Процессы переноса массы и тепла системы "жидкость-жидкость" в аппаратах с объемом, структурированном мембранными перегородками

• Автор: Схаляхов, Анзаур Адамович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Майкоп
• Количество страниц: 380 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Глава 1 Состояние и направления развития процессов переноса массы и тепла в аппаратах с объемом, структурированном мембранными перегородками
Раздел 1.1 Общая характеристика состояния мембранных технологий Раздел 1.2 Переработка растительных масел и жиров с использованием мембранной технологии

Раздел 1.3 Гидравлика, массообмен и теплообмен в мембранных процессах

Раздел 1.4 Заключения по обзору, цель, задачи, концепция и структура работы

ЧАСТЬ 1 РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ПЕРЕНОСА МАССЫ И ТЕПЛА В АППАРАТАХ С ОБЪЕМОМ, СТРУКТУРИРОВАННОМ МЕМБРАННЫМИ ПЕРЕГОРОДКАМИ
Глава 2 Анализ переноса массы и тепла в аппарате при контакте через мембранную перегородку
Раздел 2.1 Общая характеристика процессов переноса массы и тепла между фазами, разделенными мембранными перегородками Раздел 2.2 Анализ эффективности переноса массы и тепла в мембранном контакторе
Глава 3 Сопряженный конвективный перенос тепла и массы от внутреннего потока с теплопроводностью и диффузией через мембранную перегородку
Раздел 3.1 Постановка и решение сопряженной задачи конвективного переноса тепла от внутреннего потока с теплопроводностью в непроницаемых половолоконных мембранах
Раздел 3.2 Постановка и решение сопряженной задачи конвективного переноса массы с диффузией в трубчатой мембране от внутреннего
Глава 4 Конвективный перенос тепла от внутреннего потока с теплопроводностью в непроницаемых половолоконных мембранах Раздел 4.1 Моделирование и обоснование обобщенной кинетической зависимости переноса тепла в трубчатой мембране от внутреннего потока
Раздел 4.2 Перенос тепла в теплообменнике с непроницаемыми половолоконными мембранами
Глава 5 Перенос потоков в мембранах под действием трансмембранного перепада давления
Раздел 5.1 Получение зависимостей поперечной фильтрации для определения проницаемости половолоконных и трубчатых мембран Раздел 5.2 Моделирование переноса потоков в мембранных контакторах под действием трансмембранного перепада давления ЧАСТЬ 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ МАССОИ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В АППАРАТАХ С ОБЪЕМОМ, СТРУКТУРИРОВАННОМ МЕМБРАННЫМИ ПЕРЕГОРОДКАМИ Глава 6 Определение параметров массообмена процесса экстракции в мембранном контакторе
Раздел 6.1 Равновесные и массообменные свойства в системе жидкостьдвуокись углерода при экстракционной очистке растительных масел
Раздел 6.2 Процесс переноса массы в мембранном контакторе Раздел 6.3 Экспериментальные исследования процесса экстракции свободных жирных кислот из растительных масел двуокисью углерода Раздел 6.4 Оценка эффективных режимов работы мембранного контактора
Глава 7 Определение параметров массопереноса реакции переэтерификации при производстве биотоплива в мембранном
реакторе
Раздел 7.1 Общая структура мембранного реактора и математической 8 модели процесса получения биотоплива
Раздел 7.2 Математическое моделирование кинетики и свойств 3 реакционной смеси при производстве биодизельного топлива из масел Раздел 7.3 Математическое моделирование мембранного реактора для
производства биодизельного топлива из масел
Глава 8 Определение параметров процесса конденсации парогазовых смесей в конденсаторе с полимерными половолоконными мембранами 2 Раздел 8.1 Обоснование схемы конденсатора для парогазовых смесей с полимерными половолоконными мембранами
Раздел 8.2 Моделирование конденсации парогазовых смесей с полимерными половолоконными мембранами
ЧАСТЬ 3 ТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТРУКТУРИРОВАНИЯ ОБЪЕМА АППАРАТОВ МЕМБРАННЫМИ ПЕРЕГОРОДКАМИ
Глава 9 Разработка технологической схемы и линии комплексной переработки растительных масел с применением мембранных
аппаратов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Содержание воды на водной стороне мембраны управлялось, пропуская раствор через колонну диаметром 2 см, содержащую стеклянную дробь молекулярного сита. Был найден оптимум содержания воды, чтобы быть от 3 до 4 и это давало эффективность преобразования более, чем . Установлено, что добавление липазы выше критического количества фермента не давало никакого увеличения в преобразовании. Сделано заключение, что фермент был адсорбирован на мембранной поверхности, и что фермент мог насыщать мембрану. Произведенные глицерины были приблизительно эквимолярными концентрациями моно и диацилглицеридов и фактически не было произведено никаких триацилглицеринов. Увеличение объемной скорости потока жирной кислоты через реактор, как установлено, уменьшает степень преобразования. Тот же самый мембранный биореактор использовали 0 для непрерывного гидролиза оливкового масла. Результаты фундаментальных исследований действия двухфазных мембранных реакторов были представлены в работах 2 3. Успех этого типа реактора зависит от поверхности раздела между двумя фазами, устанавливаемой в плоскости мембраны. Это может быть достигнуто давлением несколько выше атмосферного на одной стороне мембраны. Давление, при котором несмачивающая жидкость проходит сквозь мембрану известно как давление пробоя. Ультрафильтрационные мембраны имеют более высокое давление пробоя, чем микрофильтрационные мембраны, как следствие их меньшего размера пор. Однако для приложений с растительными маслами добавляется осложнение продукты и реагенты многих, представляющих интерес систем, поверхностно активны и могут значительно уменьшить давление пробоя. Основываясь на этих исследованиях в работе 3, представлено несколько рекомендаций по выбору соответствующей мембраны для этих процессов. Рекомендуется давление пробоя в комбинации мембранарастворитель кПа. Для изучения характеристики смачивания мембраны в течение реакции необходимо размещать смачивающую жидкость на открытой стороне мембраны и определять давления пробоя обеих фаз. Преимущество мембранного эмульсионного реактора в том, что скорость реакции ограничена не мембранной площадью, а площадью поверхности раздела между маслом и водной фазой. Большие площади поверхности раздела могут быть достигнуты смешиванием фаз с высокой интенсивностью. Одно неудобство эмульсия должна быть разбита после того, как реакция закончится. В работе 1 разработали гибридный мембранно эмульсионный реактор для гидролиза масла, катализируемого липазой. Система включала перемешиваемый бакреактор, гидрофобный и гидрофильный мембранный модуль. Половолоконная полипропиленовая микрофильтрационная мембрана размером пор 0,2 мкм и мембранной площадью 0. Использованная гидрофильная мембрана была половолоконная мембрана из целлюлозы мембранной площадью 0,м . Однофазные реакторы не требуют никакого подвода энергии, чтобы поддерживать эмульсию и поэтому производственные расходы должны быть более низкими. Кроме того, реакторные системы очень просты в проектировании, что должно также уменьшить затраты. Главное неудобство в том, что нет никакого разделения продуктов от реагентов. В работе 7 разработали однофазный мембранный реактор для реакции переэтерификации между трипальмитином и стеариновой кислотой в гексане. Использовалась половолоконная ультрафильтрационная мембранная реакторная система. Модуль состоял из волокон длины 5 см, наружный диаметр 1. Площадь мембранной поверхности модуля была см2. Эта система могла эксплуатироваться или периодически, или непрерывно. Фермент был задержан мембраной, но гексан и масло могли проникать свободно. Таким образом, показано, что мембранная технология имеет много потенциальных приложений в области переработки масла, но необходимо выполнить дополнительные работы, прежде всего в области процессов и аппаратов до того, как это направление получит распространение на практике. Мембранные установки для использования при переработке масла должны обеспечить заданные характеристики разделения с высокой производительностью по фильтрату и долговременной стабильностью.