RU51898U1 - ABSORPTION AND DESORPTION DEVICE - Google Patents
ABSORPTION AND DESORPTION DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU51898U1 RU51898U1 RU2005133113/22U RU2005133113U RU51898U1 RU 51898 U1 RU51898 U1 RU 51898U1 RU 2005133113/22 U RU2005133113/22 U RU 2005133113/22U RU 2005133113 U RU2005133113 U RU 2005133113U RU 51898 U1 RU51898 U1 RU 51898U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- cavities
- substrates
- cells
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к сорбционным методам разделения газовых смесей и дегазации жидкостей с использованием мембранных технологий, а именно к мембранным контакторам.The utility model relates to sorption methods for separating gas mixtures and degassing liquids using membrane technologies, namely, membrane contactors.
Задачей заявленной полезной модели является повышение эффективности использования мембранного контакторного абсорбционно-десорбционного устройства, за счет повышения производительности устройства по газовому потоку при его эксплуатации в режиме абсорбера; повышения производительности устройства по жидкостному потоку при его эксплуатации в режиме десорбера; повышения эксплуатационной надежности устройства.The objective of the claimed utility model is to increase the efficiency of using a membrane contactor absorption and desorption device, by increasing the productivity of the device in gas flow during its operation in the absorber mode; increase the productivity of the device in liquid flow during its operation in the stripper mode; increase the operational reliability of the device.
Абсорбционно-десорбционное устройство содержит фланцы, между которыми размещено n-е количество двухполостных ячеек, ограниченных и разделенных мембраной, коллекторы для подачи и отвода газа и жидкости в смежные полости ячеек и подложки, расположенные в полостях ячеек. В полостях для газа подложки выполнены из жесткого пористого материала и размещены по всей площади ячеек. В полостях для жидкости подложки выполнены из материала непроницаемого для жидкости и размещены по периметру ячеек. Коллекторы для подачи и отвода газа и жидкости выполнены внутри фланцев и соединены с вертикальными сквозными каналами, выполненными в ячейках и подложках. Причем подложки в полостях для жидкости выполнены и размещены так, что через них проходят только каналы для подачи и отвода газа. Для того чтобы жидкость не проникала в полости для газа, каналы для подачи и отвода жидкости герметизированы от полостей для газа. Полости для жидкости могут быть оснащены дополнительными подложками, выполненными в виде полосок, ориентированных направлению движения жидкости.The absorption and desorption device contains flanges between which the nth number of two-cavity cells is located, bounded and separated by a membrane, collectors for supplying and discharging gas and liquid into adjacent cell cavities and substrates located in the cell cavities. In the gas cavities, the substrates are made of rigid porous material and are placed over the entire area of the cells. In the fluid cavities, the substrates are made of a liquid impermeable material and placed around the perimeter of the cells. The collectors for supplying and discharging gas and liquid are made inside the flanges and connected to vertical through channels made in cells and substrates. Moreover, the substrates in the fluid cavities are made and arranged so that only channels for supplying and discharging gas pass through them. In order for the liquid not to penetrate into the gas cavities, the channels for supplying and discharging liquid are sealed from the gas cavities. The fluid cavities can be equipped with additional substrates made in the form of strips oriented to the direction of the fluid motion.
Description
Полезная модель относится к сорбционным технологиям разделения газовых смесей и дегазации жидкостей и может быть использовано в пищевой, медицинской, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.The utility model relates to sorption technologies for separation of gas mixtures and degassing liquids and can be used in food, medical, chemical, petrochemical and other industries.
Для разделения газовых смесей и очистки жидкостей от растворенных газов широко используют устройства, принцип действия которых основан на использовании сорбционных явлений. Например, для выделения углекислого газа из различных газовых смесей используют абсорбционные противоточные колонны, где углекислый газ поглощается потоком жидкости (в частности, водным раствором моноэтаноламина), и затем выделяется в десорбере за счет нагрева жидкости.For the separation of gas mixtures and purification of liquids from dissolved gases, devices are widely used, the principle of which is based on the use of sorption phenomena. For example, absorption countercurrent columns are used to separate carbon dioxide from various gas mixtures, where carbon dioxide is absorbed by a liquid stream (in particular, an aqueous solution of monoethanolamine) and then released in a stripper due to heating of the liquid.
Наиболее близким по технической сути является мембранное контакторное устройство, которое при разделении газовых смесей может быть использовано в качестве, как абсорбера, так и десорбера (И.Н.Бекман, Д.Г.Бессарабов, Р.Д.Сандерсон Интегрированные мембранные системы с подвижным жидким носителем. Вестник Московского Университета, сер.2, Химия. 1999. Т.40. №6, стр.408-413). Устройство выполнено в виде модуля, собранного из n-го количества двухполостных ячеек, каждая из которых ограничена и разделена мембраной. В одну из полостей каждой ячейки подают поток газа, а в смежную - жидкости, для чего используются распределители подачи (коллекторы). В полупромышленном или промышленном исполнении модуль должен быть жестким, что достигается применением стандартного крепежного элемента в виде верхнего и нижнего фланцев, между которыми размещены ячейки. Мембрана является непроницаемой для жидкости и проницаемой для газа и может быть как пористой, так и непористой. В результате, более растворимые компоненты газовой смеси проникают через мембрану, абсорбируются жидкостью и выносятся в ее потоке (использование устройства в режиме абсорбера). Выходящий из абсорбера поток жидкости можно подать на аналогичное устройство, где подаваемый газ должен содержать очень малое количество поглощенных жидкостью газов. При этом поглощенные газы будут выделяться из жидкости (использование устройства в режиме десорбера). Вместо подачи газа в десорбере можно использовать вакуумную откачку. При разделении газовых смесей использование одновременно двух устройств в режиме абсорбера и десорбера позволяет создать замкнутый контур по жидкому носителю. Данное сорбционное устройство незаменимо в тех случаях, когда по тем или иным причинам физический контакт между The closest in technical essence is a membrane contactor device, which, when separating gas mixtures, can be used as both an absorber and a stripper (I.N.Bekman, D.G. Bessarabov, R.D. Sanderson Integrated membrane systems with mobile liquid carrier.Vestnik of Moscow University, ser.2, Chemistry. 1999. V. 40. No. 6, p. 408-413). The device is made in the form of a module assembled from the nth number of two-cavity cells, each of which is bounded and separated by a membrane. A gas stream is fed into one of the cavities of each cell, and liquids are supplied into the adjacent cavity, for which feed distributors (collectors) are used. In a semi-industrial or industrial design, the module must be rigid, which is achieved by using a standard fastener in the form of upper and lower flanges, between which the cells are placed. The membrane is impervious to liquid and permeable to gas and can be either porous or non-porous. As a result, the more soluble components of the gas mixture penetrate through the membrane, are absorbed by the liquid and carried out in its stream (using the device in absorber mode). The liquid stream leaving the absorber can be fed to a similar device, where the feed gas must contain a very small amount of gas absorbed by the liquid. In this case, the absorbed gases will be released from the liquid (using the device in desorber mode). Instead of supplying gas to the stripper, vacuum evacuation can be used. When separating gas mixtures, the use of two devices simultaneously in the absorber and desorber mode allows you to create a closed loop through the liquid carrier. This sorption device is indispensable in those cases when, for one reason or another, physical contact between
жидкостью и газом недопустим (например, в аппаратах «искусственное легкое»). Использование специальных жидких абсорбентов позволяет обеспечить высокую чистоту разделяемой газовой смеси.liquid and gas are unacceptable (for example, in "artificial lung" devices). The use of special liquid absorbents allows to ensure high purity of the shared gas mixture.
Однако известное устройство имеет ряд недостатков. Критерием эффективности абсорбционного устройства является достижение максимальной производительности по перерабатываемому газовому потоку при заданных степени разделения и потока жидкого абсорбента на единицу площади мембраны. В ячейках полости для газа и жидкости должны иметь зазор определенной толщины, величина которой сильно влияет на эффективность. Чем больше толщина зазора жидкости, тем меньше производительность по получаемому продукту, за счет уменьшение степени поглощения газа в жидкости из-за ухудшения диффузионного переноса. В режиме десорбера при заданной степени очистки жидкости от газа устройство с большой толщиной зазора не позволяет иметь высокую производительность по жидкости по той же причине. Для увеличения производительности устройства необходимо либо снижать толщину зазора, либо, как это сделано в известном устройстве, в жидкостных полостях осуществляют перемешивание жидкости за счет использования турбулизующих вставок, реализуемых на практике в виде дренажной сетки. Эти же вставки выполняют роль элементов, задающих толщину зазора. В газовых полостях для задания толщины зазора могут быть использованы аналогичные дренажные сетки. Однако рабочие режимы течения жидкости в устройстве лежат в области очень малых чисел Рейнольдса (порядка нескольких десятков) и использование дренажных сеток и любых известных турбулизирующих систем не приводит к заметному перемешиванию жидкости. Кроме того, использование турбулизирующих вставок (в частности, в виде дренажных сеток) приводит к повреждению мембраны во время эксплуатации, и, в конечном итоге, к довольно малому сроку службы устройства.However, the known device has several disadvantages. The criterion for the effectiveness of the absorption device is to achieve maximum productivity in the processed gas stream at a given degree of separation and the flow of liquid absorbent per unit area of the membrane. In the cells of the cavity for gas and liquid should have a gap of a certain thickness, the value of which greatly affects the efficiency. The larger the thickness of the gap of the liquid, the lower the productivity of the resulting product, due to a decrease in the degree of absorption of gas in the liquid due to the deterioration of diffusion transfer. In the stripper mode, for a given degree of gas purification from a gas, a device with a large gap thickness does not allow high liquid productivity for the same reason. To increase the productivity of the device, it is necessary either to reduce the thickness of the gap, or, as is done in the known device, in the liquid cavities, the liquid is mixed by using turbulent inserts, which are implemented in practice as a drainage mesh. The same inserts play the role of elements that specify the thickness of the gap. In gas cavities, similar drainage nets can be used to set the gap thickness. However, the operating modes of the fluid flow in the device lie in the region of very small Reynolds numbers (of the order of several tens) and the use of drainage nets and any known turbulent systems does not lead to noticeable mixing of the fluid. In addition, the use of turbulizing inserts (in particular, in the form of drainage nets) leads to damage to the membrane during operation, and, ultimately, to a rather short service life of the device.
Задачей заявленной полезной модели является повышение эффективности использования мембранного контакторного абсорбционно-десорбционного устройства, за счет повышения производительности устройства по газовому потоку при его эксплуатации в режиме абсорбера; повышения производительности устройства по жидкостному потоку при его эксплуатации в режиме десорбера; повышения эксплуатационной надежности устройства.The objective of the claimed utility model is to increase the efficiency of using a membrane contactor absorption and desorption device, by increasing the productivity of the device in gas flow during its operation in the absorber mode; increase the productivity of the device in liquid flow during its operation in the stripper mode; increase the operational reliability of the device.
Поставленная задача достигается в абсорбционно-десорбционное устройстве, содержащем фланцы, между которыми размещено n-е количество двухполостных ячеек, ограниченных и разделенных мембраной, и коллекторы для подачи и отвода газа и жидкости в смежные полости ячеек, полости для жидкости и полости для газа дополнительно оснащены подложками. В полостях для газа подложки выполнены из жесткого пористого материала и размещены по всей площади ячеек. В полостях для The problem is achieved in an absorption and desorption device containing flanges, between which the nth number of two-cavity cells is located, bounded and separated by a membrane, and the collectors for supplying and discharging gas and liquid into adjacent cell cavities, liquid cavities, and gas cavities are additionally equipped substrates. In the gas cavities, the substrates are made of rigid porous material and are placed over the entire area of the cells. In the cavities for
жидкости подложки выполнены из материала непроницаемого для жидкости и размещены по периметру ячеек. Коллекторы для подачи и отвода газа и жидкости выполнены внутри фланцев и соединены с вертикальными сквозными каналами, выполненными в ячейках и подложках. Причем подложки в полостях для жидкости выполнены и размещены так, что через них проходят только каналы для подачи и отвода газа. Для того чтобы жидкость не проникала в полости для газа, каналы для подачи и отвода жидкости герметизированы от полостей для газа. Полости для жидкости могут быть оснащены дополнительными подложками, выполненными в виде полосок, ориентированных направлению движения жидкости.liquid substrates are made of a liquid impermeable material and placed around the perimeter of the cells. The collectors for supplying and discharging gas and liquid are made inside the flanges and connected to vertical through channels made in cells and substrates. Moreover, the substrates in the fluid cavities are made and arranged so that only channels for supplying and discharging gas pass through them. In order for the liquid not to penetrate into the gas cavities, the channels for supplying and discharging liquid are sealed from the gas cavities. The fluid cavities can be equipped with additional substrates made in the form of strips oriented to the direction of the fluid motion.
Оснащение устройства подложками из жесткого пористого материала, размещенными по всей площади ячеек в полостях для газа, позволяет исключить вероятность повреждения мембраны за счет элементов, задающих толщину зазора в этих полостях (сами подложки являются элементами, задающими эту толщину). Пористый материал должен обладать высокой проницаемостью, для того, чтобы не препятствовать свободному течению газа.Equipping the device with substrates of rigid porous material placed over the entire area of the cells in the gas cavities eliminates the possibility of damage to the membrane due to elements specifying the thickness of the gap in these cavities (the substrates themselves are elements defining this thickness). The porous material must have high permeability, so as not to impede the free flow of gas.
Оснащение устройства подложками из материала непроницаемого для жидкости, размещенными по периметру ячеек в полостях для жидкости позволяет обеспечить любую требуемую, причем, одинаковую толщину зазора полостей. Постоянные по всему модулю зазоры обеспечивают равномерное распределение потока жидкости между ячейками. Выбором подложки толщина зазора может быть задана достаточно малой для достижения максимально большой степени разделения газовой смеси. Кроме того, размещение этих подложек по периметру ячеек позволяет герметизировать полости для жидкости от окружающей среды.Equipping the device with substrates of liquid impermeable material placed around the perimeter of the cells in the liquid cavities allows you to provide any desired, moreover, the same thickness of the gap of the cavities. Constant gaps throughout the module ensure uniform distribution of fluid flow between cells. By choosing a substrate, the gap thickness can be set small enough to achieve the largest possible degree of separation of the gas mixture. In addition, the placement of these substrates around the perimeter of the cells allows you to seal the cavity for the liquid from the environment.
Выполнение в ячейках и подложках сквозных каналов, соединенных с коллекторами, позволяет подавать и отводить газ и жидкость одновременно от всех ячеек, т.е. обеспечивать их параллельный режим работы. Причем каждый коллектор оказывается общим для всех ячеек. Сам по себе параллельный режим работы ячеек позволяет обеспечить стабильную гидравлику при любом числе ячеек в модуле.The implementation in the cells and substrates of through channels connected to the collectors allows the supply and removal of gas and liquid simultaneously from all cells, i.e. provide their parallel mode of operation. Moreover, each collector is common to all cells. By itself, the parallel mode of operation of the cells allows for stable hydraulics for any number of cells in the module.
Для удобства коллекторы для подачи и отвода газа и жидкости выполнены внутри фланцев.For convenience, manifolds for supplying and discharging gas and liquid are made inside the flanges.
Расположение подложек в полостях для жидкости по периметру ячеек и выполнение в них только каналов для подачи и отвода газа позволяет герметизировать полости для жидкости от подаваемого в устройство газа.The location of the substrates in the liquid cavities around the perimeter of the cells and the execution of only channels for supplying and discharging gas in them allows sealing the liquid cavities from the gas supplied to the device.
Каналы для подачи и отвода жидкости также герметизированы от полостей для газа.The channels for supplying and discharging liquid are also sealed from gas cavities.
Дополнительно устройство может быть оснащено подложками, выполненными в виде полосок, размещенными в полостях для жидкости и ориентированными по направлению движения жидкости. Тем самым создаются условия для более надежного поддержания толщины зазора в полостях для жидкости и снижается вероятность образования застойных зон течения жидкости, что повышает эффективность работы устройства.Additionally, the device can be equipped with substrates made in the form of strips placed in the cavities for the liquid and oriented in the direction of movement of the liquid. This creates the conditions for more reliable maintenance of the thickness of the gap in the cavities for liquids and reduces the likelihood of stagnant zones of fluid flow, which increases the efficiency of the device.
Устройство может быть использовано при повышенном давлении как в газовой, так и в жидкой фазах, что повышает его сорбционные свойства. Это обеспечивается тем, что мембрана везде плотно прилегает к ровной твердой пористой подложке и не контактирует с неровными элементами (дренажными сетками), как это используется в известном устройстве.The device can be used at elevated pressure in both the gas and liquid phases, which increases its sorption properties. This is ensured by the fact that the membrane everywhere tightly adheres to an even solid porous substrate and does not come into contact with uneven elements (drainage nets), as is used in the known device.
При реализации данного устройства его удельная поверхность мембранного контакта между жидкостью и газом составляет до 250-300 м2/м3.When implementing this device, its specific surface area of the membrane contact between the liquid and gas is up to 250-300 m2 / m3.
На фиг.1 приведен общий вид абсорбционно-десорбционного устройства. На фиг.2 приведена детализация компоновки ячеек между фланцами. На фиг.3 приведена детализация ячейки.Figure 1 shows a General view of the absorption-desorption device. Figure 2 shows the detail layout of the cells between the flanges. Figure 3 shows the detail of the cell.
Абсорбционно-десорбционное устройство, содержит верхний 1 и нижний 2 фланцы, между которыми размещено n-е количество двухполостных ячеек (см. фиг.1) Полости ячеек 7, 8 ограниченны и разделены мембраной 11 (см. фиг.3). По всей площади ячеек в полостях для газа 7 установлены подложки 14 из жесткого пористого материала (см. фиг.3), герметизированные вокруг от окружающей среды. В полостях для жидкости 8 по периметру ячеек установлены подложки 12 из материала, непроницаемого для жидкости. Коллекторы для подачи и отвода газа 3, 4 и для подачи и отвода жидкости 5, 6 выполнены внутри фланцев (см. фиг.2) и соединены с вертикальными сквозными каналами 10 и 9, выполненными в ячейках и подложках (см. фиг.2, фиг.3). Через подложки 12 в полостях для жидкости 8 проходят только каналы 10 для подачи и отвода газа (см. фиг.3). Подобное выполнение каналов означает, что каналы для подвода и отвода газа всегда должны быть ближе к торцам ячеек, чем каналы для подвода и отвода жидкости. Каналы 9 для подачи и отвода жидкости герметизированы (например, проклеены) от полостей для газа 7 (см. фиг.3). Количество вертикальных каналов и их расположение должны быть такими, чтобы обеспечить равномерное распределение потоков жидкости и газа в начальных частях полостей. Полости для жидкости 8 могут быть оснащены дополнительными подложками 13, выполненными в виде полосок, ориентированных направлению движения жидкости (см. фиг.3). Боковая поверхность модуля также должна быть герметизирована для предотвращения утечек газа во внешнюю среду.The absorption and desorption device contains the upper 1 and lower 2 flanges, between which the nth number of two-cavity cells is placed (see FIG. 1). The cavities of the cells 7, 8 are bounded and separated by a membrane 11 (see FIG. 3). Over the entire area of the cells in the gas cavities 7, substrates 14 of rigid porous material are installed (see FIG. 3), sealed around from the environment. In the cavities for the fluid 8 around the perimeter of the cells, substrates 12 of a material impervious to liquid are installed. The collectors for supplying and discharging gas 3, 4 and for supplying and discharging liquid 5, 6 are made inside the flanges (see Fig. 2) and are connected to vertical through channels 10 and 9 made in cells and substrates (see Fig. 2, figure 3). Only channels 10 for supplying and discharging gas pass through the substrates 12 in the fluid cavities 8 (see FIG. 3). Such a design of the channels means that the channels for supplying and discharging gas must always be closer to the ends of the cells than the channels for supplying and discharging liquid. The channels 9 for supplying and discharging liquid are sealed (for example, glued) from the gas cavities 7 (see Fig. 3). The number of vertical channels and their location should be such as to ensure uniform distribution of fluid and gas flows in the initial parts of the cavities. The fluid cavities 8 can be equipped with additional substrates 13, made in the form of strips oriented to the direction of fluid movement (see Fig. 3). The side surface of the module must also be sealed to prevent gas leaks into the environment.
Абсорбционно-десорбционное устройство работает следующим образом. Жидкость подают, например, в правый коллектор 5 верхнего фланца 1 (см. фиг.1, фиг.2), откуда она поступает в вертикальные каналы 9, распределяется между всеми жидкостными полостями 8 и движется справа-налево вдоль полостей в ячейках. Поскольку газовые полости 7 герметизированы от жидкостных каналов 8, жидкость движется только в жидкостных полостях. Дойдя до противоположного торца ячейки жидкость поступает в вертикальные жидкостные каналы 9 и отводится через левый жидкостной коллектор 6 на нижнем фланце 2. Движущей силой для потока жидкости является избыточное давление, создаваемое, например, жидкостным насосом.The absorption-desorption device operates as follows. The liquid is supplied, for example, to the right manifold 5 of the upper flange 1 (see FIG. 1, FIG. 2), from where it enters the vertical channels 9, is distributed between all the fluid cavities 8 and moves from right to left along the cavities in the cells. Since the gas cavity 7 is sealed from the liquid channels 8, the liquid moves only in the liquid cavities. Having reached the opposite end of the cell, the fluid enters the vertical fluid channels 9 and is discharged through the left fluid manifold 6 on the lower flange 2. The driving force for the fluid flow is the excess pressure generated, for example, by a liquid pump.
Газ подают через левый коллектор 4 в нижнем фланце 2. Через каналы газ распределяется между всеми газовыми полостями 7 ячеек и движется в пористой подложке 14 слева-направо противотоком потоку жидкости. Поскольку газовые каналы выполнены в подложке в жидкостных каналах, газ не может попасть в жидкостные полости 8. Далее газ, дойдя до противоположного торца ячейки, поступает в вертикальные газовые каналы 10 и отводится через правый газовый коллектор 3 на верхнем фланце 1. Таким образом, газ и жидкость движутся навстречу друг другу, но не контактируют между собой. Поскольку мембрана является полупроницаемой для газа, его компоненты могут продиффундировать сквозь нее из газовой фазы в жидкую или наоборот.Gas is supplied through the left manifold 4 in the lower flange 2. Through the channels, gas is distributed between all gas cavities of 7 cells and moves in the porous substrate 14 from left to right in countercurrent flow to the liquid. Since the gas channels are made in the substrate in the liquid channels, the gas cannot enter the liquid cavities 8. Then the gas, reaching the opposite end of the cell, enters the vertical gas channels 10 and is discharged through the right gas manifold 3 on the upper flange 1. Thus, the gas and liquid move towards each other, but do not contact each other. Since the membrane is semi-permeable to gas, its components can diffuse through it from the gas phase to the liquid phase or vice versa.
В зависимости от поставленной задачи в устройстве можно организовать также и прямоточный режим течения, когда газ и жидкость подают в соответствующие коллекторы в одном фланце, например, в верхнем 1, а отводят через коллекторы на противоположном фланце 2.Depending on the task in the device, it is also possible to organize a direct-flow mode of flow, when gas and liquid are supplied to the corresponding collectors in one flange, for example, in the upper 1, and removed through the collectors on the opposite flange 2.
При использовании устройства в режиме абсорбера в качестве жидкости используют вещества, хорошо растворяющие определенные компоненты газовой смеси (например, воду или раствор моноэтаноламина при необходимости очистить газовую смесь от СО2). По мере течения газ обедняется, а жидкость насыщается этими компонентами.When using the device in the absorber mode, substances that well dissolve certain components of the gas mixture (for example, water or a monoethanolamine solution, if necessary, clean the gas mixture from CO 2 ) are used as the liquid. As the gas flows, it depletes and the liquid becomes saturated with these components.
При использовании устройства в режиме десорбера (для очистки жидкости от растворенных в ней газов) используют труднорастворимые и не содержащие растворенных в жидкости компонентов газовые смеси или чистые газы. В этом случае перенос компонент осуществляется из жидкой фазы в газовую. В режиме десорбера можно использовать вакуумную откачку от одного из газовых коллекторов. Другой газовый коллектор в этом случае должен быть закрыт.When using the device in the stripper mode (to clean the liquid from the gases dissolved in it), gas mixtures or pure gases that are not dissolved in the liquid components are used. In this case, the components are transferred from the liquid phase to the gas phase. In stripper mode, you can use vacuum pumping from one of the gas manifolds. The other gas manifold in this case must be closed.
На практике, в случае использования токсичных или дорогостоящих жидкостей, используют замкнутый жидкостного контура для чего требуется два абсорбционно-десорбционных устройства. На абсорбер подают исходную газовую смесь и очищают ее In practice, in the case of using toxic or expensive liquids, a closed fluid circuit is used, which requires two absorption-desorption devices. The source gas mixture is fed to the absorber and cleaned.
от хорошо растворимых компонентов. Вышедшую из абсорбера жидкость подают на соответствующий коллектор десорбера, где ее очищают от поглощенных газовых компонент. Очищенную жидкость жидкостным насосом возвращают на входной жидкостной коллектор абсорбера. По жидкости организуется замкнутый цикл, и ее потери обусловлены только испарением через мембрану. Такой режим работы называется рециркуляционным. В рециркуляционном режиме в десорбере могут быть использованы различные способы удаления растворенных газовых компонент. Одним из способов является создание разницы давлений газа в абсорбере и десорбере, которая может быть реализована сжатием газа перед подачей в абсорбер или вакуумной откачкой газа из десорбера. Второй способ - работа абсорбера и десорбера при различных температурах. Обычно в этом случае жидкость перед подачей в абсорбер охлаждают, а перед подачей в десорбер - нагревают. Третий способ - отдувка в десорбере растворенных в жидкости компонентов трудно растворимым газом или смесью.from well soluble components. The liquid emerging from the absorber is fed to the corresponding collector of the stripper, where it is cleaned of the absorbed gas components. The purified liquid is returned to the inlet manifold of the absorber by a liquid pump. A closed cycle is organized in the liquid, and its losses are caused only by evaporation through the membrane. This mode of operation is called recirculation. In the recirculation mode in the stripper, various methods for removing dissolved gas components can be used. One of the methods is to create a gas pressure difference in the absorber and stripper, which can be realized by compressing the gas before feeding it into the absorber or by vacuum pumping gas from the stripper. The second method is the operation of the absorber and stripper at various temperatures. Typically, in this case, the liquid is cooled before being fed to the absorber, and heated before being fed to the stripper. The third method is blowing in a stripper of components dissolved in a liquid with a hardly soluble gas or mixture.
Примеры реализации устройства.Examples of device implementation.
Пример 1. Устройство используется в режиме абсорбера. Решается задача очистки биогаза от углекислого газа. Концентрации компонентов в исходной смеси: СО2 - 40%, СН4 - 60%.Example 1. The device is used in the absorber mode. The problem of cleaning biogas from carbon dioxide is being solved. The concentration of the components in the initial mixture: CO 2 - 40%, CH 4 - 60%.
В абсорбционном устройстве используется непористая асимметричная мембрана поливинилтриметилсилан (ПВТМС) с толщиной селективного слоя 0,2 мкм. Рабочая площадь мембраны составляет 1 м2. В полостях для жидкости использованы подложки из лавсана толщиной 0,1 мм. В полостях для газа использованы подложки из двух гофрированных листов мипласта, сложенных гофрами под углом друг к другу. Плоские поверхности листов контактируют с мембраной. В модуле использовано 9 двухполостных ячеек.The absorption device uses a non-porous asymmetric polyvinyltrimethylsilane (PVTMS) membrane with a selective layer thickness of 0.2 μm. The working area of the membrane is 1 m 2 . In the cavities for liquids, 0.1 mm thick lavsan substrates were used. In the gas cavities, substrates of two corrugated miplast sheets folded by corrugations at an angle to each other were used. The flat surfaces of the sheets are in contact with the membrane. The module used 9 two-cavity cells.
В качестве жидкого абсорбента используется вода.Water is used as a liquid absorbent.
Воду с расходом 100 л/час нагнетают жидкостным насосом в один из жидкостных коллекторов под избыточным давлением 0,013 МПа. Биогаз при атмосферном давлении подают в газовый коллектор на противоположном фланце с расходом 50 л/час. Таким образом в устройстве использовано противоточное течение жидкости и газа.Water with a flow rate of 100 l / h is pumped by a liquid pump into one of the liquid collectors under an overpressure of 0.013 MPa. Biogas at atmospheric pressure is fed into the gas manifold on the opposite flange with a flow rate of 50 l / h. Thus, the device uses a countercurrent flow of liquid and gas.
По мере течения биогаз обедняется по углекислому газу, а жидкость насыщается им. В результате на выходном газовом коллекторе получается газовый продукт с расходом около 30 л/час, обогащенный по метану до 95,2%. В состав выходящего газа кроме метана входят около 1% углекислого газа, 2% паров воды и порядка 0,8% кислорода и 1% азота. Азот и кислород проникают в газовый поток за счет того, что подаваемая вода насыщена воздухом. При использовании дистиллированной воды обогащение по метану достигает до 98%.As the flow progresses, biogas is depleted in carbon dioxide, and the liquid is saturated with it. As a result, a gas product is obtained at the outlet gas manifold with a flow rate of about 30 l / h, methane enriched to 95.2%. Except methane, about 1% of carbon dioxide, 2% of water vapor and about 0.8% of oxygen and 1% of nitrogen are part of the exhaust gas. Nitrogen and oxygen penetrate the gas stream due to the fact that the supplied water is saturated with air. When using distilled water, methane enrichment reaches up to 98%.
Пример 2. Используются два устройства в рециркуляционном режиме. Решается задача очистки биогаза от углекислого газа и получения воздуха, обогащенного углекислым газом.Example 2. Two devices are used in recirculation mode. The problem of cleaning biogas from carbon dioxide and obtaining air enriched in carbon dioxide is being solved.
В качестве абсорбера и десорбера использованы два одинаковых модуля с параметрами, совпадающими с устройством по примеру 1.As an absorber and a stripper, two identical modules with parameters matching the device of example 1 were used.
В качестве жидкого абсорбента используется дистиллированная вода, циркулирующая по замкнутому контуру.As a liquid absorbent, distilled water circulating in a closed circuit is used.
Воду с расходом 100 л/час нагнетают жидкостным насосом в верхний жидкостной коллектор абсорбера под избыточным давлением 0,026 МПа. Биогаз при атмосферном давлении подают в нижний газовый коллектор абсорбера с расходом 50 л/час. В абсорбере использовано противоточное течение жидкости и газа.Water with a flow rate of 100 l / h is pumped with a liquid pump into the upper liquid reservoir of the absorber under an overpressure of 0.026 MPa. At atmospheric pressure, biogas is supplied to the lower gas collector of the absorber with a flow rate of 50 l / h. The countercurrent flow of liquid and gas is used in the absorber.
Из нижнего жидкостного коллектора абсорбера воду отводят и подают в верхний жидкостной коллектор десорбера. Прошедшую через десорбер воду отводят из нижнего жидкостного коллектора, подают на жидкостной насос и возвращают на верхний жидкостной коллектор абсорбера.From the lower liquid collector of the absorber, water is withdrawn and fed to the upper liquid collector of the desorber. Water passing through the stripper is discharged from the lower liquid collector, fed to the liquid pump and returned to the upper liquid collector of the absorber.
В нижний газовый коллектор десорбера подают воздух с расходом 400 л/час и отводят его из верхнего газового коллектора. В десорбере также использовано противоточное течение жидкости и газа.Air is supplied to the lower gas collector of the stripper at a flow rate of 400 l / h and it is removed from the upper gas collector. The countercurrent flow of liquid and gas is also used in the stripper.
В десорбере происходит частичное удаление углекислого газа из воды в воздух.The stripper partially removes carbon dioxide from water to air.
В результате на установке получены следующие газовые продукты:As a result, the following gas products were obtained at the installation:
- на выходе из верхнего газового коллектора абсорбера получен газовый продукт с расходом около 30 л/час, обогащенный метаном до 93%.- at the exit from the upper gas collector of the absorber, a gas product with a flow rate of about 30 l / h, enriched with methane up to 93%, was obtained.
- на выходе из верхнего газового коллектора десорбера получен воздух с расходом около 400 л/час, обогащенный углекислым газом до 4,3%.- at the exit from the upper gas stripper of the stripper, air was obtained with a flow rate of about 400 l / h, enriched with carbon dioxide up to 4.3%.
Воздух, обогащенный углекислым газом может быть использован для подкормки растений в тепличных хозяйствах.Carbon dioxide enriched air can be used to feed plants in greenhouses.
Незначительное снижение концентрации метана в газовом продукте из абсорбера по сравнению с примером 1 связано с неполным удалением СО2 из воды в десорбере. Дополнительно в десорбере в воду из воздуха сорбируется часть кислорода и азота, которые десорбируются в газовый продукт из воды в абсорбере.A slight decrease in the concentration of methane in the gas product from the absorber compared to Example 1 is due to the incomplete removal of CO 2 from the water in the stripper. Additionally, part of the oxygen and nitrogen are adsorbed into the water from the air in the stripper, which are desorbed into the gas product from the water in the absorber.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133113/22U RU51898U1 (en) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | ABSORPTION AND DESORPTION DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133113/22U RU51898U1 (en) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | ABSORPTION AND DESORPTION DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU51898U1 true RU51898U1 (en) | 2006-03-10 |
Family
ID=36116371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005133113/22U RU51898U1 (en) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | ABSORPTION AND DESORPTION DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU51898U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508157C2 (en) * | 2008-12-03 | 2014-02-27 | Дге Др.-Инж. Гюнтер Инжиниринг Гмбх | Method and system of green gas cleaning, in particular, biogas for production of methane |
-
2005
- 2005-10-28 RU RU2005133113/22U patent/RU51898U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508157C2 (en) * | 2008-12-03 | 2014-02-27 | Дге Др.-Инж. Гюнтер Инжиниринг Гмбх | Method and system of green gas cleaning, in particular, biogas for production of methane |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9541302B2 (en) | Flat panel contactors and methods | |
| CA1266367A (en) | Selective-permeation gas-separation process and apparatus | |
| KR101354680B1 (en) | Carbon dioxide separating apparatus using silicone separators | |
| WO2010151271A1 (en) | Method and apparatus for gas removal | |
| CN101584960A (en) | Separator and separation and purification method of gas-liquid phase absorbing membrane | |
| MXPA06006143A (en) | Membrane modules and integrated membrane cassettes. | |
| Beggel et al. | A novel gas purification system for biologically produced gases | |
| US9937464B2 (en) | Device for separating carbon dioxide using silicone separation film and method for manufacturing same | |
| KR101862769B1 (en) | High purity methane gas purification apparatus and method from the biogas | |
| CN101760270A (en) | Method for removing and recycling CO2 in natural gas | |
| JP6267451B2 (en) | Gas separation device and gas separation method | |
| Lee et al. | Integrated membrane contactor absorber/regeneration column process for CO2 capture with large scale module at various operating conditions | |
| RU51898U1 (en) | ABSORPTION AND DESORPTION DEVICE | |
| CN116617810B (en) | Granulator exhaust treatment equipment | |
| JP5758638B2 (en) | Vacuum evaporation type VOC recovery apparatus and method | |
| JP2007253104A (en) | Gaseous carbon dioxide separator and gaseous carbon dioxide separation method | |
| RU2304457C2 (en) | Absorption-desorbing arrangement | |
| Wazir et al. | Application of Membrane Contactor Technology for Post‐combustion Carbon Dioxide (CO 2) Capture | |
| US20210069651A1 (en) | Universal Planar Membrane Device for Mass Transfer | |
| TWI771584B (en) | Adsorption apparatus and adsorption method | |
| JP2007160238A (en) | Gas separation membrane module and gas separation method | |
| KR102374527B1 (en) | Flue Gas Treatment Device Using Flooding in Scrubber Equipped with Packing | |
| CN114591769A (en) | Membrane system structure for removing hydrogen sulfide from natural gas | |
| JPS61200808A (en) | Apparatus for filtering solution | |
| JP2014240075A (en) | Vacuum-evaporation-based voc recovery apparatus and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MG1K | Anticipatory lapse of a utility model patent in case of granting an identical utility model |
Ref document number: 2005133111 Country of ref document: RU Effective date: 20070820 |