Separarea Metanolului de MTBE Folosond Membranele

INTRODUCERE

Separarea este o operaţie prin care un amestec este divizat în două sau mai multe fracţiuni ce au compoziţii diferite.

Scopul acestei operaţii este de a concentra un component în raport cu ceilalţi.

Separarea se realizează în special prin metode fizice, dar se întâlnesc şi separări prin metode chimice.

Pe lângă metodele clasice de separare (sedimentare, filtrare, centrifugare, distilare, extracţie, schimbul ionic, adsorbţia, absorbţia) în a doua parte a secolului XX au apărut o serie de noi metode bazate pe utilizarea membranelor, cunoscute ca procese de membrană.

Procesele de membrană se utilizează la nivel industrial în domenii cum ar fii:

1. industria chimică

2. tratare apelor uzate

3. industria alimentară

4. industria farmaceutică.

Membrana este o zonă de discontinuitate interpusa între două faze, rolul său fiind acela de a acţiona ca o barieră selectivă, care permite trecerea preferenţială a unui component din amestec.

Membranele sunt de o mare diversitate, dar se pot clasifica în cinci clase pentru a putea facilita studiul acestora:

1. membrane microporoase

2. membrane omogene

3. membrane asimetrice

4. membrane încărcate electric

5. membrane lichide ce conţin cărăuşi selectivi.

Amestecurile organice , la fel ca si amestecurile ce formează azeotrop sau izomeri, tradiţional erau separate doar prin distilare sau procese de extracţie sau adsorbţie, oricum pentru aceste procese de separare există un capital înalt de investiţii şi un consum ridicat de energie.

Recent o mai mare atenţie a fost acordată procesului de pervaporare, proces de separare a amestecurilor organice deoarece are o eficienţă a separării mai rdicată, cuplat cu economisirea energiei, în special pentru că se apropie de punctul de fierbere.

Pervaporarea : este un proces de transfer al unor componenţi dintr-o parte a membranei unde este o fază lichidă,în cealaltă parte unde este fază gazoasă.De aceea procesul pare a fi o evaporare prin membrană,ceea ce nu este adevărat încât nu toţi componenţii lichidului se „vaporizează”.Faza de gaz nu provine din lichid,ci este introdusă în aparat ca gaz purtător.

Procesul are loc şi la o diferenţă de presiune care nu influenţează viteza de difuziune în mod direct.Pe partea lichidului presiunea lichidului trebuie să fie mare;pe partea gazului presiunea trebuie să fie scăzută pt a realiza starea de vapori.

Totuşi forţa motrice este Δc.

Mecanismul presupune 3 etape:

adsorbţia selectivă a unor componenţi din lichid pe membrană;presiunea mare din proces favorizează acest proces;

difuzia selectivă prin membrană-realizată datorită Δc;

desorbţia în faza de vapori pe partea permeatului;

Schema pervaporării : include fie o instalaţie de vid,fie gaz purtător.

Fig nr. 1 Schema de principiu a procesului de pervaporare

Este de fapt un proces mai complex ce presupune atât transfer de masă cât şi de căldură.Este un proces de solubilizare-difuzie.

Membranele sunt neporoase.Spre deosebire de separările de gaze,unde polimerii trebuie să fie neapărat elastomeri,aici ei pot fi şi vitrifiaţi.De fapt,datorită afinităţii pt lichide,polimerul suferă o plastifiere,o scădere a temperaturii de vitrifiere,transformându-se în elastomer în perioadă de funcţionare.

Cap 1. SEPARAREA METANOLUILUI DE MTBE

1.1 Scurt istoric

Incă din anul 1988 distilarea-pervaporarea un proces hibrid a fost propus pentru separarea amestecului CH3OH/ MTBE.

Incă de atunci unele membrane din CA (acetat de celuloză) au fost studiate în vederea folosirii în procesul de pervaporare a amestecului de CH3OH/ MTBE sau etanol/ ETBE.

Cao si altii[1] au studiat influenţa gradului de acetilare a CA asupra proprietăţilor prevaporării amestecului CH3OH/ MTBE.

Un amesctec de membrane din CA si CAHP au fost produse pentru separarea CH3OH/ MTBE.

In aceşti ani, au fost raportate mai multe studii pentru pervaporarea CH3OH/ MTBE.

Park si alţii[2] au preparat membrane din PVA amestecate cu PAA pentru pervaporarea acestui amestec.

Nam si Lee[3] au investigat eficienţa separării prin pervaporare a amestecului CH3OH/ MTBE prin intermediul membranelor compozite, modificate cu acid sulfuric si sulfactanti.

Huang si altii[4] au adaugat anionul sulfactant la o solutie a cationului citosan, preparând o membrana formată din complexul astefel obţinut.

Până în prezent studiile pervaporării sunt concentrate numai pe amestecuri binare, însă în industria petrochimică, majoritatea amestecurilor sunt multicomponent.

Există o diferenţă mare între caracteristicile pervaporării amestecurilor binare şi cea a amestecurilor multicomponent, deoarece sunt mult mai complicate efectele pentru amestecurile multicomponent.