Сравнительный анализ конструкций мембранных аппаратов

Введение...........................................................................................................3
1. Литературный обзор....................................................................................4
1.1 Суть мембранных процессов и их классификация..............................4
1.2 Баромембранные процессы...................................................................5
1.3 Диффузионно-мембранные процессы..................................................6
1.4 Электромембранные и термомембранные процессы.........................7
2. Мембранные аппараты...............................................................................9
2.1 Анализ аппаратов с плоскими мембранными элементами................9
2.2 Анализ аппаратов с рулонными мембранными элементами...........14
2.3 Анализ аппаратов с трубчатыми мембранными модулями.............18
2.4 Анализ аппаратов с половолоконными мембранными модулями..22

Весь текст будет доступен после покупки

В последнее десятилетие потенциал мембранных технологий был широко признан в нескольких отраслях. В настоящее время мембранная инженерия представляет собой направление, которое занимается проектированием, управлением и контролем различных мембранных технологий для конкретного промышленного процесса. Внедрение данной дисциплины ориентирует выбор наиболее подходящей мембранной технологии в нескольких промышленных секторах, таких как химическая и нефтехимическая промышленность, агропромышленный комплекс. Мембранная технология находит применение в опреснении воды, очистки сточных вод, газоразделении, включая промышленную переработку и системы предварительной обработки [1, 2]. Для ряда обычных традиционных технологических процессов мембранная инженерия представляет собой альтернативный подход к перепроектированию технологических установок, способных реализовать принципы стратегии интенсификации процессов (мембранная кристаллизация, дистилляция, экстракция, абсорбция и адсорбция, а также мембранное газоразделение и мембранные реакторы, контакторы) [3].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Литературный обзор
1.1. Суть мембранных процессов и их классификация
Сущность процесса мембранного разделения заключается в следующем. Разделяемая в аппарате смесь вводится в соприкосновение с полунепроницаемой мембраной с одной стороны, и вследствие особых свойств мембраны прошедший через нее фильтрат (пермеат) обогащается одним из компонентов смеси. Процесс разделения может происходить настолько полно, что в фильтрате практически не содержатся примеси тех компонентов смеси, которые задерживаются мембраной. Не прошедшая через мембрану смесь компонентов в виде концентрата (ретанта) выводится из аппарата. [4]


Рис.1 Схема организации потоков в мембранных процессах
К настоящему времени известно более десятка процессов мембранного разделения. Наиболее распространена классификация мембранных процессов по виду основной движущей силы (таблица 1).
Таблица 1. Классификация мембранных процессов
Вид процесса Движущая сила Название процесса
Баромембранные Градиент давления, ?P Микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос




Продолжение таблицы 1
1 2 3
Диффузионно- мембранные Градиент концентраций, ?C Диализ, испарение через мембрану, мембранное разделение газов и жидкостей
Электромембранные Градиент электрического потенциала, ?U Электродиализ, мембранный электролиз
Термомембранные Градиент температуры, ?t Мембранная дистилляция, термоосмос

1.2 Баромембранные процессы
К баромембранным процессам относят: микрофильтрацию, ультрафильтрацию, обратный осмос.
Таблица 2. Классификация баромембранных процессов
Вид процесса Градиент давления, ?P, МПа Размер пор мембраны, мкм
Микрофильтрация 0,1-0,2 0,1-1
Ультрафильтрация 0,3-0,5 0,01-0,1
Обратный осмос 1-10 <0,001

Микрофильтрацию используют для очистки различных коллоидных растворов. Эффективнее всего применять перед другими видами дальнейшей очистки.
Ультрафильтрация используется для разделения ВМС (высокомолекулярных соединений) и низкомолекулярных соединений. В частности, когда молекулярная масса отделяемых частиц больше, чем молекулярная масса растворителя. Например, извлечение различных белков из плазмы крови.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Применение мембранной технологии разделения газов для подготовки газа в ООО "РН-Краснодарнефтегаз" / Ф. А. Бочков, А. Н. Белошапка, В. В. Рыбин [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2010. – № 8. – С. 66-68. – EDN MUDXPB. 2.Алентьев, А. Ю. Полимерные материалы для мембранного разделения смесей газов, содержащих CO2 / А. Ю. Алентьев, В. Е. Рыжих, Н. А. Белов // Высокомолекулярные соединения. Серия С. – 2021. – Т. 63, № 2. – С. 171-189. – DOI 10.31857/S2308114721020011. – EDN BKXQCB.
3.Растунова, И. Л. Разделение изотопов кислорода методом химического изотопного обмена углекислого газа с водой в мембранных контактных устройствах / И. Л. Растунова, М. Б. Розенкевич, А. Ю. Чеботов // Успехи в химии и химической технологии. – 2019. – Т. 33, № 1(211). – С. 100-101. – EDN XWFLAR.
3. Фролов Д.И., Истракшин П.А. Мембранная инженерия в процессах разделения и предварительной обработки газов / Фролов Д.И., Истракшин П.А. // Теоретические знания – в практические дела, 2023. - №3. – С 25-26.
4. А.Г. Липин Мембранные процессы / А.Г. Липин учебное пособие, 2019. – №2.- С. 6-11.
5. А.Г. Липин Мембранные процессы / А.Г. Липин учебное пособие, 2019. – №2.- С. 67-75.

Весь текст будет доступен после покупки