INVESTIGADORES
BARUJ Alberto Leonardo
congresos y reuniones científicas
Título:
Separación de hidrógeno mediante membrana Pd/Cu
Autor/es:
M.V. BLANCO; E.M. BORZONE; M. MILIDONI; D. CESTAU; A. BARUJ; S. RIVAS; G. MEYER
Lugar:
Buenos Aires
Reunión:
Conferencia; XL Reunión Anual de la Asociación Argentina de Tecnología Nuclear (AATN 2013); 2013
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Tecnología Nuclear
Resumen:
En el presente trabajo se analiza la
separación de hidrógeno de una mezcla de gases donde se encuentra con una
fracción superior al 80% (atómica). El resto de los gases, considerados como
impurezas, se compone principalmente de N2, humedad y gases nobles.
Esta mezcla gaseosa simula los productos residuales generados durante una de
las etapas del proceso de producción de radioisótopos, que actualmente son
almacenados en un tanque de 500 l a una presión máxima de 95 kPa.
Con el fin de facilitar el aumento de
producción se diseñó un proceso de separación del hidrógeno de la mezcla
mediante la circulación de los gases por la cara de una membrana de Pd/Cu. La
permeación selectiva del hidrógeno a través de la membrana se promueve
aumentando la presión del gas impuro con un compresor de diafragma y realizando
vacío del otro lado de la capa separadora.
Utilizando una membrana comercial de
una aleación de Pd y Cu, se construyó un prototipo para la separación del
hidrógeno de la mezcla contenida en un recipiente de 50 l a una presión inicial
de 100 kPa (escala 1:10 respecto a las condiciones de planta).
El hidrógeno permeado fue venteado,
mientras que los gases no permeados (hidrógeno + impurezas) retornaban al
tanque para completar la circulación.
Inicialmente, y como referencia, se
midió la capacidad de permeación del hidrógeno puro. Luego se realizaron
mediciones con diferentes concentraciones de impureza en la mezcla gaseosa,
simulando la repetición de producción y quita de hidrógeno del tanque sin
eliminación de las impurezas del recipiente luego de cada batch.
Se fijaron 2 parámetros para la
medición del comportamiento separativo en cada experimento: el tiempo necesario
para remover el hidrógeno generado en un batch de producción (reducción de 50
kPa en el tanque de almacenamiento) y presión residual en el tanque luego de 1
h de separación (equivalente a 10 h en escala real).
Tanto para hidrógeno puro como para un
contenido creciente de impurezas hasta el equivalente a 10 batch de producción,
más del 90% del hidrógeno contenido en el recipiente pudo ser removido,
llegando a 98% en el caso de hidrógeno sin impurezas.
En todos los casos se requirió menos de
25 min para separar la cantidad de hidrógeno incorporada en un ciclo de
producción (reducción de 50 kPa en tanque).
La presión final en el tanque después de 1 h de
separación fue de 3.8 kPa para hidrógeno puro y varió de 5.4 kPa a 15.5 kPa
para mezclas hidrógeno-impurezas correspondientes a 2 y 10 batch de produción,
respectivamente.
