Ю.С. БАРСУКОВ , С.Д. ДЕМЧЕНКО , А.Ю. ОКУНЕВ

УДК 530.1(06) Молекулярно-селективные и нелинейные явления и процессы
Ю.С. БАРСУКОВ1, С.Д. ДЕМЧЕНКО1, А.Ю. ОКУНЕВ1,2
1Московский
инженерно-физический институт (государственный университет)
2ОАО “Аквасервис”, Москва
МЕМБРАННЫЕ КОНТАКТОРНЫЕ СИСТЕМЫ
ДЛЯ УДАЛЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА С ЖИДКИМИ
НОСИТЕЛЯМИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
Приведены результаты экспериментального исследования удаления CO2 в
рециркуляционной и проточной мембранных контакторных системах с водой и
моноэтаноламином (МЭА) в качестве жидкого носителя. Получено хорошее
совпадение экспериментальных и расчетных данных.
В настоящее время проблема газопереноса в рециркуляционных
мембранных
контакторах
довольно
хорошо
изучена
[1 ].
Рециркуляционные мембранные контакторы представляют собой систему,
состоящую из двух мембранных контакторов (МК) – абсорбера и
десорбера, соединенных в цикл по жидкости. МК состоит из подвижной
жидкой и газовой фазы, разделенной мембраной, между которыми
осуществляется селективный массоперенос. МК представляет собой
большой интерес для удаления СО2 из газовых смесей.
В данной работе движущей силой процесса переноса углекислого газа
является перепад давления между газовыми фазами абсорбера и
десорбера, при этом жидкость циркулирует в изотермическом режиме.
Изотермический процесс является малоэнергоемким, т.к. не требует
нагрева жидкости.
При проведении экспериментальных исследований в качестве
абсорбера и десорбера использовались одинаковые плоскорамные МК с
мембранами на основе поливинилтриметилсилана (ПВТМС) с зазором
жидкой фазы 100 мкм и площадью мембраны 0.3 м 2, с параллельным
течением газа и жидкости [2]. Для описания процесса переноса в
рециркуляционной мембранной контакторной системе с использованием
таких МК сформулирована математическая модель и разработана
методика расчета [3].
При проведении экспериментальных исследований подавался чистый
СО2 в газовую фазу абсорбера, а в десорбере создавался вакуум. Такой
режим работы интересен с точки зрения, исследования процесса переноса
газа в рециркуляционном мембранном контакторе и позволяет выявить
общие закономерности процесса.
В качестве жидких носителей
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 9
29
УДК 530.1(06) Молекулярно-селективные и нелинейные явления и процессы
использовались чистая вода и водные растворы различных концентраций
МЭА, которые являются промышленными абсорбентами углекислого
газа.
В ходе экспериментов измерены зависимости потока CO2 в абсорбере
(пермеата), от потока жидкого носителя. При малых потоках жидкости
зависимость имеет линейный характер и поток пермеата пропорционален
потоку жидкости. В этом случае абсорбент успевает практически
полностью насытиться углекислым газом в абсорбере и очиститься в
десорбере. Другими словами, жидкость переносит максимальное
количество газа в десорбер при заданном потоке жидкости. При
увеличении
потока жидкости скорость роста потока пермеата
уменьшается, что связано с тем, что степень насыщения жидкости в
абсорбере и обеднения в десорбере снижаются.
Также проводились исследования удаления CO2 в проточной
мембранной контакторной системе, в которой чистая жидкость подается
на вход абсорбера, насыщается углекислым газом, который частично
удаляется из нее в десорбере, после чего жидкость сливается. Для такого
режима получены и проанализированы зависимости концентрации CO2 в
жидкости на выходе обоих МК от потока жидкости. Показано что при
достаточно малых потоках жидкости наблюдается ее практически полное
насыщение в абсорбере и регенерация в десорбере, как и в случае
рециркуляционной схемы. Экспериментальные кривые для обеих систем,
полученные при использовании воды в качестве жидкого носителя
хорошо согласуются с расчетными.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 06-0801626-а.
Список литературы
1. Teplyakov V.V., Okunev A.Yu. and N.I. Laguntsov, New research and developments in
gas/vapor separation by membrane contactor systems. Desalination. Volume 200. Issues 1-3.
Р.432.
2. Кожевников В.Ю., Левин Е.В., Лагунцов Н.И., Окунев А.Ю. Хафизов Р.С.,
Абсорбционно-десорбционное устройство. Патент на полезную модель №51898 по заявке
№2005133113/22 от 28.10.2005, бюл. №7 от 10.03.2006.
3. Окунев А.Ю. Исследование процесса газоразделения в рециркуляционном
мембранном контакторе. Сборник научных трудов. Т.9. С.25. М.: МИФИ. 2005. С.244.
30
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 9