Determinación de la capacidad de separación de nitrógeno de gas natural mediante membranas a base de hule de silicón comercial a temperaturas por debajo de cero grados centigrados / Yamile Pérez Padilla

Tesis (Maestría en Materiales Poliméricos) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2005.

Uno de los métodos empleados para el mantenimiento de la presión dentro de los yacimientos petrolíferos consiste en la inyección de nitrógeno, lo que provoca el aumento de su contenido en el gas natural, por lo que surge la necesidad de la separación de nitrógeno de este gas. En el presente proyecto de tesis, se prepararon membranas densas basadas en polisiloxanos comerciales proporcionados por las compañías Dow Corning (Dow) y GE Silicons (GE), con el fin de determinar sus propiedades de transporte y de separación de metano, principal componente del gas natural, del nitrógeno, a temperaturas por debajo de O °C y a diferentes presiones. Para poder llevar a cabo las mediciones a bajas temperaturas se construyó un sistema de permeación de gas que permite medir las propiedades de transporte de los diferentes tipos de membranas de polisiloxano comercial. Las diferentes membranas de polisiloxano fueron caracterizadas mediante análisis mecánico dinámico (DMA) y termogravimétrico (TGA) y sometidas a pruebas de esfuerzo a tensión para conocer sus propiedades mecánicas. El análisis termogravimétrico demostró que ambas membranas son estables hasta 450 °C. El análisis de propiedades mecánicas nos mostró que la membrana elaborada con el material de GE presenta un mayor módulo elástico y mayor resistencia. El DMA de los polisiloxanos mostró que están formados de copolímeros en bloques debido a la presencia de dos transiciones vitreas (T g) perfectamente diferenciadas. Los coeficientes de permeabilidad del gas metano y nitrógeno disminuyeron conforme la temperatura descendió siguiendo un comportamiento tipo Arrehenius. Para ambas membranas, a temperaturas menores de -30 °C, se observa un marcado cambio de pendiente para el coeficiente de permeabilidad y un aumento en el factor de separación de estos gases, obteniendo valores de selectividad para gas metano y nitrógeno entre 5 y 6. La membrana preparada con material de la compañía GE fue más estable durante las mediciones de permeabilidad.