In generale, le membrane per gas sono fogli polimerici utilizzati per recuperare, purificare o semplicemente separare i gas.
I polimeri possono essere reticolati in modi diversi per consentire la stabilità meccanica di vari tagli molecolari e il materiale di cui sono fatti può essere miscelato in base al gas da trattare.
Perché utilizzare le membrane per la separazione dei gas?Nelle applicazioni petrolifere e del gas, petrolchimiche e chimiche spesso è richiesto di recuperare parte del gas proveniente da una miscela di componenti con conseguente vantaggio economico o di ridurre la presenza di alcuni componenti che possono avere effetti sulla salute se rilasciati in atmosfera.
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Come funzionano le membrane per la separazione dei gas?La membrana limita il moto delle molecole di gas che la attraversano, in modo che alcuni gas si muovano più lentamente di altri o siano completamente esclusi. Quando un gas passa attraverso la membrana, viene separato in flussi di permeato e di etentato. Il gas permeato è la porzione di gas che permea attraverso la superficie della membrana, mentre il retentato è la porzione residua che non permea la membrana. |
Oggi i processi di separazione dei gas svolgono un ruolo essenziale in numerose applicazioni industriali.
Separazione dei gas mediante membrane è una potenziale alternativa ai processi convenzionali di separazione dei gas (come assorbimento, adsorbimento e distillazione). La separazione dei gas è una procedura guidata dalla pressione, in cui la differenza di pressione tra l'ingresso e l'uscita del gas del prodotto viene utilizzata per la separazione.
Ecco una spiegazione passo per passo di come funziona un processo di separazione dei gas per ottenere la purificazione dei gas:
1) Il gas entra nel compressore ad anello liquido.
2) Il gas viene compresso alla pressione richiesta per ottenere le migliori prestazioni di separazione.
3) Dopo la compressione, la miscela di gas e liquidi raggiunge lo scrubber/separatore che li divide.
4) Il liquido torna al compressore, mentre il gas entra nel separatore a membrana.
5) Nella fase di membrana, vengono recuperati i componenti necessari
Poiché i costi energetici sono in costante aumento, la tecnologia a membrana per la separazione dei gas giocherà un ruolo estremamente importante nella riduzione dell'impatto ambientale e dei costi complessivi dei processi industriali. Rispetto ad altre tecnologie di separazione dei gas, l'utilizzo dei separatori di gas a membrana può portare risultati molto più vantaggiosi.
Le tecnologie convenzionali, tra cui la distillazione criogenica dell'aria, la condensazione che rimuove i vapori organici condensabili dalle miscele di gas e l'assorbimento di ammine che rimuove i gas acidi dal gas naturale, richiedono un cambiamento di fase da gas a liquido, che aumenta significativamente i costi energetici. Inoltre, le unità di separazione dei gas a membrana sono più piccole e si adattano perfettamente agli impianti di strippaggio dell'ammina e alle piattaforme di lavorazione del gas offshore. Hanno un ingombro relativamente ridotto, e la mancanza di complessità meccanica nei sistemi a membrana è un altro aspetto che può semplificare il lavoro degli operatori.
L'unità di recupero vapori (VRU) combina l'assorbimento o la condensazione con la separazione a membrana. Il sistema è progettato per rimuovere i vapori indesiderati, consentendo agli operatori di rispettare le normative vigenti in materia di emissioni. Un'unità di questo tipo comprende solitamente un compressore ad anello per liquidi, un separatore gas/liquido, uno stadio a membrana e una pompa per il vuoto (se necessario) I separatori di gas a membrana, coinvolti nello stadio a membrana, sono utilizzati per recuperare i prodotti gassosi.
Il funzionamento di un sistema VRU si basa sulla rimozione dei vapori raccolti all'interno di serbatoi sigillati di idrocarburi mediante compressione e aspirazione del gas. Il sistema mira a ridurre le emissioni provenienti dai vapori di benzina e altri carburanti e, allo stesso tempo, a recuperare idrocarburi preziosi da vendere o riutilizzare come carburante in loco.
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