Влияние подхода к определению газотранспортных характеристик мембранных материалов на результаты математического моделирования процесса газоразделения
- Авторы: Атласкин А.А.1, Крючков С.С.1, Степакова А.Н.1, Моисеенко И.С.1, Цивковский Н.С.1, Смородин К.А.1, Петухов А.Н.1,2, Атласкина М.Е.1, Воротынцев И.В.1
-
Учреждения:
- Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
- Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
- Выпуск: Том 13, № 6 (2023)
- Страницы: 464-474
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/2218-1172/article/view/231880
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117223060032
- EDN: https://elibrary.ru/HYEROY
- ID: 231880
Цитировать
Аннотация
В работе было выполнено исследование зависимости выходных характеристик газоразделительного мембранного процесса, определенных в ходе симуляции, от газотранспортных характеристик мембраны, заданных в качестве параметров модели мембранного модуля на примере лабораторного образца, содержащего полые волокна из полифениленоксида. Результатом такого комплексного исследования, включающего теоретический и экспериментальный подходы было определено, что при использовании газотранспортных характеристик, полученных для чистых газов для моделирования процесса, ошибка, выраженная в достижимой концентрации целевого компонента в потоке продукта, составляет от 1.5 до 8.8% в сравнении с экспериментально полученными значениями для модуля той же геометрии и одинаковой площадью мембраны. Такое расхождение может привести как к постановке недостижимых целевых показателей при создании технологической линии, так и к неверной технико-экономической оценке процесса. Таким образом, при проектировании технологических линий с привлечением средств математического моделирования следует опираться на газотранспортные характеристики материала и/или изделия, полученные для компонентов реальных или имитирующих реальные газовые смеси.
Ключевые слова
Об авторах
А. А. Атласкин
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Автор, ответственный за переписку.
Email: atlaskin.a.a@muctr.ru
Россия, 125047, Москва, Миусская пл., 9
С. С. Крючков
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: atlaskin.a.a@muctr.ru
Россия, 125047, Москва, Миусская пл., 9
А. Н. Степакова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: atlaskin.a.a@muctr.ru
Россия, 125047, Москва, Миусская пл., 9
И. С. Моисеенко
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: atlaskin.a.a@muctr.ru
Россия, 125047, Москва, Миусская пл., 9
Н. С. Цивковский
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: atlaskin.a.a@muctr.ru
Россия, 125047, Москва, Миусская пл., 9
К. А. Смородин
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: atlaskin.a.a@muctr.ru
Россия, 125047, Москва, Миусская пл., 9
А. Н. Петухов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева; Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Email: atlaskin.a.a@muctr.ru
Россия, 125047, Москва, Миусская пл., 9; Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
М. Е. Атласкина
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: atlaskin.a.a@muctr.ru
Россия, 125047, Москва, Миусская пл., 9
И. В. Воротынцев
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: atlaskin.a.a@muctr.ru
Россия, 125047, Москва, Миусская пл., 9
Список литературы
- Alsawaftah N., Abuwatfa W., Darwish N., Husseini G. // Water. 2021. V. 13. I. 9. P. 1327.
- Chaturvedi P., Moehring N.K., Cheng P., Vlassiouk I., Boutilier M.S.H., Kidambi P.R. // J. Materials Chemistry A. 2022. V. 10. I. 37. P. 19797–19810.
- Trubyanov M.M., Drozdov P.N., Atlaskin A.A., Battalov S.V., Puzanov E.S., Vorotyntsev A.V., Petukhov A.N., Vorotyntsev V.M., Vorotyntsev I.V. // J. Membrane Science. 2017. V. 530. P. 53–64.
- Trubyanov M.M., Kirillov S.Y., Vorotyntsev A.V., Sazanova T.S., Atlaskin A.A., Petukhov A.N., Kirillov Y.P., Vorotyntsev I.V. // J. Membrane Science. 2019. V. 587. № 117173.
- Ahmad F., Lau K.K., Shariff A.M., Murshid G. // Computers & Chemical Engineering. 2012. V. 36. I. 1. P. 119–128.
- Chu Y., He X. // Membranes. 2018. V. 8. I. 4. P. 118.
- Atlaskin A.A., Trubyanov M.M., Yanbikov N.R., Bukovsky M.V., Drozdov P.N., Vorotyntsev V.M., Vorotyntsev I.V. // Petroleum Chemistry. 2018. V. 58. I. 6.
- Merkel T.C., Lin H., Wei X., Baker R. // J. Membrane Science. 2010. V. 359. I. 1–2. P. 126–139.
- Bounaceur R., Berger E., Pfister M., Ramirez Santos A.A., Favre E. // J. Membrane Science. 2017. V. 523. P. 77–91.
- Zhao L., Riensche E., Menzer R., Blum L., Stolten D. // J. Membrane Science. 2008. V. 325. I. 1. P. 284–294.
- Brunetti A., Zito P.F., Borisov I., Grushevenko E., Volkov V., Volkov A., Barbieri G. // Fuel Processing Technology. 2020. V. 210. № 106550.
- 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. // Membranes. 2023. V. 13. I. 3. P. 270.
- Yang X., Duke M., Zhang J., Li J. De // Separation and Purification Technology. 2019. V. 224. P. 121–131.
- Maarefian M., Bandehali S., Azami S., Sanaeepur H., Moghadassi A. // International J. Energy Research. 2019. V. 43. I. 14. P. 8217–8229.
- Trubyanov M.M., Mochalov G.M., Suvorov S.S., Puzanov E.S., Petukhov A.N., Vorotyntsev I.V., Vorotyntsev V.M. // J. Chromatography A. 2018. V. 1560. P. 71–77.
- Petukhov A.N., Atlaskin A.A., Kryuchkov S.S., Smorodin K.A., Zarubin D.M., Petukhova A.N., Atlaskina M.E., Nyuchev A.V., Vorotyntsev A.V., Trubyanov M.M., Vorotyntsev I. V., Vorotynstev V.M. // Chemical Engineering J. 2020. P. 127726.
- Grushevenko E.A., Borisov I.L., Bakhtin D.S., Bondarenko G.N., Levin I.S., Volkov A.V. // Reactive and Functional Polymers. 2019. V. 134. P. 156–165.
- Zhmakin V., Shalygin M., Khotimskiy V., Matson S., Teplyakov V. // Separation and Purification Technology. 2019. V. 212. P. 877–886.
- Ovcharova A., Vasilevsky V., Borisov I., Bazhenov S., Volkov A., Bildyukevich A., Volkov V. // Separation and Purification Technology. 2017. V. 183. P. 162–172.
- Anselmi H., Mirgaux O., Bounaceur R., Patisson F. // Chemical Engineering & Technology. 2019. V. 42. I. 4. P. 797–804.
- Lin H., Freeman B.D. // J. Membrane Science. 2004. V. 239. I. 1. P. 105–117.
- Kim J.H., Lee Y.M. // J. Membrane Science. 2001. V. 193. I. 2. P. 209–225.
- Deng L., Hägg M.B. // International J. Greenhouse Gas Control. 2010. V. 4. I. 4. P. 638–646.
- Deng L., Kim T.J., Hägg M.B. // J. Membrane Science. 2009. V. 340. I. 1–2. P. 154–163.
- Houde A.Y., Krishnakumar B., Charati S.G., Stern S.A., Wiley J. // J. Applied Polymer Science. 1996. V. 62. I. 13. P. 2181–2192.
- Daham Wiheeb A., Mun A., Karim E.A., Mohammed T.E., Othman R. // Diyala J. Engineering Sciences. 2015. P. 846–854.
- Niknejad S.M.S., Savoji H., Pourafshari Chenar M., Soltanieh M. // International J. Environmental Science and Technology. 2017. V. 14. I. 2. P. 375–384.
- Orme C.J., Stewart F.F. // J. Membrane Science. 2005. V. 253. I. 1–2. P. 243–249.
- Makhloufi C., Roizard D., Favre E. // J. Membrane Science. 2013. V. 441. P. 63–72.
- Vorotyntsev I.V., Shablykin D.N., Drozdov P.N., Trubyanov M.M., Petukhov A.N., Battalov S.V. // Petroleum Chemistry. 2017. V. 57. I. 2. P. 172–181.
- Modigell M., Schumacher M., Teplyakov V.V., Zenkevich V.B. // Desalination. 2008. V. 224. I. 1–3. P. 186–190.
- Platé N.A., Bokarev A.K., Kaliuzhnyi N.E., Litvinova E.G., Khotimskii V.S., Volkov V.V., Yampol’skii Yu.P. // J. Membrane Science. 1991. V. 60. I. 1. P. 13–24.
- Vorotyntsev I.V., Drozdov P.N., Karyakin N.V. // Inorganic Materials. 2006. V. 42. I. 3. P. 231–235.
- Makhloufi C., Belaissaoui B., Roizard D., Favre E. // Procedia Engineering. 2012. V. 44. P. 143–146.
- Phillip W.A., Martono E., Chen L., Hillmyer M.A., Cussler E.L. // J. Membrane Science. 2009. V. 337. I. 1. P. 39–46.
- Barrer R.M., Barrie J.A., Slater J. // J. Polymer Science. 1958. V. 27. I. 115. P. 177–197.
- GitHub – CCSI-Toolset/membrane_model: Membrane Separation Model: Updated hollow fiber membrane model and system example for carbon capture., (n.d.). https://github.com/CCSI-Toolset/membrane_model.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)