Мембранно-диффузионный метод получения концентрированного водорода из газов пиролиза

• Автор: Аканова, Галина Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 c. : ил

1.1. Методы получения водорода в нефтехимической промышленности .

1.2. Мембраннодиффузионные методы газоразделения и основные требования, предъявляемые к мембранам II
1.3. Механизм проникания газов через непористые полимерные мембраны и основные эксплуатационные характеристики процесса мембранного газоразделения

1.4. Теоретические основы, определяющие эксплуатационные характеристики мембран

1.5. Теория диффузии

1.6. Мембраны из ПВТМС

1.7. Дрзтие непористые полимерные мембраны, селективные по отношению к водороду.

1.8. Преимущества плоскорамных диффузионных аппаратов, по сравнению с аппаратами, оснащенными полыми волокнами

Глава П. АППАРАТУРА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

П.1. Диффузионный аппарат для изучения процесса концентрирования водорода в. метановодородных смесях

П.2. Технические условия на асимметричную мембрану

из ПВТМС марки ПА0.
П.З. Методика анализа газов пиролиза и метановодо
родной фракции
П.4. Объекты экспериментальных исследований .
П.5. Определение ошибок результатов непосредственных измерений . . . . . . . .
Глава Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИММЕТРИЧНЫХ МЕМБРАН ИЗ ПВТМС
Ш.1. Определение проницаемости мембраны по индивидуальным газам.
Ш.2. Влияние кратности потоков и перепада парциальных давлений водорода на его концентрацию в пенетранте
Ш.З. Исследование влияния температуры на проницаемость асимметричных мембран из ПВТМС
Ш.4. Определение растворимости мембраны из ПВТМС в различных углеводородах и предельно допустимых парциальных давлений углеводородов Сд
Сд, С4 в рабочих смесях
Краткие выводы
Глава 1У. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ВОДОРОДА ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ
МЕТАНОВОДОРОДНЫХ ФРАКЦИЙ ДИФФУЗИОННЫМИ АППАРАТАМИ, ОСНАЩЕННЫМИ АСИММЕТРИЧНЫМИ МЕМБРАНАМИ ИЗ ПВТМС.
1У.1. Концентрирование водорода из промышленных метановодородных фракции газов пиролиза бензина.
1У.2. Концентрирование водорода в промышленной метановодородной фракции газов пиролиза этана и характеристика технологической схемы цеха газоразделения.
1У.З. Испытания пилотной и опытнопромышленной мембранных установок, предназначенных для концентрирования водорода в метановодородной фракции газов пиролиза этана на ПО Оргсинтез г. КазаньИ
Краткие выводы .
Глава У. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ДИФФУЗИОННОМУ ВЫДЕЛЕНИЮ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОГО ВОДОРОДА АСИММЕТРИЧНЫМИ МЕМБРАНАМИ ИЗ ПВТМС
вывода
ЛИТЕРАТУРА


Для многотоннажных процессов нефтепереработки проблема получения водорода решается в основном методом паровой каталитической конверсии углеводородов. В нефтехимической промышленности эта проблема решается концентрированием водорода из технологических водородсодержащих потоков с использованием криогенного метода 5. Так например, из метановодородной фракции газа пиролиза нефтепродуктов при давлении 3,6 МПа получают водород с чистотой об. П5С. Обычно содержание водорода в исходном сырье находится на уровне об. Расход энергии на концент
рирование водорода от до составляет квт. МПа. На установках меньшей производительности нашел применение процесс адсорбционного концентрирования с помощью молекулярных сит или метод короткоцикловой адсорбции 6. Процесс, осуществленный в циклическом режиме адсорбция десорбция при давлении 3,,5 МПа, позволяет сконцентрировать водород из газов, в которых содержится его об. Расчеты 7 показывают, что этот метод имеет на ниже капитальные и на эксплуатационные затраты по сравнению с криогенным методом выделения. Следует отметить, что метод короткоцикловой адсорбции неприемлимый по причинам сложного аппаратурного и технологического оформления и, кроме того, этот метод малотоннажный. Другие методы адсорбционный, использующий жидкие растворители, низкие температуры и, следовательно, значительные расходы электроэнергии на м3 водорода ,7 квт. Ре и его сплавов, а также высоких температур до 0С пока не нашли промышленного применения 8,9. Естественно, что пути решения проблемы это создание принципиально новых высокоэффективных методов извлечения водорода из различных технологических водородсодержащих газовых потоков химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Одним из наиболее перспективных методов такого рода является метод, основанный на использовании полимерных газоразделительных мембран. Следует отметить, что процессы, основанные на методе диффузионного газоразделения, просты в эксплуатации, мобильны, отличаются простотой варьирования масштабов производства . Основным элементом диффузионной технологии является газопроницаемая мембрана. Она обеспечивает разделение исходной шеей на 2 потока проходящий через мембрану и проходящий над мембраной рис. I. Селективные свойства мембраны по отношению к различным газам обеспечивают изменение состава смеси в каждом из этих потоков. Ь химическая инертность и стабильность в процессе эксплуата
Высокая проницаемость необходима для уменьшения требуемой поверхности разделения мембраны, а следовательно, для уменьшения размеров аппаратуры и затрат на капитальные вложения. Высокая селективность желательна для уменьшения числа ступеней разделения и снижения эксплуатационных расходов. Минимальные значения проницаемости и селективности для каждого конкретного Процесса разделения следует определить, исходя из экономической целесообразности. Химическая инертность и стабильность обеспечивают работоспособность и длительный срок службы мембраны. Рис. Газоразделительная диффузионная ступень, разделнная на две камеры полимерной мембраной 1камера высокого давления, камера низкого давления, 3непористая полимерная мембрана, 4исходная газовая смесь, 5обеднннн поток, 6 пенетрант. Согласно современным представлениям, проникание газов через непористые полимерные мембраны осуществляется в 3 стадии по механизму растворение диффузия II. Первая стадия растворение газа в поверхностном полимерном слое мембраны, который с этим газом контактирует 2я стадия диффузия газа через мембрану 3я стадия десорбция газа с противоположной стороны мембраны. Х. сав , а количество газа, диффундирующего через мембрану в единицу времени постоянно. В реальных условиях эксплуатации газоразделительных мембран практически всегда имеет место стационарная стадия процесса. Это существенно облегчает анализ закономерностей проникновения газов через полимерные материалы. Это уравнение устанавливает соотношение между потоком вещества и градиентом концентрации и служит для определения коэффициента
диффузии, где о поток вещества, диффундирующего в направлении X.