Отправить статью по E-mail 
Оценка газотранспортных характеристик мембран в моделировании: технико-экономический анализ процесса разделения воздуха
- Авторы: Смородин К.А.1, Атласкин А.А.1, Крючков С.С.1, Степакова А.Н.1, Цивковский Н.С.1, Атласкина М.Е.1, Петухов А.Н.1, Воротынцев А.В.2, Воротынцев И.В.1
-
Учреждения:
- Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
- Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
- Выпуск: Том 98, № 1 (2025)
- Страницы: 35-43
- Раздел: Сорбционные и ионообменные процессы
- URL: https://snv63.ru/0044-4618/article/view/679808
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044461825010043
- EDN: https://elibrary.ru/LJXIIU
- ID: 679808
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Определены газотранспортные характеристики полиимидной половолоконной мембраны методом постоянного объема–переменного давления с масс-спектрометрическим детектированием. Рассмотрены случаи транспорта через мембрану как индивидуальных газов, так и компонентов реальной газовой смеси — воздуха. Выполнено моделирование газоразделительного процесса, проведена его технико-экономическая оценка с последующим сравнением результатов расчета с экспериментальными данными, полученными в широком диапазоне значений площади мембраны. Выявлено, что проведение технико-экономической оценки процесса, основанной на использовании газотранспортных характеристик мембраны, полученных для индивидуальных газов, приводит к ошибкам в оценке необходимой площади мембраны для достижения целевых показателей процесса, последнее приводит к некорректному определению себестоимости проведения процесса. Так, расхождение в значениях требуемой площади мембраны для получения необходимого состава потока продукта достигает 33%, что может вести к неверной оценке капитальных затрат или вовсе к недостижению задачи газоразделения.
Об авторах
Кирилл Александрович Смородин
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Автор, ответственный за переписку.
Email: smorodin.k.a@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0001-6950-3579
Россия, Москва
Артем Анатольевич Атласкин
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Email: smorodin.k.a@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0001-9662-8115
к.т.н.
Россия, МоскваСергей Сергеевич Крючков
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Email: smorodin.k.a@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0002-6868-5064
Россия, Москва
Анна Николаевна Степакова
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Email: smorodin.k.a@muctr.ru
ORCID iD: 0009-0004-1530-9489
Россия, Москва
Никита Сергеевич Цивковский
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Email: smorodin.k.a@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0001-8566-708X
Россия, Москва
Мария Евгеньевна Атласкина
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Email: smorodin.k.a@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0002-4707-9567
к.т.н.
Россия, МоскваАнтон Николаевич Петухов
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Email: smorodin.k.a@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0002-4904-7622
к.т.н.
Россия, МоскваАндрей Владимирович Воротынцев
Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
Email: smorodin.k.a@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0001-5447-5296
к.т.н.
Россия, Нижний НовгородИлья Владимирович Воротынцев
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Email: smorodin.k.a@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0003-2282-0811
д.т.н., проф.
Россия, МоскваСписок литературы
- Cheng M., Verma P., Yang Z., Axelbaum R. L. Single-column cryogenic air separation: Enabling efficient oxygen production with rapid startup and low capital costs — application to low-carbon fossil-fuel plants // Energy Convers. Manag. 2021. V. 248. P. 114773. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114773
- Grande C. A. Advances in pressure swing adsorption for gas separation // ISRN Chem. Eng. 2012. V. 2012. P. 982934. https://doi.org/10.5402/2012/982934
- Sidhikku Kandath Valappil R., Ghasem N., Al-Marzouqi M. Current and future trends in polymer membrane-based gas separation technology: A comprehensive review // J. Ind. Eng. Chem. 2021. V. 98. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2021.03.030
- Liu K.G., Bigdeli F., Panjehpour A., Hwa Jhung S., Al-Lawati H.A.J., Morsali A. Potential applications of MOF composites as selective membranes for separation of gases // Coord. Chem. Rev. 2023. V. 496. P. 215413. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2023.215413
- Da Conceicao M., Nemetz L., Rivero J., Hornbostel K., Lipscomb G. Gas separation membrane module modeling: A comprehensive review // Membranes (Basel). 2023. V. 13. P. 639–662. https://doi.org/10.3390/membranes13070639
- Atlaskin A. A., Petukhov A. N., Stepakova A. N., Tsivkovsky N. S., Kryuchkov S. S., Smorodin K. A., Moiseenko I. S., Atlaskina M. E., Suvorov S. S., Stepanova E. A., Vorotyntsev I. V. Membrane cascade type of «Continuous Membrane Column» for power plant post-combustion carbon dioxide capture. Part 1: Simulation of the binary gas mixture separation // Membranes (Basel). 2023. V. 13. P. 270–283. https://doi.org/10.3390/membranes13030270
- Thundyil M. J., Koros W. J. Mathematical modeling of gas separation permeators — for radial crossflow, countercurrent, and cocurrent hollow fiber membrane modules // J. Memb. Sci. 1997. V. 125. P. 275–291. https://doi.org/10.1016/S0376-7388(96)00218-9
- Chong K. C., Lai S. O., Lau W. J., Thiam H. S., Ismail A. F., Zulhairun A. K. Fabrication and characterization of polysulfone membranes coated with polydimethysiloxane for oxygen enrichment // Aerosol Air Qual. Res. 2017. V. 17. P. 2735–2742. https://doi.org/10.4209/aaqr.2016.12.0571
- Chung Chong K., Chan Y. Y., Lau W. J., Lai S. O., Ismail A. F., Thiam H. S. Preparation and characterization of polysulfone membrane coated with poly(ether block amid) for oxygen enrichment process // Malays. J. Fundam. Appl. Sci. 2019. V. 15. P. 50–53. https://doi.org/10.11113/mjfas.v15n2019.1226
Дополнительные файлы
