УДК 621.565
В. Л. Б о н д а р е н к о, Н. П. Л о с я к о в,
Ю. М. С и м о н е н к о, А. П. Ч у к л и н,
И. Ф. К у з ь м е н к о, О. Г. Т а л а к и н
МЕМБРАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
НА ОСНОВЕ КОМПОНЕНТОВ ВОЗДУХА
Рассмотрены примеры мембранной сепарации потоков, содержа-
щих азот, кислород и инертные газы. Предложены упрощенные ме-
тоды расчета мембран для ряда прикладных задач. Показана зави-
симость концентрации целевого продукта от степени извлечения в
случае обогащения неоногелиевой смеси. Проведено сопоставление
мембранных технологий и конденсационных методов обогащения
инертных газов. Даны результаты экспериментального исследова-
ния мембранных модулей на основе полых волокон.
E-mail:
nadia@iceblick.com
;
ysim1@yandex.ru
Ключевые слова
:
газовая смесь, инертный газ, мембранный модуль.
В технологиях обогащения газовых продуктов мембранные про-
цессы занимают особое место. Компонентное разделение потоков в
мембранах происходит за счет селективной проницаемости пористых
материалов и не нуждается в термостатировании. В большинстве слу-
чаев мембранные сепараторы способны эффективно работать на тем-
пературном уровне окружающей среды. Эта эксплуатационная осо-
бенность способствовала расширению сферы использования мембран.
Применение мембранных аппаратов взамен дефлегматоров позволит
расширить число источников инертных газов за счет воздухораздели-
тельных установок (ВРУ) с ограниченной выдачей жидких криопро-
дуктов.
Наиболее распространенным принципом разделения веществ в жи-
вой природе являются именно мембранные явления [1]. Мембранные
устройства вполне могут считаться примерами естественной эволю-
ции технических средств. Они нашли применение в химической от-
расли, медицине, экологии, пищевой промышленности, ядерной энер-
гетике и многих других сферах [2]. Физическая картина мембранного
разделения достаточно сложна, так как в нем участвуют движущие
силы различной природы [3]. Помимо диффузии через проницаемую
перегородку, на массоперенос оказывают влияние процессы сорбции и
пограничные эффекты. Из всего множества “мембранных профессий”
рассмотрен достаточно узкий сегмент — разделение газовых смесей за
счет разности давлений.
На рис. 1,
а
схематически показан мембранный газоразделитель.
Важнейшим элементом аппарата является твердая перегородка
1
(
мем-
брана), размер которой в одном измерении существенно меньше, чем в
20
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012