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