2 ) est appelé gaz acide. Avant de pouvoir entrer dans un pipeline, il doit être « sucré » par élimination de ses impuretés acides. Grâce à un réglage fin des rapports de deux composants moléculaires, il est possible de produire des membranes en polyimide sur mesure qui peuvent purifier les gaz acides avec une large gamme de compositions, tel que rapporté par les chercheurs dans le journal Angewandte Chemie .
Le principal composant du gaz naturel est le méthane (CH 4 ). Le H 2 S et CO 2 dans le gaz acide, réagissent de manière acide avec l'humidité, les rendant très corrosifs. En outre, H 2 S est hautement toxique et présente un risque pour la sécurité. Aujourd'hui, l'adoucissement est généralement obtenu par un lavage chimique très énergivore, ce qui n'est pas économiquement viable pour les gaz à forte concentration en H 2 S et CO 2 . En outre, ce processus nécessite une grande, appareil complexe impossible à utiliser dans des installations éloignées ou offshore. Évolutif, les séparations membranaires économiques représentent une excellente alternative.
Les membranes à base de polymères polyimides vitreux constitués d'un groupe spécial contenant de l'azote et de l'oxygène présentent une bonne efficacité de séparation. Cependant, une compréhension fondamentale des relations entre les structures des polyimides et leurs propriétés de transport de gaz en présence de H 2 S a manqué, empêchant la conception de membranes avancées. Une équipe dirigée par William J. Koros au Georgia Institute of Technology (Atlanta, U.S.) s'est maintenant penché sur ce sujet.
Les séparations membranaires sont basées sur le fait que les gaz avec une solubilité plus élevée traversent plus facilement les matériaux membranaires; cependant, des molécules de gaz plus petites peuvent également diffuser plus facilement à travers les membranes. Le défi pour l'édulcoration réside dans le fait que la séparation du CO 2 repose principalement sur une différence de taille (CO 2 est plus petit que CH 4 ), tandis que la séparation du H de taille similaire 2 S et CH 4 dépend des différences de solubilité. En outre, les membranes vitreuses en polyimide commencent à se ramollir à mesure qu'elles absorbent plus de gaz dissous. Ceci est favorable pour la séparation de H 2 S mais défavorable à la séparation du CO 2 .
Pour leurs expériences, les chercheurs ont produit des polyimides à base de 6FDA (4, Anhydride 4'-(hexafluoroisopropylidène)diphtalique. Ils ont utilisé deux blocs de construction 6FDA différents, qu'ils polymérisent dans une variété de rapports. Un bloc de construction (DAM) introduit un groupe triméthylbenzène volumineux, ce qui empêche les chaînes polymères d'être densément tassées. Cela augmente à la fois la perméabilité aux gaz et la tendance au ramollissement. L'autre bloc de construction (DABA) contient un groupe acide benzoïque polaire. Cela resserre l'emballage des chaînes, diminution de la perméabilité, mais augmente H 2 S solubilité.
Des proportions plus élevées de DAM augmentent la perméabilité au CO 2 , mais aussi CH 4 , ce qui diminue la sélectivité. En revanche, la sélectivité vis-à-vis de H 2 S est à peine touché. Le plus DAM inclus, plus le polymère se ramollit, ce qui est défavorable au CO 2 mais favorable pour H 2 S. En ajustant soigneusement les quantités relatives des blocs de construction, le tassement des chaînes polymères et la tendance à la plastification peuvent être équilibrés pour produire des membranes qui séparent simultanément et efficacement les deux H 2 S et CO 2 . Cela permet d'adapter les membranes à différentes compositions de gaz naturel.
