Мембранные процессы

Дытнерский А. И. Мембранные процессы разделения жидких смесей. Химия, 1975. 232 с. [c.516]

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]

Поверхностные явления играют ключевую роль в мембранных процессах и существенны для всех типов мембран, кроме газодиффузионных. Абсолютные значения коэффициента проницаемости и селективности мембран, температурная и барическая зависимость этих характеристик, во многом определяются закономерностями сорбционного процесса на поверхности и в матрице мембраны. Обычно допускается, что скорость сорбции намного превышает скорость переноса массы и распределение вещества между сорбированной и объемной фазами равновесно. Поэтому ограничимся анализом условий сорбционного равновесия и разделительных характеристик равновесного сорбционного процесса. [c.42]

Допущение о локальном равновесии позволило существенно упростить математическое описание стационарного мембранного процесса, разделить влияние сорбции и диффузии и представить проницаемость и селективность мембран как произведение сорбционного и диффузионного факторов [c.16]

Рассмотрим влияние энергетического сопряжения на результирующий перенос массы и селективность мембранного процесса в стационарных условиях [1]. Для анализа введем следующие комплексы феноменологических коэффициентов из уравнения (1.7) [c.18]

ГЛАВА 1. термодинамика и кинетика мембранных процессов. .............10 [c.3]

Мембранные процессы термодинамически необратимы и сопровождаются рассеянием свободной энергии. Скорость рассеяния определяется диссипативной функцией [c.17]

Кинетическая модель мембранного процесса вдали от равновесия. ..............29 [c.3]

ТЕРМОДИНАМИКА И КИНЕТИКА МЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ [c.10]

Ниже приведены некоторые общие соотношения сопряженных мембранных процессов на основе представлений термодинамики неравновесных систем [1, 5]. [c.16]

Исследуем влияние степени сопряжения и отношения движущих сил массопереноса и химической реакции на энергетическую эффективность мембранного процесса. Процесс буде.м считать изотермичным (Г=7 ср), проницание компонентов газовой смеси взаимно независимым, кроме того, допустим, что сопряжение с химической реакцией наблюдается только для целевого компонента 1, все остальные ( >1) мигрируют в матрице мембраны только под действием внешней движущей силы —А я.. [c.250]

Если основная цель мембранного процесса — активный перенос целевого компонента, а пассивный перенос за счет диффузии или фазового механизма является вредной утечкой, то движущие силы должны воздействовать на процесс как параллельно включенные электрические источники Ет и Аф. Этой ситуации соответствует схема включения на рис. 1.3. [c.22]

КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕМБРАННОГО ПРОЦЕССА ВДАЛИ ОТ РАВНОВЕСИЯ [c.29]

Детальное технико-экономическое сравнение двух способов мембранного процесса разделения провел У. Вернер с сотр. на примере обогащения воздуха кислородом [31—33]. Проведенный ими на основании экспериментальных данных (мембранная колонна высотой 14,4 м на основе полых волокон диаметром 2 мм суммарной поверхностью мембран 2,5 м ) и теоретических расчетов анализ показал, что применение принципа мембранной ректификации позволяет, кроме всего прочего, экономить и на поверхности мембран в устаиовках (по сравнению с многоступенчатыми установками с рециркуляцией). Причем разделение мембран в колонных аппаратах выгодно проводить вплоть до относительно высоких концентраций целевого продукта (кислорода) в пермеате (рис. 6,21). [c.227]

Нетрудно заметить, что наилучшими диффузионными характеристиками обладают газы с компактной неполярной молекулой и низкими значениями критической температуры. Подобный подход носит качественный характер и может быть использован лишь для предварительной оценки селективности мембранного процесса. [c.80]

Изложенная выше схема расчета мембранного процесса разделения идеальногазовой бинарной смеси была использована для анализа влияния внешнедиффузионного сопротивления на массообменную эффективность этого процесса [43]. [c.154]

Изложенный метод анализа эффективности сопряженного мембранного процесса достаточно сложен, его применение требует знания локальных характеристик процесса в мембране,, обычно неизвестных. Поэтому подобный подход удобен при исследовании частных моделей процесса, например при ограничении числа реакций в цепи, избыточном составе реагентов и т. д. Кроме того, область использования полученных соотношений ограничена допущением об идеальности раствора, образующего мембрану, и линейном характере процессов. [c.255]

Диссипативную функцию для мембранных процессов вдали от равновесия (Ar jRT) вычисляют по тому же исходному уравнению (7.42), но скорость переноса и химического превращения [c.255]

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]

Исследование выполним в такой последовательности вначале рассмотрим влияние основных технологических параметров на термодинамическое совершенство мембранного процесса, за- [c.259]

Анализ энергетического совершенства основной стадии мембранного процесса — селективного проницания — выполнен в разд. 7.2.2, где исследовано влияние свойств мембраны и параметров газовой смеси на локальные характеристики процесса. [c.262]

Таким образом, при известных характеристиках мембраны и заданном давлении и Рр можно подбором состава исходной смеси добиться оптимальных энергетических характеристик мембранного процесса в модуле. Такая возможность направленного изменения состава Xf- Xf ) появляется в схемах мембранных ступеней разделения с рециклом проникшего или сбросного потоков, при этом условие т]мд(л )->тах следует учесть при выборе коэффициента рециркуляции. [c.263]

Полезный энергетический эффект этого процесса — минимальная работа извлечения целевой фракции — при этом также снижается, что приводит к падению т]мд. Таким образом, основное влияние внешнедиффузионного сопротивления на энергетику мембранного процесса сказывается косвенно, через массообменные показатели процесса. [c.265]

Таким образом, капитальные и эксплуатационные затраты на мембранный процесс соответственно на 25 и 60% ниже, чем на абсорбцию водными растворами диэтаноламина. С увеличе- [c.295]

Накопленный за последние годы опыт создания и эксплуатации промышленных установок, а также обширный экспериментальный материал по исследованию обратного осмоса и ультрафильтрации позволяют автору критически рассмотреть достоинства и недостатки этих методов, сопоставить их с другими методами разделения, а также описать физико-химическую сущность и основные закономерности обратного осмоса и ультрафильтрации, что позволило разработать принципы расчета мембранных процессов и аппаратов. [c.9]

Если мембранный процесс применяют для отделения от растворителя крупных коллоидных частиц или взвешенных микрочастиц (0,1 — 10 мкм), то такой метод называют микрофильтрацией. [c.17]

Знание структуры полупроницаемых мембран имеет большое значение при решении задач разработки количественной теории мембранных процессов и их успешной реализации. Поскольку пористые мембраны наиболее перспективны для проведения процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, то целесообразно подробнее рассмотреть основные методы определения пористости, размера и распределения пор для этого типа мембран. [c.91]

При векторном сопряжении потоков двух проникающих компонентов эффективность разделения определяется непосредственно отношением двух сопрягающихся потоков lillj по уравнению (1.12). Очевидно, при положительной приведенной движущей силе сопряженного процесса ZXilXj>0, т. е. Xi>0, Хз>0 или Хг<0, Xj<0) наилучшее разделение смеси достигается при отрицательном сопряжении (х<0), когда потоки компонентов не увлекают, а выталкивают друг друга. Это соответствует области Z/2//i-<0, где сопряжение не только компенсирует самопроизвольный поток массы второго компонента L22X2, но и обеспечивает его активный транспорт в противоположном направлении. Обычно при сопряжении мембранных процессов удается лишь частично подавить результирующий поток нецелевого компонента, т. е. приблизиться с фиксированной силой /2/(/,Z)-0. [c.24]

При анализе следует учесть, что коэффициент ускорения Фг является сильной функцией движущей силы гХу/Аг, поэтому изменение состава разделяемой смеси и отношения давлений е резко меняет а и Л, следовательно и все прочие характеристики разделения. Напомним, что результаты анализа проницания, представленные на рис. 7.6—7.9, получены при условии а12 = соп51 и Л1 = С0 П51 и поэтому непригодны для сопряженного мембранного процесса. Можно лишь утверждать, что увеличение степени сопряжения диффузии -го компонента с химической реакцией (Ф/>Ф,) будет всегда приводить к росту фактора разделения а,, и эксергетического к. п. д. т пр, причем этот эффект наиболее заметен при малых значениях 1X1 Ат, т. е. при и 1. При Ф,>Ф/ и а,7>1 область значений х , [c.249]

Термодинамическое соверщенство такого мембранного процесса при Т = Тср определяется эксергетическим к. п. д. [c.251]

Реальные процессы в реакционно-диффузионных мембранах гораздо сложнее рассмотренной модели, поскольку проницание компонентов взаимозависимо, например, через определенные звенья в цепи химических превращений. Кроме того, в мембране, наряду с сопряженным механизмом, существует пассивный несопряженный массоперенос химически несвязанного компонента газовой смеои. Это усложняет анализ энергетической эффективности мембранного процесса, но основной вывод сохраняет силу, а именно энергетическое сопряжение массопереноса и химического превращения позволяет радикально улучшить массообменные характеристики при сохранении достаточно высоких значений энергетической эффективности чем выше степень сопряжения, тем значительнее этот эффект. Справедливости ради следует отметить, что противоположные тенденции изменения массообменных и энергетических показателей мембранного процесса сохраняются в реакционно-диффузионных мембранах, хотя на более высоком уровне совершенства процесса. [c.253]

ЭНЕРГОЭКОНОМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕМБРАННОГО ПРОЦЕССА [c.259]

Интересно сравнить мембранный способ выделения водорода из продувочных газов с традиционными криогенным и адсорбционным (короткоцикловым безнагревным) методами [45, 46]. Оказывается, что капитальные вложения в мембранную и криогенную установку примерно одинаковы [45], однако эксплуатационные затраты на мембранный процесс существенно ниже, причем определяются они рядом преимуществ новой технологии разделения процесс проводится при температуре окружающей среды, проще и существенно менее продолжительны периоды [c.284]

Расчеты показали, что капитальные вложения в установку двухступенчатой мембранной очистки природного газа, содержащего 207о(об.) СОг, в два раза меньще, чем на абсорбционную с использованием хемосорбента. Более того, единственным видом эксплуатационных затрат в мембранном процессе являются расходы на энергию (топливо), используемую для регенерации гликоля (после осушки газа) и для работы компрессора [c.292]

Обычно сч итают, что применительно к очистке природного газа мембранные методы эффективны только для удаления основной массы примесей, а для более тонкой доочистки необходимо применять либо методы с использованием химичесюих абсорбентов, либо адсорбционные [13, 41—43, 61, 63]. Авторы [44] оравнили затраты на двухступенчатый мембранный процесс с абсорбционным диэтаноламиновым (ДЭА) при невыгодных для мембранного способа условиях. Оказалось, что даже при такой низкой концентрации СО2 в газе, как 4% (об.), затраты на эти процессы сравнимы. В табл. 8.11 приведено сравнение затрат (в ценах 1983 г.) на очистку 3350 м ч природного газа, находящегося под давлением 7,7 МПа и содержащего 8% (об.) диоксида углерода. [c.295]

Оказалось, что при содержании СО2 в исходном газе более 30% (об.), затраты энергии на мембранный процесс примерна на 30—40% меньше, чем на криогенный. По сравнению же с абсорбционной диэтаноламиновой очисткой удельные затраты [c.298]

Сравиеиие затрат энергии на мембранный и криогенный методы разделения показывает, что даже при использовании мембраны Р-П, обладающей относительно невысокой селективностью, но большой производительностью, мембранный процесс получения обогащенного до 30% (об.) кислородом потока более выгоден. С использованием более селективных мембран эффективность мембранной установки увеличивается [91, 95]. [c.312]

Автор благодарит всех, кто откликнулся на книгу Мембранные процессы разделения жидких смесей ( Химия , 1975), и особенно чле-нов-корреспондентов АН СССР В. А. Малюсова и П. Г. Романкова, кандидатов технических наук Н. Н. Смирнова и Л. П. Холпанова, выступивших с рецензиями в журналах Теоретические основы химической технологии (№ 3, 1977) и Химическая промышленность (№ 3, 1977), за лестные о ней отзывы, но прежде всего за критические замечания и пожелания, которые во многом учтены при работе над рукописью данной книги. [c.10]

Машины и аппараты пищевых производств (2001) -- [ c.517 ]

Процессы и аппараты химической технологии Часть 2 (2002) -- [ c.7 , c.314 ]

Энциклопедия полимеров Том 3 (1977) -- [ c.3 , c.272 ]

Энциклопедия полимеров Том 3 (1977) -- [ c.3 , c.272 ]

Альбом типовой химической аппаратуры принципиальные схемы аппаратов (2006) -- [ c.48 ]

Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов (1986) -- [ c.24 ]

Введение в мембранную технологию (1999) -- [ c.31 , c.32 , c.33 , c.279 , c.280 , c.281 , c.282 , c.283 , c.284 , c.285 , c.286 , c.287 , c.288 , c.289 , c.290 , c.291 , c.292 , c.293 , c.294 , c.295 , c.296 , c.297 , c.298 , c.299 , c.300 , c.301 , c.302 , c.303 , c.304 , c.305 , c.306 , c.307 , c.308 , c.309 , c.310 , c.311 , c.312 , c.313 , c.314 , c.315 , c.316 , c.317 , c.318 , c.319 , c.320 , c.321 , c.322 , c.323 , c.324 , c.325 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология