Мембранная осушка газов: возможности и энергозатраты

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Осушка газов широко используется во многих приложениях науки, техники и промышленности, например газовые высокочистые среды (микроэлектроника), постоянно совершенствуются и ее методы. Один из них, мембранное разделение газов, хотя и рассматривается в ряду наиболее перспективных, но в настоящее время недостаточно исследован.

Цель настоящей работы – показать возможности мембранного газоразделительного метода при его использовании для осушки сжатых газов.

Методы. Результаты исследования осушки сжатых газов получены с использованием мембранного метода газоразделения.

Результаты и их применение. Показана зависимость степени осушки (температуры точки росы) от таких параметров газоразделительного процесса, как относительный перепад давления на мембране, проницаемость и селективность мембраны для водяного пара, величина рабочего давления и величина осушаемого газового потока, приходящаяся на единицу площади мембраны. Показано, что с помощью мембранного газоразделения осушка может быть выполнена до температуры точки росы –100 ˚С и ниже. На примере осушки воздуха и метана приведены условия, при которых мембранная осушка может быть энергетически более выгодной по сравнению с осушкой охлаждением.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Евгений Владимирович Левин

Научно-исследовательский институт строительной физики «Российской академии архитектуры и строительных наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: aqwsrv@list.ru
SPIN-код: 7051-2374

к.ф.-м.н., главный научный сотрудник

Россия, Москва

Список литературы

  1. Девятых Г.Г., Еллиев Ю.И. Введение в теорию глубокой очистки веществ. М.: Наука,1981.
  2. Оконский И.С., Осокин А.А., Федюков Ю.С. Процессы и аппараты кислородного и криогенного производства. М.: Машиностроение, 1985.
  3. Мулдер M. Введение в мембранную технологию. М.: Мир, 1999.
  4. Лагунцов Н.И., Курчатов И.М., Карасева М.Д. и др. Оценка эффективности применения мембранных технологий для извлечения гелия из природного газа при повышенных давлениях // Мембраны и мембранные технологии. 2014. Т. 4, № 4. С. 272–272.
  5. Ohlrogge K., Peinemann K.-V., Wind J., et al. Membranes, modules and membrane apparatus for vapor recovery // Proc. Int. Congr. on Membranes and Membrane Proc. ICOM’ 90: Abstracts / Chicaco. V. l. P. 437–439.
  6. Laguntsov N.I., Kurchatov I.M., Karaseva M.D. et al. Natural gas drying and cleaning of carbon dioxide by membrane gas separation // Petroleum Chemistry. 2017. V. 57, N 2. P. 132–138.
  7. Лагунцов Н.И., Каграманов Г.Г., Курчатов И.М. и др. Осушка и очистка природного газа от диоксида углерода методом мембранного газоразделения // Мембраны и мембранные технологии. 2017. Т. 7, № 1. С. 20–27.
  8. Муллахметова Л.И., Черкасова Е.И. Попутный нефтяной газ: подготовка, транспортировка и переработка // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18, № 19. С. 83–90.
  9. Roberts D.L., Ching G.D. Recovery of freon gases with silicone rubber membranes // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1986. V. 25, № 4. P. 971–973.
  10. Воротынцев В.М., Дроздов П.Н., Носырев С.А. и др. Глубокая очистка газов от примеси воды с помощью перфторированных сульфокатионитовых мембран // Высокочистые вещества. 1994. № 6. С. 5–11.
  11. Воротынцев В.М., Дроздов П.Н. Кириллов Ю.П. Глубокая очистка аргона, германа и гелия от воды методом мембранного газоразделения // Всерос. науч. конф. «Мембраны-2001»: тез. докл. М., 2001. С. 116.
  12. Sengupta A., Sirkar К.К. Membrane gas separation // Progr. Filtr. Separ. 1986. № 4. P. 289–415.
  13. Груздев Е.Б. Численное исследование процессов мембранного разделения двух- и многокомпонентных газовых смесей: автор. дис. … канд. физ.-мат. наук. М., 1988.
  14. Груздев Е.Б., Лагунцов Н.И., Николаев Б.И. и др. Расчет разделения многокомпонентных газовых смесей в мембранных элементах // Теоретические основы химической технологии. 1986. Т. 20, № 2. С. 157–163.
  15. Лагунцов Н.И., Таланцева Е.В., Тепляков В.В. Оптимизация газоразделительных рециркуляционных мембранных установок // Теоретические основы химической технологии. 2002. Т. 36, № 2. С. 170–176.
  16. Laguntsov N.I., Tikhonov S.N., Karaseva M.D. et al. Mathematical modelling and numerical study of recirculation membrane and membrane-refrigerated systems of compressed air dehydration // Journal of Physics: Conference Series. V International Conference on Information Technology and Nanotechnology, ITNT 2019. 2019. P. 042042.
  17. Gruzdev E.B., Ezhov V.K., Kozhevnikov V.Yu. Gas separation in a recycle membrane cell // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 1989. V. 23, N 4. P. 538–543.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема процесса мембранной осушки (описание см. в тексте выше).

Скачать (53KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Требуемый относительный перепад давления на мембране в зависимости от достигаемой температуры точки росы при различных значениях селективности мембраны и параметра А: a) А=2,2; b) А=10,5.

Скачать (239KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Работа адиабатического сжатия рециркуляционного потока Р в зависимости от селективности мембраны для различных значений параметра А при относительном перепаде давления = 40.

Скачать (175KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость эффективности мембранной осушки и требуемой селективности мембраны от температуры точки росы осушенного газа при различных и А: a) =40, А=10,5; b) =11,5, А=10,5; c) =11,5, А=2,2.

Скачать (360KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2022