Мембранное разделение газов

Мембранное разделение газов Разделение газовых смесей мембранами Мембраны из полимеров и керамических материалов используются для разделения газовых смесей.   Полимерные мембраны […]

Мембранное разделение газов

  • Разделение газовых смесей мембранами

    • Мембраны из полимеров и керамических материалов используются для разделения газовых смесей.  
    • Полимерные мембраны ограничены пределом Робсона, что делает их неэффективными для выделения CO2.  
    • Керамические мембраны обладают высокой термической и химической стойкостью, что делает их более перспективными.  
  • Процесс мембранного разделения

    • Мембраны действуют как проницаемый барьер, разделяя газы по их размеру, коэффициенту диффузии или растворимости.  
    • Проницаемость зависит от размера молекул газа, а селективность — от соотношения проницаемости газов.  
    • Оборудование закачивает газ в мембранный модуль, где газы разделяются по коэффициенту диффузии и растворимости.  
  • Методология управления мембраной

    • Существует три механизма распространения: диффузия Кнудсена, молекулярное просеивание и диффузия в растворе.  
    • В обычной мембранной системе поток сырья разделяется на проникающий и удерживающий компоненты.  
    • Поток частиц через мембрану зависит от разницы давлений и проницаемости.  
  • Производительность мембраны

    • Концентрация частиц на мембране зависит от их потоков диффузии.  
    • Общий поток проникающего вещества определяется балансом массы на разной длине сепарационной установки.  
    • Площадь мембраны зависит от условий эксплуатации системы.  
  • Мембранные материалы для улавливания CO2

    • Полимерные мембраны являются распространенным вариантом для улавливания CO2.  
    • Полимеры с высокой селективностью имеют низкую проницаемость, и наоборот.  
    • Полимерные мембраны используют механизм растворения-диффузии.  
  • Предел Робсона и его преодоление

    • Материалы с высокими коэффициентами диффузии имеют открытую пористую структуру, что приводит к потере селективности.  
    • Используются стеклообразные полимеры и облегченный способ транспортировки для преодоления предела Робсона.  
  • Нанопористые мембраны

    • Нанопористые мембраны имеют другой химический состав и не соответствуют пределу Робсона.  
    • Проницаемость мембраны определяется процессами адсорбции и диффузии.  
    • Изменение геометрии полости и окна влияет на проницаемость и селективность.  
  • Кремнеземные мембраны

    • Кремнеземные мембраны имеют высокую пористость и гладкую поверхность.  
    • Функционализация поверхности аминами повышает селективность по CO2.  
    • Мембраны из упорядоченного мезопористого кремнезема демонстрируют значительный потенциал модификации поверхности.  
  • Цеолитовые мембраны

    • Цеолиты избирательно разделяют молекулы в зависимости от размера пор и полярности.  
    • CO2 обладает наибольшей энергией адсорбции на цеолитах.  
    • Цеолитные мембраны Y-типа обеспечивают высокую селективность по CO2 при комнатной температуре.  
  • Металлоорганические каркасные мембраны (MOF)

    • MOF-материалы основаны на адсорбции и могут быть настроены для достижения селективности.  
    • ZIF-8 демонстрирует стабильность в воде и бензоле и высокую проницаемость по CO2.  
  • Перовскитные мембраны

    • Перовскиты привлекательны для выделения CO2 из-за перестраиваемости металлических элементов и стабильности при повышенных температурах.  
    • Экспериментальный коэффициент разделения CO2 на N2 превышает предел коэффициента разделения в 0,8.  
  • Другие мембранные технологии

    • Палладиевые мембраны обеспечивают транспортировку водорода.  
    • Проводятся исследования по поиску альтернатив недрагоценным металлам.  
  • Строительство и использование мембран

    • Мембраны состоят из полых волокон, спирально намотанных жгутов или пластинчато-каркасного модуля.  
    • Используются для отделения азота или кислорода от воздуха, выделения водорода, обогащения воздуха кислородом и других целей.  
  • Удаление водяного пара из природного газа

    • Мембранные осушители используются для удаления водяного пара из природного газа.  
    • Мембраны обеспечивают непрерывное производство и низкие требования к давлению/температуре.  
  • Удаление SO2, CO2 и H2S из природного газа

    • Полиамидные мембраны используются для удаления SO2, CO2 и H2S из природного газа.  
    • Мембраны обеспечивают высокую эффективность и экологичность процесса.  
  • Удаление летучих органических жидкостей из воздуха выхлопных газов

    • Мембраны используются для удаления летучих органических жидкостей из воздуха выхлопных газов.  
    • Процесс обеспечивает высокую эффективность и экологичность.  
  • Разделение воздуха

    • Мембранное разделение газов является экологичным и простым в эксплуатации.  
    • Мембраны позволяют получать кислород высокой чистоты при средней производительности.  
  • Текущее состояние улавливания CO2 мембранами

    • Мембраны обладают потенциалом снижения энергопотребления и стоимости.  
    • В настоящее время не существует проектов с использованием мембран для улавливания CO2.  
  • Одноступенчатые мембранные операции

    • Одноступенчатые мембраны используются для очистки природного газа и повышения нефтеотдачи пластов.  
    • Недостатком одноступенчатых мембран является потеря продукта в пермеате.  
  • Многоступенчатые мембранные процессы

    • Многоступенчатые мембраны позволяют концентрировать поток пермеата.  
    • Использование второй ступени уменьшает площадь мембраны и снижает затраты.  
  • Использование мембран в гибридных процессах

    • Гибридные процессы включают абсорбцию и мембраны для улавливания CO2.  
    • Мембраны интегрируются в существующие системы улавливания углерода.  
  • Анализ затрат

    • Стоимость мембранного улавливания CO2 ниже, чем у абсорбции на основе аминов.  
    • Мембранные процессы требуют меньше энергии и обеспечивают высокую степень улавливания CO2.  
  • Перспективы мембранного улавливания CO2

    • Многоступенчатые процессы с противоточным потоком/разверткой являются наиболее экономически выгодными.  
    • Мембранные процессы могут быть конкурентоспособными по сравнению с абсорбцией на основе аминов.  

Полный текст статьи:

Мембранное разделение газов

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх