Ролкови мембранни елементи - Наръчник на химика 21
Химия и химична технология
Ролкови мембранни елементи
Апаратите за мембранни процеси се делят на четири основни вида, различаващи се по начина на полагане на мембраните: апарати с плоски мембранни елементи, с тръбни мембранни елементи, с ролкови мембранни елементи и с мембрани под формата на кухи влакна. Тези устройства могат да бъдат калъфи и без рамки. Според разположението на мембранните елементи те се делят на хоризонтални и вертикални, според условията на монтаж - на сгъваеми и несгъваеми. В зависимост от конструкцията на устройствата и схемата на инсталациите, устройствата могат да работят както в режим на идеално изместване, така и в режим на идеално смесване.[c.346]
Апаратите за баромембранни процеси се разделят на четири вида, различаващи се по метода на полагане на мембрани, апарати с плоски мембранни елементи, апарати с тръбни мембранни елементи, апарати с ролкови мембранни елементи и апарати с мембрани под формата на кухи влакна. Във всички устройства за баромембранни процеси могат да се използват както уплътняващи (полимерни) мембрани, така и мембрани с твърда структура.[c.37]
Съотношенията (8.4) са валидни, когато броят на устройствата в секцията съответства на броя на каналите, през които преминава отделеният разтвор, което се осъществява в устройства с ролкови мембранни елементи.[c.234]
В апарати с ролкови мембранни елементи плътността на опаковане на мембраните е 300–800 m/m. Апарати от този тип (фиг. 4.18) са направени под формата на тръба, в която са вкарани един или повече последователно свързани ролкови елементи.[c.345]
В — ширина на навития мембранен елемент[c.8]
Rns. 5.10. Разстъргване на навит мембранен елемент(напречен ток)[стр.176]
В ролков елемент, базиран на високоефективни асиметрични и композитни мембрани, налягането се променя както в напорните, така и в дренажните канали както по дължина, така и по ширина. Съответно, профилите на концентрациите и скоростите ще се променят, което прави много трудно изчисляването на модула. Поради това те прибягват до предположението [17], че налягането в дренажното пространство на елемента се променя само в посоката на потока пермеат, като по този начин се пренебрегва промяната в налягането по ширината на елемента. Това предположение е съвсем правилно, особено след като в валцованите мембранни елементи, като правило, 1> B (където b и A са съответно дължината и ширината на елемента). Изчисляването на модула на ролката може да бъде илюстрирано на фиг. 5.9 и 5.10.[c.176]
През последните години се обръща все повече внимание на разделянето на течни и газови смеси с помощта на полупропускливи мембрани (мембранни методи). Полупропускливите мембрани имат забележителното свойство да пропускат едни вещества и да задържат други. За използване в големи промишлени предприятия са разработени четири основни типа апарати за мембранно разделяне с тръбни мембранни елементи като филтърна преса с мембранни елементи с плоска камера под формата на кухи влакна с навити или спирални мембранни елементи.[c.164]
В валцованите или спирални устройства (фиг. 5) мембранният елемент има формата на пакет, три от неговите краища са запечатани, а четвъртият е прикрепен към перфорирана тръба за оттичане на пермеата, върху която опаковката е навита заедно с разделителна мрежа. Разделеният поток се движи в аксиална посока по междумембранните канали, а пермеатът се движи спираловидно по дренажния материал и навлиза в изходната тръба. Устройствата от този тип се характеризират с висока плътностмембранни опаковки (300-800 m / m), но по-трудни за производство от тези с плоска камера. Използват се в инсталации със среден и голям капацитет за разделяне на течни и газови смеси.[c.26]
В случай 7 няколко навити мембранни елемента са монтирани последователно. Такъв елемент се състои от тръба / имаща прорези за преминаване на пермеата и пакет от две мембрани 2, херметично прикрепени към нея, дренажен лист 3, разположен между тях и мрежест сепаратор 4, образуващ междумембранни канали. В процеса на усукване на торбата за херметично разделяне на кухината под налягане и кухината за събиране на пермеат, ръбовете на дренажния лист се импрегнират със специално лепило.[c.351]
За предотвратяване на телескопичния ефект (разместване на слоевете в ролката по оста й), възникващ поради разликата в налягането в краищата на мембранния елемент, в корпуса 7 на апарата са монтирани скоби b (дискове с отвори за преминаване на отделения разтвор). Разтворът, който трябва да се отдели, се движи по междумембранния канал, мрежестият сепаратор 4, в който не само определя неговата височина, но и действа като турбулатор.[c.351]
Апаратите с валцовани мембранни елементи имат висока специфична повърхност на мембраните (300-800 m / m3), ниска консумация на метал, много операции по време на монтажа на мембранни елементи могат да бъдат механизирани. Недостатъците на устройствата от този тип са сложността на инсталирането на пакети от някои дизайни, необходимостта от подмяна на целия пакет, ако мембраната е повредена, високото хидравлично съпротивление както на междумембранните канали, така и на дренажния лист.[c.351]
Опишете устройствата с ролетни мембранни елементи, техните предимства и недостатъци.[c.357]
Има много мембрани, които се различават както по технологията на тяхното производство, така и поспецифични области на приложение. Устройствата за мембранно разделяне могат да бъдат няколко вида - с тръбни елементи, тип ролка и плоча.[c.206]
Значително по-голяма специфична повърхност (до 800 m / m2) на мембранно разделяне има устройства с валцувани мембранни елементи (фиг. 7.20), които са многослойна ролка, навита от дрениран дебелостенен лист 1, мрежест сепаратор 3 и два мембранни листа 2 от двете страни на листа.[c.471]
Операцията по навиване на материали с едновременно залепване на дренажен канал без налягане може да бъде доста лесно механизирана, докато операцията по закрепване на материали към изпускателната тръба се извършва ръчно. Следователно, за производството на ролкови разделителни елементи е препоръчително да се използва мембрана с възможно най-голяма дължина, особено след като увеличаването на дължината на мембранния пакет води до увеличаване на плътността на опаковане на мембраните. Въпреки това, дължината на дренажния канал без налягане е ограничена по чисто конструктивни причини и е ограничена главно от големината на хидродинамичния[c.176]
Работата по създаването на разделителни елементи от ролков тип се извършва широко в СССР [5, с. 281-285]. VNIISS съвместно с NIIKHIMMASH разработи два вида елементи (ERR-400 и ERR-1000) на базата на плоска ацетатна мембрана с ширина съответно 400 и 1000 mm. За производството на тези елементи се използват инсталации, създадени от NIIKHIMMASH [5, с. 278-280]. Технологичният процес включва три основни етапа подготовка на материала, навиване на елемента и изрязване на края на елемента. На етапа на подготовка на материалите, ацетатната мембрана се третира със 70-80%[c.180]
За предотвратяване на телескопичния ефект (разместване на слоевете в ролката по оста) в резултат наразлики в налягането в краищата на мембранния елемент, в тялото 7 на апарата са монтирани скоби 6 (дискове с отвори за преминаване на отделения разтвор).[c.394]
УСТРОЙСТВА С РОЛКОМЕМБРАННИ ЕЛЕМЕНТИ[стр.48]
Принципна диаграма на апарата с валцовани мембранни елементи е показана на фиг. 15.3.3.1. В случай 7 няколко навити мембранни елемента са монтирани последователно. Рулонният мембранен елемент се състои от тръба 1, която има прорези за преминаване на пермеата, и пакет от две мембрани 2, херметично закрепени към нея, дренажен лист 3, разположен между тях, и мрежест сепаратор 4, образуващ междумембранни канали. В процеса на усукване на опаковката за херметично отделяне на кухината на главата и събиране на пермеата, ръбовете на дренажния лист се импрегнират със специално лепило.[c.394]
Най-малката клетка на мембранно устройство за пренос на маса е мембранен елемент, състоящ се от канали за налягане и дренаж, разделени от селективно пропусклива преграда. Видът на елемента се определя от геометрията на разделителната повърхност (плоска, валцована, тръбна, влакнеста) и организацията на движение на газовите потоци (директен и противоточен, с напречен ток, с рециклиране на отделената смес и др.). Каналът за налягане на елемента от плосък тип е оформен от селективно пропускливи стени, ориентирани хоризонтално или вертикално. В елементите от тръбен тип каналът за налягане е ограничен от вътрешната повърхност на една тръба или външната повърхност на няколко съседни тръби. Разделителната стена обикновено се състои от самата мембрана, порест субстрат и структурни части, които осигуряват механична якост и твърдост. Масовите потоци в мембраната и порестия субстрат са ориентирани по дължинанормално спрямо разделителната повърхност.[c.10]
Ако концентрациите и наляганията в напорните и дренажните канали са практически постоянни (фиг. 5.2), на практика тази опция се реализира при малки стойности на коефициента на разделяне на потока (съотношението на моларните скорости на потока на пермеата и първоначалния поток), ниски стойности на селективност към целевия компонент, за канали, в които дължината и ширината са съизмерими, а дължината е малка [1, 2]. Например при разделяне на въздух за получаване на обогатен с кислород поток като целеви продукт на модули с плоскопаралелни и понякога с навити мембранни елементи при разделяне на водородни изотопи, радиоактивни газове и др.[c.160]
В промишлените инсталации често се използват устройства с валцовани мембранни елементи. Всеки апарат се състои от няколко стандартни ролкови модула (броят на n.ch може да достигне 6), поставени последователно в стоманена обвивка под високо налягане. Основните стандартни размери на такъв модул са 0,1 и 0,2 m в диаметър, 0,7, 1,0 и 1,2 m дължина, а повърхността на мембраните в модула е от 10 до 30 m. Модулът се състои от няколко мембранни елемента, всеки от които от своя страна се състои от две залепени заедно от три страни мембрани, разделени от порест дренажен слой, по който се движи пермеата. От четвъртата страна мембранният елемент е закрепен към куха перфорирана дренажна тръба, разположена по оста на апарата - пермеатен колектор. Пространството между модулите и вътрешната стена на корпуса е запълнено с изолационен състав на базата на лепилни състави или епоксидна смола. Общата повърхност на мембраните в апарата може да достигне 180 m3, плътността на опаковката е 800 m2/m3.[c.194]
Grace Systems тества полупромишлени инсталации с ролкови почистващи устройствагаз от CO2 и H2 [44]. Диаметърът на мембранния елемент е 0,203 m (в литературата няма информация за материала на мембраната). Резултатите от тестовете на три блока, експлоатирани в различни находища в САЩ, са представени в таблица. 8.10. Всички агрегати са оборудвани с топлообменници за контрол на температурата на газа и филтри за отстраняване на пръски и изпарения от газовете. От таблицата се вижда, че газът, пречистен в мембранни инсталации (с изключение на блока, състоящ се от един елемент) напълно отговаря на изискванията на стандартите за производство на природен газ.[c.295]
В табл. 11.15 показва резултатите от пречистването на природен газ в инсталациите на Grace System. Приложения в инсталации от 6 до 36 елемента отговарят на изискванията за производство на природен газ. Ефективната работа на ролковите мембранни елементи изисква предварително пречистване на газовата смес от прах, пепел, катран, капки наситени водни пари, лесно кондензируеми въглеводороди и др.[c.673]
При ролковите устройства мембранният елемент има формата на пакет, трите ръба на който са запечатани, а четвъртият е прикрепен към перфораторите. изходяща тръба за филтрат. Опаковката, заедно с мрежестия сепаратор, се навива върху тази тръба. Сместа за разделяне се движи в надлъжна посока по междумембранните канали, филтратът навлиза в изходната тръба през дренажния материал. М. а. от този тип имат висока плътност на опаковане на мембраните (300-800 mVm), но са по-трудни за производство от тези с плоска камера. Те използват в инсталации със средна и висока производителност за разделяне на течни и газови смеси.[c.321]
Има четири типа устройства с ролкови мембранни елементи с ролкови мембранни елементи с няколко пакета и една изходяща тръба за пермеат с ролкови мембранни елементи, навити заедно.елементи с ролкови мембранни елементи с няколко изходни тръби за пермеат с ролкови мембранни елементи с канали за събиране на пермеата.[c.394]
В устройствата от първия 1 тип потоците се разпределят по схемата, показана на фиг. 15.3.3.1. В мембранните елементи на ашшратите от четвърти тип пермеатът се движи по оста на ролката.[c.394]
Вижте страници, където се споменава терминътРолкови мембранни елементи :[c.564] [c.157] [c.176] [c.321] [c.93] [c.157] [c.417] Баромембранни процеси (1986) -- [c.50, c.223, c.224]