Пермеат

Градиент давлений пермеата внутри полого волокна можно выразить с помощью уравнения Гагена — Пуазейля [c.174]

При расчете приняты следующие допущения [17] исходный газовый поток подается на активный слой мембраны поток в пористом слое направлен перпендикулярно к поверхности мембраны сопротивлением пористой подложки можно пренебречь, т. е. падения давления в пористом слое не происходит перемешивание пермеата различного (по длине канала) состава в пористом слое не происходит перенос в пористом слое происходит преимущественно конвекцией коэффициенты проницаемости компонентов разделяемой смеси не зависят от давления и концентрации движение потока пермеата внутри волокна описывается уравнением Гагена — Пуазейля деформацией полого волокна под действием разности давлений можно пренебречь. [c.173]

Изменение давления пермеата описывается уравнением Дарси [c.176]

Рр — давление пермеата на выходе из дренажного пространства [c.8]

Очевидно, мембранный модуль должен обеспечить необходимую производительность по целевому компоненту при заданных технологических условиях. Обычно заданы составы питающей смеси и пермеата (или коэффициент извлечения) и производительность модуля по целевому компоненту ( pt/J нужно определить тип и площадь поверхности мембраны, давления в каналах, температуру процесса и ряд конструктивных параметров. Разумеется, результаты расчета должны соответствовать критерию оптимизации — обычно минимуму приведенных затрат, включающих капитальные вложения и эксплуатационные расходы. Последние определяются прежде всего расходом энергии и учитываются эксергетическим к. п. д. процесса. Капитальные затраты зависят, в первую очередь, от стоимости мембраны. [c.158]

Концентрацию (текущего) компонента А в пермеате для элемента поверхности с1Р можно записать в виде [c.162]

В этом случае [4, 5, 6] потоки в напорном и дренажном каналах движутся в поршневом режиме относительно велики скорости исходного потока и пермеата, соотношение высоты канала к длине и ширине мало. Перенос массы осуществляется в каналах модуля преимущественно за счет конвекции. [c.163]

В современных конструкциях модулей с полыми волокнами длина волокон, как правило, намного превышает длину корпуса. Газ в так называемом межтрубном пространстве даже при малых скоростях сильно перемешан (рис. 5.6). Степень перемешивания значительно увеличивается в случае, если пермеат выводится из межтрубного пространства, а исходный поток подается на разделение внутрь полых волокон. При этом в любом случае поток внутри волокон перемещается в поршневом режиме [2, 7]. [c.168]

Поскольку пермеат полностью перемешан, концентрация компонентов в дренажном пространстве одинакова во всем [c.168]

Конструкции модулей на полых волокнах с подачей исходной смеси в межтрубное пространство и выводом пермеата из внутреннего пространства волокон находят все большее применение для определения поверхности мембран систему уравнений (5.59), (5.60) удобнее всего решать прямым численным интегрированием с последующей итерацией. [c.169]

Мембранный модуль на основе полых волокон Исходную смесь подают на разделение в межтрубное пространство модуля, а пермеат удаляют нз трубного пространства. Рассмотрим процесс переноса через мембрану (полое асимметричное или композиционное волокно) на примере прямотока в напорном и дренажном пространствах модуля (рис. 5.9). [c.173]

Обычно состав пермеата в пористом слое отличается от состава в дренажном канале, и только у глухого конца модуля они равны между собой. [c.173]

Систему уравнений (5.73) — (5.75) решают [17] методом последовательных приближений при заданных граничных условиях. Для этого задают возможный профиль давления пермеата (внутри волокна), чтобы с помощью уравнений (5.73) и [c.175]

В элементе рулонного типа на основе высокопроизводительных асимметричных и композиционных мембран давление изменяется и в напорном, и в дренажном каналах как по длине, так и по щирине. Соответственно будут изменяться профили концентраций и скоростей, что очень затрудняет задачу расчета модуля. Поэтому прибегают к допущению [17], что давление в дренажном пространстве элемента изменяется только в направлении потока пермеата, пренебрегая, таким образом, изменением давления по ширине элемента. Это допущение вполне корректно, тем более что в рулонных мембранных элементах, как правило, 1>В (где Ь и А —соответственно длина и ширина элемента). Расчет рулонного модуля можно иллюстрировать рис. 5.9 и 5.10. [c.176]

Рис. 5.13. Влияние длины волокон на поток пермеата (а) и давление (о) в дренажном канале при прямотоке (1), перекрестном токе (2) и противотоке (3)

Следует отметить, что скорость и концентрация потока в напорном канале (шг и уг) непостоянны по длине элемента, а Ул—усредненная по ширине элемента концентрация пермеата при данной I. [c.176]

Если интегрировать уравнения (5.78) и (5.79) по ширине Ьу то давление пермеата, согласно допущению, можно считать постоянным по ширине и изменяющимся только по длине I элемента. Получено [12] следующее решение данной системы уравнений [c.177]

Для модуля с полыми волокнами профиль давлений пермеата, рассчитанный по уравнению (5.86), является усредненным. В действительности же он несколько изменяется от волокна к волокну. [c.177]

В модуле с симметричными мембранами (в виде сплошных пленок толщиной 15—30 мкм и сплошных или непористых полых волокон) взаимное направление газовых потоков в напорном и дренажном каналах существенно влияет на эффективность разделения, причем наиболее рациональна схема с про-тивоточным движением. В модуле с высокопроизводительными асимметричными или композиционными мембранами влияние организации на эффективность разделения неоднозначно и в значительной степени зависит от профиля давлений в пермеате. Наиболее сильно это проявляется при использовании модулей с полыми волокнами. [c.180]

На рис. 5.13 представлены расчетные значения профилей давления и потока в дренажном пространстве модуля с полыми волокнами для трех вариантов движения потоков прямо-, противо- и перекрестного тока. Из рисунка видно, что в случае противотока потери давления в дренажном пространстве наименьшие. Это объясняется тем, что основная масса пермеата формируется на коротком участке вблизи места ввода исходной смеси на разделение. При прямотоке основная масса проникшего через мембрану газа образуется на максимальном удалении от места вывода пермеата, следствием чего являются большие гидравлические потери. Однако основная масса пер- [c.180]

Из приведенных в таблице данных можно сделать вывод, что при низких значениях уг (модуль работает на исчерпывание целевого компонента) противоточная схема более выгодна и в отношении более высокой концентрации пермеата, и в отношении производительности модуля. При более высоких значениях Уг организация потоков в напорном и дренажном пространствах практически не влияет на эффективность работы модуля с асимметричными или композиционными мембранами (в том числе и в виде полых волокон). На рис. 5.14 представлены результаты расчетов модуля с полыми волокнами, причем расчет проведен как для симметричных (сплошных), так и для асимметричных волокон. Расчетные данные подтверждаются результатами экспериментов, проведенных на модуле с асимметричными полыми волокнами, особенно при малых значениях коэффициента деления потока 0. При больших значениях 0, равных 0,24—0,28, результаты экспериментов для прямо- и противотока не совпадают, что можно объяснить продольной (обратной) диффузией в пористом слое мембраны. [c.181]

Идеальное перемешивание в дренажном канале. В напорном канале — идеальное вытеснение. Такая организация потоков возможна в аппаратах плоскокамерного типа с отводом пермеата из центра плоскопараллельного двойного мембранного элемента, особенно при работе по вакуумной схеме Рг ниже атмосферного). В этом случае yiA = yip, и расчет модуля при заданных 0 и yif заключается в решении системы дифференциальных уравнений (5.103) с граничными условиями (5.104). Значения yir определяют любым из итерационных методов, а yip — из балансового соотношения (5.107). [c.185]

Яст —стандартное значение давления газа qf, qp, qr — расходы соответственно исходной смеси, пермеата и сбросного потока (ретанта) [c.8]

Массообменное совершенство процесса разделения в мембранном модуле, как и в других системах разделения, характеризуется степенью извлечения целевого компонента. Если считать целевым легкопроникающий компонент, то для бинарной смеси степень извлечения определяется отношением количеств этого компонента в проникшем (пермеат) и питающем потоках [c.158]

Если концентрации и давления в напорном и дренажном каналах практически постоянны (рис. 5.2), на практике такой вариант реализуется при небольших значениях коэффициента деления потока (отношение мольных расходов пермеата и исходного потока), невысоких значениях селективности к целевому компоненту, для каналов, в которых длина и ширина соразмерны, причем длина невелика [1, 2]. Например, при разделении воздуха с получением в качестве целевого продукта обогащенного кислородом потока на модулях с плоскопарал яельными и иногда — с рулонными мембранными элементами при разделении изотопов водорода, радиоактивных газов и т.д. [c.160]

Идеальное вытеснение в напорнолл канале и поперечный ток пермеата в дренажном канале [c.161]

I — идеальное вытеснение, противоток в напорном и дренажном каналах 2—идеальное вытеснение в напорном канале пермеат выводится перпендикулярно поверхности г.гембраны 3 — идеальное вытеснение. прямоток 4 — идеальное перемешивание в напорном и дренажном каналах Рг = 0.2 Л-о = [c.170]

Таким образом, можно сделать вывод, что и в отношении эффективности разделения — достижения максимально возможных концентраций легко- и низкопроницающего компонентов соответственно в пермеате и сбросном потоке (ретанте), и в отношении требуемой поверхности мембран в модуле наиболее рационален режим, приближающийся к идеальному вытеснению при противотоке в напорном и дренажном каналах мембранного модуля. [c.171]

Таблица 5.1. Составы ретанта и пермеата при разных схемах организации процесса

Выбор схемы организации потоков зависит в основном от указанных факторов — величины и направления гидравлического сопротивления. В табл. 5.1 по данным [17] представлены рассчитанные значения концентраций целевого продукта в пермеате Ур в зависимости от требуемой концентрации в ретанте при различных потоках исходной смеси. [c.181]

Рис, 5.15. Зависимость концентрации кислорода в пермеате и сбросном потоке (ретанте) от соотношения (потоков (1/6) [c.183]

При известных qf, yif, Pi, t, заданном коэффициенте деления потока 0 и давлении в дренажном пространстве Р2 необходимо рассчитать расходы потоков (ретанта qr и пермеата qp), их состав (yir и i/ip) и требуемую поверхность F мембран. [c.185]

Идеальное вытеснение в напорном канале при поперечном токе. Пермеат, не перемешиваясь, отводится из полости низкого давления. Вид функции yiA = f(yi) находят совместным решением системы (5.100а) и второго уравнения системы (5.103) [c.185]

Расчет модуля с поперечным током пермеата в дренажном пространстве (или отводом из него) заключается (при заданных коэффициенте деления потока 0 и концентрации уц) в определении состава ретанта yir из системы дифференциальных уравнений. После этого из уравнения материального баланса находят состав пермеата [c.185]

Идеальное перемешивание в напорном канале. На практике такая организация потоков встречается в аппарате на полых волокнах при подаче исходной смеси в межтрубное пространство модуля и отводе пермеата из капиллярного пространства. В этом случае в любой точке полости высокого давления yi—yu, а это, в свою очередь, приводит к тому, что в любом месте дренажного пространства yiA=yip- Тогда из системы (5.100а) после ее интегрирования получим для i-ro и /-го компонентов [c.185]

При заданной поверхности стандартного модуля или аппарата определенной конструкции Рт и известных qf и //,7 необходимо рассчитать потоки ретанта (дг) и пермеата (др) и их составы (у г и у1р). Решение подобной задачи позволяет управлять процессом разделения при изменении рабочих параметров. Для этого систему уравнений (5.100 а) представляют в следующем виде [23] [c.186]

Концентрацию у1р в пермеате можно определить из соотношения (5.109), а концентрацию в ретанте — из уравнения материального баланса (5.107). Решение этих уравнений позволяет рассчитать состав потоков ретанта и пермеата и коэффициент деления потока 0. Зная их, определяют расходы выходящих из модуля потоков. [c.186]

Интегрирование системы (5.112) совместно с (5.113) и граничными условиями (5.104) позволяет получить искомые значения концентраций ретанта и пермеата и.г=У/(/ = 1) и 0=1— . (/ = 1). [c.187]

Альбом типовой химической аппаратуры принципиальные схемы аппаратов (2006) -- [ c.74 , c.75 ]

Введение в мембранную технологию (1999) -- [ c.14 , c.22 , c.23 , c.25 , c.38 , c.43 , c.192 , c.193 , c.233 , c.266 , c.278 , c.303 , c.307 , c.325 , c.326 , c.336 , c.357 , c.357 , c.366 , c.366 , c.367 , c.367 , c.368 , c.368 , c.372 , c.372 , c.383 , c.383 , c.386 , c.390 , c.394 , c.394 , c.408 , c.408 , c.418 , c.418 , c.428 , c.428 , c.429 , c.429 , c.437 , c.440 , c.440 , c.441 , c.441 , c.445 , c.445 , c.448 , c.448 , c.449 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология