 227-236.
• Akty prawne i normatywne
• [20] PN-C-04752:2011 Gaz ziemny. Jakość gazu w sieci przesyłowej.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).