Разработка гибридных схем выделения сероводорода и углекислого газа из газовых смесей

В настоящее время сероводород и диоксид углерода довольно успешно удаляют из природного и синтез-газа с помощью химической абсорбции с использованием водных растворов аминов, но этот процесс имеет ряд серьезных недостатков. Во-первых, потеря летучих аминов и попадание воды в газовый поток в процессе регенерации, во-вторых, деградация аминов с получением химически активных побочных продуктов, требует дополнительных технологических процедур, что, в итоге, приводит к удорожанию процесса и противоречит современным мировымтенденциям по увеличению уровня экологической и технологической безопасности. Мембранные методы разделения являются альтернативными технологиями и мы наблюдаем рост числа их промышленных применений, в том числе и для выделения диоксида углерода и сероводорода, но в меньшей степени. Мембраны, используемые для газоразделения природного газа относятся, как правило к полимерам, находящимся в стеклообразном состоянии. Это связано с тем, что такие мембраны обладают относительно высокой селективностью, отличаются стабильностью и производительностью. Но, тем не менее, число промышленных процессов и производств, где применяются мембраны все равно ограничено. Что бы быть коммерчески успешной и конкурировать с традиционными процессами, мембрана, при наличии хороших механических свойств, должна иметь селективность для системы CO2/CH4 порядка 40. Таких материалов не много. Альтернативным решением этой проблемы являются мембранные контакторы, в которых имеются два мембранных модуля через которые движется абсорбент,например, моноэтаноамин. Первый модуль предназначен для процесса сорбции, второй – десорбции. При таком подходе снимается проблема периодической работы сорбционных методов, так как мембранный контактор работает в непрерывном режиме. Поглощение диоксида углерода реализуется в процессе сорбции, а десорбция в процессе первапорации. Однако и у этого метода есть ограничения, связанные со значительными потерями энергии, необходимой для осуществления постоянной рециркуляции абсорбента в мембранном контакторе. В последние годы возрос интерес к созданию нового подхода при поглощении «кислотных» газов,заключающегося в использовании ионных жидкостей в качестве главного реагента, в различных комбинациях (полимерные ионные жидкости, «переключаемые» ионные жидкости, ионныежидкости на подложке). В нашем проекте мы предлагаем в качестве альтернативного и конкурентоспособного способаудаления кислотных газов использование иммобилизованных ионных жидкостей на полимерной подложке (мембране), которые обладают повышенной селективностью и проницаемостью по сравнению с полимерными мембранами, причем такая система будет размещена в едином массообменном аппарате, где будет происходить одновременно процесс сорбции, за счет барботажа через тонкий слой ионной жидкости газовой смеси, а затем за счет процесса первапорации или транспорта через гибридную мембрану десорбция со другой стороны мембраны. В настоящем проекте предлагается реализовать комплексных подход к описанной проблематике выделения «кислых», в результате которого будут решены материаловедческие задачи по подбору и синтезу ионных жидкостей, выбору полимерных подложек и полимерных мембран, созданию гибридного материала, а также задачи по процессам и аппаратам, заключающиеся в создании экспериментальной мембранной установки с уникальным по конструкции мембранным модулем.