La technologie à membrane se base sur l’application des membranes séparant des gaz. Les membranes modernes de séparation des gaz sont constituées non pas de plaques plates ou d’un film, mais de fibres creuses.
Pour appliquer les technologies à membrane de séparation des gaz on utilise des membranes modernes à fibres creuses se composant de fibres polymères poreuses dont la surface extérieure est recouverte d’une couche séparant des gaz. Les fibres poreuses ont une structure asymétrique compliquée. La densité du polymère augmente à la direction vers la surface extérieure de la fibre. L’application des supports poreux ayant une structure asymétrique permet de séparer des gaz à une haute pression (jusqu’à 6,5 MPa).
L’épaisseur de la couche de séparation des gaz de la fibre ne dépasse pas 0,1 µm, ce qui assure une forte perméabilité spécifique des gaz à travers la membrane polymère. Le niveau actuel de développement de la technologie permet de fabriquer des polymères ayant une haute sélectivité de séparation des gaz divers ce qui permet d’obtenir une haute pureté des produits gazeux. Un module à membrane moderne utilisé pour la séparation des gaz à membrane se compose d’une cartouche à membrane amovible et d’un boîtier.Les dimensions des systèmes de séparation des gaz sont minimisés grâce à densité de mise des fibres dans la cartouche (3000—3500 m2 de fibres par une mètre cubique d’une cartouche).
Schéma de la cartouche de séparation des gaz
Le boîtier du module a une tubulure d’amenée du mélange initial de gaz et deux tubulures de sortie des composants séparés.
La séparation du mélange selon la technologie à membrane s’opère grâce à la différence des pressions partielles sur les surfaces intérieure et extérieure de la membrane à fibres creuses. Des gaz qui passent vite à travers une membrane polymère (par exemple, H2, CO2, O2, vapeurs d’eau, hydrocarbures lourds), arrivent à l’intérieur des fibres et sortent de la cartouche à membrane via l’une des tubulures de sortie. Des gaz qui passent lentement à travers la membrane (par exemple, CO, N2, CH4) sortent du module à membrane via la deuxième tubulure de sortie.
| Vitesse de pénétration des gaz à travers la substance de la membrane |
|---|
| Gaz rapides | Gaz lents |
 |
| H2O | He | H2 | NH3 | CO2 | O2 | CO | Ar | N2 | CH4 | C2H6 | C3H8 |
