دستگاه ممبران تماسی برای حذف گاز حل شده در فاز مایع همراه

معرفی دستگاه ممبران تماسی برای حذف گاز حل شده در فاز مایع همراه مکانیزیم فرآیند جداسازی غشایی در دستگاه 3M™ Liqui-Cel ، مزایای استفاده از دستگاه کانتکتورغشایی ، مقایسه دستگاه ممبران تماسی با روش های متداول در گذشته و استفاده از ممبران تماسی Liqui-celTM در فرآیند گاززدایی از آب دریا

مکانیزیم فرآیند جداسازی غشایی در دستگاه 3M™ Liqui-Cel

همان طور که در شماتیک ساختاری این دستگاه مشاهده می شود، در ممبران 3M™ Liqui-Cel، هر کدام ازکانتکتورها از هزارن فیبر توخالی تشکیل شده است، این ساختار نقش موثری در افزایش سطح تماس مایع-گاز دارد. جریان مایع اشباع از گاز به صورت شعاعی از دیواره خارجی فیبرهای غشایی جاری میشود. بافل های تعبیه شده در مرکز این فیبرها مایع را به صورت شعاعی هدایت میکند تا سطح تماس دو فاز بیشینه باشد.

اعمال مکش و ایجاد خلا در این سیستم به همراه جریان گازی متشکل از اکسیژن/دی اکسیدکربن که به شکل جریان گازی متقاطع با جریان مایع میباشد، موجب افزایش زمان انتقال جرم بین دو فاز شده و تعادل فازی را جهت افزایش راندمان تماس و جداسازی فازی بالا میبرد.

شماتیک دستگاه ممبران تماسی برای حذف گاز حل شده در فاز مایع همراه

مزایای استفاده از دستگاه کانتکتورغشایی

• عدم استفاده از مواد شیمیایی برای جداسازی گاز- مایع.
• حجم زیادی را اشغال نمی کند و از برج های هوازدا بسیار سبکتر میباشند.
• افزایش سطح تماس دو فازی بواسطه طراحی ویژه ساختار داخلی فیبر غشایی امکان تماس حداکثری و جداسازی حجم بالای گاز اکسیژن/دی اکسید کربن را فراهم میکند.
• استفاده از روش های معمول در گذشته، مانند نصب برج های خلا یا تزریق مواد شیمیایی معایب فراوانی داشتند. از جمله حجیم بودن برج های خلا و همچنین بهینه نبودن راندمان با تغییر ظرفیت تولید. در روش شیمیایی نیز به مقدار بسیار زیادی مواد شیمیایی نیاز است که پسماندهای بجا مانده از آنها خود تهدیدی زیست محیطی بشمار میآیند. در حالی که در این فیبرهای غشایی چنین محدودیت ها و مشکلاتی وجود ندارد.
• یکی از نقاط قوت این دستگاه، حفظ فشار مثبت فاز مایع پس از انجام فرآیند گاز زدایی است و به همین علت به پمپ های کاهنده یا افزاینده فشار سیال پس از حذف گاز نیازی نمی باشد.
• این دستگاه در استاندارد ASME داری درجه کد فشاری psia300 میباشد و این نشان میدهد که جریان های ورودی بسیار پرفشار را نیز براحتی میتوان با استفاده از این غشای تماسی گاززدایی نمود.

مقایسه دستگاه ممبران تماسی با روش های متداول در گذشته

در جدول زیر که مقایسه ای میان وزن و حجم دو مدل از این نوع کانتکتورها و برج های خلا انجام گرفته نشان میدهد که با وزن و حجم کم میتوان درصد گاز بیشتری را از فاز مایع همراه جدا نمود.

اهمیت استفاده از دستگاه ممبران تماسی

استفاده از دستگاه ممبران تماسی امروزه در بسیاری از صنایع مانند نفت و گاز حذف گاز همراه از فاز مایع( مانند جداسازی اکسیژن از آب تزریقی هنگام بازیابی هیدروکربن ها) حل شده در آن به دلیل کاهش مخاطرات زیست محیطی و افزایش راندمان تولید از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این ممبران جایگزین برج های خلأ، هوا زدا های با نیروی اجباری و هواروب ها در طی دو‌دهه اخیر میباشند. برای هوازدایی در صنایعی چون میکروالکترونیک،  داروسازی، نیروگاه ها، صنایع غذایی،آب ورودی به دیگ های بخار صنعتی، پرینترهای جوهر افشان و یا دیجیتالی بکاربرده میشوند. همچنین برای حذف گاز از آب مورد استفاده در صنایع تولید نیمه هادی ها و تولید روکش های کاغذی نیز استفاده میشوند.

مقایسه دستگاه ممبران تماسی با روش های متداول در گذشته

استفاده از ممبران تماسی Liqui-celTM در فرآیند گاززدایی از آب دریا

تکنولوژی غشایی مورد استفاده در دستگاه 3M™ Liqui-Cel

غشا های متخلخل و میکرونی در این دستگاه آب گریز هستند و جریان مایع از طرف دیواره غشایی و جریان گاز از طرف دیگر جریان میباید و با توجه به عدم امکان نفوذ فاز مایع از حفرات غشا ، ممبرین به صورت یک فصل مشترک بی اثر امکان تماس مستقیم دو فاز بدون ایجاد پراکندگی های فازی در سیستم غشایی را فراهم می آورد. تزریق گاز بی اثر به سیستم نیرو محرکه ای برای انتقال جرم اکسیژن یا گاز انحلال یافته در فاز مایع به دیواره غشایی است. سپس گاز جدا شده توسط پمپ خلا از سیستم خارج میگردد. معمولا برای حذف اکسیژن یا دی اکسید کربن از آب همراه بکاربره میشوند.

اساس علمی طراحی و ساخت این دستگاه بر پایه قانون هنری می باشد، بر این اساس زمانی گاز در یک محلول حل خواهد شد که فشار جزئی گاز از فشار آب یا جریان مایع بیشتر باشد .به همین علت ثابت حلالیت ( ثابت هنری ) برای هر نوع گاز فرق میکند.

استفاده از ممبران تماسی Liqui-celTM در فرآیند گاززدایی از آب دریا