Separación de gases de planta utilizando membrana de Pd/Cu

MEYER G. O.; BLANCO M. V.; BORZONE E. M.; MILIDONI M.; BARUJ A.

2011-04-20/2013-09-15

Química

Tecnologia sanitaria y curativa-Otros

Este informe describe los resultados obtenidos al intentar separar el hidrógeno de una muestragaseosa representativa de los gases producidos en una de las etapas de producción deradioisótopos en CAE. El gas fue generado y almacenado en CAE en diciembre.2012 simulando elproceso de disolución. En laboratorios del Dpto. Fisicoquímica de Materiales (FQM) de la Gcia.Investigación Aplicada, Centro Atómico Bariloche (CAB), integramos un recipiente de 50 litrosconteniendo estos gases a una membrana de Pd/Cu en condiciones que se favorezca la separaciónselectiva del hidrógeno de la mezcla. Para ello, el gas era comprimido elevando su presión antes deingresar a una cara de la membrana, mientras se realizaba vacío en la otra cara. El gas no permeado(impurezas + hidrógeno) era devuelto al tanque. La escala de la simulación resultó 1:10 conpresiones iniciales y finales similares a las esperables en caso de aplicación en planta.Se realizaron 15 mediciones de la separación de hidrógeno de muestras de gas en las condicionesmencionadas: 2 a partir de una muestra de hidrógeno puro y las restantes con hidrógeno mezcladocon las impurezas que se producirían luego de diferentes números de batch de producción:estimados entre 2 y 10. La presión inicial del tanque fue de 100 kPa en todos los experimentos.Cuatro de esos experimentos se realizaron utilizando como tanque 2 cilindros de 50 l, por lo que laescala para este caso fue 1:5. Estos últimos experimentos permiten utilizar la totalidad de lasimpurezas almacenadas, eliminando las dudas sobre la concentración de los experimentos previos.Resultados destacados:? En todos los casos de escala 1:10 la separación del hidrógeno que permitió reducir la presión enel tanque de 95 kPa (inicial) a 44 kPa (hidrógeno producido en un batch) fue de menos de 30min.? Extrapolado al tanque del CAE (500 l), significaría un tiempo inferior a 4.6 h para la separaciónde la cantidad de hidrógeno producida en un batch actual.? Se observó un leve aumento del tiempo de separación con la proporción de impurezas. Dadoque todos los experimentos se iniciaron a presión global similar, se estima que tiene graninfluencia en esto la menor presión parcial de hidrógeno que existe en los experimentos conmayor contenido de impurezas.? Fijada la membrana, su temperatura y el sistema compresor, la única variable externa de controles la apertura de una válvula a la salida de la membrana que permite regular la presión en lamisma. Mayores presiones resultan en menores tiempos para la separación.? Si se verifica la independencia de la capacidad de separación con el contenido de impurezas amayores valores de estas, se podría utilizar el proceso de separación diseñado sin necesidadde descarga del tanque hasta luego de unos 40 batch de proceso.? La posibilidad de extraer más hidrógeno que el producido en un batch actual (propuesta deinforme 3) habilita la posibilidad de aumentar el tamaño del batch también. En ese caso eltiempo para la remoción del hidrógeno generado sería superior.? Todos los resultados asociados a tiempos de separación pueden ser reducidos aumentando elárea de la membrana.