Улавливание и рекуперация паров легколетучих органических соединений мембранными методами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Задача выделения и рекуперации паров легколетучих органических соединений (ЛОС) представляется важной как с точки зрения снижения антропогенного негативного воздействия на окружающую среду, так и с позиции ресурсосбережения. Основными классами ЛОС являются, прежде всего, алифатические, ароматические и кислородсодержащие органические соединения. Значительным источником выбросов ЛОС различной природы являются отходящие газовые технологические потоки (или абгазы) нефтехимических производств (процессы полимеризации, гидроочистки, изомеризации, дегидрирования и др.). Улавливание и рекуперация паров ЛОС реализуется преимущественно с использованием технологии рекуперации и технологии разложения.

В работе дан краткий обзор современных технологий удаления и рекуперации ЛОС из парогазовых смесей. Подробно рассмотрена технология мембранного разделения парогазовых смесей, включая перспективные мембранные материалы. Данная технология позволяет селективно выделить ЛОС, а очищенный основной газовый поток вернуть при необходимости в производственный цикл без дополнительной подготовки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Э. Г. Новицкий

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: evgrushevenko@ips.ac.ru
Россия, Москва

П. О. Токарев

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: evgrushevenko@ips.ac.ru
Россия, Москва

Ю. И. Матвеева

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: evgrushevenko@ips.ac.ru
Россия, Москва

В. В. Волков

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: evgrushevenko@ips.ac.ru
Россия, Москва

Е. А. Грушевенко

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: evgrushevenko@ips.ac.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Zheng H., Kong S., Yan Y., Chen N., Yao L., Liu X., Wu F., Cheng Yi., Niu Z., Zheng S., Zeng X., Yan Q., Wu J., Zheng M., Liu D., Zhao D., Shihua Q. // Science of the Total Environment. 2020. V. 703, P. 135505.
  2. Zadaka-Amir D., Nasser A., Nir, S., Mishael Y. G. // Microporous and Mesoporous Materials. 2012. V. 151. P. 216.
  3. Klett C., Duten X., Tieng S., Touchard S., Jestin P., Hassouni K., Vega-González A. // Journal of hazardous materials. 2014. V. 279. P. 356.
  4. Kim S.C., Nahm S.W., Shim W.G., Lee J.W., Moon H. // Journal of hazardous materials. 2007. V. 141. P. 305.
  5. Zhu Z., Wu R.J. // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2015. V. 50. P. 276.
  6. Онищенко Г.Г. // Иммунология. 2006. Т. 27. №. 6. С. 352.
  7. Epstein A.C. // Environmental Issues Concerning Hydraulic Fracturing. 2017. V. 1. P. 113.
  8. Kaohsiung Leukemia Research Group // American Journal of Epidemiology. 2006. V. 164. №. 3. P. 200.
  9. Park J., Lee C-G., Ryu S-Y. // Journal of Occupational Health. 2006. V. 48. P. 216.
  10. Kampa M., Castanas E. // Environ. Pollut. 2008. V. 151. P. 362.
  11. Yang F., Liu C., Qian H. // Environment International. 2021. V. 155. P. 106684.
  12. Распопова Ю.И., Шарухо Г.В., Винокуров М.В. // Актуальные вопросы анализа риска при обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения и защиты прав потребителей: Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Пермь, 16–18 мая 2018 года. 2018, 607 с.
  13. Ермишов К.В., Конягина М.Н. // Управленческое консультирование. 2019. № 6. С. 126.
  14. Zhen H., Jang S.M., Teo W.K., Li K. // Journal of applied polymer science. 2006. V. 99. P. 2497.
  15. Feng X., Liu H., He C., Shen Z., Wang T. // Catalysis Science & Technology. 2018. V. 8. P. 936.
  16. Gan G., Li X., Wang L., Fan S., Li J., Liang F., Chen A. // ACS Catalysis. 2019. V. 9. P. 10931.
  17. Alqaheem Y., Alomair A., Vinoba M., Pérez A // International Journal of Polymer Science. 2017. V. 2017. P. 4250927.
  18. Yang C., Miao G., Pi Y., Xia Q., Wu J., Li Z., Xiao J. // Chemical Engineering Journal, 2019. V. 370. P. 1128.
  19. Everaert K., Baeyens J. // J. Hazard. Mater. 2004. V. 109. P. 113.
  20. Spivey J.J. // Ind. Eng. Chem. Res. 1987. V. 26. P. 2165.
  21. Zhang Z., Jiang Z., Shangguan W. // Catal. Today. 2016. V. 264. P. 270.
  22. Tang W., Liu G., Li D., Liu H., Wu X., Han N., Chen Y. // Sci. China Chem. 2015. V. 58. P. 1359.
  23. Ji J., Xu Y., Huang H., He M., Liu S., Liu G., Xie R., Feng Q., Shu Y., Zhan Y., Fang R., Ye X. // Chem. Eng. J. 2017. V. 327.P. 490.
  24. Affonso Nóbrega P.H., Rohani V., Fulcheri L. // Chem. Eng. J. 2019. V. 364. P. (2019), pp. 37–44.
  25. Malakar S., Saha P.D., Baskaran D., Rajamanickam R. // Environ. Tech. Innovation. 2017. V. 8. P. 441.
  26. Liotta L.F. // Appl. Catal., B. 2010. V. 100. P. 403.
  27. Lou B.Z., Shakoor N., Adeel M., Zhang P., Huang L.L., Zhao Y.W., Zhao W.C., Jiang Y.Q., Rui Y.K. // J. Clean Prod. 2022.V. 363. P. 132523.
  28. Liu B., Ji J., Zhang B., Huang W., Gan Y., Leung D.Y.C.; Huang, H. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 422. P. 126847.
  29. Liang Y., Liu Y., Deng J., Zhang K., Hou Z., Zhao X., Zhang X., Zhang K., Wei R., Dai H. // Environ. Sci. Technol. 2019. V. 53. P. 5926.
  30. Zhao R., Wang H., Zhao D., Liu R., Liu S., Fu J., Zhang Y., Ding H. // International journal of molecular sciences. 2022. V. 23. P. 13739.
  31. Son Y.S. // Chem. Eng. J. 2017. V. 316. P. 609.
  32. Dunn R.F., El-Halwagi M.M. // Waste Manage. 1994. V. 14. P. 103.
  33. Liu Y., Feng X., Lawless D. // J. Membr. Sci. 2006. V. 271. P. 114.
  34. Luengas A., Barona A., Hort C., Gallastegui G., Platel V., Elias A. // Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2015. V. 14. P. 499.
  35. Heymes F., Manno-Demoustier P., Charbit F., Fanlo J. L., Moulin P. // Chemical Engineering Journal. 2006. V. 115. P. 225.
  36. Belaissaoui B., Le Moullec Y., Favre E. // Energy. 2016. V. 95. P. 291.
  37. Zhen H., Jang S. M., Teo W. K., Li K. // Journal of applied polymer science. 2006. V. 99. P. 2497.
  38. Dumont E., Darracq G., Couvert A., Couriol C., Amrane A., Thomas D., Andrès Y., Le Cloirec P. // Chem. Eng. J. 2011. V. 168. P. 241.
  39. Heymes F., Manno-Demoustier P., Charbit F., Fanlo J.L., Moulin P. // Chem. Eng. J. 2016. V. 115. P. 225.
  40. Khan F.I., Ghoshal A. Kr // J. Loss. Prevent. Proc. 2000. V. 13. P. 527.
  41. Dwivedi P., Gaur V., Sharma A., Verma N. // Sep. Purif. Technol. 2004. V. 39. P. 23.
  42. Kamal M.S., Razzak S.A., Hossain M.M. // Atmos. Environ. 2016. V. 140. P. 117.
  43. Gan G., Fan S., Li X., Zhang Z., Hao Z. // Journal of Environmental Sciences. 2023. V. 123. P. 96.
  44. Zhang W., Cheng H., Niu Q., Fu M., Huang H., Ye D. // Environmental science & technology. 2019. V. 53. P. 7632.
  45. Bhatnagar A., Hogland W., Marques M., Sillanpää M. // Chemical Engineering Journal. 2013. V. 219. P. 499.
  46. Wang L., Li J., Gan G., Fan S., Chen X., Liang F., Wei L., Zhang Z., Hao Z., Li X. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2020. V. 59. P. 19793.
  47. Villacañas F., Pereira M.F.R., Órfão J.J., Figueiredo J.L. // Journal of colloid and interface science. 2006. V. 293. P.128.
  48. Lashaki M.J., Atkinson J.D., Hashisho Z., Phillips J.H., Anderson J.E., Nichols M. // Journal of hazardous materials. 2016. V. 317. P. 284.
  49. Zhu L., Li X., Feng X., Li X., Xu X. // Journal of Porous Materials. 2016. V. 23. P. 957.
  50. Dou B., Hu Q., Li J., Qiao S., Hao Z. // Journal of hazardous materials. 2011. V. 186. P. 1615.
  51. Bradley R.H., Smith M.W., Andreu A., Falco M. // Applied Surface Science. 2011. V. 257. P. 2912.
  52. Oh K.J., Park D.W., Kim S.S., Park S.W. // Korean Journal of Chemical Engineering. 2010. V. 27. P. 632.
  53. Peinemann K.V., Ohlrogge K. Separation of organic vapors from air with membranes // Membrane Processes in Separation and Purification. Springer, Dordrecht, 1994. P. 357–372.
  54. Ohlrogge K., Peinemann K.-V., Wind J., Behling R.- D. // Separation Science and Technology. 1990. V. 25. P. 1375.
  55. Li Y.E., Duchateau D.L. Process and System for Selective Abatement of Reactive Gases and Recovery of Perfluoro Compound Gases. U.S. Patent 5759237, 1998.
  56. Chung I.J., Lee K.R., Hwang S.T. // J. Membr. Sci. 1995. V. 105. P. 177.
  57. Tseng H.-H., Lau W.J., Al-Ghouti M.A., An L. 60 Years of the Loeb-Sourirajan. Membrane, Principles, New Materials, Modelling, Characterization, and Applications. Elsevier, 2022.
  58. Ogieglo W., Rahimi K., Rauer S.B., Ghanem B., Ma X., Pinnau I., Wessling M // The Journal of Physical Chemistry B. 2017. V. 121. P. 7210–7220.
  59. Baker R. W., Low B. T. // Macromolecules. 2014. V. 47. P. 6999.
  60. Nitsche V., Ohlrogge K., Stürken K. // Chemical Engineering & Technology. 1998. V. 21. P. 925.
  61. Rebollar-Pérez G., Carretier E., Lesage N., Moulin P. // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2012. V. 18. P. 1339.
  62. Yampolskii Y., Starannikova L., Belov N., Bermeshev M., Gringolts M., Finkelshtein E. // Journal of membrane science. 2014. V. 453. P. 532.
  63. Grushevenko E.A., Borisov I.L., Knyazeva A.A., Volkov V.V., Volkov A.V. // Separation and Purification Technology. 2020. V. 241. P. 116696.
  64. Ямпольский Ю.П. // Успехи химии. 2007. Т. 76. С. 66.
  65. Bernardo P., Drioli E., Golemme G. // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. V. 48. P. 4638.
  66. Galizia M., De Angelis M.G., Finkelshtein E., Yampolskii Y.P., Sarti G.C. // Journal of membrane science. 2011. V. 385. P. 141.
  67. Merkel T.C., Bondar V., Nagai K., Freeman B.D. // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 2000. V. 38. P. 273.
  68. Ricci J., Bennin T., Ediger M. D. // Macromolecules. 2018. V. 51. P. 7785.
  69. Yampolskii Y. // Polymer Reviews. 2017. V. 57. P. 200.
  70. Liu L., Chakma A., Feng X. // Chemical engineering science. 2006. V. 61. P. 6142.
  71. Liu L., Chakma A., Feng X. // Journal of membrane science. 2006. V. 279. P. 645.
  72. Xu R., Wang B., Cai Y. // Scientific Reports. 2022. V. 12. P. 1025.
  73. Kimmerle K., Bell C.M., Gudernatsch W., Chmiel H. // Journal of Membrane Science. 1988. V. 36. P. 477.
  74. Lin D., Ding Z., Liu L., Ma R. // Chemical Engineering Research and Design. 2012. V. 90. P. 2023.
  75. Zhmakin V.V., Teplyakov V.V. // Separation and Purification Technology. 2017. V. 186. P. 145.
  76. Khan F.I., Ghoshal A.K. // Journal of loss prevention in the process industries. 2000. V. 13. P. 527.
  77. Gales L., Mendes A., Costa C. // Journal of Membrane Science. 2002. V. 197. P. 211.
  78. Lue S.J., Chen W.W., Wang, S.F. // Separation Science and Technology. 2009. V. 44. P. 3412.
  79. Yang W., Zhou H., Zong C., Li Y., Jin W. // Separation and Purification Technology. 2018. V. 200. P. 273.
  80. Raharjo R.D., Freeman B.D., Paul D.R., Sarti G.C., Sanders E.S. // Journal of Membrane Science. 2007. V. 306. P. 75.
  81. Stern S.A., Shah V.M., Hardy B.J. //Journal of polymer science part B: Polymer physics. 1987. V. 25. P. 1263.
  82. Berean K., Ou J.Z., Nour M., Latham K., McSweeney C., Paull D., Halim A., Kentish S., Doherty C. M., Hill A. J., Kalantar-zadeh K. N. // Sep. Purif. Technol. 2014. V. 122. P. 96.
  83. Zhan X., Li J., Huang J., Chen C. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010. V. 160. P. 632.
  84. Gu J., Bai Y., Zhang L., Deng L., Zhang C., Sun Y., Chen H. // Int. J. Polym. Sci. 2013. V. 2013. P. 529474.
  85. Rao H. X., Liu F. N., Zhang Z. Y. // J. Membr. Sci. 2007. V. 303. № 1–2. P. 132.
  86. Borisov I.L., Grushevenko E.A., Volkov A.V. // Membranes and Membrane Technologies, 2020. V. 2. P. 318.
  87. Lue S.J., Tsai C.L., Lee D.-T., Mahesh K.P.O., Hua M.Y., Hu C.-C., Jean Y.C., Lee K.-R., Lai J.Y. // Journal of Membrane Science. 2010. V. 349. P. 321.
  88. Zhao X., Chen Y., Ding Q., Xiao T., Yang X. // Ind. Eng. Chem. Res. 2023. V.62. P. 13974.
  89. Shen B., Zhao S., Yang X., Carta M., Zhou H., Jin W. // Sep. Purif. Technol. 2022. V.280. P. 119974.
  90. Şahin F., Topuz B., Kalıpçılar H. // J. Membr. Sci. 2020. V. 598. P. 117792.
  91. Borisov I.L., Grushevenko E.A., Anokhina T.S., Bakhtin D.S., Levin I.S., Bondarenko G.N., Volkov V.V., Volkov A.V. // Materials Today Chemistry. 2021. V. 22. P. 100598
  92. Грушевенко Е.А., Борисов И.Л., Бахтин Д.С., Легков С.А., Бондаренко Г.Н., Волков А.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2017. Т. 7. С. 117
  93. Grushevenko E., Rokhmanka T., Sokolov S., Basko A., Borisov I., Pochivalov K., Volkov A. // Polymers. 2023. V. 15. P. 4436.
  94. Petrusová Z., Machanová K., Stanovský P., Izák P. // Separation and Purification Technology. 2019. V. 217. P. 95.
  95. Baker R.W. // Ind. Eng. Chem. Res. 2002. V. 41. P.1393.
  96. AKomaladewi A.A I.A.S., Aryanti P.T.P., Subagia I.D., Wenten I.G. // Journal of Physics: Conf. Series. 2019. V. 1217. P. 012046.
  97. Li Y.-E., Paganessi J.E., Vassallo D., Fleming G.K. US Patent № 6312502, 2001.
  98. Rebollar-Perez G., Carretier E., Lesage N., Moulin P. // Membranes. 2011. V. 1. P. 80.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структура разделительной мембраны (1 - пористая подложка, 2 - микропористый слой, 3 - селективный слой)

Скачать (133KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема сшивки олигометилвинил- и олигогидрометилсилоксанов [87]

Скачать (369KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема получения мембран (стадия (б) проводится в процессе формовании мембраны)

Скачать (524KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Принципиальная схема рулонного (а) и половолоконного (б) модуля

Скачать (113KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024