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Keywords:

  • membrane separation;
  • simulation;
  • permeance equation;
  • hydrocarbons;
  • nitrogen

Abstract

This paper proposes a permeance equation for vapour–permanent gas mixtures in a silicone-coated polymeric membrane. The equation was derived from the Arrhenius relationship by combining an apparent activation energy and interaction parameter. Accurate values of transmembrane flux were obtained by incorporating this proposed equation, which was dependent on temperature and feed composition. The equation parameters were correlated with the experimental data of eight mixtures consisting of hydrocarbons such as ethylene, ethane, propylene and propane with nitrogen covering a broad range of temperature and concentration. A numerical integration scheme was used for developing a crossflow model utilizing the above equation, which allowed the estimation of product properties including the membrane plasticization cases. The study also reports examples of implementation of this approach in potential industrial applications for the recovery of ethylene and propylene from nitrogen.

Cet article propose une équation de permeance pour les mélanges vapeur–permanents de gaz dans une membrane polymère enduite de silicone. L'équation a été dérivée du rapport d'Arrhenius en combinant une énergie d'activation et un paramètre apparents d'interaction. Des valeurs précises du flux de transmembrane ont été obtenues en incorporant cette équation proposée, qui dépendait de la composition en température et en alimentation. Les paramètres de l'équation ont été corrélés avec les données expérimentales de huit mélanges se composant des hydrocarbures tels que l'éthylène, l'éthane, le propylène et le propane avec de l'azote couvrant une large gamme de la température et de concentration. Un arrangement numérique d'intégration a été employé pour développer un modèle de croisement de flux utilisant l'équation ci-dessus, qui a permis l'évaluation des propriétés de produit comprenant les cas de plasticization de membrane. L'étude indique également des exemples d'exécution de cette approche dans des demandes industrielles potentielles de rétablissement d'éthylène et de propylène de l'azote.