ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Каскадные установки с рециркуляцией из "Мембранное разделение газов" В общем случае уравнения рабочих линий укрепляющей и исчерпывающей частей каскада представляют собой прямые, проходящие через точки, соответствующие концентрациям потоков на выходе из УУ-й и 1-й ступеней каскада (рис. 6.8). Если каскад состоит из двух частей, точка пересечения рабочих линий на диаграмме Мак-Кеба — Тиля соответствует исходной концентрации г/,7 в то,м случае, если в точке смешения потоков, подаваемых на ступень питания, концентрации по целевому компоненту равны. [c.207] Из уравнения (6.37) видно, что наклон рабочих линий каскада, работающего в этом режиме, изменяется от ступени к ступени, т. е. каждой ступени разделения в каскаде соответствует своя рабочая линия (рис. 6.10). [c.208] В уравнениях (6.35) — (6.39) 1, 2. п—1, п. Л -Ы—показатели степени. [c.208] Число ступеней в каскаде можно определить и графически (см. рис. 6.10). [c.209] При работе каскадной установки с переменными 0, и расчет затрудняется тем, что необходимо учитывать изменение положения и кинетической кривой (определяемого, кроме всего прочего, и значением 0 ), и рабочей линии. Задавшись законами изменения 0j и 7 , можно рассчитать число ступеней разделения как графически, так и аналитическими методами. [c.209] Здесь /—аналитическая функция, зависящая от концентрации и параметров процесса разделения на ступени, но не зависящая от коэффициента деления потока 0/. [c.209] Результаты расчетов мембранных многоступенчатых установок с рециркуляцией (идеальные каскады) для разделения бинарной смеси (воздух) приведены в табл. 6.1 [3]. В качестве мембраны использовали силоксановую пленку толщиной б = = 10 м коэффициенты газопроницаемости кислорода и азота через мембрану соответственно равны Лоз = 113,8-10 моль- м/(м -с-Па) и ЛN2 =51,9-10- 5 моль-м/(м2-с-Па). Давления в напорных и дренажном каналах мембранных модулей поддерживали равными Р1=0,6 МПа, Рг = 0,1 МПа. Цель процесса — получение 1 м /с обогащенного до 91—92% (об.) О2 газового потока, поэтому установка представляет собой только укрепляющую часть каскада. [c.209] Из данных табл. 6.1 следует, что с уменьшением коэффициента деления потока на питающей ступени каскада 61 (в общем случае 0тп) от 0,5 до 0,1 суммарная площадь мембран в каскаде уменьшается более чем на 157о, причем в основном за счет уменьшения поверхности мембран в первой ступени. Более подробно влияние на параметры работы каскада рассмотрено ниже. [c.210] Предложенный метод расчета прост и надежен, однако для расчетов необходимо знать функцию обогащения (6.41). Кроме того, данный метод применим только для поперечного тока в напорном и дренажном каналах мембранных модулей. Если же вид функции обогащения неизвестен, расчет ступеней каскада ведут следующим образом [18]. [c.210] Проводят расчет модуля (или модулей) данной ступени, определяют расходы выходящих из ступени потоков, их концентрации (см. гл. 4), коэффициент деления потока на данной ступени О1, сравнивают его с заданным на первом шаге значением. [c.210] Для расчета второй (и последующих) стадий каскада концентрация исходного потока равна концентрации пермеата предыдущей ступени, а приведенный исходный поток на эту ступень ij fW рассчитывают по уравнению, аналогичному (6.45). [c.211] Далее при расчетах сравнивают концентрацию ретанта второй (и последующих) ступеней с составом исходного потока предыдущей ступени — условие идеальности каскада (6.12). Величину исходного потока на данную ступень и последующий расчет повторяют до тех пор, пока не выполнится условие идеальности. [c.211] Расчет укрепляющей части каскада проводят до тех пор, пока концентрация селективнопроникающего компонента в верхнем продукте не достигнет заданной, т. е. до достижения условия г/р г/р. [c.211] Стерн и С. Уанг [12] предлагают проводить расчет идеального каскада для разделения многокомпонентных смесей газов при известных расходе и концентрации всех компонентов в исходной смеси qf, yif и концентрации ключевого компонента / в кубовом остатке следующим образом. [c.211] Пример расчета идеального каскада для разделения тройной смеси радиоактивных газов Хе—Кг—Аг с помощью аппаратов половолоконного типа представлен в гл. 8. [c.212] Расчет неидеальных каскадов с постоянными значениями коэффициентов деления потока в каждой из двух частей каскада (0 и 0т) можно проводить с использованием приведевной методики, исключив из нее шаги 7 и 14. [c.213] Влияние коэффициента деления потока на параметры установки. Следует отметить (это было показано выше), что важную роль для расчета мембранных модулей и установок (особенно многоступенчатых каскадных) играет коэффициент деления потока мембранной ступени разделения 0/. [c.213] Влияние 6/ на характеристики многоступенчатых мембранных установок проанализируем на примере работы идеального каскада. Н. И. Лагунцов [20] показал, что из всех коэффициентов определяющим распределение по ступеням каскада потоков и концентраций является коэффициент деления потоков на ступени питания тп (см. рис. 6.6). В зависимости от втп, значения коэффициента деления потоков на последующих ступенях колеблются вокруг некоторой усредненной величины 0, определяемой схемой соединения ступеней в каскаде и диапазоном изменения концентраций в установке. Определяющий технологический параметр многоступенчатой мембранной установки 0т необходимо находить из технико-экономических оценок. Поскольку капитальные и эксплуатационные затраты зависят в основном от суммарной поверхности мембран в установке Ры [21], то ее и целесообразно использовать в качестве критерия оптимизации при проектировании и расчете мембранных установок. [c.213] Из рис. 6.11, а видно, что в зависимости от выбора 01 величины 0/ колеблются с постоянной по всему каскаду амплитудой вокруг некоторой усредненной величины 0. Пилообразную [22] зависимость распреде-13 5 к=б 7 9 N=10 ления площадей мембран по ступеням каскада (рис. 6.11,6) можно объяснить тем, что поверхность мембран на ступени пропорциональна потоку пермеата [см. уравнение (6.47)] и зависит от коэффициента 0 первой (питающей) ступени каскада и от концентрации промежуточного (по проницаемости) компонента газовой смеси (рис. 6.12). [c.214] Вернуться к основной статье