5194416234

16    Analiza porównawcza technologii produkcji tlenu z wykorzystaniem membran...

16    Analiza porównawcza technologii produkcji tlenu z wykorzystaniem membran...

Temperatura pary świeżej na wyjściu z kotła	t5s	°C	604,9
Temperatura wody zasilającej	tls	°c	297
Ciśnienie pary świeżej na wylocie z kotła	P5s	MPa	30,1
Temperatura pary wtórnie przegrzanej na wyjściu z kotła	t8s	°C	622,4
Ciśnienie pary wtórnej na wylocie z kotła	P8s	MPa	5,12

3. Technologia separacji powietrza przy użyciu membran ceramicznych

Membrany wysokotemperaturowe ceramiczne wykorzystywane są do produkcji tlenu z powietrza. Metoda ta opiera się na zjawisku przewodnictwa jonów tlenu 0‘‘ przez materiał membrany, które zachodzi w temperaturze 700 - 900°C [5,2]. Cząsteczki tlenu adsorbują na powierzchni membrany, łącza się z wolnymi elektronami i ulegają dysocjacji jonowej. Jony tlenu transportowane są na drugą stronę membrany, gdzie oddają elektrony rozpadając się na tlen cząsteczkowy i następnie ulegają desorpcji w fazę gazową. Siłę napędową procesu stanowi różnica ciśnień cząstkowych po obu stronach membrany. Metoda pozwala otrzymać tlen o czystości 100%.

Jednostkowy strumień tlenu wyznaczany jest z zależności:

j₀. = C ■ ln(^^Po2^^F) , mol/sm^:    (3.1)

(Pol)p

gdzie: (po2)f^_ ciśnienie cząstkowe tlenu po stronie zasilania (powietrza), (Po2)p- ciśnienie cząstkowe tlenu po stronie permeatu.

Stała C występująca w zależności (3.1) wyznaczona jest z równania [3.2]:

(3.2)

R T

=(    ' r^mb )-o.

16F²d    '

gdzie:

R - uniwersalna stała gazowa, J/molK,

F - stała Faradaya, C/mol,

o, - współczynnik przewodnictwa jonowego, S/m,

T_memb - temperatura membrany, K, d - grubość membrany.

Jednostkowy strumień permeatu zależny jest od temperatury T, grubości d, właściwości materiału membrany (np. o) oraz różnicy ciśnień cząstkowych tlenu po stronie permeatu i zasilania modułu.

4. Obliczenia technologii separacji powietrza z wykorzystaniem membran ceramicznych

Model instalacji separacji tlenu z powietrza został zbudowany w programie GateCycle™.