Текст лекций «Мировой и российский мембранный рынок». Содержание Раздел Введение. Рынок мембран в РФ. 3 Краткое описание рынка. 3

Вид материала

Реферат

Содержание 3.1. Мембраны для диффузионных процессов. 3.2. Мембраны для обратного осмоса.

Подобный материал:

• Фондовый рынок, сущность, противоречия, перспективы будущего, тенденция. Содержание, 77.23kb.
• Рынок ценных бумаг, №1 2008 Российский фондовый рынок – навстречу иностранным эмитентам, 59.96kb.
• 1 Мировое хозяйство и международная торговля. Валютный рынок. Мировой рынок, 41.5kb.
• Конспект лекций по курсу рынок ценных бумаг содержание: Тема основные понятия рынка, 402.27kb.
• Мировой агропромышленный комплекс. Мировой рынок сельского хозяйства. Мировой рынок, 26.86kb.
• Конспект лекций по курсу «Рынок ценных бумаг», 522.48kb.
• Книжный рынок России, 1357.46kb.
• Программа дисциплины Рынок ценных бумаг (Мировой фондовый рынок) для специальности, 145.23kb.
• Ценные бумаги оглавление введение, 76.15kb.
• Рынок государственных облигаций в РФ жарникова, 97.8kb.

3.1. Мембраны для диффузионных процессов.

Сюда попадает все газофазное разделение, поскольку только диффузия является принципиальным механизмом разделения молекул газообразных веществ, наличие в мембране даже самых малых пор считается браком. Из жидкофазных мембранных процессов диффузионные мембраны используются только в диализе, и практически только в гемодиализе, т.е. в медицинских аппаратах «искусственная почка». Эти аппараты относятся к медицинской технике и при оценке рынка учитываться не могут.

Диффузионные мембраны могут быть изготовлены из полимеров или металлов, поскольку керамические или графитовые мембраны бывают только пористые. В настоящее время на рынке присутствуют исключительно полимерные диффузионные мембраны, которые позволяют решить практически все проблемы газоразделения.

Следует отметить, что в научных публикациях, связанных с альтернативной энергетикой, в частности, с водородной энергетикой, прогресс этого направления обусловливают использованием металлических мембран, которые позволяют получить абсолютно чистый водород из любых водородсодержащих смесей. Однако говорить о рынке и водородной энергетики, и металлических мембран сегодня рано, пока исследования не вышли за рамки лаборатории.

Наконец, полимерные диффузионные мембраны изготавливают исключительно в виде капилляров. Объяснить это можно тем, что в диффузионных процессах удельная (т.е. на 1 кв.м мембраны) производительность мембран очень мала, и для обеспечения промышленных мощностей мембранных установок потребны многие тысячи квадратных метров мембранной поверхности. Компактно разместить эти тысячи можно только, если мембрана имеет форму капилляра с диаметром от 100 до 1000 мкм. Тогда плотность упаковки мембран достигает величин 5-10 тысяч м² в 1 м³ аппарата.

Таким образом, первая товарная группа сегмент рынка – газофазные диффузионные разделительные мембраны, изготовленные в виде полимерных капилляров. На рынке они присутствуют в виде мембранных модулей, представляющих собой пучок капилляров, концы которого загерметизированы в торцевых пробках ( рис. 9).







Рис.9. Изображение мембранного модуля с капиллярными мембранами.

3.2. Мембраны для обратного осмоса.

Обратноосмотические мембраны являются нанопористыми структурами со средним размером пор 2,5-4,0 нм. Только такие поры позволяют извлечь из воды самые маленькие частицы растворенных веществ – ионы металлов. Качество мембран для обратного осмоса оценивается и паспортизуется величиной задерживающей способности по соли NaCl, составляющей основу морской воды. Современные мембраны способны понизить на 99,5% содержание соли в прошедшем через мембрану продукте – пермеате. Многочисленные попытки создать такого уровня нанопористые структуры из металла, керамики или графита окончились безрезультатно, поэтому на рынке представлены исключительно полимерные мембраны для обратного осмоса.

Процесс обратного осмоса протекает при достаточно высоком давлении – от 2,5 до 10,0 МПа, поэтому трубчатые мембраны, не выдерживающие такого давления, в классе обратного осмоса не представлены. Довольно активно лет 20 назад развивались капиллярные мембраны, но высокое рабочее давление требовало очень тонких капилляров – не более 100 мкм, в ином случае давление их сплющивало. В таких тонких капиллярах не удалось создать необходимой анизотропии и высокой солезадерживающей способности. К настоящему времени капиллярные обратноосмотические мембраны с рынка ушли.

Производители мембран изготавливают исключительно листовые полимерные мембраны в виде непрерывного полотна шириной 1 метр. Практически никто из них не предлагает купить собственно мембрану, которая является промежуточным продуктом. Конечным продуктом является мембранный модуль, т.е. устройство, в которое включены специальным образом уложенная мембрана, дренаж (материал, который обеспечивает механическую целостность мембраны и отвод проникшего через мембрану пермеата), герметик и узел вывода пермеата из модуля.

Результатом многочисленных попыток создать мембранный модуль стало устройство, запатентованное еще в 1968 году компанией Gulf General Atomic (патент США №3417870). Общий вид модуля представлен на рисунке 10.





Рис.10. Общий вид рулонного мембранного модуля.


Задачи такой конструкции были следующие:

1. достичь компактности модуля, которая измеряется площадью мембран в единичном объеме аппарата. В современных мембранных аппаратах с рулонными модулями этот параметр достигает 800 м²/м³;
   
2. обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление потоку пермеата в слое дренажного материала. Для этого спиральную намотку делают многозаходной с небольшой длиной дренажа в каждом витке;
   
3. обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление потоку разделяемого раствора, текущему параллельно оси модуля. Для этого при намотке обеспечивают гарантированный зазор между витками, размещая в нем дистанционирующую сетку (турбулизатор).
   

После истечения срока действия патента все мировые лидеры по производству мембран начали выпускать рулонные мембранные модули. Каждый производитель, видимо, имеет некоторые особенности изготовления, но потребитель их не ощущает. Более того, со временем произошла всеобщая унификация геометрических размеров и соединительных узлов мембранных модулей, так, что они стали взаимозаменяемы.

Теперь мы можем обозначить вторую товарную группу – рулонные мембранные модули для обратного осмоса на основе плоской полимерной мембраны в следующей номенклатуре:

- диаметр модуля 200 мм (8”), длина 1000 мм (40”), площадь мембран 45 м², рабочая площадь 40 м²;

- диаметр модуля 100 мм (4”), длина 1000 мм (40”), площадь мембран 10 м², рабочая площадь 8 м²;

- диаметр модуля 60 мм (2,5”), длина 1000 мм (40”), площадь мембран 3,5 м², рабочая площадь 3,0 м².

Спрос у пользователей имеют все три типоразмера модулей в связи с тем, что, во-первых, модули средние и малые нужны для мембранных установок небольшой производительности; во-вторых, в зависимости от требований Заказчика приходится разрабатывать многоступенчатые, каскадные, циклические и многостадийные технологические схемы, где необходимо использовать модули разного размера.