Model empiryczny i pół-empiryczny perwaporacyjnego odnawiania alkoholi

• Autorzy: Stachecka A.

Warianty tytułu

EN

Empirical and semi-empirical model of alcohol dehydration by pervaporation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera streszczenie pracy doktorskiej obronionej 30.09.2005 r. w Politechnice Łódzkiej na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska w Katedrze Termodynamiki Procesowej. W pracy przedstawiono perwaporacyjną technikę membranową służącą do rozdzielania mieszanin azeotropowych oraz mieszanin cieczy blisko wrzących. Wykonano opis matematyczny procesu perwaporacji, który umożliwi przewidywanie efektów transportowo-separacyjnych membran. Zaproponowano metodę empiryczną i pół-empiryczną opisu perwaporacyjnego rozdzielania mieszaniny izopropanol - woda. Badania wykonano na handlowej membranie płaskiej typu PERVAP-2210. W modelu empirycznym badania przeprowadzono zgodnie z planem czynnikowym trójpoziomym. Uzyskane wyniki doświadczeń posłużyły do wyznaczenia współczynników modelu dla badanego układu. Oceniono wpływ poszczególnych zmiennych procesowych, tj. natężenia przepływu, temperatury i składu nadawy. Obliczenia symulacyjne do zaproponowanej metody pół-empirycznej przeprowadzono w programie komercyjnym Aspen Customer Modeler. Zaproponowane metody modelowania i eksperymentów mogą być wykorzystane dla innego układu alkohol - woda.

EN

A membrane pervaporation technique for the separation of azeotropic mixtures and liquid systems with similar boiling points is presented in the paper. A mathematical description of pervaporation process is proposed to enable prediction of transport and separation properties of membranes. An empirical and semi-empirical method to describe isopropanol-water mixture separation by pervaporation is proposed. Experiments were made using a commercial PERVAP-2210 flat membrane. In the case of an empirical model studies were performed according to a three-factor design. Experimental results were used to determine model coefficients for the tested system. The effect of of particular process variables, i.e. flow rate, temperature and feed composition was estimated. Simulation calculations for the proposed semi-empirical method were made using a commercial Aspen Customer Modeler propgram. The proposed methods of modelling and experimenting can be applied in other alcohol-water systems.

Słowa kluczowe

PL

perwaporacja; technika membranowa; mieszaniny azeotropowe; ciecze blisko wrzące

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Inżynieria Chemiczna i Procesowa / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2006
• Tom: Z. 30
• Strony: 131--147
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Stachecka A.

Bibliografia

• [1] Noble R.D., Stern S.A.: Membrane separation technology. Principles and aplications, Elsevier, Amsterdam (1995).
• [2] Rautenbach R.: Procesy membranowe, WNT, Warszawa (1996).
• [3] Ball I.J., Huang S., Miller K., Wolf R.A., Shimano J.Y., Kaner R.B.: The pervaporation of ethanol/water feeds with polianiline membranes and blend, Synthetic Metals 102, (1999), 1311-1312.
• [4] Doguparthy S.P.: Pervaporation of aqueous alcohol mixtures hrough a photopolymerised composite membrane, Journal of Membrane Science 185, (2001).
• [5] Fleming H.L.: Membrane pervaporation: separation of organic/aqueous mixtures, Sep. Sci. Technol. 25, (1990), 1239-1255.
• [6] Ghoreyshi S.A.A., Farhadpour F.A., Soltanieh M.: Multicomponent transport across nonporous polymeric membranes, Desalination 144, (2002), 93-101.
• [7] Lee K.R., Teng M.Y., Lee H.H., Lai J.Y.: Dehydration of ethanol/water mixtures by pervaporation with composite membranes of polyacrylic acid and plasma-treated polycarbonate, Journal of Membrane Science 164, (2000), 13-23.
• [8] Gonzalez B., Uribe O.: Modelling and simulation of a hybrid process (pervaporation - distillation) for the separation of azeotropic mixtures of alcohol- ether, Journal of Chemical Technology and Biotechnology 76, (2001), 1-14.
• [9] Karlsson H.O.E. and Tragardh G.: Applications of pervaporation in food processing, Trends in Food Science and Technology, (1996).
• [10] Lipnizki F., Field W.R., Ten P.K.: Pervaporation - based hybrid process: a review of process design, applications and economics, Journal of Membrane Science 153, (1999), 183-210.
• [11] Rautenbach R., Vier J.: Design and analysis of combined distillation/pervaporation processes, R. Bakish (Ed.). Proceedings of the Third International Conference on Pervaporation Processes in the Chemical Industry, Bakish Material Corporation, Englewood, NJ, USA, (1998).
• [12] Ghoreyshi S.A.A., Farhadpour F.A., Soltanieh M.: A general model for multicomponent transport in nonporous membranes based on Maxwell - Stefan formulation, Chemical Engineering Communications, vol.191, 4, (2004), 460-499.
• [13] Han B., Li J., Chen C., Wickramasinghe R.: Computer simulation and optimization of pervaporation process, Desalination 145, (2002), 187-192.
• [14] Schaetzel P., Vaclair C, Luo G., Nguyen Q.T.: The solution - diffusion model. Order of magitude calculation of coupling between the fluxes in pervaporation, Journal of Membrane Science 191, (2001), 103-108.
• [15] Stachecka A., Kaminski W., Górak A., Lauterbach S., Kreis P.: Mathematical modelling of isopropanol - water system dewatering by pervaporation, 5th Scientific Conference of Environmental Engineering, Ustroń, Poland, (2004).
• [16] Chrom -Card version 4.01 Chrom- Card S/W for TRACE™ GC Operating Manual published by ThermoQuest Italia S.p.A., Technical Publications, StradaRivoltana 20090 Rodano - Milan, (2001).
• [17] Cowper C.J., De Rose A.J.: Chromatograficzna analiza gazów, WNT, Warszawa (1988).
• [18] Dyson N.: Chromatographic integration methods, London, Royal Society of Chemistry, (1988).
• [19] Witkiewicz Z.: Podstawy chromatografii, WNT, Warszawa (2000).
• [20] Kariduraganavar M.Y., Kulkarni S.S., Kittur A.A.: Pervaporation separation of water - acetic acid mixtures through poly(vinyl alcohol) - silicone based hybrid membranes, Journal of Membrane Science 246, 83-93, (2005).