Примеры применения мембранной дистилляции.

С 1988 года, когда я начал изучать докторскую диссертацию, я непрерывно занимаюсь исследованиями и применением мембранной дистилляции. Но это сложно. Во-первых, довольно сложно производить качественные микропористые гидрофобные пленки. Гидрофобность материалов в виде пленок из полипропилена PP и поливинилфторидата PVDF недостаточна, а срок их службы слишком короток. Политетрафторэтилен PTFE обладает высокой гидрофобностью, устойчивостью к окислению, кислотам и щелочам, а также к высоким температурам, однако его сложно обрабатывать. Что касается полых волокон, то на самом деле существуют некоторые производители, которые способны изготавливать полые волокна из PP и PVDF, однако производителей полых волоконных мембран из PTFE, пригодных для мембранной дистилляции, практически нет. Только в начале этого года мы начали массовое производство гидрофобных микропористых мембран из политетрафторэтилена, подходящих для мембранной дистилляции. В настоящее время внутренний диаметр может быть меньше 0,45 мм, что делает его самой тонкой гидрофобной мембраной из политетрафторэтилена с порами среди всех таких мембран в мире. Мембраны из полых волокон с большим внутренним диаметром не подходят для промышленного использования в процессе мембранной дистилляции, поскольку их экономическая эффективность не сравнима с эффективностью традиционных методов многократной испарения и многоступенчатой флэш-испарения. Во-вторых, создать качественные мембранные модули очень сложно. Из вышеупомянутых материалов можно изготовить мембраны с микропористой структурой и отталкивающими свойствами, однако создание крупных компонентов из них представляет сложность.

Третий фактор — это затраты, в основном операционные. Мы все знаем, что как метод многократной испарения, так и метод многоступенчатой флэш-испарения, широко используемые в настоящее время, имеют коэффициент получения воды в качестве важного характеристического параметра. Чем выше коэффициент производства воды, тем выше эффективность использования тепла и тем лучше экономическая эффективность. Например, крупнейшим на сегодняшний день заводом по опреснению морской воды в нашей стране является завод в Тяньцзине, расположенный на территории электростанции Бэйцзян. Ежедневно он производит 200 тысяч тонн пресной воды. Для этого используются испарители с 15 ступенями, а коэффициент получения пресной воды составляет 14 (на самом деле в качестве источника тепла используется горячий пар температурой 170 градусов, выделяемый электростанцией). Каков коэффициент получения воды при традиционном мембранном дистилляции? Я говорю вам: обычно это 0,3–1,0. Поэтому традиционный мембранный дистиллятор совершенно не может соперничать с традиционным многократным испарением и многоступенчатым вспенением ни по масштабам, ни по эффективности энергосбережения.

На протяжении десятилетий люди постоянно вносили усовершенствования в области энергосбережения с использованием мембранной дистилляции, но прогресс был незначительным. В целом, в опубликованных статьях коэффициент получения воды в результате экспериментов не превышал 3, что соответствует энергосберегающей эффективности эвапоратора четвертого типа. С 2002 года я изучал вопросы экономии энергии при использовании мембранной дистилляции, а в 2006 году предложил концепцию многоэтапной мембранной дистилляции. Компоненты для многоэтапной мембранной дистилляции, изготовленные с использованием самых эффективных в мире микропористых гидрофобных мембран – нитей PP от немецкой компании Membrana (с уровнем пористости ≥70% и внутренним/внешним диаметром 0,33/0,66 мм) – позволяют достичь коэффициента производства воды 5–16 (при использовании пара температурой 100–120 градусов в качестве источника тепла). Это действительно значительный прогресс, но немецкие мембраны слишком дорогие — обычно их цена составляет 150 евро за квадратный метр, что делает их недоступными для использования. К тому же у них недостаточно длительный срок службы: обычно он не превышает 6 месяцев.

В настоящее время для небольших проектов используются компоненты для дистилляции с использованием многоэтапных мембран из PTFE, однако стоимость производства таких мембран остается высокой.

Поэтому он в основном используется для концентрирования тех растворов, которые невозможно концентрировать с помощью многократной испарения, многоступенчатого флеш-выпаривания, обратного осмоса и дистилляции под давлением MVR, таких как разбавленные солевые кислоты.

Не понимаю, почему постоянно говорят, что в моем материале есть вредная информация.

“Почему «концентрирование раствора карбоната натрия» считается вредной информацией?

“*«Концентрация раствора сульфата алюминия» — это вредная информация? Ах да. Обнаружен **.

Или брать на себя небольшие проекты, те, которые традиционные производители оборудования считают незначительными, такие как глубокая концентрация растворов карбоната натрия и сульфата натрия. (Многоэтапная мембранная дистилляция позволяет обрабатывать по тонне в сутки в рамках крайне небольших проектов. Как же создать многоэтапный эвапоратор такого масштаба?) Согласно данным, собранным на нашем строительном участке, при концентрировании водного раствора сульфата натрия в концентрацию 30% с содержанием 8% этого вещества, средний коэффициент получения воды составляет примерно 6. Это соответствует энергосберегающим характеристикам испарителя с 8 эффективными стадиями испарения. Конечно, в этом показателе производства воды ещё есть значительный потенциал для улучшения. Мы ожидаем, что он будет больше 10. Я хотел бы активнее обмениваться мнениями с коллегами из химической промышленности, которые интересуются мембранной дистилляцией.

У меня сейчас есть установка MVR, предназначенная для концентрации серной кислоты AN. Однако концентрация этой кислоты довольно низкая, и прямое использование установки MVR требует значительных затрат энергии. Поэтому я хочу сначала пропустить кислоту через устройство мембранного дистилляции, а уже затем подавать её в установку MVR, чтобы таким образом сократить расход энергии. Кроме того, меня довольно интересует применение растворенной солевой кислоты, о котором вы упоминали. У меня здесь имеется большое количество растворенной солевой кислоты концентрацией около 3%. В настоящее время её можно утилизировать только путем её концентрирования. Надеюсь на возможность сотрудничества.

Потребление электроэнергии MVR. Энергозатраты при многоступенчатом мембранном дистилляции. Какова начальная концентрация сульфурной кислоты An? Какова суточная производительность? Существует множество технологий для концентрирования серной кислоты до 10–15%. До какой концентрации необходимо разбавить 3% солевую кислоту?

Повышение на 10 пунктов также имеет огромное значение для нас! Было бы здорово довести до 20% и выше, если это возможно.

У нас есть источники низкотемпературного тепла: мы перерабатываем остаточное тепло печей и оборудования. К тому же температура этой редкой солевой кислоты составляет примерно 40°C.

Какова в настоящее время начальная концентрация сульфурной кислоты An в растворе? Какова суточная производительность по обработке раствора, подлежащего обработке?

Спросите: 1. До какой концентрации необходимо разбавить 3%-ную соляную кислоту? 2. Какова текущая суточная производительность? 3. Какова температура пара с отработанным теплом после восстановления?