High Pressure Co2 Separation Using Membranes Membrane Selection and Process Modeling - Adewole, Jimoh Kayode Adewole (2015)
Pemisahan CO2 daripada gas asli (NG) telah menarik minat penyelidikan kerana permintaan tenaga yang semakin meningkat dan keperluan teknik penulenan gas yang lebih cekap dan mesra alam. Kebanyakan NG dihasilkan bersama CO2 yang perlu disingkirkan demi untuk meningkatkan nilai kalorinya. Teknologi membran merupakan salah satu teknologi yang digunakan secara meluas untuk penyingkiran CO2. Walau bagaimanapun, pasarannya masih kecil berbanding proses-proses pemisahan gas yang lain. Ini adalah kerana penggunaan bahan-bahan membran dengan prestasi pemisahan yang rendah dan keadaan pengoperasian modul yang tidak optimum. Pengoptimuman bersistematik bagi setiap peringkat penyediaan membran dan operasi modul bertekanan tinggi telah dicadangkan untuk menyelesaikan masalah tersebut.Salah satu cabaran utama operasi bertekanan tinggi adalah fenomena kesan penusukan pemplastikan yang disebabkan oleh peningkatan tekanan suapan. Polimer komersil polisulfona telah diubahsuai untuk mengoptimumkan prestasi pemisahannya. Kajian bertekanan tinggi dan pemodelan matematik telah dijalankan untuk menilai prestasi pemisahan membran. Bagi mewujudkan tekanan suapan yang tertinggi semasa penyingkiran CO2 tanpa pemplastikan, ciri-ciri pemisahan membran telah dikaji menggunakan ujian penelapan pada tekanan mencecah 57 bar. Kajian dinamik bagi prestasi membran juga dilakukan menggunakan ujikaji penelapan bagi tempoh masa antara 5 hingga 1080 jam (45 hari) dengan pelbagai tekanan antara 6 hingga 57 bar. Model matematik telah dibangunkan berdasarkan teori “dual-sorption” dan model keseluruhan tidak bergerak. Proses pengoptimuman untuk pemilihan membran telah dicapai dengan menggunakan kaedah pengoptimuman pelbagai objektif, manakala keadaan operasi modul dicapai menggunakan model pengaturcaraan pengoptimuman kekangan non-linear dan algoritma “Golden search” yang dilaksanakan menggunakan MATLAB. Tekanan pemplastikan bagi membran yang disediakan adalah 41.07 bar manakala kebolehtelapan dan kememilihan pada tekanan ini adalah masing-masing 5.99 Barrer, dan 44.19. Ini merupakan peningkatan sebanyak 17.65% bagi tekanan pemplastikan dan 66.39% bagi kebolehtelapan. Walau bagaimanapun, membran tersebut kehilangan kira-kira 79.65% kebolehtelapannya pada tekanan ini manakala kememilihannya meningkat sebanyak 91.13% jika dibanding dengan nilai pada 5 bar. Ujian kebolehtelapan yang bergantung kepada masa mendedahkan bahawa tekanan pemplastikan sebagai titik keseimbangan boleh digunakan sebagai kekangan dalam pengoptimuman proses pemisahan gas membran. Model matematik yang dibangunkan menunjukkan keupayaan ramalan yang sangat baik untuk tekanan pemplastikan. Pemilihan bahan membran juga didapati mampu dioptimumkan dengan cekap dengan menggunakan kaedah pengoptimuman multi-objektif.