فرايند جداسازي غشائي

[محمــد 4415]

توجهي كه در دهه‌هاي اخير به صرفه‌جويي در ميزان مصرف انرژي صنايع معطوف شده، در مهندسي شيمي نيز جايگاه ويژه‌اي يافته است. در فرايندهاي جداسازي، اين انگيزه در طراحي فرايندها تقويت شده است كه تا حد امكان از تشكيل فاز دوم در جداسازي اجتناب شود تا به اين صورت در مصرف انرژي تا حد امكان, صرفه‌جويي قابل ملاحظه‌اي به عمل آيد. بدين ترتيب توجه به گروهي از فرايندها معطوف گرديده كه جداسازي را بدون تغيير فاز انجام مي‌دهند.

امروزه فرآيند جداسازي غشايي، كاربردهاي فراواني را در صنايع مختلف از جمله نفت، گاز و پتروشيمي يافته است. در اين فرآيند از غشاهايي استفاده مي شود كه با عبور دادن برخي از مولكول هاي خوراك و نگاه داشتن ساير مولكول ها، جداسازي را انجام مي‌دهند. براي استفاده در مقياس صنعتي، اين غشاها در بسته‌هايي خاص مورد استفاده قرار مي گيرند كه در اصطلاح مدول ناميده مي شوند. هر مدول حاوي مقدار معيني از غشاء است كه با آرايشي خاص قرار گرفته اند و كانال‌هاي مشخصي براي عبور خوراك و خروج اجزاي باقيمانده و عبور كرده از غشاء دارد.

 

انواع فرايندهاي غشائي:

 

فرايندهاي جداسازي توسط غشاها بسته به نوع جداسازي مورد نظر, انواع متنوعي دارند اما در همه آنها وجه مشترك, وجود غشائي است كه عامل جلوگيري از مخلوط شدن دو فاز با يكديگر است. انواع اين فرآيندها عبارتند از :

1- فرايندهاي گاز - گاز: فرايند تراوش گاز

 

2- فرايندهاي مايع - گاز: تراوش تبخيري

 

3- فرايندهاي مايع - مايع: دياليز، الكترودياليز، اسمزمعكوس، نانو*****اسيون، اولترا*****اسيون و ميكرو*****اسيون

 

تحقيقات غشائي در پ‍ژوهشگاه صنعت نفت:

 

طرح غشاء در پژوهشگاه صنعت نفت، سه بخش زير از تكنولوژي غشايي را پوشش خواهد داد:

 

*

 

جداسازي گازها با استفاده از تكنولوژي غشايي با تمركز بر شيرين سازي گازهاي ترش

*

 

بكارگيري و توسعه فرايند غشايي Pervaporation براي جداسازي برش­هاي نفتي و دستيابي به برش­ها و حلال­هاي با ارزش

*

 

توسعه كاربرد تكنولوژي غشاء براي تصفيه پساب‌هاي حاوي مواد آلي

 

 

شبيه‌سازي فرايند:

 

طراحي واحدهاي غشايي براي جداسازي گازها نيازمند به نرم‌افزاري است كه قادر به شبيه‌سازي رفتار يك مدول غشايي باشد. اين نرم‌افزار بايد بتواند با دريافت مشخصات خوراك ورودي و غشاء، مشخصات جريان‌هاي خروجي از غشاء را پيش‌بيني نمايد. با توجه به اينكه در حال حاضر نرم افزارهاي عمومي شبيه‌سازي مهندسي شيمي مانند HYSYS و Aspen قادر به شبيه‌سازي مدول‌هاي غشايي نيستند، اغلب شركت‌هاي فعال در عرصه اين تكنولوژي، اقدام به تهيه نرم‌افزارهايي داخلي براي رفع نيازهاي خود مي‌نمايند. پژوهشگاه صنعت نفت، توسعه تكنولوژي غشايي براي جداسازي گازها را به عنوان يكي از اهداف خود برگزيده‌است. در اين راستا، نرم افزار MEMSIM (Membrane Simulator) براي پاسخ‌گويي به نيازهاي طراحي و تحليل واحدهاي غشايي، توسط محققين پژوهشكده‌هاي گاز و مهندسي فرآيند، توسعه داده شد و مورد بهره برداري قرار گرفت. اين نرم افزار قادر است انواع الگوهاي جريان را در مدول‌هاي اليافي غشايي شبيه‌سازي نموده و اطلاعات جريان‌هاي خروجي از واحد غشايي را در اختيار كاربر قرار دهد.

 

 

مزاياي تكنولوژي غشائي:

 

*

 

مصرف انرژي كمتر

*

 

انجام جداسازي بدون نياز به مصرف مواد شيميايي

*

 

انجام جداسازي در دماي محيط

*

 

حجم و وزن كم تجهيزات جداسازي

*

 

نصب و عمليات ساده

*

 

حداقل نياز به كنترل، بازرسي و تعمير و نگهداري

*

 

سهولت دستيابي و امكان استفاده از فازهاي جداشده

*

 

انعطاف‌پذيري بالاي فرآيند

*

 

قابليت اتصال آن به ساير فرآيندهاي جداسازي

 

 

 

سنجي شيرين سازي گازهاي ترش و همچنين افزايش ظرفيت پالايشگاههاي گاز از طريق اتصال واحدهاي غشايي به آنها، كسب مهارت در طراحي، احداث و راه اندازي واحدهاي غشايي جداسازي گازي، ارزيابي پتانسيل هاي فرايند غشايي