3.5.5. Принципиальная схема пилотной установки прямой контактной мембранной дистилляции.
Рис. 3.5.4. Принципиальная схема экспериментальной установки: 1 емкость для исходного раствора (термостат); 2 мембранная ячейка; 3 полупроницаемая мембрана; 4,9 ротаметры; 5,6,10,11 термометры; 7 термостат с насосом (не указан); 8 емкость для пермеата. Как видно на приведенных схемах, типичная установка для мембранной дистилляции состоит из двух резервуаров, разделенных пористой мембраной. В случае применения плоских мембран, две камеры разделяет непосредственно мембрана, жестко закрепленная в ячейке. В случае использования мембран трубчатой формы или половолоконных модулей одним из резервуаров служит собственно внутренняя полость мембраны, и конфигурация модуля аналогична кожухотрубчатому теплообменнику К поверхности мембраны разделяемая жидкая смесь должна подаваться нагретой до определенной температуры (выбор температуры индивидуален для каждого конкретного процесса). В лабораторных условиях возможна установка нагревательного элемента непосредственно в мембранный аппарат (рис.3.5.2-3.5.3), однако это целесообразно только при небольших объемах мембранного аппарата, а также при отсутствии рецикла. Более эффективным решением является создание отдельной емкости, в которой производится нагрев разделяемой смеси, а затем ее подача при помощи насоса в мембранный аппарат. Подобная конструкция установки обеспечивает возможность создания рецикла и позволяет проводить разделение при помощи мембран различной геометрической формы (рис. 3.5.1, 3.5.4). Вторым важным узлом установок мембранной дистилляции является конденсатор, который может представлять собой вакуумный резервуар, либо иметь иную конструкцию, в зависимости от типа реализуемой мембранной дистилляции. Для интенсификации процесса лабораторные установки часто снабжают перемешивающим устройством. Обычно это применяется в аппаратах с плоскими мембранами и при отсутствии рециркуляции потока жидкости. Для фиксирования параметров процесса любая установка должна быть снабжена необходимыми контрольно-измерительными приборами и предполагать возможность отбора проб как исходной смеси, так и пермеата. На рисунках 3.5.5 и 3.5.6 приведены принципиальные схемы пилотных установок прямой контактной мембранной дистилляции и вакуумной мембранной дистилляции соответственно, предложенные исследователями из Технологического Института Нью-Джерси [26].
Рис. 3.5.3. Схема лабораторной установки мембранной дистилляции с плоскими мембранами: 1 раствор; 2- пермеат; 3 змеевик; 4 рубашка; 5 термостаты; 6 механическая мешалка; 7- магнитная мешалка; 8- мерная колба; 9 мембрана; 10 решетка.
Рис. 3.5.2. Схема ячейки для изучения процесса мембранной дистилляции в лабораторных условиях. Более детальные схемы установок мембранной дистилляции приведены на рисунках 3.5.3 и 3.5.4. На рисунке 3.5.3 изображена установка, рассчитанная на небольшие объемы разделяемой смеси, тогда как на рисунке 3.5.4 изображена более масштабная установка. Рассмотрим более подробно устройство установки, изображенной на рисунке 3.5.4. Она включает в себя два циркуляционных контура - раствора и пермеата. Установка работает следующим образом: исходный раствор из термостата 1 подается в мембранную ячейку 2, где происходит его концентрирование в результате удаления растворителя через полупроницаемую мембрану 3. Расход исходного раствора контролируют с помощью ротаметра 4, температуру на входе и выходе из ячейки измеряют термометрами 5 и б соответственно. Циркуляцию пермеата осуществляют посредством термостата 7 с насосом. Производительность процесса оцениваот по уровню пермеата в емкости 8. Расход пермеата определяют ротаметром 9, температуру на входе и выходе из ячейки измеряют термометрами 10 и 11 соответственно.
Рис. 3.5.1. Схематическое изображение лабораторной установки мембранной дистилляции с половолоконными мембранами: 1 мембранный модуль; 2 нагреватель; 3- конденсатор. На рисунке 3.5.2 приведена схема ячейки с плоскими мембранами для исследования процесса мембранной дистилляции в лабораторных условиях.
Испарение через мембрану3.5. Лабораторные ячейки, установки МД Для проведения процесса мембранной дистилляции используются мембраны самых различных геометрических форм: - плоские; - трубчатые; - половолоконные; - рулонные. Соответственно, лабораторные ячейки несколько различаются не только в зависимости от типа мембранной дистилляции, но и в зависимости от типа мембраны. На рисунке 3.5.1 представлено схематическое изображение лабораторной установки с половолоконными мембранами [31].
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Лабораторные ячейки, установки МД
Комментариев нет:
Отправить комментарий