Membran yöntemi kullanarak metan-karbondioksit gaz karışımından metanın ayrıştırılması / Firuze Demirciyeva; Danışman Bahtiyar Öztürk

Abstract

Doğal gaz veya biogazdan karbondioksitin ayrıştırılması bu gazların saflaştırılmasında en önemli ve en masraflı işlemdir.Küçük hacimli olmaları, düşük gaz akım hızlarında çalışabilmeleri ve işletme masraflarının düşük olması nedeniyle membran yöntemi gaz ayrıştırma işlemlerinde tercih edilen bir yöntem olmaktadır.Fakat seçiciliğinin düşük olması bu yöntemin en önemli dezavantajıdır.Bu çalışmada olduğu gibi bütün dünyada çalışmalar seçiciliği ve geçirgenliği yüksek membran üretme üzerinde yoğunlaşmaktadır.Bu çalışmada biogazın ana bileşenleri olan CH4 ve CO2'in membran yöntemiyle birbirinden ayrıştırılması amacıyla saf ve kompozit nonporoz polimerik membranlar üretilmiş ve test edilmiştir.Saf poliimid (PI) içine zeolit 3A, 4A, 5A ve 13X karıştırılarak kompozit membranlar hazırlanmıştır.Farklı tavlama sıcaklıklarının (150, 200 ve 230 ºC),farklı zeolit oranlarının (%15, %20 ve %30) ve farklı basınçların (3, 5 ve 8 bar) membranların geçirgenliği ve seçiciliği üzerine etkisi incelenmiştir.Polieterimid (PI)-zeolit karışımı membranlar yapılarındaki mikrogözeneklerden dolayı gaz ayrımı için uygun bulunmamıştır.Çalışmalar neticesinde 70 ºC lık çözücü uçurma sıcaklığı ve 500 mmHg lık ortam basıncı, saf polimerler için 500 µm ve kompozit membranlar için 700 µm'lik kalınlıklar,230 ºC'lık membran tavlama sıcaklığı ve 3 bar'lık gaz basıncı değerleri en uygun gaz ayrımı şartları olarak belirlenmiştir.Bu optimum şartlarda PI ve PEI'in CO2 geçirgenlikleri sırasıyla 4.437 Barrer ve CH4/CO2seçicilikleri 31.5 ve 17.5 olmuştur.Aynı optimum şartlarda PI+%30 Zeolit 4A kompozit membranının CO2/CH4 seçiciliği 22 olmuştur.