Elemente cu membrană rulou - Manualul chimistului 21
Chimie și tehnologie chimică
Elemente de membrană rulați
Aparatele pentru procesele membranare sunt împărțite în patru tipuri principale, care diferă în modul de așezare a membranelor: aparate cu elemente de membrană plate, cu elemente de membrană tubulară, cu elemente de membrană tip rulou și cu membrane sub formă de fibre goale. Aceste dispozitive pot fi fără carcasă și fără cadru. Dupa pozitia elementelor membranare, acestea se impart in orizontale si verticale, in functie de conditiile de instalare, in pliabile si nepliante. În funcție de designul dispozitivelor și de schema instalațiilor, dispozitivele pot funcționa atât în modul ideal de deplasare, cât și în modul ideal de amestecare.[c.346]
Aparatele pentru procesele baromembranare sunt împărțite în patru tipuri, care diferă prin metoda de așezare a membranelor, aparate cu elemente de membrană plate, aparate cu elemente de membrană tubulară, aparate cu elemente de membrană tip rulou și aparate cu membrane sub formă de fibre goale. În toate dispozitivele pentru procesele baromembranare pot fi utilizate atât membrane de etanșare (polimerice), cât și membrane cu structură rigidă.[c.37]
Relațiile (8.4) sunt valabile atunci când numărul de dispozitive din secțiune corespunde numărului de canale prin care trece soluția separată, care are loc în dispozitive cu elemente membranare tip rulou.[c.234]
În aparatele cu elemente de membrană tip rolă, densitatea de împachetare a membranelor este de 300–800 m/m. Aparatele de acest tip (Fig. 4.18) sunt realizate sub forma unei țevi în care sunt introduse unul sau mai multe elemente de rolă conectate în serie.[c.345]
В — lățimea elementului de membrană laminată[c.8]
Rns. 5.10. Alezarea unui element de membrană laminată(curent încrucișat)[p.176]
Într-un element tip rulou bazat pe membrane asimetrice și compozite de înaltă performanță, presiunea se modifică atât în presiune, cât și în canalele de drenaj atât pe lungime, cât și pe lățime. În consecință, profilurile concentrațiilor și vitezelor se vor modifica, ceea ce face foarte dificilă calcularea modulului. Prin urmare, ei recurg la ipoteza [17] că presiunea în spațiul de drenaj al elementului se modifică numai în direcția fluxului de permeat, neglijând astfel modificarea presiunii pe lățimea elementului. Această ipoteză este destul de corectă, mai ales că în elementele membranare laminate, de regulă, 1 > B (unde b și A sunt lungimea și, respectiv, lățimea elementului). Calculul modulului rulou poate fi ilustrat în Fig. 5.9 și 5.10.[c.176]
În ultimii ani, s-a acordat din ce în ce mai multă atenție separării amestecurilor lichide și gazoase folosind membrane semipermeabile (metode membranare). Membranele semi-permeabile au proprietatea remarcabilă de a lăsa unele substanțe să treacă și de a le reține pe altele. Pentru utilizare în fabrici industriale mari, au fost dezvoltate patru tipuri principale de aparate de separare cu membrană cu elemente de membrană tubulare, cum ar fi o presă de filtru cu elemente de membrană cu cameră plată sub formă de fibre goale cu elemente de membrană laminate sau spiralate.[c.164]
În dispozitivele rulate sau spiralate (Fig. 5), elementul de membrană are forma unui pachet, trei dintre marginile sale sunt sigilate, iar a patra este atașată la un tub perforat pentru a scurge permeatul, pe care pachetul este înfășurat de-a lungul cu o plasă separatoare. Fluxul divizat se deplasează în direcția axială de-a lungul canalelor intermembranare, iar permeatul se deplasează în spirală de-a lungul materialului de drenaj și intră în tubul de evacuare. Dispozitivele de acest tip se caracterizează printr-o densitate ridicatăambalaje cu membrană (300-800 m/m), dar mai dificil de fabricat decât cele cu cameră plană. Se folosesc in instalatii de capacitate medie si mare pentru separarea amestecurilor lichide si gazoase.[c.26]
În cazul 7, mai multe elemente de membrană laminate sunt instalate în serie. Un astfel de element constă dintr-un tub / având fante pentru trecerea permeatului și un pachet de două membrane 2 atașate ermetic de acesta, o foaie de drenaj 3 situată între ele și un separator de plasă 4 care formează canale intermembranare. În procesul de răsucire a pungii pentru separarea ermetică a cavității de presiune și a cavității de colectare a permeatului, marginile foii de drenaj sunt impregnate cu adeziv special.[c.351]
Pentru a preveni efectul telescopic (deplasarea straturilor în rolă de-a lungul axei sale), care apare din cauza diferenței de presiune la capetele elementului de membrană, clemele b (discuri cu orificii pentru trecerea soluției separate) sunt instalate în corpul 7 al aparatului. Soluția care trebuie separată se deplasează de-a lungul canalului intermembranar, separatorul de plasă 4 în care nu numai că îi determină înălțimea, ci acționează și ca un turbulator.[c.351]
Aparatele cu elemente de membrană laminate au o suprafață specifică mare a membranelor (300-800 m/m3), consum redus de metal, multe operațiuni în timpul asamblarii elementelor membranare pot fi mecanizate. Dezavantajele dispozitivelor de acest tip sunt complexitatea instalării pachetelor de unele modele, necesitatea înlocuirii întregului pachet dacă membrana este deteriorată, rezistența hidraulică ridicată atât a canalelor intermembranare, cât și a foii de drenaj.[c.351]
Descrieți dispozitivele cu elemente cu membrană rulou, avantajele și dezavantajele acestora.[c.357]
Există multe membrane, care diferă atât prin tehnologia de fabricare, cât și prindomenii specifice de aplicare. Dispozitivele de separare cu membrană pot fi de mai multe tipuri - cu elemente tubulare, tip rulou și placă.[c.206]
O suprafață specifică semnificativ mai mare (până la 800 m / m) de separare cu membrană are dispozitive cu elemente de membrană laminate (Fig. 7.20), care sunt o rolă multistrat rulată dintr-o foaie cu pereți groși drenată 1, un separator de plasă 3 și două foi de membrană 2 pe ambele părți ale foii .[c.471]
Funcționarea materialelor de înfășurare cu lipirea simultană a unui canal de drenaj fără presiune poate fi mecanizată destul de ușor, în timp ce operația de atașare a materialelor la tubul de refulare se realizează manual. Prin urmare, pentru fabricarea elementelor de separare tip rulou, este recomandabil să se folosească o membrană de cea mai mare lungime posibilă, mai ales că o creștere a lungimii pachetului cu membrană duce la o creștere a densității de împachetare a membranelor. Cu toate acestea, lungimea canalului de drenaj fără presiune este limitată din motive pur constructive și este limitată în primul rând de mărimea hidrodinamicii[c.176]
Lucrările la crearea elementelor de separare de tip rulou se desfășoară pe scară largă în URSS [5, p. 281-285]. VNIISS împreună cu NIIKHIMMASH au dezvoltat două tipuri de elemente (ERR-400 și ERR-1000) bazate pe o membrană plată de acetat cu o lățime de 400 și, respectiv, 1000 mm. Pentru fabricarea acestor elemente se folosesc instalații create de NIIKHIMMASH [5, p. 278-280]. Procesul tehnologic include trei etape principale de pregătire a materialului, înfășurarea elementului și tăierea capătului elementului. În etapa de pregătire a materialelor, membrana de acetat este tratată cu 70-80%[c.180]
Pentru a preveni efectul telescopic (deplasarea straturilor din rola de-a lungul axei sale) rezultat dindiferențe de presiune la capetele elementului membranar, în corpul 7 al aparatului sunt instalate clemele 6 (discuri cu orificii pentru trecerea soluției separate).[c.394]
DISPOZITIVE CU ELEMENTE DE MEMBRANĂ ROLĂ[p.48]
O diagramă schematică a aparatului cu elemente de membrană laminate este prezentată în fig. 15.3.3.1. În cazul 7, mai multe elemente de membrană laminate sunt instalate în serie. Elementul de membrană laminată constă dintr-un tub 1, care are fante pentru trecerea permeatului și un pachet de două membrane 2 atașate ermetic de acesta, o foaie de drenaj 3 situată între ele și un separator de plasă 4 care formează canale intermembranare. În procesul de răsucire a pachetului pentru separarea ermetică a cavității capului și colectarea permeatului, marginile foii de drenaj sunt impregnate cu adeziv special.[c.394]
Cea mai mică celulă a unui dispozitiv de transfer de masă cu membrană este un element de membrană, constând dintr-o presiune și canale de drenaj separate printr-o partiție permeabilă selectiv. Tipul elementului este determinat de geometria suprafeței de separare (plană, laminată, tubulară, fibră) și de organizarea mișcării fluxurilor de gaz (direct și contracurent, cu curent transversal, cu reciclare a amestecului separat etc.) . Canalul de presiune al elementului de tip plat este format din pereți permeabili selectiv orientați orizontal sau vertical. În elementele de tip tubular, canalul de presiune este limitat de suprafața interioară a unui tub sau de suprafața exterioară a mai multor tuburi adiacente. Peretele despărțitor constă de obicei din membrana însăși, un substrat poros și părți structurale care asigură rezistență mecanică și rigiditate. Fluxurile de masă din membrană și substratul poros sunt orientate de-a lungulnormală cu suprafața de separare.[c.10]
Dacă concentrațiile și presiunile din canalele de presiune și de drenaj sunt practic constante (Fig. 5.2), în practică această opțiune este implementată la valori scăzute ale coeficientului de divizare a fluxului (raportul dintre debitele molare ale permeatului și debitul inițial). debit), valori scăzute ale selectivității față de componenta țintă, pentru canalele în care lungimea și lățimea sunt proporționale, iar lungimea este mică [1, 2]. De exemplu, la separarea aerului pentru a obține un flux îmbogățit cu oxigen ca produs țintă pe module cu elemente plan-paralele și uneori cu elemente de membrană laminate în separarea izotopilor de hidrogen, gazelor radioactive etc.[c.160]
În instalațiile industriale se folosesc adesea dispozitive cu elemente de membrană laminate. Fiecare aparat constă din mai multe module standard de role (numărul de n.ch poate ajunge la 6) introduse în serie într-o carcasă de oțel de înaltă presiune. Principalele dimensiuni standard ale unui astfel de modul sunt de 0,1 și 0,2 m în diametru, 0,7, 1,0 și 1,2 m lungime, iar suprafața membranelor din modul este de la 10 la 30 m. Modulul este format din mai multe elemente membranare, fiecare dintre acestea fiind, la rândul său, format din două membrane lipite între ele pe trei laturi, separate printr-un strat de drenaj poros de-a lungul căruia se deplasează permeatul. Pe a patra parte, elementul cu membrană este atașat la o țeavă de drenaj perforată goală situată pe axa aparatului - un colector de permeat. Spațiul dintre module și peretele interior al carcasei este umplut cu o compoziție izolatoare pe bază de compoziții adezive sau rășini epoxidice. Suprafața totală a membranelor din aparat poate ajunge la 180 m3, densitatea de ambalare este de 800 m2/m3.[c.194]
Grace Systems a testat instalații semi-industriale cu dispozitive de curățare tip rulougaz din CO2 și H2 [44]. Diametrul elementului de membrană este de 0,203 m (nu există informații despre materialul membranei în literatură). Rezultatele testelor a trei unități operate în diferite domenii din SUA sunt prezentate în tabel. 8.10. Toate unitățile sunt echipate cu schimbătoare de căldură pentru controlul temperaturii gazului și filtre pentru îndepărtarea stropilor și vaporilor din gaze. Din tabel se poate observa că gazul purificat în instalațiile cu membrană (cu excepția unității formate dintr-un element) îndeplinește pe deplin cerințele standardelor de producție a gazelor naturale.[c.295]
În tabel. 11.15 arată rezultatele epurării gazelor naturale la instalațiile Grace System. Aplicațiile în instalații de la 6 la 36 de elemente îndeplinesc cerințele pentru producția de gaze naturale. Funcționarea eficientă a elementelor membranare laminate necesită purificarea prealabilă a amestecului de gaze din praf, cenușă, gudron, picături de vapori de apă saturati, hidrocarburi ușor condensabile etc.[c.673]
În dispozitivele cu rolă, elementul cu membrană are forma unui pachet, dintre care trei margini sunt sigilate, iar a patra este atașată la perforatoare. tub de evacuare a filtratului. Pachetul, împreună cu separatorul de plasă, este înfășurat pe acest tub. Amestecul de separat se deplasează în direcția longitudinală de-a lungul canalelor intermembranare, filtratul intră în conducta de evacuare prin materialul de drenaj. M. a. de acest tip au o densitate mare de împachetare a membranelor (300-800 mVm), dar sunt mai greu de fabricat decât cele cu cameră plană. Ei folosesc in instalatii de productivitate medie si mare pentru separarea amestecurilor lichide si gazoase.[c.321]
Există patru tipuri de dispozitive cu elemente de membrană laminate cu elemente de membrană laminate cu mai multe pachete și un tub de evacuare permeat cu elemente de membrană laminate înfășurate împreună.elemente cu membrană laminată elemente cu mai multe tuburi de evacuare a permeatului cu elemente laminate cu membrană având canale pentru colectarea permeatului.[c.394]
În dispozitivele din primele 1 tipuri, fluxurile sunt distribuite conform schemei prezentate în fig. 15.3.3.1. În elementele de membrană ale ashhraților de al patrulea tip, permeatul se mișcă de-a lungul axei rolei.[c.394]
Vezi paginile în care se menționează termenulElemente membrane rulante :[c.564] [c.157] [c.176] [c.321] [c.93] [c.157] [c .417] Procese baromembranare (1986) -- [c.50 , c.223 , c.224 ]