Ahhoz, hogy mérnöki pontossággal le tudjuk írni a két- vagy többkomponensű gázelegyek viselkedését a membránszeparáció során, le kell rögzítenünk, hogy a szeparáció egyes munkapontjai állandósult állapotban (steady-state) működnek, így a betáplált gázáram, a permeátum- és retentátum-gázáram nyomása, térfogatárama és összetétele nem változik az adott pontban. A művelet tervezéséhez továbbá be kell vezetnünk egy újabb fogalmat, amit angolul stage-cutnak neveznek (Baker, 2004; Slater, 1991; Asadi, 2016); széles körben elfogadott magyar fordítása még nincs, talán permeátumelvételi aránynak (jelöljük r-rel) lehetne nevezni. Ennek definíciója: a betáplált gáz azon frakciója, amely átmegy a permeátumba. (Weller, 1950; Baker, 2004). Értéke 0 és 1 között változhat, illetve %-ban is kifejezhetjük. Amennyiben értéke 1 (vagyis 100%), a betáplált gázáram teljes mennyiségét átkényszerítjük a permeátumoldalra (elzárjuk a retentátumszelepet). Ha viszont egyáltalán nem engedünk át permeátumot a szekunder oldalra, s a teljes betáplált gázáram a retentátumban marad, a stage-cut értéke 0 lesz. E két határesetben – érthető módon – szeparáció nem fog végbemenni, a betáplált gázáram összetétele megegyezik a kapott gázáraméval.

 

 

 

95%-os permeátumelvételi aránynál csak kis mennyiségű retentátumunk keletkezik (a 22,2 dm3/min betáplálási térfogatáramhoz képest csak 1 dm3/min), ebben viszont a kevésbé jól permeálódó gázkomponens (A jelű) szinte tisztán visszamarad. Mindeközben a permeátum – amely a betáplálási elegy túlnyomó részét képezi – összetétele alig változott.

 

 

ahol QR és QF a retentátum- és a betáplált (feed) elegy térfogatárama (normál körülmények között mérve, STP),

és

az A komponens koncentrációja ezekben a frakciókban.

 

 

A bemutatott példa esetén az egyes munkapontokban számított kitermelési (Y) értékeket a 6.2. táblázatban összesítettük.

 

 

Látható az adatokból, hogy rendkívül sokat számít, mi a pontos célunk. Ha az A komponenst szeretnénk minél tisztábban kinyerni, akkor a legmagasabb permeátumelvételi arány mellett érdemes dolgozni, hiszen itt lesz a legnagyobb az A koncentrációja. Ezen a ponton azonban a szeparációs hatékonyság igen kicsiny (12,6%), vagyis sok A komponenst veszítünk (transzfer a permeátumba). Amennyiben a hatékonyság a fontos, akkor alacsony r értéknél célszerű működtetni a membránszeparációs modult, itt azonban a retentátumáramban az A komponens koncentrációja csak 45% lesz.