Газоразделительные мембраны

Современные высокопроизводительные промышленные газоразделительные мембраны, как правило, имеют анизотропную по толщине структуру. Они состоят из ультратонкого диффузион- [c.171]

Газоразделительные мембраны могут применяться для следующих целей [c.226]

В работе [4 ] было показано, как, варьируя состав поливочного раствора, можно влиять на толщину селективного слоя асимметричной газоразделительной мембраны. — Прим. ред. [c.98]

Первое сообщение о возможности практического использования явления селективной проницаемости компонентов газовой смеси через полимерные или металлические перегородки — мембраны было сделано Грэхемом в середине XIX века. Однако от открытия явления до его промышленного применения прошло более столетия. Это объясняется, прежде всего тем, что в то время промышленность не была подготовлена к использованию этого явления. Внедрению мембранного метода разделения газов в промышленность способствовали результаты изучения явлений, связанных с селективным переносом молекул газов через сплошные (гомогенные) и микропористые мембраны, имеющие неорганическую или полимерную природу, успехи в синтезе полимеров с газоразделительными свойствами, разработка методов получения высокопроизводительных (асимметричных, композиционных, напыленных и т. д.) полимерных, металлических и керамических мембран, создание конструкций и методов расчета мембранных аппаратов и установок. [c.6]

Термодинамические и кинетические представления о процессе проницания газов через мембраны опираются прежде всего на понятия о формах энергетического взаимодействия проникающих газов с матрицей и о механизме массопереноса. Оба критерия позволяют провести довольно детальную классификацию газоразделительных мембран, однако целесообразно ограничиться главными признаками. Все мембраны в зависимости от возможности фазового массопереноса можно разделить на две группы —с пористой и сплошной матрицей. По энергетическому критерию можно выделить четыре типа мембранных систем пористые газодиффузионные и сорбционно-диффузионные, непористые сорбционно-диффузионные и реакционно-диффузионные. [c.13]

Фиг. 10. Газоразделительная ступень с поперечными потоками и отсут ствием смешения по обе стороны мембраны.

Исследуем влияние газоразделительных характеристик мембраны и внешних параметров на энергетическое совершенство селективного проницания, используя локальное значение эксергетического к. п. д. [c.244]

Аналитический аппарат для определения кинетических и термодинамических характеристик процесса разделен 1я изложен в главах 4—7, при этом необходимо учесть изменение газоразделительных свойств мембраны под воз-действием меняющихся условий (см. гл. 2 и 3). Обычно редки случали, когда удается получить аналитические формы искомых функций. [c.270]

Анализ влияния газоразделительных свойств мембран на параметры процесса разделения представлен на рис. 8.36, 8.37 ЦП]. Из рисунков видно, что с увеличением коэффициента деления потока 0 растет степень извлечения гелия из газов, но одновременно падает его концентрация в пермеате. Для достижения 85%-й степени извлечения гелия (ф = 0,85 является параметром криогенного процесса получения гелия) и высокой степени обогащения необходимо применять мембраны с фактором разделения а ЗО. Однако результаты расчетов [112, ПЗ] показали, что увеличение фактора разделения мембран выще 50—100 не приводит к значительному росту концентрации гелия в пермеате табл. 8.23. Как видно из таблицы, при выборе мембран для извлечения гелия, кроме селективности, важным параметром является и проницаемость. Так, при увеличении фактора разделения в 100 раз степень обогащения возрастает только в 5 раз, в то время как поверхность мембран увеличивается в 8000 раз (при одинаковой степени извлечения гелия). [c.325]

Идеальное смешение. В одном из изученных предельных случаев предположено /5,6/, что газ с той стороны ступени или мембраны, где поддерживается высокое давление, перемешивается настолько быстро, что его состав во всех точках ступени фактически одинаков и соответствует составу не подвергавшегося разделению газа на входе ступени. Такое же допущение принималось для условий на другой стороне ступени, где поддерживалось низкое давление. Газоразделительная ступень с идеальным смешением газов показана на фиг. 9. [c.328]

Мембраны из немодифицированных ПС и ПЭС используют в виде пленки и в форме полых волокон для процессов гиперфильтрации (ГФ), ультрафильтрации (УФ), микрофильтрацин (МФ) и газоразделения. Для УФ и МФ эти материалы используют индивидуально, а для ГФ и газоразделения — совместно с другими материалами. Они широко используются в качестве пористых подложек для ГФ [67] и в качестве основного барьерного слоя в половолоконных газоразделительных мембранах, которые используют последовательно с проницаемыми слоями из силоксанов или других эластомеров [44]. [c.139]

Эксплуатационные х рактеристики и затраты на изготовление некоторых газоразделительных каскадов о селективными мембранами для выделения криптона и ксенона из защитной газовой оболочки охлаждаемого натрием реактора мощностью 1000 МВт/75/. Скорость подачи питательного потока равна 0,3 (при норм. Т, Р)/мин. Мембраны толщиной 0,05 мм изготовлены из [c.362]

Испытано также оригинальное решение [6] - применять для извлечения газов из бедных отечественных месторождений (0,02 - 0,06 % по объему Не) мембраны, более проницаемые по метану, чем по гелию такие как мембраны из силара, которые характеризуются резким уменьшением коэффициента проницаемости по гелию и фактора разделения гелий - метан. При применении силара выше степень обогащения потока гелием, кроме того, можно исключить из процесса стадию компримирования исходного газа и гелиевого концентрата, подаваемого на установку низкотемпературной ректификации. Анализ влияния газоразделительных свойств мембран на параметры процесса показывает, что с увеличением коэффициента деления растет степень извлечения гелия из газов, одновременно падает его концентрация в пермеате. Для достижения 85 %-ной степени извлечения гелия (<р = 0,85 является параметром криогенного процесса получения гелия) и высокой степени обогащения необходимо применять мембраны с фактором разделения а > 30. [c.174]

Стабильность свойств мембраны во времени является важнейшим условием в тех случаях, когда она используется в аппаратах, предназначенных для длительной эксплуатации (в опреснителях, промышленных ультрафильтрационных установках, установи ках финишной очистки воды, газоразделительных установках). В случаях, когда мембрана предназначена для разового использования (в исследовательских лабораториях, при проведении разовых кратковременных операций), это требование является второстепенным. [c.45]

Часто мутность может быть следствием присутствия частиц растворенного вещества, которые слишком малы для отделения фильтрацией. Например, ацетат целлюлозы, полученный из смеси хлопковых очесов и целлюлозы древесной массы, может давать мутные растворы. Это объясняют присутствием полисахаридов, таких как ксиланы и маннаны, находящихся в целлюлозе, полученной из древесной массы [14]. Для гиперфильтрационных и газоразделительных мембран рекомендуется использовать ацетат целлюлозы, получаемый только из целлюлозы хлопковых очесов. Такой ацетат целлюлозы не только дает прозрачные растворы, но и образует более селективные мембраны. [c.197]

Мембраны, полые газоразделительные волокна Антифрикционные покрытия металлических изделий и проводов [c.137]

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]

Способ организации и, следовательно, расчета одноступенчатой установки определяется технологическими целями процесса разделения. Например, если из газовой смеси требуется извлечь какой-либо компонент, обладающий наиболее высокой проницаемостью СО2 или Нг из природного газа и др.), наиболее оптимальным представляется осуществление процесса на одноступенчатой многостадийной (при больших концентрациях извлекаемого компонента) установке с параллельно-последовательным расположением стандартных мембранных модулей одного и того же типоразмера. Исходными данными для расчета в этом случае являются нагрузка по исходной смеси (17/) состав газовой смеси, подаваемой на разделение y f) , требуемая концентрация селективнЬпроникающего компонента в ретанте (у,г) давление разделяемой смеси (Р1) и пермеата (Рг) конструктивный тип стандартного газоразделительного модуля, используемая в нем мембрана, ее характеристики. [c.200]

Мембраны, используемые для газоразделения, должны обладать высокой проницаемостью и обеспечивать относительно высокую селевггивностъ. Однако мембраны с бoJu>шими значениями коэффициентов пронидае-мости, как правило, имеют более низкие селективности. Газоразделительные мембраны можно подразделить на мембраны с высокими проницаемостями и мембраны с низкими проницаемостями. [c.426]

Большое значение начинают приобретать газоразделительные мембраны из полимеров, обладающих, как известно, различной проницаемостью для разных газов [16, с. 493]. Проницаемость полимеров для газов связана с растворимостью и коэффициентом диффузии газов в полимерах. Хотя механизм разделения газов с помощью мембран окончательно не выяснен, ведутся работы по практической ализации метода мембранного разделения газовых смесей, в частности смеси газов в производстве аммиака, воздуха и др. [c.116]

Удаление радиоактивных ксенона и криптона иэ смесей с другими газами представляет определенный интерес для ядерной индустрии. Возможность осуществления удаления путем избирательного проникания через мембраны иа силиконового каучуаз. изучалась Комиссией США по атомной энергии, и подробная информация об экспериментальных результатах и экономике процесса содержится в работах /72-75/. Процесс очистки от загрязнений можно применять для следующих газов а) воздуха помещений, в которых установлены ядерные реакторы, после случайной утечки продуктов распада б) газовых отходов из установок для обработки истощенного реакторного топлива в) газов, которые используются для создания защитной оболочки в некоторых типах ядерных реакторов (например, таких, как охлаждаемые расплавами солей или натрием реакторы с расширенным воспроизводством ядерного топлива, которые непрерывно выделяют газообразные продукты деления). На фиг. 18 показана схема газоразделительной установки для извлечения ксенона и криптона из аргоновой защитной оболочки охлаждаемого натрием реактора на быстрых нейтронах мощностью 1000 МВт. Через установку необходимо непрерывно пропускать небольшой поток защитного газа, удаляя иэ него значительное количество радиоактивных благородных газов, образующихся в качестве продуктов деления, чтобы стало возможным возвращение более 90% питательного газового потока в реактор или выпуск его в атмосферу. Выходящий из верхней части газоразделительной установки газ, содержащий концентрированный ксенон и криптон, сжимают до 155 ати и отправляют в обычный цилиндрический резервуар. Производительность, размер и затраты на установку дпя трех скоростей выделяемого газа, вычисленные в работе /75/, приведены в табл. 6. Значения скорости соответствуют рециркуляции 90,99 и 99,8% питательного потока после снижения радиоактивности возвращаемого газа до приемлемого уровня. [c.361]

Использование баромембранных процессов перспективно в целлюлозно-бумажной, нефтехимической, текстильной промышленности, в гальванике. На основе поливинилтриметилсилана и других специальных полимеров созданы высокоэффективные газоразделительные мембраны. Одноступенчатым разделением без использования вакуума и сверхнизких температур можно получить из воздуха газовую смесь, обогащенную кислородом (до 10%) ийи азотом (до 95%). Газоразделительные мембраны применяют для разделения смесей газов при синтезе аммиака, обогащения воздуха кислородом для технологических и медицинских -целей, выделения гелия из природного газа, создания регулируемых по составу газовых сред для хранения овощей и фруктов и т.п. [c.45]

Применение мембран. Мембраны для разделения газовых смесей м. б. изготовлены пз весьма ограниченного числа синтетич. полимеров, обладающих высокой нропицаемостью. Разработаны плоские монолитные Р. м. из фторироваппого сополимера этилена с пропиленом (тефлон FEP) толщиной 10 мкм, а также из армированного тканью кремнийорганич. каучука СКТ толщиной 50 МК.М. Асимметричные Р. м. по (учепы из поли-винилтриметилсилана с минимальной толщиной монолитного слоя 0,2 МКМ. Использование Р. м. из тефлона FEP в диффузионных газоразделительных аппаратах позволяет получать пз природного газа (0,45% гелия) продукт с содержанием гелия более 70%. С помощью Р. м. пз поливинилтриметилсилана удается повысить [c.137]

В медицинской технике применение газоразделительных мембран целесообразно при создании аппаратов для обогащения кислородом воздуха в помещениях (палатах), при изготовлении оксигенаторов для аппаратов искусственное легкое , при изготовлении индивидуальных дыхательных аппаратов. Сверхтонкие мембраны используют для получения воздуха с концентрацией кислорода 40%, который применжот как эффективное средство лечения легочных заболеваний и сердечной недостаточности [8]. Многочисленные испытания подтвердили безопасность, [c.227]

Половолоконные модули используют в случаях, когда сырьевой поток сравнительно чистый, например при газоразделении или первапорации. Еще один пример процесса, где можно использовать полово л оконные модули, — это обессоливание морской воды, также сравнительно чистого сырья. Конфигурация модуля, показанного на рис. УП1-8 (слева), используется при обратном осмосе. В газоразделительных модулях также используется конфигурация, при которой сырьевой поток диффундирует из межволоконного пространства внутрь волокна (см. рис. УП1-8), так как при этом удается избежать сильного перепада давления внутри волокна. При первапорации же лучше использовать конфигурацию, при которой сырье подается внутрь волокна и диффундирует в межволоконное пространство. В противном случае внутри волокна имело бы место возрастание давления. Однако при использовании коротких волокон в первапораци-онном модуле возможно противоположное направление транспорта через стенки мембраны. Еще одно преимущество подачи сырья внутрь волокна состоит в том, что очень тонкий селективный рабочий слой мебраны при этом лучше защищен, в то же время подача сырья в межволоконное пространство позволяет реализовать большую площадь поверхности мембраны. [c.438]

Конкретный механизм вышеперечисленных проявлений различен для разных комбинаций частиц и материала мембран. Загрязнение поверхности мембран приводит не только к ухудшению газоразделительных и оксигенирующих характеристик, но и к уменьшению производительности мембранных модулей ввиду уменьшения потока через мембраны и уменьшения по-розности межволоконного пространства [48]. [c.196]