جداسازی اتیلن از اتان و پروپیلن از پروپان بوسیله غشای نانوکامپوزیت پلی ایمید – نانو سیلیکا

اتیلن و پروپیلن از مهم ترین محصولات پتروشیمی می باشند که دو روش عمده تولید آن ها، روش های شکست به وسیله بخار و شکست کاتالیزوری بستر سیال می باشد. جداسازی اولفین از پارافین معمولاً در فاز مایع و با روش تقطیر در دمای بسیار پایین صورت می گیرد که روشی بسیار گران و مشکل می باشد. به دلیل هزینه بالا و مشکلات روش تقطیر سرمایشی، جداسازی اولفین از پارافین به وسیله فرایند غشایی مورد توجه قرار گرفته است. پژوهش ها نشان می دهند غشاهای پلیمری مانند پلی سولفون، سلولز استاتpdms, در زمینه مخلوط اولفین/پارافین فاکتور جداسازی پایینی دارند. در حال حاضر بهترین پلیمر مورد استفاده در زمینه جداسازی اولفین/پارافین پلی ایمیدها می باشند. متأسفانه، مشکل اساسی پلی ایمیدها در این زمینه پدیده نامطلوب نرم شدن به هنگام تماس با گازهای پروپیلن/پروپان می باشد. در این پژوهش جداسازی اتیلن/اتان و پروپیلن/پروپان به وسیله غشای نانو کامپوزیت پلی ایمید-سیلیکا مورد بررسی قرارگرفته است. نانو ذرات سیلیکا توسط روش سل-ژل تهیه گردیدند و غشاهای پلی ایمید و پلی ایمید-سیلیکا توسط روش وارونگی فازی گرمایی تهیه گردیدند. غشاهای نانو کامپوزیت ساخته شده توسط آزمون های xrd ,sem ,ft-ir مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آزمون های مشخصه یابی بیانگر توزیع مناسب نانو ذرات در زمینه پلیمری می باشند. عملکرد غشاهای ساخته شده در جداسازی اتیلن/اتان و پروپیلن/پروپان در فشار 3 بار و دمای 310 کلوین مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که تراوش پذیری اتیلن از 0/266 بارر در غشای خالص به 0/411 بارر در غشای حاوی 20 درصد نانو سیلیکا و تراوش پذیری پروپیلن از 0/091 بارر در غشای خاص تا 0/159 بارر در غشای حاوی 20 درصد نانو سیلیکا افزایش یافته است. این افزایش تراوش پذیری در پروپیلن و اتیلن موجب افزایش انتخاب پذیری ایده آل اتیلن نسبت به اتان و پروپیلن نسبت به پروپان از 3/24و 9 در غشای خالص به 6/13 و 17/9در غشای حاوی 20 درصد نانو سیلیکا می شود. در مرحله بعد به منظور بررسی اثر نانو سیلیکا بر پدیده نرم شدگی، تراوش پذیری گازهای پروپان و پروپیلن در فشار 1 تا 8 بار و برای گازهای اتان و اتیلن در فشارهای 1,3 و 5 بار مورد بررسی قرار گرفتند. در غشای پلی ایمید خالص نرم شدگی در فشار 4 و 6 بار برای پروپیلن و پروپان به وقوع پیوست. در مورد غشاهای حاوی 5 و 10 درصد نانو سیلیکا مقاومت غشاها در برابر نرم شدگی و فشار نرم شدگی در برابر پروپیلن افزایش یافت. اما در غشاهای نانو کامپوزیت حاوی 15 و 20 درصد سیلیکا فشار نرم شدگی بار دیگر کاهش یافته است. در مورد پروپان در تمام غشاهای نانو کامپوزیت حاوی سیلیکا تا فشار خوراک 8 بار نرم شدگی رخ نداده است. کاهش تراوش پذیری گازهای اتان و اتیلن با افزایش فشار نشان از عدم وقوع نرم شدگی در غشاها تا فشار 5 بار بوده است. در انتها اثر دما بروی جداسازی اولفین/پارافین در غشای حاوی 10 درصد نانو سیلیکا در فشار خوراک 3 بار بررسی شده است. افزایش دما برای اتیلن و اتان موجب افزایش تراوش پذیری از 0/201 و 0/063 بارر در دمای 298 کلوین به 0/307و 0/074بارر در دمای 310 کلوین شده است. در مورد پروپیلن و پروپان نیز تراوش پذیری از 0/115و 0/006 بارر در دمای 298 کلوین تا 0/125 و 0/01 بارر در دمای 310 کلوین افزایش یافته است.