Portal de Periódicos da CAPES

The separation of multicomponent mixtures by gas permeation

1985; Elsevier BV; Volume: 19; Issue: 4 Linguagem: Inglês

10.1016/0255-2701(84)80024-0

1873-3204

R. Rautenbach, Wolfgang Dahm,

Advanced Battery Technologies Research

Two types of modules are most common in gas permeation: the hollow fibre module and the spiral wound module. With some simplifying assumptions regarding the flow pattern, the separation characteristics of such modules can be calculated for binary and ternary mixtures. More important in practice, however, is the separation of multicomponent mixtures. This paper discusses the design of multicomponent systems including cases where non-permeating components or carrier gases at the permeate side are present. The results of some calculations are discussed and compared with the usual short-cut method based on the assumption of a pseudo-binary mixture. The results demonstrate that the reduction of a multicomponent mixture to a pseudo-binary mixture is only reasonable when components of similar permeability are lumped together. Serious deviations with respect to membrane area or product composition must be expected for larger differences in permeabilities. Für die Trennung von Gas-Gemischen durch Permeation sind Hohlfasermodule und Wickelmodule entwickelt worden. Unter einigen vereinfachenden Annahmen hinsichtlich der Stromführung der Gase in den Modulen und bei Kenntnis der Permeabilitäten der Komponenten ist es für binäre Gemische möglich, die Trenncharakteristik dieser Module zu berechnen und zu optimieren. In der Praxis sind jedoch weniger binäre Mischungen, sondern Mehrkomponentengemische zu zerlegen. Es wird ein Rechenverfahren vorgestellt, dass die Behandlung von Mehrkomponentensystemen—unter Einbeziehung von ‘inerten’ Komponenten sowie permeatseitigen Spülströmen—ermöglicht. Anhand von Beispielen wird gezeigt, dass die übliche Methode, Mehrkomponentensysteme auf ein pseudobinäres System zu reduzieren, nur dann vertretbar ist, wenn sich die Permeabilitäten der jeweils zusammengefassten Komponenten nur unwesentlich unterscheiden. Im Falle stark unterschiedlicher Permeabilitäten führt hingegen eine solche Vereinfachung zu sehr grossen Fehlern bei der Bestimmung der erforderlichen Membranfläche bzw. der Produktzusammensetzung.