طراحي و ساخت يك واحد آزمايشگاهي براي جداسازي هيدروژن سولفيد و كربن دي اكسيد از متان با استفاده از تماس دهنده غشايي

Preparation of an Experimental Setup for Separation of Hydrogen Sulfide and Carbon Dioxide from Methane by Using Membrane Contactor

جداسازی گازها با تماس­ دهنده غشایی، دارای متغیرهای گوناگونی است كه می‌بایست اثر آن­ها در كارایی و عملكرد تماس دهنده در جداسازی مورد بررسی قرار گیرد. در این پژوهش سعی شده است یك واحد آزمایشگاهی برای جداسازی گازها با استفاده از تماس دهنده غشایی و با نگرش امكان مطالعه متغیرهای اثرگذار بر جداسازی طراحی و ساخته شود. برای بررسی عملكرد تماس دهنده نیز غشا از جنس پلی اترسولفون به­ صورت تخت ساخته شد و كارایی آن در جداسازی هیدروژن سولفید و كربن دی اكسید از متان آزمایش شد. جاذب استفاده شده در این پژوهش محلول آبی متیل دی اتانول آمین (MDEA) بود. ساختار غشای ساخته شده با كمك میكروسكوپ الكترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت و نشان داد كه غشای ساخته شده دارای ساختار متخلخل می‌باشد. نتیجه ­های آزمایش ­های انجام شده نشان داد كه در شدت جریان ثابت گاز، افزایش شدت جریان مایع موجب افزایش جداسازی م ی­شود و در صورت ثابت بودن شدت جریان مایع نیز، افزایش شدت جریان گاز منجر به افزایش جداسازی می­شود. اثر تغییر دما بر عملكرد تماس‌دهنده‌ی غشایی با كمك مخلوط سه جزیی انجام شد و نتیجه­ ها نشان داد كه افزایش دما میزان جداسازی هیدروژن سولفید و كربن دی اكسید از متانرا افزایش می­ دهد.

In this work, an experimental setup was designed and prepared in order to study the effects of various parameters on membrane contactor efficiency in separation of H2S and CO2 from natural gas. Polyethersulfone (PES) membrane was prepared and applied in this study for separation of H2S and CO2 form CH4. The methyldiethanolamine (MDEA) aqueous solution was used as the liquid phase absorber. The prepared membrane structure was investigated by using Scanning Electron Microscopy (SEM), and it showed that the membrane has porous structure. The results obtained from membrane contactor setup indicated that in constant liquid flow rate the separation efficiency increased by increasing of gas flow rate, and in constant gas flow rate the liquid flow rate enhanced the separation factor. Also, results revealed that the operation temperature enhancement led to better separation of H2S and CO2  form CH4-H2S-CO2 mixture.