Разработка эскизного проекта и конструкторской документации на погружной первапорационный модуль. Разработка, изготовление, тестирование и доработка по результатам тестирования опытного образца погружного первапорационного модуля с удалением пермеата методом ультразвука.

В современной химической промышленности разделение разделение жидкостей используется повсеместно. Средняя стоимость патентов на мембраны колеблется от 11 до 21 млн евро. Мировой рынок мембран и мембранных элементов для процессов разделения жидкостей и газов оценивается 5-6 млрд. USD. Темпы развития мембранных технологий в России в 1,5 раза превышают среднемировые.При том, что мембранные технологии позволяют проводить разделение жидкостей методом первапорации, который позволяет реализовать ряд уникальных технологических процессов:разделение жидких смесей без нагрева;1) селективное детектирование летучих токсичных жидкостей (в силу наличия селективности разделения);2) сдвиг равновесия в обратимых реакциях методом селективного удаления одного или нескольких продуктов и другие.В то же время, процесс первапорации, как в качестве основной технологии, так и в составе гибридных установок, способен конкурировать с процессами, применяемыми в промышленности для выполнения задач сепарации: обратный осмос, дистилляция, ректификация и пр, по нескольким причинам:1) Энергопотребление значительно ниже 25-75%,2) Возможность селективно выделять определенный компонент из смеси во время реакции (нет аналогов),3) Поры мембран не забиваются в отличие от других мембранных процессов.4) Установки значительно менее металлоемкие, занимают меньше места.На данный момент первапорация не нашла широкого применения в промышленности по следующим причинам:1) относительно невысокая производительность мембранных материалов,2) низкая селективность разделения,3) ограничения в термической и химической стойкости материалов мембраны,4) необходимость применения специального холодильного оборудования, приводящая к дополнительным капитальным и эксплуатационным затратам.Для успешного применения процесса первапорации в промышленности необходимо решить две задачи:1)разработка мембранных материалов с необходимыми свойствами;2)проектирования мобильного энергоэффективного первапорационного модуля.Описание предлагаемого решения (модуль)Нами разработана принципиальная схема мобильного модуля для осуществления процессов первапорации. Модуль SPC Trident (Submersive pervaporation chamber Trident) представляет собой несколько отдельных первапорационных камер, соединенных параллельно между собой, подключенных к системе отвода пермеата, погружаемых в разделяемую среду. Способ отвода пермеата из первапорационных камер может быть различным: классический метод вакуумирования первапорационной камеры или термопервапорации, для которых необходимы холодильные установки; или методы сдува и ультразвуковой обработки, которые позволяют обойтись без них. Благодаря простоте конструкции модуля и уникальному материалу мембран достигается широта применений модуля.Описание предлагаемого решения (мембраны)Наша группа ведет разработки в области синтеза материалов и формования из них ассиметричных первапорационных мембран с отличительными характеристиками по производительности, селективности разделения, термической и химической устойчивости. Получены положительные результаты о целесообразности производить мембранный материал на основе полигетероариленов для осуществления высокоэффективных процессов первапорации для разделения спиртоводных смесей с высокой проницаемостью по воде (0.3-0.4 кг/м2ч), обладающей отличительными характеристиками по термической и химической стойкости, аналогов которой не представлено на российском рынке:•Термическая стойкость (температурная диапазон применения полимера -150 С до 300 С, температура стеклования около 235 С)•Химическая стойкость (стоек к действию большинства органических растворителей, диапазон pH (2-10))Ближайшая по характеристикам мембрана [Патент РФ № 2126291 (АСИММЕТРИЧНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ ПЕРВАПОРАЦИОННАЯ МЕМБРАНА).].Основная цель НИОКР состоит в создании готового к продаже высокоэффективного, недорогого погружного первапорационного модуля SPC Trident с подходящей мембраной для осуществления процессов концентрации биологически активных веществ, разделения жидких смесей, повышения производительности энергоемких процессов, таких как дистилляция и ректификация, повышения выходов обратимых реакций и.т.п.