Мембранно-диффузионный метод получения концентрированного водорода из газов пиролиза
Показана принципиальная возможность мембранно-диффузнойного метода получения высококонцентрированного (98,4 — 98,7 $ об.) водорода из технического (95,7 $ об.) водорода с использованием асимметричных мембран из поливинилтриметилсилана. Гройсман iC.A., Караваева К. А., Миловидова JI.H. «Процессы получения водорода из сухих и водородосодержащих газов нефтеперерабатывающих и нофтехимичоских заводов… Читать ещё >
Мембранно-диффузионный метод получения концентрированного водорода из газов пиролиза (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Содержание
- Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Методы получения водорода в нефтехимической промышленности
- 1. 2. Мембранно-диффузионные 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. Другие непористые полимерные мембраны, селективные по отношению к водороду
- 1. 8. Преимущества плоскорамных диффузионных аппаратов, по сравнению с аппаратами, оснащенными полыми волокнами
- Глава II. АППАРАТУРА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ П. 1. Диффузионный аппарат для изучения процесса концентрирования водорода в. метано-водородных смесях
- П. 2. Технические условия на асимметричную мембрану из ПВШС марки ПА
- П.З. Методика анализа газов пиролиза и метано-водородной фракции
- П. 4. Объекты экспериментальных исследований
- П. 5. Определение ошибок результатов непосредственных измерений
- Глава III. 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 Cg,
Cg, С^ в рабочих смесях.
Краткие
выводы
Глава 1У. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ВОДОРОДА ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕТАНО-ВОДОРОДНЫХ ФРАКЦИЙ ДИФФУЗИОННЫМИ АППАРАТАМИ, ОСНАЩЕННЫМИ АСИММЕТРИЧНЫМИ МЕМБРАНАМИ ИЗ ПВТМС.
1У.1. Концентрирование водорода из промышленных метано-водородных фракций газов пиролиза бензина.
1У.2. Концентрирование водорода в промышленной ме-тано-водородной фракции газов пиролиза этана и характеристика технологической схемы цеха газоразделения.
1У.З. Испытания пилотной и опытно-промышленной мембранных установок, предназначенных для концентрирования водорода в метано-водородной фракции газов пиролиза этана на ПО «Оргсинтез» г, Казань. U
Краткие
выводы.
Глава V. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ДИФФУЗИОННОМУ ВЫДЕЛЕНИЮ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОГО ВОДОРОДА АСИММЕТРИЧНЫМИ МЕМБРАНАМИ ИЗ ПВТМС.
ВЫВОДЫ
выводы.
1. В широком диапазоне температур (от 63 °C до -27°С) и давлений (до 5,0 МПа) исследованы газопроницаемость и селективность асимметричных мембран из поливинилтриметилсилана по отношению к индивидуальным газам СН^, и бинарным модельным смесям.
2. Впервые изучены проницаемость и селективность асимметричной мембраны из поливинилтриметилсилана в области отрицательJ ных температур.
3. Экспериментально показано, что для асимметричной мембраны из поливинилтриметилсилана наблюдается низкотемпературный переход при Т=25°С, связанный с изменением тепловой подвижности фрагментов молекул в активном слое асимметричной мембраны, либо с остаточным присутствием в нем растворителя.
4. Получена эмпирическая зависимость ЩК углеводородов (С2″ Сд, С4), находящихся в рабочих смесях для асимметричной мембраны из поливинилтриметилсилана от числа атомов углерода в их цепи.
5. Показано, что асимметричная мембрана из поливинилтриметилсилана в течение длительных (9 месяцев) непрерывных промышленных испытаний пилотной установки в процессе получения технического водорода из метано-водородной фракции газов пиролиза этана сохранила свои эксплуатационные свойства (производительность и селективность) на первоначальном уровне.
6. Показана хорошая воспроизводимость результатов по концентрированию водорода при переходе от лабораторной установки производительностью 0,3 нм3/час технического водорода к опытно-промышленной производительностью 3000 нм3/час технического водорода. Определены следующие оптимальные технологические условия режима концентрирования водорода из метано-водородных фракций: кратность потоков 4:1, перепад давлений 3,0 МПа, температура 20 °C.
7. Установлено, что с помощью мембранно-диффузионного метода целесообразно получать технический водород с концентрацией 92−95 $ об. в одну ступень, используя фракции, содержащие в своем составе не менее 70 $ об. водорода.
8. Впервые установлено, что парциальные давления углеводородов С2 и Сд в метано-водородной фракции газов пиролиза должны быть не более: этан — 0,5 МПа, этилен — 0,6 МПа, пропан — 0,2 МПа, пропилен — 0,2 МПа, н-бутана — ОД МПа для сохранения стабильных эксплуатационных характеристик асимметричной мембраны из поливинилтриметилсилана. Эти данные позволили обоснованно предъявить требования к метано-водородной фракции газов пиролиза этана с целью получения технического водорода с использованием асимметричной мембраны из поливинилтриметилсилана.
9. Показана принципиальная возможность мембранно-диффузнойного метода получения высококонцентрированного (98,4 — 98,7 $ об.) водорода из технического (95,7 $ об.) водорода с использованием асимметричных мембран из поливинилтриметилсилана.
10. На основании технико-экономического расчета показаны значительные преимущества мембранно-диффузионного метода получения водорода по сравнению с методом низкотемпературной ректификации. Реальный годовой экономический эффект от внедрения этого метода получения водорода в производстве товарного этилена пиролизом этана составил С^- 190 000 руб.
11. Впервые в СССР освоена промышленная мембранно-диффузи-онная установка концентрирования водорода из газов пиролиза этана с использованием асимметричных мембран.
1. Черный И. Р., Черный Юг1Ь «Современное состояние и тенденции развития производства водорода», М., ЩШИТЭНос^техим., 1979, с. 3. Чориухин А. А., Флаксерман Ю. Н. «Экономика энергетики СССР», М., «Энергия», 1975, с. 496.
2. Hyctzogen puz/ftcaiiort «tyc/wcattf. Рг#с. 1972, 51, № 9, p. 221−222.
3. Гройсман iC.A., Караваева К. А., Миловидова JI.H. «Процессы получения водорода из сухих и водородосодержащих газов нефтеперерабатывающих и нофтехимичоских заводов и пути проектирования установок». М., ЦНИИТЭНефтохим.,970, с. 62.
4. Roahuz/rJO/? Л. S v Tiesnar/?n F, «Ez^et/avrQ i/ен hoc. hu/-пет li/asse^zicf/'! ?г</о& сше/ АЬА^е Зс/г?, |.
5. Стеженекий A.M., Лукьянчиков В. С^, Русаков Г. В. Получение высокочистого водорода в диффузионных установках". Киев, «Наукова Думка», 1970, с .48.
6. Стерн С. А. «Процессы проникновения газов». В кн.: Технологические процессы с применением мембран. М.," Мир", 1976, с. 325. Рейтлингер С. А. «Проницаемость полимерных материалов' „Химия“, 1974, с. 12,22,53,62,227•• л».
7. Е. Lupe/sito/r?. «Jnzvo -?/i'bQughitcutopotyw-ck /nwITasr^», ?^.
8. Зык С. Ш., Кирсанова Р. П. «Разделение некоторых углеводородных газовых смесей методом диффузии через непористые органические лембраны» -. Журнал Физическая химия, 1960, т.34, $ 12, с.2844->845.
9. Ьп. AbfozA О cao/. Se/.,, А//, р. /&.
10. Мембраны для выделения водорода из газовых смесей" /Бондарен-со А.Г. и др., Мин-во газовой промыш., Обзорная информация, выпуск 3, М., 1931, с. 24.
11. Голиков Б. М., Чалых А. Е. Влияцие природы низкомолекулярных веществ на диффузию в полиэтилене. III Всесогаз. конф. по диффузионным явлениям в полимерах. 4.1. Рига: Рижск. политехи, ин-т, 1977, с. П5-П8.
12. Тагер А. А., Физико-химия полимеров. 3-е изд. перераб., М., Химия, 1978, 0.544.
13. Яо/?гМ С В., VЗг-мугс.М, ?ыр&е".
14. ЬуШк с1ио/ Ь^и^-еа-й'ми е/ тел/гес.1. РрЦшыс. па Ш 'атЛи. ргеры-«*, /8¥-5-л' А’V- «» «г1' ^.
15. Тихомиров Н. С., Малинскигй Ю.М./ Карлов В. П. Исследование диффузионных процесоов в полимерах. ВМС, i960, том II, Дй, о.230.
16. Nie/tack Jf.S., Blx? ut ffj. Icuu/freuu, ficwMtiw: -JheoW W pza&ttub. ш ^m^tro-u.
17. Ол/о! pinrftecitfM /gcg, //> p. W. kutvmez? i. K. ft-vtcuzfrfroi/ tfizhtиш-иёшшм, &ciu<(& J2ue/t Tie ftr? iLmv,' paztг, зазв, л/д, s, m,, ,.
18. ЫЛуелис,. fvu>w&& prfruuek ЗсУгиег,/SSV, tfhtt, А 393-WA,. — ' JtUuW/tc/r ?er ?/?irf&cuestl fiuSt&b Wut*. 7ee./uw&. /36*/, ^-13" — ;
19. УомипС /в£9, МГ, У // /? М -/з.
20. Волков В. В. Кандидатская диссертация. Растворимость изия газов и паров в поливинилтриметилоилане. Москва. ИНХС АН СССР, 1979.
21. Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. Изд-во иностр. лит-ры. М., 1961, с. 854.
22. Ямпольокий Ю. П., Дургарьян С. Г., Наметкин Н. С. Проницаемость, диффузия и растворимость, н-алканов в поливинилтриметилоилане. ВМС. Х979. том ШБ, Ш, с. 616−621.
23. Ямпольский Ю. П., Дургарьян С. Г. Диффузионное разделение углеводородов с помощью полимерных мембран. Нефтехимия. 1983, том XX. М, с 1439.
24. ЛсИгш АакшоТеишбег* аис/1. МШо Кмъи&о .
25. Л а/>/>г<�ра,(Ж ¿-Ы я^с/о/а/лр1. Лги^Шсо. РбЖнш+1% ¿-//Л, 1.2 9>.е., МьС"^ %>ж1. ЖЖГ^ / ?Г^Г3.