ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Использование воздуха, обогащенного кислородом, и азота из "Мембранная технология в решении экологических проблем газовой промышленности" Разделение воздуха — одна из наиболее важных задач мембранного газоразделения, результатом которого является воздух, обогащенный кислородом до 30—60% (пермеат) и азот до 95% (транзит). Как пермеат, так и транзит могут быть использованы для рещения экологических проблем газовой промышленности. [c.41] Отводимый газ содержит также СО2 и Н2О, являющиеся неизбежным результатом процесса горения. Энергия, связанная с этими компонентами отводимого газа, называется поэтому на рис. 2.1 Неустранимые потери энергии . [c.42] Вместе с тем высокое обогащение воздушного дутья кислородом, вплоть до использования чистого кислорода, требует решения вопросов, связанных с изменением аэродинамического режима действующих агрегатов и теплообмена агрегатов, специально сконструированных под газокислородные источники энергии, которые будут иметь малые объемы печного пространства, что повлечет за собой уменьшение эффективной длины пути луча и, следовательно, приведет к снижению радиационного теплообмена. Кроме того, уменьшение объемов рабочего пространства (в первую очередь печных агрегатов) приведет к снижению степени развития кладки, т.е. радиационного потока за счет вторичных излучателей. [c.43] Условием экономически эффективного использования воздуха, обогащенного кислородом, является показатель — относительное снижение удельного расхода топлива на единицу продукции (базовым режимом является режим подачи атмосферного воздуха) (табл. 2.1). Кроме того, экономическая целесообразность применения обогащенного кислородом воздуха будет существенно расширяться в случаях, если переход на обогащенный кислородом воздух будет сопровождаться ростом производительности агрегатов. [c.44] Использование воздуха, обогащенного кислородом, открывает широкие возможности для повышения производительности агрегатов, снижения удельного расхода топлива. Необходимость решения технических вопросов не может служить препятствием внедрения использования воздуха, обогащенного кислородом на уже действующих агрегатах, что показывает зарубежный опыт [9]. [c.44] ОКСИДОВ азота на единицу продукции является обобщенным энергоэкологическим показателем производства. Анализ многочисленных зарубежных данных [6] свидетельствует о возможности управления эмиссией оксидов азота при применении обогащенного кислородом воздушного дутья благодаря использованию газокислородных горелок с высокой степенью саморециркуляции газов. По зарубежным данным,концентрация оксидов азота в дымовых газах при применении таких горелок не превышает значений, имеющих место при использовании в качестве окислителя атмосферного воздуха, тем более подогретого, и не превышает их нормы, установленной для нагревательных печей. [c.45] Необходимо иметь в виду, что использование воздуха, обогащенного кислородом, приводит также к снижению массовых выбросов диоксида углерода. [c.46] За последние десятилетия заметно активизировалась деятельность судостроительных и инженерных фирм по конструированию и строительству плавучих платформ как для добычи, снижения и хранения природного и нефтяного газа, так и для производства химических продуктов на основе природного газа (метанол, аммиак, карбамид). [c.46] Инертный газ необходим для продувки технологического оборудования, емкостей, для опрессовки систем масляного уплотнения газовых компрессоров, для защиты потенциально опасных материалов и процессов [10]. [c.46] В основном азот производят с использованием криогенной технологии разделения воздуха на крупных промышленных предприятиях. Поставки азота осуществляются затем трубопроводами, в автомобильных, железнодорожных цистернах или баллонах. Это приводит к значительному удорожанию азота для потребителей в удаленных районах и на море. Использование традиционных процессов разделения на плавучих установках, например процесса адсорбции, требует стабильности платформы, не допускающей ни килевой, ни вертикальной качки. [c.46] Возможность применения на плавучих платформах мембранных установок, имеющих малые размеры и массу, модульное исполнение и удобство монтажа, безопасность при эксплуатации и легкость автоматизации, вызывает большой интерес к мембранной технологии при создании плавучих платформ всех типов. [c.46] В действующих в настоящее время мембранных установках концентрация азота в транзите составляет 95—98%. Для большинства процессов очистки и защиты не требуется чистый азот, так как инертный газ с содержанием кислорода не более 5% или, в отдельных случаях 3%, вполне приемлем как безопасный. [c.48] Для создания регулируемой газовой среды необходимо оборудование, обеспечивающее получение газа, содержащего 90—95 % азота. При этом мембранное разделение воздуха имеет преимущества по сравнению со способом получения азота, основанного на выжигании кислорода воздуха природным газом [И], которое приводит к нежелательным загрязнениям и выделению углекислоты. При использовании мембранной технологии процесс сжигания природного газа отсутствует. Никакие вредные побочные продукты не попадают в помещение с регулируемой газовой средой, нет необходимости в газоочистителе. Одновременно с азотом генерируется воздух, обогащенный кислородом, который может быть использован для оксигенации вод рыборазводных подсобных хозяйств, а также для отопительных целей. [c.49] Процесс газоразделения с помощью мембран реализуется в установках, главным элементом которых являются мембранные газоразделительные модули. Основной рабочий элемент модулей — полимерная мембрана, на которой происходит процесс газоразделения. Эффективность работы мембранных модулей зависит от свойств полимерных мембран, их коэффициентов газопроницаемости и селективности по отношению к целевым компонентам газовой смеси, конструкции мембранного модуля, технологической схемы работы установки с объектом. [c.50] При разделении воздуха для получения обогащенного кислородом воздуха и азота используется свойство мембраны, заключающееся в гораздо большей скорости проницания кислорода, чем азота. Ниже рассматриваются получившие наибольшее применение для разделения воздуха непористые полимерные мембраны. По обе стороны мембраны (на стороне просачивания и на стороне подачи) создается разность давлений (рис. 2.3). При этом на стороне просачивания с низким давлением получают воздух с повышенной концентрацией кислорода. [c.51] Как следует из (2.1), скорость проницания газа через мембрану определяется значением, прямо пропорциональным коэффициенту проницаемости, площади мембраны, разности давлений и обратно пропорциональным толщине мембраны. [c.51] В соответствии с современными представлениями процесс проницания через полимерную мембрану протекает следующим образом газ абсорбируется на поверхности мембраны со стороны высокого давления, растворяется в полимере, диффундирует через толщину мембраны, а затем десорбируется с поверхности мембраны со стороны низкого давления. [c.51] И является отношением коэффициентов проницаемости и азота (безразмерная величина). Чем больше селективность кислорода к азоту, тем больше отношение концентрации кислорода к азоту на стороне просачивания (в пермеате). [c.53] Таким образом, при разделении газовых смесей с помош ью мембран эффективность разделения определяется свойствами применяемой мембраны, а именно, коэффициентами проницаемости и селективности мембраны по компонентам исходной газовой смеси. [c.53] Различные полимерные материалы характеризуются, при прочих равных условиях, неодинаковыми коэффициентами проницаемости и селективности (табл. 2.4) [12]. Чем выше селективность, тем, в большинстве случаев, ниже проницаемость по кислороду. Поэтому актуальным является создание мембран, характеризую-ш ихся как высокой селективностью, так и высокой проницаемостью. [c.53] Вернуться к основной статье