Crédito:Wiley
Gas natural que contiene mayores cantidades de sulfuro de hidrógeno (H 2 S) y dióxido de carbono (CO 2 ) se denomina gas ácido. Antes de que pueda ingresar a una tubería, debe ser "endulzado" eliminando sus impurezas ácidas. Mediante el ajuste fino de las proporciones de dos componentes moleculares, es posible producir membranas de poliimida a medida que pueden purificar gas ácido con una amplia gama de composiciones, según lo informado por investigadores en la revista Angewandte Chemie .
El principal componente del gas natural es el metano (CH 4 ). El h 2 S y CO 2 en gas agrio reaccionan ácidamente con la humedad, haciéndolos altamente corrosivos. Además, H 2 S es muy tóxico y presenta un riesgo para la seguridad. Hoy dia, El edulcorante se consigue habitualmente mediante un lavado químico que consume mucha energía, que no es económicamente viable para gas con altas concentraciones de H 2 S y CO 2 . Además, este proceso requiere una gran Aparato complejo que es imposible de usar en instalaciones remotas o en alta mar. Escalable Las separaciones de membrana económicas representan una excelente alternativa.
Las membranas basadas en polímeros de poliimida vítreos hechos de un grupo especial que contiene nitrógeno y oxígeno demuestran una buena eficiencia de separación. Sin embargo, una comprensión fundamental de las relaciones entre las estructuras de las poliimidas y sus propiedades de transporte de gas en presencia de H 2 S ha faltado, impidiendo el diseño de membranas avanzadas. Un equipo dirigido por William J. Koros en el Instituto de Tecnología de Georgia (Atlanta, EE. UU.) Ha abordado este tema.
Las separaciones de membranas se basan en el hecho de que los gases con mayor solubilidad pasan más fácilmente a través de los materiales de las membranas; sin embargo, Las moléculas de gas más pequeñas también pueden difundirse a través de las membranas más fácilmente. El desafío para endulzar radica en el hecho de que la separación de CO 2 se basa principalmente en una diferencia de tamaño (CO 2 es más pequeño que CH 4 ), mientras que la separación de la H de tamaño similar 2 S y CH 4 depende de las diferencias de solubilidad. Además, Las membranas vidriosas de poliimida comienzan a ablandarse a medida que absorben más gas disuelto. Esto es favorable para la separación de H 2 S pero desfavorable para la separación de CO 2 .
Por sus experimentos, los investigadores produjeron poliimidas basadas en 6FDA (4, Anhídrido 4 '- (hexafluoroisopropilideno) diftálico. Usaron dos bloques de construcción 6FDA diferentes, que polimerizaron en una variedad de proporciones. Un bloque de construcción (DAM) introduce un grupo trimetilbenceno voluminoso, lo que evita que las cadenas de polímero se empaqueten densamente. Esto aumenta tanto la permeabilidad a los gases como la tendencia a ablandarse. El otro bloque de construcción (DABA) contiene un grupo de ácido benzoico polar. Esto aprieta el empaque de las cadenas, disminución de la permeabilidad, pero aumenta H 2 S solubilidad.
Las proporciones más altas de DAM aumentan la permeabilidad hacia el CO 2 , pero también CH 4 , lo que disminuye la selectividad. A diferencia de, la selectividad con respecto a H 2 S apenas se ve afectado. Cuanto más DAM incluido, cuanto más se ablanda el polímero, que es desfavorable para el CO 2 pero favorable para H 2 S. Ajustando cuidadosamente las cantidades relativas de los bloques de construcción, el empaquetamiento de las cadenas de polímero y la tendencia a plastificarse se pueden equilibrar para producir membranas que separan simultánea y eficientemente tanto H 2 S y CO 2 . Esto hace posible adaptar membranas para diferentes composiciones de gas natural.
