جداسازی هیدروکربن های سنگین تر از متان توسط غشا پلی یورتانی و اثر نانوذرات سیلیکا بر فرآیند جداسازی

به علت ارزش اقتصادی بیشتر هیدروکربن های سنگین تر، افزایش میزان تورم لوله ها و وسایل اندازه گیری به علت میعان هیدروکربن های سنگین و همچنین افزایش احتمال انفجار با افزایش میزان هیدروکربن های سنگین، تلاش های زیادی برای جداسازی آنها از متان شده است. الاستومرهای پلی یورتانی به خاطر داشتن خواص مکانیکی، شیمیایی و گرمائی مطلوب به عنوان غشاء در زمینه جداسازی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش، غشاهای پلی یورتانی برای جداسازی هیدروکربنهای سنگین تر از متان انتخاب گردیدند. به منظور دستیابی به یک منطق درست و همچنین راهکاری در جهت بهبود خواص جداسازی، ترکیبات ساختاری هدفمند از پلی یورتان با تغییر مواد اولیه و سنتز این پلیمر، تهیه شده اند و رابطه ساختار و خواص جداسازی گاز برای مورد جداسازی مورد نظر استخراج شدند. برای ساخت غشاء از پلی یورتان های سنتز شده، روش وارونگی فازی خشک و حرارتی استفاده شد. با بررسی نتایج بدست آمده از آزمون های ftirو dsc از پلیمرهای سنتزی و نتایج حاصل از آزمون های تراوش پذیری گازها، اثر تغییر عوامل ساختاری نظیر پلی اُل، ایزوسیانات، زنجیرگسترنده و نسبت این عوامل بر خواص تراوایی گازهای متان، اتان و پروپان مورد بررسی قرار گرفت. در کلیه پلیمرهای سنتز شده تراوش پذیری پروپان بیشترین و متان کمترین گزارش شد. نتایج بیانگر افزایش تراوش پذیری گازهای میعان پذیر با خواص لاستیکی پلیمر می باشد. ترتیب تراوائی گازها در پلیمرها با تغییر نوع پلی ال به صورت، پلیمر بر پایه ppg > پلیمر بر پایه ptmg > پلیمر بر پایه capa می باشد. زیرا پلیمر بر پایه پلی کاپرولاکتون کمترین جدایی فازی را دارا می باشند و پلیمر بر پایه ptmg به دلیل تشکیل مناطق بلوری در قطعه نرم تراوائی کمتری در مقایسه با پلیمر بر پایه ppg از خود نشان می دهد. به عنوان مثال ضریب تراواءی پروپان در پلیمر بر پایه ppg ، پلیمر بر پایه ptmg و پلیمر بر پایه capaبه ترتیب برابر32/200 ، 72/181 و 36/61 می باشد. نتایج تراوائی گازها نشان داد که در پلیمرهای بر پایه هگزا متیلن دی ایزوسیانات بیشترین مقدار و تراوائی گازها در پلیمرهای بر پایه تولوئن دی ایزوسیانات کمترین مقدار را دارد، دلیل این امر مربوط به افزایش جدائی فازهای سخت و نرم در هگزا متیلن دی ایزوسیانات، افزایش رفتار لاستیکی پلیمر و نهایتاً افزایش تراوائی گازها در آن می باشد. به منظور افزایش راندمان جداسازی، نانو ذرات سیلیکا به دو پلی یورتان منتخب بر پایه پلی پروپیلن گلایکول 2000/ هگزامتیلن دی ایزوسیانات/ بوتان دی اُل و پلی یورتان بر پایه پلی کاپرولاکتون 2000/ هگزا متیلن دی ایزوسیانات/ بوتان دی اُل اضافه گردید. شش غشا مرکب پلی یورتان- سیلیکا تا 30% وزنی ذرات سیلیکا ساخته شده و آزمون های تراوش پذیری گازهای متان، اتان و پروپان در فشار 6 بار و دمای c?25 انجام گرفت. نانو ذرات سیلیکا از روش سُل-ژل با هیدرولیز تترا اتوکسی سیلان (teos) تهیه گردید. نتایج حاصل از آزمون های ftirو dsc از غشا مرکب پلی یورتان- سیلیکا، نشاندهند? توزیع بیشترذرات سیلیکا در میان قطعات نرم می باشند. نتایج بدست آمده نشان می دهد با افزایش ذرات سیلیکا در غشاءپلی یورتان بر پایه پلی اتر تراوش پذیری کاهش می یابد در حالیکه در غشاءپلی یورتان بر پایه پلی استر تراوش پذیری، با افزایش میزان ذرات سیلیکا، افزایش می یابد. به عنوان مثال تراوش پذیری متان و اتان در غشای پلی یورتان خالص بر پایه پلی اتر به ترتیب برابر 61/17 و 99/53 می باشد و با افزایش ذرات سیلیکا تا 5/11 در صد این مقادیر به 72/14 و 60/50کاهش می یابد.