Основой мембранной технологии разделения газов является мембрана, с помощью которой происходит разделение газов. Современная газоразделительная мембрана представляет собой отнюдь не плоскую пластину или плёнку, а полое волокно.
Для технологий мембранного разделения газов применяется современная половолоконная мембрана, состоящая из пористого полимерного волокна с нанесенным на его внешнюю поверхность газоразделительным слоем. Пористое волокно имеет сложную асимметричную структуру, плотность полимера возрастает по мере приближения к внешней поверхности волокна. Применение пористых подложек с асимметричной структурой позволяет разделять газы при высоких давлениях (до 6,5 MПа).
Толщина газоразделительного слоя волокна не превышает 0,1 мкм, что обеспечивает высокую удельную проницаемость газов через полимерную мембрану. Существующий уровень развития технологии позволяет производить полимеры, которые обладают высокой селективностью при разделении различных газов, что, соответственно, обеспечивает высокую чистоту газообразных продуктов. Современный мембранный модуль, используемый для технологии мембранного разделения газов, состоит из сменного мембранного картриджа и корпуса. Плотность упаковки волокон в картридже достигает значений 500–700 квадратных метров волокна на один кубический метр картриджа, что позволяет минимизировать размеры газоразделительных установок.
| Схематическое изображение газоразделительного картриджа |
 |
Корпус модуля имеет один патрубок для входа исходной смеси газов и два патрубка для выхода разделенных компонентов.
Разделение смеси с помощью мембранной технологии происходит за счет разницы парциальных давлений на внешней и внутренней поверхностях половолоконной мембраны. Газы, «быстро» проникающие через полимерную мембрану (например, H2, CO2, O2, пары воды, высшие углеводороды), поступают внутрь волокон и выходят из мембранного картриджа через один из выходных патрубков. Газы, «медленно» проникающие через мембрану (например, CO, N2, CH4), выходят из мембранного модуля через второй выходной патрубок.
Скорость проникновения газов через вещество мембраны
Разделение газов с помощью мембранной технологии
 | Схематическое изображение работы мембраного картриджа |
|
 | Производительность мембранного модуля в зависимости от чистоты азота при различных давлениях |
|
 | Чистота азота в зависимости от отношения потоков на входе и выходе мембранного модуля при различных давлениях |
Принциапиальная схема работы мембранных установок
 | Мембранная азотная установка |
|
 | Мембранная кислородная установка |
Экономическая целесообразность применения мембранной технологии
 | Экономическая целесообразность применения мембранной технологии для производства азота (N2) |
|
 | Экономическая целесообразность применения мембранной технологии для производства кислорода (O2) |
|
 | Экономическая целесообразность применения мембранной технологии для производства водорода (H2) |
