Membrane Journal (멤브레인)

The Membrane Society of Korea (한국막학회)
권호 표지

Separation Characteristics of $CH_4-CO_2$ Gas Mixture through Hollow Fiber Membrane Module

Hollow Fiber 막모듈을 이용한 $CH_4-CO_2$ 혼합기체의 분리특성

  • Kim, Jin-Soo (Department of Chemical Engineering, Yonsei University) ;
  • Ahn, June-Shu (Department of Environmental Engineering, Daejin University) ;
  • Lee, Sung-Moo (Department of Chemical Engineering, Yonsei University)
  • 김진수 (연세대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 안준수 (대진대학교 공과대학 환경공학과) ;
  • 이승무 (연세대학교 공과대학 화학공학과)
  • Published : 1994.12.01
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Abstract

In this study, permeation characteristics of pure $CH_4,\;CO_2$ and $CH_4/CO_2$ gas mixture were examined by permeation experiments through hollow fiber membrane module and experimental results were compared with simulation results. Permeation rate of pure gas increased with increaseing temperature in Arrhenius type. Activation energy was 6.61 kJ/mol for $CO_2$ and 25.26 kJ/mol for $CH_4$. In the permeation experiment of gas mixture, permeate flow rate and $CO_2$ concentration in permeate decreased and $CH_4$ concentration in reject increased with the increase of cut. Separation factor was in the range of 20~40 at 5~20 atm and 20% cut and it increased with pressure and against temperature Experimental values corresponded to numerical values with the deviation of 8% in permeate flow rate and $CO_2$ concentration in permeate and 15% in $CO_2$ concentration in reject.

본 연구에서는 hollow fiber 막모듈을 통한 순수 $CH_4,\;CO_2$기체와 $CH_4/CO_2$ 혼합기체의 투과 특성을 살펴 보고, 이를 모사값과 비교하여 보았다. 순수 기체의 투고율은 온도에 따라 Arrhenius type으로 증가하였으며, 활성화에너지는 $CO_2$는 6.61kJ/mol, $CH_4$는 25.26kJ/mol로 나타났다. 혼합기체의 투과에 있어서 투과부의 유량과 $CO_2$ 조성, 그리고 배제부의 $CH_4$조성은 cut의 증가에 따라 증가하였다. 분리인자는 5~20atm의 압력과 cut이 20으로 고정된 상태에서 20~40의 범위에 있었으며, 압력이 증가하고 온도가 감소할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 실험결과와 모사결과는 투과부 유량과 $CO_2$조성의 경우 8% 이내에서, 배제부의 $CH_4$조성의 경우 15% 이내에서 일치하였다.

Keywords