Мембранные модули и аппараты

Рис. 6.17. Аппарат колонного типа из нескольких последовательно соединенных модулей с дополнительным мембранным модулем (ДММ)

В установку мембранного разделения газовых смесей кроме модулей входят компрессоры и системы предварительной подготовки исходной смеси. Группу модулей, включенных параллельно и связанных единым каркасом, можно рассматривать как мембранный разделительный аппарат. Более полное разделение смеси, предусматривающее извлечение нескольких компонентов или высокую степень чистоты целевого продукта, осуществляют в несколько стадий. Группа модулей, обеспечивающих частичное разделение смеси на одной стадии процесса, образует ступень разделения. Вся газоразделительная установка представляет собой каскад ступеней с достаточно разнообразными схемами циркуляции потоков. Методы расчета таких систем в принципе идентичны разработанным для других многостадийных массообменных процессов. Следует отметить, что оптимизация многостадийного процесса в целом и процесса разделения в отдельной ступени и модуле взаимосвязаны. При этом необходимо получить показатели, характеризующие массообменное и энергетическое совершенство и экономическую эффективность мембранного процесса, сопоставимые с аналогичными показателями при использовании альтернативных методов разделения (прежде всего низкотемпературной ректификации). [c.159]

Основой мембранных газоразделительных аппаратов является мембранный модуль, представляющий собой пакет однотипных мембранных элементов. Объединенные в модуле мембранные элементы помещены в общий корпус аппарата, имеют общие точки ввода и вывода потоков газа схемы движения потоков в каналах мембранных элементов модуля, как правило, идентичны. По конструктивному признаку мембранные модули можно разделить на четыре типа плоскокамерные, рулонные (спи- [c.156]

Наибольшая плотность упаковки мембран — до 60000 м /м рабочего объема аппарата — достигается в аппаратах с мембранами в виде полых волокон или стеклянных капилляров. Так, например, плотность упаковки мембран в аппарате на ос-лове полых волокон диаметром 36 мкм с толщиной стенок 9— 10 мкм равна 50000 м /м [14, 15]. Полые волокна, применяемые в аппаратах этого типа, могут быть как изотропными, так и анизотропными (асимметричными или композиционными) по структуре. Существует несколько вариантов конструкции модулей на полых волокнах. Первый по устройству аналогичен од- [c.192]

Используя аналитический аппарат термодинамического анализа и численный метод расчета массообмена в мембранном модуле (см, гл. 4), исследуем эффективность мембранного процесса разделения бинарных смесей на примере плоскокамерного модуля. [c.259]

Основные характеристики аппарата МХТИ-РЮ приведены ниже число модулей в аппарате — 3 поверхность мембран в модуле — 3,3 м число РФЭ в модуле — 6 поверхность мембран в РФЭ — 0,55 м длина аппарата — 1600 мм длина модуля — 400 мм диаметр корпуса аппарата —120 мм диаметр модуля — 100 мм длина пакета в РФЭ — 500 мм плотность упаковки мембран в аппарате — 270 м /м масса аппарата без раствора — 40 кг рабочее давление — 5—10 МПа (50—100 кг / м ). [c.149]

На рнс. 111-38 представлена конструкция аппарата МХТИ-РЮ . В корпусе 9, выполненном в виде трубы из нержавеющей стали, последовательно расположены три мембранных модуля 6, содержащие по шесть совместно навитых РФЭ. Герметизация корпуса аппарата обеспечивается с помощью уплотнительных резиновых колец 2 круглого сечения, расположенных в пазах торцевых пробок 3. Пробки удерживаются в аппарате фиксирующими кольцами 1, имеющими наружную резьбу. ФО трубки 10 смежных модулей состыкованы, а в местах стыковки герметизированы резиновыми муфтами 14. Открытые копцы трубок крайнего модуля глушатся специальными пробками 8. Присоединение трубок к патрубкам камеры сбора фильтрата 4 аналогично. [c.149]

Поверхность используемых на промышленных установках мембран очень велика. Кроме того, газ поступает на разделение при высоких давлениях. Поэтому особенно важно обеспечить максимально высокую плотность упаковки мембран в аппаратах. В промышленности преимущественно используют рулонные и половолоконные модули. [c.174]

Природный газ с низким содержанием гелия (0,06 % по объему), предварительно очищенный от кислых компонентов, компримируется до давления 7 МПа, объединяется с ретантом, отводимым из мембранного аппарата второй ступени разделения, и поступает в мембранный модуль первой ступени. Ретант с первой ступени, практически не содержащий гелия, направляется к потребителю как товарный газ, а пермеат, обогащенный гелием, после компримирования до первоначального давления поступает на вторую ступень мембранного разделения. Пермеат второй ступени разделения содержит 30 % по объему гелия, а пермеат третьей ступени - 90 % по объему. [c.175]

Классификация мембранных модулей и аппаратов. Аппараты для обратного осмоса и ультрафильтрации бывают периодического и непрерывного действия. [c.521]

МЕМБРАННЫЕ МОДУЛИ И АППАРАТЫ [c.562]

Мембранные модули и аппараты..............562 [c.710]

Конструкции мембранных модулей (табл. 32) различаются между собой распределением исходного потока, рабочим давлением, капитальными и эксплуатационными расходами. Конструкции отдельных элементов и модулей определяют типы аппаратов для ультрафильтрации. [c.217]

Использование мембранных модулей различных типов и аппаратов, созданных на основе ранее рассмотренных систем (рамный, трубчатый, рулонный и капиллярный), позволяет эффективно применять обратный осмос в производстве. [c.221]

Типовые схемы баромембранных процессов [33]. Установки для проведения баромембранных процессов включают комплекс устройств и технических средств, обеспечивающих процесс мембранного разделения. В него входят мембранный модуль и вспомогательное оборудование. Мембранный модуль представляет собой систему аппаратов, компактно уложенных в определенном геометрическом порядке, объединенных единой гидравлической схемой и обеспечивающих заданную производительность мембранной установки. Для удобства обслуживания установки большой производительности ее модуль может [c.572]

Существует большое число самых разнообразных конструкций корпусов для патронных фильтров. Каждая фирма, производящая фильтр-патроны, снабжает их концевыми колпачками собственной конструкции, так что тот или иной корпус мембранного аппарата может оказаться неподходящим для размещения в нем фильтр-патрона, выпускаемого другой фирмой. Однако многие изготовители фильтр-патрона во избежание указанной сложности выпускают специальные переходники (адаптеры), которые позволяют добиться взаимозаменяемости корпусов фильтр-патронов. Рекомендуется тщательный выбор корпуса мембранного аппарата, поскольку его стоимость высока. Мембранные модули патронного типа могут отличаться конструкциями, материалами и уплотнениями, которыми удерживается патрон в корпусе. В идеальном случае прежде всего следует выбрать сам фильтр-патрон и лишь затем покупать корпус, выпускаемый той же фирмой-изготовителем. [c.135]

Примем, что аппарат состоит из двух модулей. Тогда рабочая поверхность мембран в аппарате [c.325]

Параметры пилотной установки по осушке природного газа. Результаты технико-экономического расчета стоимости установки и процентного содержания метана в пермеате. Примеры полупромышленного и промышленного применения мембранных методов для выделения диоксида углерода из природного газа. Применение мембранных модулей из полых волокон и с рулонными элементами. Технологическая схема выделения диоксида углерода из природного газа с использованием мембранных аппаратов. Оценка стоимости процесса при использовании мембран различной селективности. Технико-экономические показатели процесса выделения диоксида углерода мембранным и альтернативными методами [c.87]

Модули из полых волокон представляют наибольший интерес по сравнению с мембранными модулями других видов, так как с их помощью можно создавать разделяющую поверхность 30 тыс. м2 в 1 м3 половолоконной упаковки для разделения жидкостей и до 50 тыс. м2 в 1 м3 — для разделения газовых смесей. Применение в качестве мембранных элементов полых волокон обеспечивает наибольшую удельную поверхность мембран в единице объема модуля, что способствует созданию компактных и высокопроизводительных аппаратов. [c.27]

В промышленных установках часто используют аппараты с рулонными мембранными элементами. Каждый аппарат состоит из нескольких стандартных рулонных модулей (число н.ч может достигать 6), вставленных последовательно в стальной кожух высокого давления. Основные типоразмеры такого модуля диаметр 0,1 и 0,2 м длина — 0,7 1,0 и 1,2 м поверхность мембран в модуле — от 10 до 30 м . Модуль состоит из нескольких мембранных элементов, каждый из которых, в свою очередь, представляет собой две склеенные с трех сторон между собой мембраны, разделенные пористым дренажным слоем, по которому движется пермеат. С четвертой стороны мембранный элемент крепится к расположенной на оси аппарата полой перфорированной дренажной трубе — коллектору пермеата. Пространство между модулями и внутренней стенкой кожуха заполняют изолирующим составом на основе клеевых композиций или эпоксидной смолы. Суммарная поверхность мембран в аппарате может достигать 180 м , плотность упаковки — 800м /м . [c.194]

Эффективность работы мембранных модулей определяется совокупностью геометрических, концентрационных и динамических параметров. Это в свою очередь вызывает необходимость оптимизации работы таких модулей, предпосылкой к которой является исследование процессов обогащения воздуха кислородом мембраны. При этом метод математического моделирования, как показал мировой опыт разработки разделительных аппаратов, незаменим в выявлении определяющих зависимостей между параметрами, характеризующими эффективность рабо- [c.59]

При рассмотрении вопросов о применении каскадных и колонных схем для газоразделения также следует принимать во внимание надежность работы компрессоров и систем диагностики, позволяюш их автоматически определять неисправный аппарат и включать в схему резервный. Надежность мембранной схемы будет возрастать, а затраты на систему автоматического контроля и управления будут снижаться с уменьшением числа мембранных модулей и с увеличением производительности мембран. [c.67]

Для заданного мембранного модуля производительность по целевому компоненту пропорциональна движущей силе процесса разделения — разности парциальных давлений компонентов в питающем потоке и пермеате на мембране (2.1). Чем больше движущая сила, тем меньших размеров требуется мембранный модуль для достижения заданного потока в пермеате. Мембранный процесс наиболее эффективен при большой концентрационной движущей силе. Процесс адсорбции наиболее эффективен при малых концентрационных движущих силах по целевому компоненту. Поэтому комбинация этих двух процессов для получения газов высокой чистоты должна включать сначала разделение мембранным аппаратом, а затем адсорбционным. [c.73]

При параллельном соединении аппаратов на каждый мембранный модуль в установке подается примерно равное количество исходной смеси одного и того же состава (рис. 6.1). Потоки ретанта и пермеата после разделения направляются в общие коллекторы. При изменении нагрузки, например при ее уменьшении, часть модулей может быть отключена, и поскольку все модули в установке работают при одинаковых условиях, изме- [c.195]

Мембранный модуль состоит нз двух прямоточных микрофильтрационных аппаратов, в которых использованы мембранные кассетные элементы. Аппараты могут работать параллельно и последовательно, в зависимости от концентрации микрочастиц в жид-кос и и ее вязкости. Качество продукта контролируется лазерным анализатором. Для микрофильтрации высокочистых веществ используются, мем-браны типа МФФ, МФФК, [c.677]

ГИАП совместно с НПО Химволокно разработал и испытал аппарат на полых волокнах из фторопласта-42 (сополимер тетрафторэтилена с гексафторэтилеиом). Размеры волокон бОх Х9,0 мкм. Рабочий объем аппарата 0,2435 м , рабочая поверхность мембран 4200 м , т. е. плотность упаковки 17 000 м /м . Установки с одним мембранным модулем способны концентрировать водород из его смеси с азотом (2300 м /ч), степень выделения Н2 при перепаде давлений на мембране 2,74 МПа составляла 75,8 /о [27]. [c.276]

В-третьих, концентрация СО2 в пермеате должна быть не менее 95% (об.), при этом содержание метана должно быть меньше 5% (об.). Обогащенный по диоксиду углерода газовый поток перед подачей в скважину необходимо компримировать до высоких (16,0—18,0 МПа) давлений. Температура точки росы газа при давлении в напорном канале мембранного модуля 4,0 МПа равна 366 К (93°С). А так как температура мембраны в элементе должна быть ниже 333 К (60° С), то тяжелые компоненты необходимо предварительно удалить из исходной газовой смеси. Другой путь — снижение давления, а следовательно, и температуры точки росы исходного газа — невыгоден, так как приводит к увел1ичению поверхности мембран в аппарате. [c.291]

Установки. Из-за низкого содержания гелия в природном газе большинства месторождений плющадь мембран в промышленных установках разделения достигает внушительных цифр. Так, общая поверхность мембран (асимметричная ацетатцеллю-лозная, толщина диффузионного слоя — 0,2 мим) в 4-ступенчатой установке выделения гелия из природного [0,06% (об.) Не] газа составит 226 000 м . Кроме того, исходный газ подают на разделение при высоких — до 10,0 МПа — давлениях, что связано с необходимостью возможно более высокой плотности упаковки мембран в аппаратах. Поэтому в промышленных аппаратах предпочтительнее применение рулонных и половолоконных модулей. [c.325]

Мембранные модули и аппараты 562—568 Мембранные процессы 517 Микрофильтрация 517 Молочно-кислое брожение 1084 Монпансейная машина 688—690 Мороженого производства технологическая линия 204—207 [c.701]

Возможность обогащения пермеата легко проникающим компонентом в одноступенчатой установке ираничена селективностью мембраны и отношением давлений в напорном и дренажном каналах. Для более полного разделения газовых смесей приходится исноль-зовать установки с промежуточным компримированием и рециркуляцией части потоков. Эго отрицательно сказывается на технико-экономических показателях процессов мембранного газоразделения. Кроме каскадных установок для обеспечения более полного разделения могуг быть использованы мембранные колонны непрерывного действия. Как отмечается в [1], термин мембранный аппарат колонного типа не следует понимать буквально. Мембранная колонна может включать в себя один или несколько последовательно соединенных мембранных модулей. Мембранная колонна (рис. 15.5.3.8) состоит из укрепляющей и исчерпывающей частей, разделенных между собой точкой подачи питания, и компрессора. При движении газовой смеси сверху вниз в канале высокого давления происходит ее обеднение легко проникающим через мембрану компонентом. В канале низкого давления газ движется противотоком по отношению к разделяемой смеси и обогащается легко проникающим через мембрану компонентом. На выходе из укрепляющей части колонны получается пермеат, представляющий собой практически чистый легкопроникающий компонент. Часть этого потока возвращается в колонну в виде газовой флегмы после сжатия в компрессоре. Оставшаяся часть отводится в качестве конечного продукта разделения. [c.425]

Продувочные газы таких циклических процессов, как синтез аммиака и переработка нефти, обычно имеют высокое (до 5,0-10,0 Мпа) давление. Поэтому гидравлическое сопротивление мембранного аппарата не шрает существенной роли. Выбор тина аннарата оиределяется таким фактором, как плотность упаковки мембран (суммарная поверхность мембран в единице объема). Наибольшее распространение в установках извлечения водорода нашли мембранные модули на основе полых волокон. В промышленных установках должна быть предусмотрена стадия подготовки газа перед подачей в мембранные ашшраты. Это обусловлено тем, что продувочные газы содержат жидкость в дисперсном состоянии. Температура газа должна на 10- [c.429]

Так как при проведении процесса испарения через мембрану на испарение жидкости расходуется тепло, температура жидкости в мембранном аппарате понижается, В результате по направлению движения жидкости уменьшаются движущая сила процесса, иоток вещества через мембрану и селективность процесса. Чтобы уменьшить вредное влияние понижения температуры, используют много сравнительно небольших модулей, причем перед подачей жидкости в следующий модуль ее подогревают до нужной температуры. Следует отметить, что процесс целесообразно проводить при повышенных т-емпературах для увеличения скорости переноса вещества черюз мембрану. Конденсацию пара с низкой концентрацией спирта, покидающего мембранные модули, можно тогда проводить при комнатной температуре и использовать холодную воду в качестве охлаждающего агенга. Другие схемы процесса дегидратации этанола с помощью испарения через мембрану и другие примеры промышленного использования процесса испарения через мембрану можно найти в [10,11]. [c.435]

Рулонный элемент состоит из двух прямоугольных плоских мембран в виде сэндвича с рабочей поверхностью, обращенной наружу, и склеенных по трем сторонам прямоугольника. Внутри такого двухмембранного листа помещается материал, который имеет каналы для стока фильтрата. Открытый край листа примыкает к трубке, отводящей фильтрат, в которой предварительно проделаны отверстия. Пластмассовая сетка служит в качестве перегородки, отделяющей мембранные поверхности одна от другой. Листы мембран вместе с пластмассовой сеткой закручивают на трубку, служащую для отвода фильтрата, получая цилиндрическую упаковку, которую затем покрывают пластмассовой лентой или стеклянным волокном. При этом цилиндрические концы оставляют открытыми. Несколько таких элементов устанавливают в ряд в аппарате высокого давления, получая так называемый мембранный модуль. Раствор питания вводят в открытый конец элемента, который, обтекая перегородку параллельно оси трубки, доходит до другого открытого конца. Часть водного потока проникает через мембрану, стекает по дренажному материалу и собирается в трубке фильтрата. [c.22]

Аппараты патронного (картриджного) типа. Мембранная фильтрация в тупиковом режиме осуществляется, как правило, с использованием фильтр-патронов (рис. 5.5.1). Внутри корпуса патрон фиксируется при помощи специальных прокладок или колец. Жидкость, подлежащая фильтрации, подается в патрон, проходит через складчатую мембрану к центру и выходит через отвод в нижней части устройства. В фильтровальной установке патроны можно соединять последовательно или параллельно. Мембраны для фильтр-патронов изготовляют из эфиров целлюлозы, политетрафторэтилена (тефлона), фто юпласта, нейлона, акрила и др. Существует большое число самых разнообразных конструкций корпусов для патронных фильтров. Мембранные модули патронного типа могут отличаться конструкциями, материалами и уплотнениями, которыми патрон удерживается в корпусе [7]. [c.564]

Технология процессов разделения при помощи полупроницаемых мембран в промышленном масштабе использует мембранные аппараты - комплекс устройств и технических средств, обеспечивающих процесс мембранного разделения. В мембранном аппарате размешают мембранные модули, включающие в себя один или несколько соединенных мембранных элементов. По способу укладки мембран модули zu3H разделения методами ультрафильтрации и обратного осмоса подразделяют на четыре основных типа плоскорамные типа фильтр-пресс, трубчатые, рулонные и капиллярные (в виде полых волокон). [c.75]

Концентрация, состав раствора и pH среды оказывают влияние на процесс разделения при обратном осмосе. Изменение концентрации раствора влияет на изменение осмотического давления, а оно определяет эффективную движущую силу процесса и производительность обратноосмотических мембран. Использование мембранных модулей различных типов и аппаратов (рг мный, трубчатый, рулонный и капиллярный) позволяет эффективно применять обратный осмос в промыщленном масштабе. [c.77]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология