ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Мембранные процессы из "Основы конструирования и проектирования промышленных аппаратов" Все большую роль при разделении смесей (особенно газовых) в промышленности приобретают мембранные процессы. При разделении газовых смесей по общему объему капитальных и эксплуатационных затрат они уже превосходят другие способы, правда, при значительно более низкой производительности. [c.21] Применение мембран особенно удобно для разделения азеотроп ных смесей. В этой связи все больший интерес проявляется к разделению испарением жидкости на поверхности мембраны. Трудность состоит в обеспечении подвода большого количества тепла к поверхности мембраны для испарения жидкости. Альтернативой этому методу является разделение предварительно испаренной жидкости. Но промышленного значения эти способы в химической технологии пока не получили. [c.21] Недостаточная изученность явлений переноса через мембрану и трудность подбора материала мембраны (пока он ведется в большей степени экспериментально) являются основными сдерживающими факторами интенсивного внедрения этого способа разделения. Кроме того, сильная зависимость долговечности мембран от механических нагрузок, температуры, наличия примесей в значительной степени ограничивает область их применения. Это особенно относится к разделению жидких смесей, где труднее обеспечить однородность потока. [c.22] Вопрос о механизме переноса газового потока через мембрану до сих пор является дискуссионным, и существующие подходы к моделированию процесса основываются на явлениях растворимости и диффузии. По существу, математическое описание явлений переноса основывается на уравнениях диффузии (закон Фика) и растворимости (закон Генри). [c.22] Аналогичные уравнения могут быть записаны по каждому из компонентов разделяемой смеси. На рис. 1.4 приведены профили парциальных давлений при разделении двухкомпонентной смеси. [c.23] Из ЭТОГО уравнения следует, что условия работы мембраны меняются непрерывно вдоль поверхности и что степень извлечения компонента зависит от проницаемости, разности парциальных давлений и толщины мембраны. Проницаемость является прямой характеристикой мембраны, в то время как разность парциальных давлений и толщина мембраны зависят от свойств мембранного полимера. [c.23] При моделировании мембранных процессов разделения необходимо также учитывать взаимодействие различных компонентов смеси между собой. Это особенно важно для полярных газов, когда растворимость одного из них в полимере может влиять на растворимость другого. Аналогично накопление отдельных раств9рителей в полимере пластифицирует последний и тем самым лСожет оказывать влияние на проницаемость. [c.24] В идеальном случае предполагается равномерное распределение скоростей и давлений вдоль мембраны. Однако на практике такое предположение чаще всего является достаточно фубым приближением, и необходимо учитывать реальное распределение параметров. Полное математическое описание мембранного процесса разделения должно учитывать, по крайней мере, следующие факторы кинетику массопереноса через мембрану с учетом взаимовлияния отдельных компонентов гидродинамику потоков (профиль скоростей и давлений) со стороны высокого и низкого давлений условия равновесия фаз (соотношение компонентов между полостями высокого и низкого давлений) геометрию разделительных элементов (плоские или цилиндрические мембраны). [c.24] Вернуться к основной статье