A membrános gázszeparáció alkalmazása

Az SZTE Kutatóegyetemi Kiválósági Központ tudásbázisának kiszélesítése és hosszú távú szakmai fenntarthatóságának megalapozása

a kiváló tudományos utánpótlás biztosításával”

. Környezettudományi Doktori Iskola Doktori Iskola/TDK/Szakkollégium

...….Rendezvény 2013. 05.08

A membrános gázszeparáció alkalmazása

Nemestóthy Nándor

egyetemi docens Pannon Egyetem

Biomérnöki, Membrántechnológiai és Energetikai Kutató Intézet

TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0012 projekt

Biomérnöki, Membrántechnológiai és Energetikai Kutatóintézet

Oktatás Kutatás

Innováció

Biotechnológia

Membrántechnológia Energetika

Enzimes reakciók

Mikrobiális üzemanyagcellák Biohidrogén

Biogáz

Új típusú antibiotikumok Biometán

Ionos folyadékok Hulladék hasznosítás

Direkt ozmózis

Biokenőanyag előállítása

Szeparációs technológiák

Az ipari energia- felhasználás 55%

szeparációs feladatokhoz kapcsolódik

DOE 2008-03-10 report

A szeparációs műveletek osztályozása az elválasztandó komponens fizikai-kémiai tulajdonságai alapján

Fizikai/kémiai tulajdonság

Szeparációs művelet

méret szűrés, mikroszűrés, ultraszűrés, dialízis, gázszeparáció, gélpermeáció, kromatográfia

gőznyomás desztilláció, rektifikáció, membrán desztilláció

fagyás pont kristályosítás

affinitás extrakció, adszorpció, abszorpció, fordított ozmózis, pervaporáció, affinitás kromatográfia

töltés ioncsere, elektrodialízis, elektroforézis, diffúziós dialízis

sűrűség centrifugálás kémiai

viselkedés

komplex képzés, vivőanyagos transzport

A membránszeparációs műveletek alapelve

DEFINÍCIÓ:

A membrán - permszelektív gát két fázis között.

A membrántechnológia tulajdonságai

Előnyök Hátrányok

Ez (is) magyar gyökerű technológia

• Az első, iparban is használható

szintetikus membrán előállítása

Zsigmondy Richárd

O

O C H₂

O C O

CH₃

O O

C C

CH₃ CH₃

O O

n

Cellulóz-acetát

Szintetikus membrántípusok

fedőréteg szimmetrikus

pórusos (hengeres)

pórusok)

pórusos homogén

(pórus nélküli)

aszimmetrikus

pórusos pórusos,

fedőréteggel (bőrréteg)

kompozit

sűrű aktív réteg pórusos membrán

Membránok jellemzése

Teljesítmény mérése - két paraméter: fluxus és szelektivitás

Fluxus (flux) vagy permeációs sebesség - definíciója:

az a térfogat, amelyet a membrán egységnyi felülete egységnyi idő alatt átereszt.

egységei: lm^-2h^-1, dm³m^-2h^-1, lm^-2nap^-1, cm³cm^-2h^-1

Retenció (R)

f – feed, p – permeate

Mivel R dimenziómentes paraméter, független az alkalmazott koncentráció egységétől.

R értéke 1 (illetve százalékoson kifejezve 100 %) és 0 (%) között

változhat, ahol e határok egyrészt a komponens teljes visszatartását (R = 1), másrészt az oldott anyag és az oldószer membránon keresztüli

„szabad” átáramlását jelentik (R = 0)

R c c

c

c c

f p

f

p f

 

  1

Szeparációs vagy szelektivitási faktor

y_A és y_B a két komponens koncentrációja a permeátumban, x_A és x_B a betáplálásnál.

Értéke 1-nél nagyobb.



A B

y y x x



Membrán modulok, konfigurációk

Lapmodul

Spiráltekercs modul

Cső és kapilláris modulok

Membránok leggyakoribb alkalmazása

Víz- tisztítás, előkészítés (Fordított ozmózis RO)

Szennyvíztisztítás (Membrán

bioreaktor MBR)

Hemodializis

(dializis) Élelmiszeripar

(ultraszűrés UF)

Gázszeparáció

• Membránokkal nem csak folyadék, hanem gáz

fázisban is végezhető elválasztás

Gázszeparáció membránokkal

diffusion.wmv

• Pórusos

• Pórusmentes

• Nagyon kevés megfelelő anyag: 97% 6 féle polimer

• Hajtóerő a parciális nyomáskülönbség

• Nagy nyomás  a modulok ára magasabb mint a felhasznált membráné

Alapvető jellemzők

Szeparáció Eljárás Hagyományos technológia

Membrán anyag Jelenlegi helyzet

H₂/N₂ Ammónia

előállítás

PSA Poliszulfon Ipari felhasználás (PRISM )

H₂/CO Szintézis gáz PSA Szilikongumi,

poliimid

Labor, ipari felhasználás

H₂/CH Olajfinomítás PSA Szilikongumi,

poliimid

Ipari felhasználás

H_2/könnyű szénhidrogének

Etilén üzem Kriogén desztilláció

PTMSP, PMP Pd

Félüzemi, labor

Hidrogén szeparáció

Szeparáció Eljárás Hagyományos technológia

Membrán anyag Jelenlegi helyzet

O₂/N₂ Levegő szeparáció

Kriogén

technológiák

Szilikon-gumi Ipari (Cynara;

separex; GMS;

Air Products) Poliszulfon Ipari (PERMEA

Air Products) Poliimid Ipari (Medsl;

Dow-Generan;

UBE)

Polifenilén Ipari ( Aquillo) Etil-cellulóz Ipari (Air

Liquide) Perovszkit, Pd labor

Levegő szeparáció

Szeparáció Eljárás Hagyományos technológia

Membrán anyag

Jelenlegi helyzet N₂/CH₄ Nitrogén

eltávolítás

Kriogén desztilláció

Szilikon gumi, PMP, Parel, PEBAX

Ipari, félüzemi, labor

H₂O/CH₄ Víztelenítés Glikolos elnyeletés

Cellulóz-acetát, Poliimid,

Poliaramid

Ipari

felhasználás CO2/CH4 Földgáz kezelés Aminos

abszorbció

Cellulóz-acetát Ipari (Cynara- NATCO, Grace- separex)

Poliaramid Ipari Meadl Poliimid Ipari (Medal,

UBE, UOP) Perfluoro-

polimerek

Ipari MTR

Metán, földgáz szeparáció

Membrános tervezési üzemelési tapasztalatok

• Aminos és membrános leválasztó

Qadirpur (1995) 265 MM SCFD 59 bar.

6.5%  2%

• UOP

cellulóz

acetát

Membrános tervezési üzemelési tapasztalatok

8 MMSCFD, 4.5% 2%.

July 2004 AirLiquid, Petreco

Membrán modul modellje

membrán

O₂ /N₂ keverék

t=0

p=10 atm p=0 atm

x_O=0.21 x_O=0

V=100 cm³ V= 100 cm³

Membrán modul modellje

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0

2 4 6 8 10 12

Idő (s) Nyomás

(bar)

0 bar 10 bar

Membrán modul modellje

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0.1

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Idő (s) X_i

0 bar 10 bar

J D c c

i

l

i i l i

 (



)

c_o,i és c_l,i a két oldalon mérhető koncentráció, l a membrán vastagsága

c_i = S_i p_i Henry-törvényben szereplő parciális nyomások

Si az i. komponens oldhatósági koefficiense a membránban

J D S p p

i

l

i i i l i

 (



)

P = D S

J P p p

l

P l p

i

i i l i i

 

(

) 





j

P

 P

A fluxust határozza meg

betáplálás

kompresszor

maradék

permeátum vákuum szivattyú

Gázszeparáció megvalósítása

A permeábilitást sokszor ún. Barrer egységben adják meg (tiszta gázok!!):

1 Barrer = 10^-10 cm³ (STP) cm cm^-2 s^-1 cmHg^-1 = 0,76 10^-17 m³ (STP) m m^-2 s^-1 Pa^-1 Számítása: GPU (gas permeability unit) = 10^-6 cm³ (STP) cm^-2 s^-1 cmHg^-1

WS1 – Process Analysis

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Pressure ratio

y

Pressure ratio limited asymptote

Selectivity limited asymptote

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Selectivity

y

Selectivity limited asymptote

Pressure ratio limited asymptote

x=0.05,

 =10

x=0.05,

g =0.1

Permeábilitási adatok (CO₂ )

Polimer Permeabilitás

Barrer

P_CO2/P_CH4

Poli-trimetilszililpropin 33 100 2

Szilikon gumi 3 200 3,4

Természetes gumi 130 4,6

Polisztirol 11 8,5

Poliamid (Nylon 6) 0,16 11,2

Poli(vinil klorid) 0,16 15,1

Polikarbonát 10 26,7

poliszulfon 4,4 30

Polietilén-tereftalát 0,14 31

Cellulózacetát 6 31

Poli(éterimid) 1,5 45

Poli(éterszulfon) 3,4 50

poliimid 0,2 64

Wet Fiber Spinning

http://www.fibersource.com/f-tutor/techpag.htm

Membrán gyártók

UBE

Miért?

Mérési módszer GSMS 100

1: V1, V5 szabályozva, V2, V3 nyitva, V4, V6 zárva 2: V1, V5, V6 szabályozva, V2,V3 nyitva, V4 zárva

Mérési módszer fluxus meghatározás

fluxus meghatározás

idő (s)

0 50 100 150 200 250

nyomás, fluxus (bar, L/min)

0 10 20 30 40 50

nyomás flixus

Scatterplot: TMP vs. fluxus (Casewise MD deletion) fluxus = -8,527 + 4,1090 * TMP

Correlation: r = ,98238

0 10 20

2 4 6 8 10 12 14

TMP -5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

fluxus

0 10 20

95% confidence

X: TMP N = 27 Mean = 7,622068 Std.Dv . = 2,772272 Max . = 11,822291 Min. = 3,981830 Y: flux us N = 27 Mean = 22,792026 Std.Dv . = 11,595487 Max . = 39,378994 Min. = 7,894108

Mérési módszer

retentát áram

idő(s)

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

retentát áram (L/min)

0 5 10 15 20 25

PT1

idő (s)

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

nyomás (bar)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Mérési módszer

nyomásesés

idő (s)

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

nyomásesés (bar)

0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0,012 0,014

permeátum áram

idő (s)

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

permeátum áram (L/min)

0 1 2 3 4 5

Mérési módszer

hőmérséklet

idő (s)

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

hőmérséklet (C°)

31,10 31,15 31,20 31,25 31,30 31,35

permeátum nyomás

idő (s)

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

nyomás (bar)

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025

Mérési módszer

CO ₂ és H ₂ S földgázból történő együttes szeparációja

Modell és mintagázokat alkalmaztunk

• SIAD 0.3% etán 0.2% propán és 0.1% bután +91 ppm H ₂ S

• SIAD + 10% CO ₂

• Üllés

• Üllés + 130 ppm H ₂ S

• Nagylengyel

Mérési módszer fluxus meghatározás

fluxus meghatározás

idő (s)

0 50 100 150 200 250

nyomás, fluxus (bar, L/min)

0 10 20 30 40 50

nyomás flixus

Scatterplot: TMP vs. fluxus (Casewise MD deletion) fluxus = -8,527 + 4,1090 * TMP

Correlation: r = ,98238

0 10 20

2 4 6 8 10 12 14

TMP -5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

fluxus

0 10 20

95% confidence

X: TMP N = 27 Mean = 7,622068 Std.Dv . = 2,772272 Max . = 11,822291 Min. = 3,981830 Y: flux us N = 27 Mean = 22,792026 Std.Dv . = 11,595487 Max . = 39,378994 Min. = 7,894108

SIAD modellgáz

• Fluxusok, TMP=10bar

UBE CO5

hőmérséklet (C°)

25 30 35 40 45 50 55 60 65

fluxus (L/min)

10 20 30 40 50 60

UBE N5

hőmérséklet (C°)

20 30 40 50 60 70

fluxus (L/min)

2 4 6 8 10 12 14 16 18

SIAD modellgáz

• TMP hatása a retentát H ₂ S koncentrációra

TMP (bar)

0 2 4 6 8 10

H2S (ppm)

0 20 40 60 80 100

30 C°

45 C°

60 C°

TMP (bar)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

H2S (ppm)

0 10 20 30 40 50

30 C°

45 C°

60 C°

23 C°

SIAD modellgáz

• TMP hatása a permeátum H ₂ S koncentrációjára

TMP (bar)

0 2 4 6 8 10

H2S (ppm)

0 100 200 300 400

30 C°

45 C°

60 C°

TMP (bar)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

H2S (ppm)

0 100 200 300 400 500

30 C°

45 C°

60 C°

23 C°

SIAD modellgáz

• kénhidrogén eltávolítás hatásfoka a TMP függvényében

TMP (bar)

0 2 4 6 8 10

H2S eltávolitás hatásfok (%)

0 10 20 30 40 50 60 70

30 C°

45 C°

60 C°

TMP (bar)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

H2S eltávolítás hatásfoka (%)

0 10 20 30 40 50 60 70

30 C°

45 C°

60 C°

23 C°

SIAD modellgáz

• kénhidrogén eltávolítás hatásfoka a kitermelés függvényében

kitermelés (%)

40 50 60 70 80 90 100 110

H2S eltávolítás hatásfoka (%)

0 10 20 30 40 50 60 70

30 C°

45 C°

60 C°

23 C°

kitermelés (%)

0 20 40 60 80 100

H2S eltávolitás (%)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

30 C°

45 C°

60 C°

komponens visszatartás (%)

etán 44

propán 91

bután 96

komponens visszatartás (%)

etán 54

propán 94

bután 97

SIAD modellgáz +CO ₂

Komponens Koncentráció

Metán 88%

Széndioxid 11%

Etán 0,3%

Propán 0,2%

Bután 0,1%

Kénhidrogén 120 ppm

UBE CO5

hőmérséklet (C°)

10 20 30 40 50 60 70

fluxus (L/min)

10 15 20 25 30 35 40

UBE N5

hőmérséklet (C°)

10 20 30 40 50 60 70

fluxus (L/min)

0 2 4 6 8

: A hőmérséklet hatása a membránra (dP=10 bar)

SIAD modellgáz +CO ₂

• A kénhidrogén eltávolítás hatásfoka a

széndioxid eltávolítás hatásfoka függvényében

CO₂ eltávolitás hatásfok (%)

20 30 40 50 60 70 80

H2S eltávolitás hatásfok (%)

25 30 35 40 45 50 55 60

15 C°

45 C°

60 C°

CO₂ eltávolitás hatásfok (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80

H2S eltávolitás hatásfok (%)

0 10 20 30 40 50 60 70

15 C°

45 C°

60 C°

SIAD modellgáz +CO ₂

Scatterplot: CO2 vs. H2S (Casewise MD deletion) H2S = 5,5851 + ,77591 * CO2

Correlation: r = ,94390

0 3 6

20 30 40 50 60 70 80 90

CO2

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

H2S

0 3 6

95% confidence

X: CO2 N = 11 Mean = 56,774818 Std.Dv. = 11,660291 Max. = 71,884800 Min. = 29,401200 Y: H2S N = 11 Mean = 49,637436 Std.Dv. = 9,585151 Max. = 58,406700 Min. = 27,492700

Scatterplot: CO2 vs. H2S (Casewise MD deletion) H2S = -,5356 + ,81547 * CO2

Correlation: r = ,97678

0 3 6

-20 0 20 40 60 80 100

CO2

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80

H2S

0 3 6

95% confidence

X: CO2 N = 12 Mean = 33,176383 Std.Dv. = 27,657572 Max. = 76,909600 Min. = 0,109100 Y: H2S N = 12 Mean = 26,518675 Std.Dv. = 23,090129 Max. = 63,227600 Min. = 0,017600

SAPO-34 zeolit membrán

CH₄ + CO₂

0,38 nm 0,33 nm

CH4 + ^CO2

CH4 + CO₂

Pórusos alumínium- oxid cső,

100 és 600 nm pórusátmérő,

1,5 mm falvastagság

Zeolit membrán

 0,38 nm pórusátmérő,

1 m rétegvastagság

Szegedi Tudományegyetem

Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék

Dr. Erdőhelyi András

SAPO-34 zeolit membrán

Komponens Fluxus 5 bar nyomáson

(mL/min)

Szelektivitás (CO₂)

Nitrogén 156±8 1,3

Metán 154±2 1,3

Széndioxid 203±5 -

SAPO-34 zeolit membrán

hőmérséklet permeáció (mol/Pa s m²)

nitrogén széndioxid metán

10 °C 9.4E-08 1.22E-07 9.29E-08

45 °C 8.3E-08 1.42E-07 8.62E-08

60 °C 6.1E-08 1.41E-07 7.9E-08

90 °C 1.1E-07 1.38E-07 1.09E-07

hőmérséklet (°C)

0 20 40 60 80 100

Fluxus (mL/min)

0 50 100 150 200 250

nitrogén széndioxid metán

hőmérséklet (°C)

0 20 40 60 80 100

szelektivitás (xi/xj)

1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4

metán / széndioxid nitrogén / széndioxid

Ezek az értékek viszonylag magasak, megfelelnek a legkorszerűbb polimer membránok értékeinek

Kénhidrogén eltávolítása membránnal

– Pórusos membránok

– Nanostrukturált membránok – Polimer membránok

– Membrán kontaktorok

Pórusos membránok

Azaz H2S/CH4

szelektivitás max 1,45 (és általában ez is

ellenünk van)

Nano strukturált membránok

Nyers gáz permeátum

H 2S

H 2S

H2S

H 2S

CH4

CH4

CH4 CH4

CH4 CH4

á r a m

l á s

Nano- porousos membrán

Kondenzált

E

F B A

C

D

A: Hagen-Poiseuille's flow, B: Knudsen flow,

C: surface flow,

D: multilayer adsorption, E: capillary condensation, F: molecular sieving

.

Nano-porouos membranes

Images from www.mdpi.com/1996-1944/3/1/165/ag sites.google.com/.../home/MAIN_NANO_2.jpg www3.interscience.wiley.com/.../ncontent

Pórusmentes membránok

MTR

H ₂ S REMOVAL FROM NATURAL GAS:

SOURSEP™

• Benefits

• SourSep™ unit for installation on an Indonesian remote production field

• Simple bulk H2S removal down to 200-300 ppm

• Product gas with low hydrocarbon and water dewpoint

• Robust, proven membrane performance at high H2S content

• Skid mounted equipment, can be trucked to site and installed fast

• System Performance

• Feed flow rate: up to 100 MMSCFD

• Feed H2S content: >5% to <100 ppm

• Product gas pressure 30 to 1200 psia

• H2S reduction up to 90%

• Application Options

• Bulk upstream removal

• Minimize scavenger loading

Eurofilm

• Benefits

H2S removal up to 50-90% with membrane alone H2S content reduced to 10ppm with further

scavenger treatment

Water and heavy hydrocarbon removed simultaneously with H2S

Permit unattended operation at remote location Easy to install and operate with skid-mounted construction and no moving parts

Robust proven membrane performance at high

H2S content

• Reference

Location: China

Application: H2S removal from wellhead gas for fuel gas

Feed rate: 180,000 Nm3/day Feed H2S content: 15000ppm Product H2S content: 10ppm Dewpoint: -15 ℃

CH4 recovery: ≥50%

Start-up time: 2009

Membrán kontaktor

• Megnövelt, kontrolált érintkeztetés

• Térben szeparálva

• 12 átadott nitrogén leválasztó membrános üzem (2008-2010?)

• Mind metán, mind nitrogén szelektív membránokat használnak

• A tényleges szelektivitás alacsony

MTR nitrogénszeparáció

a1 Barrer=10⁻¹⁰cm³(STP)cm/cm²scmHg.

polimer Permeabilitás (Barrer)^a Szelektivitás

Nitrogén Metán N₂/CH₄ CH₄/N₂ Polyimide (6FDA-

m-PDA) 3.10 1.34 2.3 0.4

Polyimide (6FDA-

BAHF) 0.26 0.13 2.1 0.5

Polyimide (PMDA-

m-PDA) 0.2 0.1 2.0 0.5

Polyimide (6FDA-

IPDA) 1.34 0.7 1.9 0.5

Polycarbonate 0.37 0.45 0.8 1.2

Cellulose acetate 0.35 0.43 0.8 1.2

Polysulfone 0.14 0.23 0.6 1.7

Natural rubber 17.3 50.1 0.35 2.9

Poly(dimethylsilox

ane) (PDMS) 230 760 0.3 3.3

Poly(siloctylene

siloxane) 91 360 0.25 4.0

Poly(p- silphenylene siloxane)

3 12 0.25 4.0

Polyamide–

polyether block copolymer (Pebax^® 2533)

4.8 20 0.24 4.2

MTR nitrogénszeparáció

a 1 Barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP) cm/cm² s cmHg.

MTR nitrogénszeparáció

Kentucky-ban felépült üzemet, ahol a 7%

nitrogéntartalmú gázból a helyi előírásoknak megfelelő 3,8% -os

tisztaságú terméket állítanak elő 80%-os kihozatallal 50000 m³/nap

Itt nitrogén szelektív membránt használtak

Olajkísérő gáz feldolgozása metán szelektív membránnal. 20 % metánt tartalmazó olajkísérő gázból 30%-os kitermeléssel gázturbinában elégethető gázt állítanak elő, ami évente 0,8M dollár megtakarítást jelent az olajkitermelés energiafogyasztásában.

MTR nitrogénszeparáció

MTR nitrogénszeparáció

MTR nitrogénszeparáció

nitrogén szelektív membránt használnak abban a 350 ezer m³/nap kapacitású üzemben, ahol 16 % tartalmú nyers gázból 9%-os terméket állítanak elő, így már az tovább hígítható, felhasználható. A Rio Vista (Kalifornia) gázmezőn található egység teljes kitermelése 95%-os a szénhidrogének fűtőértékére vonatkoztatva.

SUPPORTED IONIC LIQUID MEMBRANES ^(SILM)

Solid ,pore membrane Solvent

H₂ CO₂

H₂ CO₂ H₂ H₂

CO₂

CO₂

H₂ CO₂

CO₂ CO₂

CO₂ CO₂ CO₂

Diffusion

Dissolution Evolution

*CO₂ *CO₂

SUPPORTED IONIC LIQUID MEMBRANES ^(SILM)

Supported Liquid Membranes

Liquid Membranes

Emulsion Liquid Membranes

Supporting membrane

Porous

Hydrophobic

Adequate porosity Sufficient support

Ionic liquid (IL)

Benefits:

 Low energy consumption

 Low solvent need

 High selectivity

 Extraction and stripping in one step

 High pressure is not needed

 Simple set-up

 Stability is relatively high

 Little solvent loss high viscosity of IL

negligible vapour pressure of IL

4

6 1

2

3 3

5

1- gas feed

2- membrane module 3- pressure sensor 4- interface

5- computer 6- converter

Registered with the VI Logger programme

Change in pressure was measured

pressure

retentate

time permeate

Change in permeate volume (v)

was determined

Permeability (GPU) was calculated

GPU = (v·10⁶)/(A·Δp)

IL used for membrane preparation

N Cocos

Me O

O OH

OH n m

MeOSO₃-

+

[bmim][BF₄]

1-Butyl-3- methyl imidazolium tetrafluoroborate

[bmim][PF₆]

1-Butyl-3- methyl imidazolium hexa

fluorophosphate

[hmim][PF₆]

1-hexil-3- methyl imidazolium hexa

fluorophosphate

t

AMMOENG^TM 100 ECOENG^TM

1111P

1,3-Dimethyl imidazolium -dimethyl phosphate

Cyphos 102

Trihexyl (tetradecyl) phosphonium

bromide

Cyphos 103

Trihexyl(tetradecyl) phosphonium

decanoate

Cyphos 104

Trihexyl (tetradecyl) Phosphonium bis(2,4,4-trimethylpentyl)

phosphinate

Cyphos 106

Triisobutyl (methyl) phosphonium

tosylate

Cyphos 163

Tetrabutyl-phosphonium bromide

Cyphos 166

tetra-n- Octyl phosphonium

bromide

Cyphos 169

ethyl(tributyl) phosphonium diethylphosphate

[emim][CF₃SO₃]

1-ethyl-3-

Methylimidazolium trifluoro methanesulfonate

[SEt₃][NTf₂]

Triethylsulfonium bis(trifluoromethyl

sulfonyl)imide

Permeation with Nitrogen

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

0 100 200 300 400 500 600 700 800

V (cm3 )

time (min)

[bmim][BF4]

[bmim][PF6]

[hmim][PF6]

AMMOENG TM 100

ECOENGTM 1111P Cyphos 102 Cyphos 103 Cyphos 104 Cyphos 163 [emim][CF3SO3]

[SEt3][NTf2]

0 1 2 3 4 5

[bmim][B F4]

[bmim][P F6]

[hmim][P F6]

AMMOENG TM 100

ECOENGTM 1111P

Cyphos 102

Cyphos 103

Cyphos 104

[emim][CF3SO 3]

[SEt3][NTf2]

GPU (cm3 /scm2 Hgcm)

N2 H2 CH4 CO2

Permeace with single gases: nitrogen, hydrogen,

methane and carbon dioxide

0 10 20 30 40 50 60 70

[bmim][B F4]

[bmim][PF 6]

[hmim][PF 6]

AMMOEN G TM100

EC

OENG TM1111P

Cyphos 102

Cyphos 103

Cyphos 104 [emim][C

F3SO 3]

[SE t3][N

Tf2 ]

Szelektivitás

CO2/N2 CO2/H2 CO2/CH4 H2/N2 H2/CH4 CH4/N2

Calculated selectivities

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

1 1,5 2 2,5 3 4 5

GPU (cm3/scm2Hgcm)

Pressure (bar)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

20 25 30 40 50 60

GPU (cm3/scm2Hgcm)

Temperature (°C)

Effect of pressure and temperature on Cyphos 103 SILM

Pressure difference incerase

Permeace deacrease

Temperature incerase

Permeace incerase

EXPERIMENTS

VACEM 42

1-(2-etoxy-ethyl)-3- methylimidazolium hexafluorophosphate

PF₆^ˉ

VACEM 44

1-{2-[2-(etoxy)-etoxy]-ethyl}- 3-methylimidazolium hexafluorophosphate

PF₆^ˉ

VACEM 47

1-[2-{2-[2-(2-etoxy)- etoxy]-etoxy}-ethyl]- 3-methylimidazolium hexafluorophosphate

PF₆^ˉ

VACEM 58

1-(2-methoxy-ethyl)-3- methylimidazolium hexafluorophosphate

PF₆^ˉ

N N C

H₃ O CH₃

+

N C N

H₃ + O O CH₃

N C N

H₃ O O

O CH₃

+

N N C

H₃ + O CH₃

Supporting membrane: Hydrophobic, PVDF (Millipore) A =14,51 cm²

d=173 μm

Ionic liquids: [bmim][BF₄]