Analisi e sviluppo di un processo a membrana per la produzione di aria arricchita in ossigeno

I processi di separazione a membrana hanno avuto un interesse crescente per la produzione di aria arricchita in ossigeno (OEA), fornendo una soluzione alternativa ai processi tradizionalmente impiegati per frazionamento dell’aria come la distillazione criogenica, pressure swing adsorption (PSA) e vacuum swing adsorption (VSA). Tuttavia, le tecnologie a membrana basate garantendo la produzione di una corrente di azoto ad elevata purezza (fino al 99%) ed una corrente di aria arricchita in ossigeno con purezze in O2 che variano dal 30-40%vol. Il seguente trattato è finalizzato a porre in evidenza le principali caratteristiche dei processi a membrana per il frazionamento dell’aria al fine di produrre aria arricchita in ossigeno (OEA) ed azoto ad elevata purezza. In apertura è presentata un’analisi di letteratura al fine di verificare lo “stato dell’arte” delle tecnologie a membrana. Quest’ultima è stata affiancata da uno studio dettagliato di moduli a membrana commercializzati dalle case produttrici maggiormente attive nel settore. In tale sede sono stati realizzati dei bilanci di materia al fine di completare le informazioni reperibili dai dati riportati in scheda tecnica. I risultati qui ottenuti confermano le possibilità applicative e le purezze ottenibili emerse dall’analisi di letteratura. Inoltre, tale studio si è rivelato fondamentale in sede di design di processo. Infatti, sulla base dei dati riportati nelle schede tecniche di alcune delle aziende operanti nel settore, si presenta un metodo numerico per la stima delle principali caratteristiche dei moduli a membrana, come selettività e permeance per unità di lunghezza. E’ stato sorprendente notare come queste grandezze oltre a dipendere dalla temperatura e dal tipo di materiale con cui è realizzata la membrana, dipendano linearmente dalla composizione di ossigeno nella corrente di residuo.