5194416238

Współczesne problemy energetyki 19

Na wykresie zestawiono również powierzchnię membrany w zależności od stopnia odzysku tlenu. Powierzchnia membrany jest funkcją rosnącą wraz ze wzrostem stopnia odzysku tlenu.

Rys. 4.3. Zależność wskaźnika potrzeb własnych oraz powierzchni membrany od stopnia odzysku tlenu w membranie

5. Technologia membranowo-kriogeniczna separacji tlenu z powietrza

Proces produkcji tlenu odbywa się w module kombinowanym membranowo-kriogenicznym. Pierwszy stopień układu stanowi instalacja membranowa, gdzie następuje zwiększenie koncentracji tlenu w powietrzu. W drugim etapie separowany czynnik kierowany jest do kolumn destylacji niskotemperaturowej. Końcowa czystość wyprodukowanego tlenu w kolumnach kriogenicznych wynosi 95%.

5.1. Mechanizm separacji gazu w module membranowym

Membranowa technologia separacji gazu oparta jest na zjawisku rozpuszczalnościowo-dyfuzyjnym, które polega na rozpuszczeniu i dyfuzji wzdłuż gradientu ciśnień poszczególnych składników separowanego medium. Strumień nadawy rozdzielany jest na dwie składowe: permeat oraz retentat. Permeat to część strumienia wzbogacona o składnik ulegający separacji na membranie, retentat to strumień, który pozostał przed membraną.

Schemat separacji powietrza przy użyciu membran przedstawia rysunek 5.1.

Po stronie permeatu zastosowano pompę próżniową, która jest siłą napędową procesu.

O zdolności separacyjnej danego materiału membranowego decyduje współczynnik przeni-kalności danej substancji przez membranę, który jest właściwością materiałową membrany. Strumień permeatu zależny jest od następujących parametrów: przepuszczalności (Pi), grubości (.*) i powierzchni membrany (A_m) oraz różnicy ciśnień cząstkowych składników po obu stronach membrany, tj. po stronie nadawy (p„Xj) i permeatu (p_pYi). Można go wyznaczyć z zależności: