Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Bezpośredni wychwyt dwutlenku węgla z powietrza aktualny stan i kierunek badań

Kotowicz Janusz, Niesporek Kamil

Rynek Energii

|

2023

|

Nr 4

44--51

PL

W niniejszym artykule dokonano przeglądu literaturowego dotyczącego technologii bezpośredniego wychwytu dwutlenku węgla z powietrza, zwracając szczególną uwagę na zagadnienia takie jak badania nad opracowaniem wysoce efektywnych sorbentów, ekonomiczne aspekty funkcjonowania przedsiębiorstwa, współpraca ze źródłami OZE w ramach technologii Power-to-X czy oddziaływanie sorbentów na środowisko naturalne. Przedstawiono również aktualny stan projektów realizujących DAC. Zwrócono uwagę na konieczność rozwoju tej technologii, szczególnie mając na uwadze zachodzącą transformację energetyczną. Poruszono również problematykę energochłonności procesu.

EN

This article reviews the literature on direct atmospheric carbon capture (DAC) technology, paying partic ar attention to issues such as research into the development of highly efficient sorbents, the economics of the b›usiness, cooperation with RES sources as part of power—to-X technology or the environmental impact of sorbents. The current status of projects implementing DAC was also presented. Attention was drawn to the 'neces sity of developing this technology, particularly in view of the ongoing energy transition. The energy intensity of the process was also discussed.

2

Analiza możliwości badań procesu separacji wodoru z gazu ziemnego z zastosowaniem separacji membranowej

Szykowska Kamila, Kotowicz Janusz, Wiciak Grzegorz

Rynek Energii

|

2022

|

Nr 1

34--41

PL

W artykule przedstawiono wstępne badania nad membranową separacją gazów oraz celowość kierunku podjętych badań. Badania nastawione są na testy możliwości aplikacji separacji membranowej, gdzie zasadniczym celem jest określenie możliwości separacji wodoru z metanu np. z sieci gazu ziemnego i innych gazów procesowych. Technologia membranowej separacji gazów jest obecnie popularna i szeroko badana ze względu na jej potencjalną skuteczność w separacji wodoru, bezpieczeństwo i prostotę obsługi, niskie zużycie energii oraz przyjazność dla środowiska. W artykule przedstawiono symulację procesu separacji wodoru z metanu bazując na modelu membrany UBE UMS-A2. W ramach analiz pod uwagę brano wpływ powierzchni membrany na wartość wskaźnika selektywności oraz wskaźnika odzysku wodoru. Najwyższą wartość wskaźnika odzysku wodoru 95,08 % osiągnięto dla strumienia nadawy 1 kmol/h i powierzchni modułu równej 1000 m2 . Im większa powierzchnia membrany i mniejszy strumień, tym wyższa jest wartość wskaźnika odzysku wodoru, co jest szczególnie istotne, gdyż głównym celem separacji membranowej jest jak najwyższy stopień odzysku wodoru z sieci gazu ziemnego oraz wysoka czystość odseparowanego gazu.

EN

The paper presents preliminary research on membrane gas separation and the purposefulness of the direction of the new research undertaken. The research is focused on testing the possibility of applying membrane separation, where the main goal is to determine the possibility of separating hydrogen from methane, e.g. from the natural gas grid and other process gases. Membrane gas separation technology is now popular and widely researched for its potential efficiency in hydrogen separation, safety and ease of use, low energy consumption and environmental friendliness. The article presents a simulation of the hydrogen separation process from methane based on the UBE UMS-A2 membrane model. As part of the analyses, the influence of the membrane surface on the value of the selectivity index and the recovery index was considered. The highest value of the hydrogen recovery index 95.08% was achieved for the feed stream 1 kmol/h and the module surface area equal to 1000 m2 . The larger the membrane area and the smaller the flux, the higher the value of the hydrogen recovery index R, which is particularly important, since the main goal of membrane separation is the highest possible degree of recovery of hydrogen from the natural gas network and high purity of the separated gas.

3

Możliwości zastosowania procesów adsorpcyjnych i membranowych do zatężania metanu pochodzącego z powietrza wentylacyjnego kopalń

Tańczyk Marek, Janusz-Cygan Aleksandra, Pawlaczyk-Kurek Anna, Jaschik Jolanta, Wojdyła Artur, Sołtys Elżbieta

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2022

|

nr 26

17--36

PL

Przeprowadzono analizę metod adsorpcyjnych i membranowych pod kątem zatężania metanu w powietrzu wentylacyjnym kopalń (VAM). Stwierdzono, że możliwe jest zwiększenie stężenia VAM z 0,2-0,3% obj. do co najmniej 1% obj. przy wykorzystaniu obu technik separacyjnych, co powinno ułatwić jego utylizację w reaktorach rewersyjnych lub silnikach na paliwo ubogie.

EN

Technologies for thermal utilization of ventilation air methane (VAM) require stabilization and/or increasing its concentration. This paper summarizes the results of research conducted at the IICh PAS in the area of adsorption and membrane processes for VAM enrichment. First of all adsorbents and membrane materials were selected and investigated for such processes. They were assessed in terms of CH4/N2 selectivity, as defined by Eqs 1 and 2, as well as adsorption capacity (adsorbents) and permeability (membranes). The properties of activated carbons and ZMS 5A investigated were presented in Table 1 and Fig. 1. In the case of membranes polyimide membranes, used in commercial UMS-A5 and CO-C05 UBE modules, as well as the Matrimid 5218/CMS composite membrane, were selected for membrane VAM enrichment process. The pressure swing adsorption process in two-bed (Fig. 2) and four-bed (Fig. 4) installations for VAM enrichment was also investigated. The process performance was presented in Fig. 3 and Figs 5-6, respectively. It has been found that in the case of the four-bed process with activated carbon G2X7/12 Takeda VAM can be enriched from 0.2 to over 1.2 vol.% with a recovery of at least 80%. The results of membrane VAM enrichment processes were summarized in Table 2. It was found that in the case of commercially available UBE modules UMS-A5 and CO-C05 the concentration of methane in VAM can be increased from 0.3 to 0.43 vol.% with moderate CH4 recovery (50-60%). Higher enrichment (up to 1,8 vol.% in a three-stage system) can be obtained in the case of the hybrid Matrimid 5218/CMS. For an assessment of the energy efficiency of the PSA and membrane enrichment processes two factors were defined: the unit power necessary to generate the pressure ratio pW/pN in the separation process (Eq. 3) and the unit heat output of the ventilation air (Eq. 4). These factors were presented in Fig. 7 along with unit thermal power of the enriched gas for the membrane (triangles) and adsorption (diamonds) VAM enrichment processes. It was found that regardless of the separation method and process parameters, the potential energy gain from the utilization of enriched VAM is much lower than the energy expenditure related to the implementation of the enrichment process, which is primarily due to the low unit thermal power of the ventilation air.

4

Regeneration of polymer and ceramic modules with the use of recovered single-phase detergent. Dairy industry case study

Kowalska Izabela

Environment Protection Engineering

|

2022

|

Vol. 48, nr 4

85--96

EN

The effectiveness of recovered washing compositions containing single-phase detergents from cleaning-in-place (CIP) systems as solutions for the regeneration of membrane modules fouled during the filtration of wastewater from the prerinsing of the production line (white water) was assessed. The influence of process parameters (regeneration time, transmembrane pressure, cross-flow velocity, and solution temperature) on relative flux recovery was evaluated. A significantly higher regeneration efficiency of the ceramic and polymeric modules was obtained for the alkaline detergent compared to that of the acid formula. The key process parameters for the regeneration cycle were the contact time of the module with the cleaning detergent and its temperature. The influence of transmembrane pressure and cross-flow velocity on module permeability was negligible. Filtration experiments with white water confirmed that the membrane separation process is suitable for the recovery of milk compounds from dairy effluents.

5

Applicability of polyimide membranes for air separation in oxy-MILD power plants: semi-experimental research

Remiorz Leszek, Wiciak Grzegorz, Grzywnowicz Krzysztof, Janusz-Szymańska Katarzyna

Journal of Power Technologies

|

2021

|

Vol. 101, nr 1

44--53

EN

The paper presents the results of experimental and computational research concerning the parameters of the separation process of N2/O2 mixture, regarding the composition of ambient air, using capillary polyimide membranes. The analysis focused on the potential applicability of polyimide membranes in oxy-MILD combustion units. The experimental data, collected using a sophisticated experimental test stand, was used to approximate continuous functions, describing the dependencies of essential parameters of the air separation process on variable operational conditions. These functions were used as fundamental blocks to develop a complete mathematical model of the membrane separation unit (MSU), including polyimide membranes and additional equipment, intended for use within oxy-MILD power generation units. Computational research was performed for three variants of MSU unit configuration, including: serial connection of membrane modules, multiple retentate recirculation and multiple permeate recirculation. Results, presented in the form of characteristic curves of investigated dependencies, indicate that the highest parameters of the separation process were gained for serial connection, whereas the lowest were for permeate recirculation. The collected data suggests that retentate recirculation might be beneficial for specific conditions, with limited application for continuous operation.

6

Odsiarczanie gazu ziemnego z wykorzystaniem technologii membranowej w procesie hybrydowym

Janocha Andrzej

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2020

|

R. 23, Nr 7 (261)

12--15

PL

Badania laboratoryjne, testy pilotowe oraz wdrożenia separacji membranowej siarkowodoru z gazu ziemnego prowadzone są na świecie na coraz to większą skalę. Prace te zintensyfikowały się od momentu wykazania ekonomicznej opłacalności zastosowania tej metody jako pierwszego etapu (przed instalacją aminową) w procesie hybrydowego usuwania strumienia gazów kwaśnych z gazu ziemnego [Bhide, 1998]. Z obu etapów uzyskiwane strumienie z wysoką zawartością siarkowodoru mogą być łączone i wspólnie zatłaczane powrotnie do złoża wspomagając jego stopień sczerpania. Jednostopniowe układy membranowe są wystarczające dla gazu zawierającego powyżej 12% H2S, dla gazów mniej zasiarczonych sugerowany jest dwustopniowy układ kaskadowy.

EN

Laboratory tests, pilot tests and field implementation of hydrogen sulfide membrane separation from natural gas are carried wordwide out on withan increasing scale. These works have intensified since the economic profitability of using this method as the first stage (before the amine installation) in the process of hybrid removal of the acid gas stream from natural gas has been demonstrated [Bhide, 1998]. The streams with high hydrogen sulfide content obtained from both stages can be combined and injected back into the reservoir to enhance hydrocarbon reovery. Single-stage membrane systems are sufficient for gas containing more than 12% H2S, for gases with lover H2S content a two-stage cascade system is suggested.

7

Wychwyt wodoru z gazu ziemnego przy użyciu technologii membranowych

Janusz-Szymańska Katarzyna, Kotowicz Janusz

Rynek Energii

|

2020

|

Nr 5

33--37

PL

W światowej energetyce coraz większe znaczenie mają metody magazynowania energii. Jedną z takich metod magazynowania energii jest produkcja/wydzielanie wodoru i jego dalsze wykorzystanie, zwane technologią Power-to-Gas. W najbliższym czasie, bez wysokosprawnych, niezawodnych i tanich rozwiązań w zakresie magazynowania energii, energetyka, zwłaszcza w Polsce, może stanąć przed znaczącymi problemami związanymi z ochroną klimatu i ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, jak również przed zwiększeniem wykorzystania odnawialnych źródeł energii. W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania technologii membranowej w procesie pozyskiwania wodoru jako paliwa po jego zmagazynowaniu. Technologia separacji membranowej może być wykorzystywana do separacji mieszanin różnych gazów, np. H2, O2, CO, CO2 czy CH4. W pracy przedstawiono wybrane zagadnienia analizy procesu separacji wodoru z mieszaniny z gazem ziemnym w porównaniu do technologii opartej o procesy adsorpcyjne.

EN

Energy storage methods are becoming increasingly important in the global energy industry. One of such methods of energy storage is the production / evolution of hydrogen and its further use, called the Power-to-Gas technology. In the near future, without highly efficient, reliable and cheap energy storage solutions, the energy sector, especially in Poland, may face signif-icant problems related to climate protection and reduction of greenhouse gas emissions to the atmosphere, as well as in-creasing the use of renewable energy sources. The article presents the possibilities of using membrane technology in the process of obtaining hydrogen as fuel after its storage. The membrane separation technology can be used to separate mixtures of various gases, such as H2, O2, CO, CO2 or CH4. The paper presents selected problems of the analysis of the hydrogen separation process from a mixture with natural gas in comparison to the technology based on adsorption processes.

8

Zastosowanie separacji membranowej do uzdatniania biogazu

Janusz-Cygan Aleksandra, Tańczyk Marek, Jaschik Jolanta, Wojdyła Artur, Sołtys Elżbieta

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2020

|

nr 24

83--94

PL

Przeprowadzono analizę możliwości zatężania metanu pochodzącego z syntetycznych mieszanin gazowych o składzie zbliżonym do biogazu w komercyjnym module membranowym firmy Air Products. Przeprowadzono doświadczalne badania procesu permeacji czystego metanu i ditlenku węgla oraz badania separacji mieszanin CH4/CO2 zawierających 50 lub 60% obj. CH4. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że moduł ten można zastosować do uzdatniania biogazu do biometanu.

EN

An analysis was carried out of the possibility of concentrating methane from a synthetic biogas in an Air Products membrane module. Experimental investigations concerning the permeation of pure gases and mixture of these gases containing 50 and 60 vol.% of methane and carbon dioxide, were carried out. An important conclusion from the investigationt is that this module can be used for the upgrading of biogas to biomethane.

9

Opracowanie koncepcji uzyskiwania strumieni gazu o podwyższonej zawartości helu na membranach

Janocha Andrzej

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 10

719--727

PL

W związku z ciągłym wzrostem cen helu, wynikającym z kurczącej się w perspektywie lat podaży, rezerwy helu ze źródeł niszowych, w tym o niskiej jakości oraz z odzysku helu, w stosujących go branżach będą atrakcyjne. Konwencjonalne technologie produkcji helu są energochłonne i z założenia projektowane były dla dużych strumieni do obróbki (odzysku) helu z gazu ziemnego. Alternatywne technologie, np. z wykorzystaniem separacji membranowej, są coraz częściej badane ze względu na korzyści ekonomiczne, jakie mogą potencjalnie oferować w stosunku do konwencjonalnego podejścia. W niniejszym artykule dokonano przeglądu literaturowego w zakresie stosowanych technologii membranowej separacji helu z gazu ziemnego. Opracowano projekt i utworzono stanowisko badawcze do testów separacji na modułach membranowych mieszanin gazowych o różnej zawartości helu. Przeprowadzono kilka serii badań z interpretacją wyników eksperymentalnych zależności efektów wzbogacenia permeatu w hel od współczynnika podziału. Wykonano symulację i obliczenia wielkości strumieni w wielostopniowej instalacji separacji helu z gazu ziemnego w funkcji współczynników podziału z zawracaniem strumieni retentatu na wcześniejsze etapy rozdziału. Opracowano koncepcję uzyskiwania z gazu ziemnego zawierającego 0,3% helu strumienia gazu o wysokiej, ponad 90-proc. zawartości helu z zastosowaniem technologii membranowej. Badania przeprowadzono na dostępnej komercyjnie membranie poliimidowej. W kolejnych stopniach wzbogacenia strumienia gazu w hel uzyskano 1,3%, 8%, 37% i ponad 93% helu w końcowym koncentracie. W wysokociśnieniowym strumieniu retentatu otrzymano produkt niezawierający helu (<0,02%) będący jednocześnie gazem o podwyższonej kaloryczności ze zmniejszoną zawartością dwutlenku węgla i azotu. W trakcie eksperymentów dążono do tego, aby wyniki były w szerokim zakresie przydatne w obliczeniach procesowych. Rozwiązany został symulacyjny ogólny problem kształtowania się przepływów (wielkości strumieni) dla układu czterostopniowego wzbogacania gazu na membranach. Wyniki obliczeń mogą służyć wielu wariantom w zależności od przepływu i od współczynników podziału Ѳ. Określono wpływ dławienia ciśnienia permeatu na efekty separacyjne i ustalono optymalny zakres tego ciśnienia, biorąc pod uwagę konieczność sprężania tego strumienia. Przeprowadzone obliczenia inżynieryjne dla jednego z wariantów wykazały skuteczność i możliwość jego wdrożenia. Po każdym etapie (stopniu) separacji permeat musi być sprężony ponownie, co niesie za sobą określone nakłady eksploatacyjne związane z kosztami energii do sprężania i chłodzenia poszczególnych strumieni gazu. Obliczono wymaganą moc do sprężania i chłodzenia tych strumieni.

EN

Due to the constantly rising helium prices, resulting from the shrinking supply, reserves of helium from niche sources, including those of low quality, will become attractive. Conventional helium production technologies are energy-consuming and were designed for large streams to process (recover) helium from natural gas. Alternative technologies, e.g. using membrane separation, are being more and more often explored because of the economic benefits they can potentially have over the conventional approach. This article reviews the literature on the technologies used for membrane separation of helium from natural gas. The project was developed and a test stand was created for separation tests on membrane modules of gas mixtures with different helium content. Several series of studies were carried out with interpretation of the results of experimental dependence of the effects of helium permeate enrichment on stage cut. Simulations and calculations of the size of streams were carried out in a multi-stage helium separation system from natural gas as a function of stage cuts with retentate streams being recycled to earlier stages of separation. The concept of obtaining natural gas containing 0.3% helium gas stream with high helium content – over 90% – using membrane technology was developed. The tests were carried out on a commercially available polyimide membrane. The subsequent stages of enrichment of the gas stream in helium, 1.3, 8, 37 and over 93% helium in the final concentrate were obtained. In the high-pressure retentate stream, a helium-free product (<0.02%) was obtained which was also a gas with increased calorific value with a reduced content of carbon dioxide and nitrogen. During the experiments, a lot of effort was put into making the results broadly useful in process calculations. The general simulation problem of flow shaping (stream sizes) for a four-stage gas enrichment system on membranes has been solved. The calculation results can serve many variants depending on the flow and on stage cut Ѳ. The influence of permeate throttling pressure on separation effects was determined and the optimal range of this pressure was determined taking into account the need to compress this stream. The engineering calculations carried out for one of the variants showed the effectiveness and the possibility of its implementation. After each separation stage (degree), the permeate must be compressed again, which entails specific operating expenses related to the energy costs for compressing and cooling individual gas streams. The required power for compressing and cooling these streams was calculated.

10

The effect of sonication and stirring on ultrafiltration of fermentation broth

Lemmer Balázs, Jákói Zoltán, Gulyás Nikolett, Kertész Szabolcs, Beszédes Sándor, László Zsuzsanna, Hodúr Cecilia

Environment Protection Engineering

|

2020

|

Vol. 46, nr 1

49--62

EN

Membrane separation is a widely used technique whose main obstacle is membrane fouling, during which a solution or particles accumulate on the membrane surface or inside its pores. This phenomenon causes both reversible and irreversible flow resistances that can be minimized with complementary techniques such as sonication and/or stirring. The application of ultrasonic energy can increase the flux by breaking the concentration polarization and cake layer on the membrane surface without affecting the intrinsic permeability of the membrane. Our work focused on cellulase and β-glucosidase enzyme recovery through sonicated/stirred ultrafiltration from the real fermentation broth, at which the fermentation liquid was produced from tobacco plants. Membrane filtrations were carried out in a laboratory-grade batch ultrafiltration cell, extended with stirrer and ultrasound processor. The effects of stirring speed and ultrasound treatment were investigated on the membrane’s permeate flux efficiency and on the quality of recycled enzymes. Resistance values were calculated by the resistance-in-series model, as well as by Hermia’s analysis, to reveal deeper, process-related information. Our results revealed that enzymes could be efficiently separated from real fermentation broth. Furthermore, the enzyme activity test showed that neither stirred nor sonicated processes were detrimental to the enzyme activity.

11

Analiza przydatności materiałów membranowych do procesu zatężania metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń

Janusz-Cygan Aleksandra, Tańczyk Marek, Jaschik Manfred, Jaschik Jolanta, Wojdyła Artur, Sołtys Elżbieta

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2019

|

nr 23

7--22

PL

Przeprowadzono analizę możliwości wykorzystania istniejących materiałów membranowych na potrzeby separacji metanu zawartego w mieszaninach gazowych. Wytypowano grupę materiałów, które potencjalnie można zastosować do procesów zatężania metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń. Przeprowadzono także obliczenia symulacyjne procesu permeacji dla jednej wytypowanej membrany. Stwierdzono, że w procesie membranowym, wykorzystującym taką membranę, można uzyskać gaz wzbogacony o stężeniu metanu co najmniej 0,5%, które jest wystarczające z punktu widzenia produkcji użytecznego ciepła w autotermicznym reaktorze rewersyjnym.

EN

An analysis of the possibilities of using existing membrane materials for the separation of methane contained gas mixtures was carried out. A group of materials was selected that could potentially be used for the recovery of methane from mine ventilation air. Simulation of the permeation process for the selected membrane were also carried out. It was found that in such a process the enriched stream containing at least 0.5 vol% of methane can be produced, which should ensure the heat recovery when fed to a thermal reverse-flow reactor.

12

Sterowanie przebiegiem procesu separacji membranowej z wykorzystaniem zjawiska termoakustycznego

Grzywnowicz Krzysztof, Wiciak Grzegorz

Napędy i Sterowanie

|

2019

|

R. 21, nr 4

98--102

PL

Jedną z powszechnie stosowanych technologii separacji gazów, zwłaszcza w obszarze inżynierii procesowej i energetyki, jest separacja membranowa. W artykule podsumowano obecnie oferowane sposoby kontroli parametrów procesowych membranowej separacji gazów oraz przedstawiono metodę, wykorzystującą zjawisko termoakustyczne. Ponadto zaprezentowano przykład modułu membranowego, zawierającego membranę polimerową kapilarną, wykorzystującego omawianą metodę.

EN

One of commonly applied separation technologies, especially in the field of process engineering and power and heat industry, is membrane separation. In the paper, currently available methods of control of the process parameters are briefly discussed and the innovative method of control, involving utilization of a thermoacoustic phenomenon, is presented. Furthermore, the example of membrane module, including capillary polymer membrane and using the mentioned method, is described.

13

Removal of Cobalt ions from Wastewater by Batch and flowing Forward Osmosis Processes

Hussein Tamara Kawther

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 4

121--126

EN

This study was focused on forward osmosis batch and forward osmosis flowing processes to remove heavy metal (Co+2 ions) from wastewater. Cellulose triacetate (CTA) membrane was used as flat sheet for forward osmosis process. Potassium chloride KCl with different concentrations was used as draw solutions. The experimental work was divided into two parts. Forward osmosis flowing process as first part, was discussed under different operating parameters studied, such as the concentration of draw solutions 10–20 g/l, concentration of feed solutions 15–150 mg/l, temperature of feed and draw solutions 20–50 ºC, pH of feed solution from 2 to 10, feed and draw flow rate were maintained at 50 l/h, and pressure was maintained at 0.25 bar gauge. Forward osmosis batch process as second part, was discussed under different operating parameters, such as the concentration of draw solutions 10–120 g/l, concentration of feed solutions 15–150 mg/l, temperature of feed and draw solutions 20–50 ºC, and pH of feed solution from 2 to 10. The results showed that the water flux increased along with the draw solution concentration, and temperature of feed and draw solutions and decreased with the increasing operating time of experiment, concentration and pH of feed solution. The value of rejection efficiency after 4hrs reached 81.19% for the FO flowing process and 73.19% for the FO batch process.

14

Wspomaganie membranowej separacji CO2 ze spalin energetycznych z wykorzystaniem osuszania termoakustycznego

Wiciak G., Grzywnowicz K., Remiorz L.

Instal

|

2019

|

nr 1

20--24

PL

Znaczący udział pary wodnej w spalinach niekorzystnie wpływa na parametry eksploatacyjne i operacyjne układu energetycznego. Ponadto, może on istotnie utrudniać proces oczyszczania spalin – zarówno z cząstek stałych, jak i związków gazowych. Dlatego też istotna zawartość wilgoci w spalinach, charakterystyczna dla układów zasilanych gazem ziemnym, może stanowić jedną z przeszkód w powszechnej implementacji zaawansowanych technologicznie układów oczyszczania spalin połączonych z wychwytem CO2. W niniejszej pracy przedstawiono metodę wspomagania procesu wychwytu CO2 z gazów spalinowych poprzez wykroplenie zawartej w nich wilgoci z wykorzystaniem ciepła procesowego, opartą o zjawisko chłodzenia termoakustycznego. W pracy podsumowano wyniki wstępnych analiz obliczeniowych, dotyczących zastosowania omawianej metody w przykładowym układzie gazowo-parowym i bazujących na danych eksperymentalnych oraz literaturze przedmiotu. Wyniki przeprowadzonych badań sugerują możliwość osiągnięcia zadowalających parametrów procesu osuszania spalin przy wykorzystaniu prezentowanej metody, wskazując także obszary dalszych badań i optymalizacji.

EN

High moisture content in exhaust gasses adversely affects operational and maintenance parameters of almost any power and heat plant. Furthermore, it might vitally obstruct flue gas treatment – both considering particulate matter, as well as gaseous compounds. Thus, high content of water vapor in exhaust gasses, specific especially for natural gas-fuelled units, might state one of essential limitations affecting widespread implementation of advanced flue gas treatment, combined with CO2 capture. In the paper, the method for supporting of flue gas treatment by moisture condensation using the process heat, basing on application of the thermoacoustic cooling phenomenon, is presented. In the paper, results of introductory computational analyses, devoted to application of indicated method in gas turbine combined cycle unit and based on experimental data and literature, are briefly discussed. Results of the investigation suggest possibility of acquisition of satisfactory parameters of flue gas dehumidification process using presented method, indicating fields of further investigation and optimization.

15

Teoretyczna analiza zatężania metanu w powietrzu wentylacyjnym kopalń w procesach adsorpcji zmiennociśnieniowej i membranowym

Tańczyk M., Jaschik M., Warmuziński K., Janusz-Cygan A., Jaschik J., Wojdyła A., Sołtys E.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2018

|

nr 22

53--67

PL

Celem pracy było określenie, poprzez wielowariantowe obliczenia symulacyjne, możliwości zatężania metanu w mieszaninie z azotem w procesie adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA) i procesie membranowym. W przypadku procesu PSA, w którym adsorbentem był węgiel aktywny Takeda G2X7/12, określono zależność stężenia metanu w gazie wzbogaconym i sprawności odzysku CH4 od podstawowych parametrów ruchowych. Stwierdzono, że w symulowanym procesie można z bardzo dużą sprawnością odzysku (~90%) uzyskiwać strumień gazowy o stężeniu metanu wynoszącym około 1% obj., co umożliwia jego wykorzystanie w turbinach gazowych na paliwo ubogie. W przypadku procesu membranowego symulowano pracę modułu UBE CO-C05, określając zależność między stężeniem metanu, sprawnością jego odzysku, ciśnieniem po stronie zasilania i liczbą permeacji. Stwierdzono, że w module tym można uzyskać gaz wzbogacony o stężeniu metanu 0,5%, które jest wystarczające z punktu widzenia produkcji użytecznego ciepła w autotermicznym reaktorze rewersyjnym.

EN

In this study the enrichment of methane in ventilation air by pressure swing adsorption (PSA) and by membrane separation was investigated theoretically. In the case of the PSA process, which uses Takeda G2X7/12 activated carbon, the impact of various process parameters on the concentration of CH4 in the enriched gas and methane recovery was determined. It was found that the PSA process can provide a gaseous stream containing ~1 vol. % of CH4 with a high methane recovery (~90%). Such a stream may be used in lean-fuel turbines. In the case of the membrane process the UBE CO-C05 module was used and the relationship between the concentration of methane and its recovery, the pressure of feed gas and the permeation number was determined. It was found that in such a process the enriched stream containing ~0.5 vol. % of methane can be produced, which should ensure the recovery of heat when fed to a thermal reverse-flow reactor.

16

Non-alcoholic beer production – an overview

Jackowski M., Trusek A.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2018

|

Vol. 20, nr 4

32--38

EN

Through years beer became one of the best known alcoholic beverages in the world. For some reason e.g. healthy lifestyle, medical reasons, driver’s duties, etc. there is a need for soft drink with similar organoleptic properties as standard beer. There are two major approaches to obtain such product. First is to interfere with biological aspects of beer production technology like changes in mashing regime or to perform fermentation in conditions that promote lower alcohol production or using special (often genetic modified) microorganism. Second approach is to remove alcohol from standard beer. It is mainly possible due to evaporation techniques and membrane ones. All these approaches are presented in the paper.

17

Batch electrodialysis of lactic acid obtained from LAB fermentation

Lech M., Trusek A.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2018

|

Vol. 20, nr 3

81--86

EN

The aim of this work was to develop the method of lactic acid (LA) separation from fermented whey. CMI-7000 Cation Exchange Membrane and AMI-7001 Anion Exchange Membrane were employed in electrodialysis process. Experiments showed that the selected membranes separated organic acids effectively (including LA) from other organic ingredients present in medium. Selecting an appropriate volume of a receiving chamber could lead to LA concentration. Moreover, membrane fouling during separation was investigated. This phenomenon is negligible which is the main advantage of this process. As it was shown during batch processes, with the voltage increase, the rate of electrodialysis increases as well. It prompts to a reduction of residence time in electrodialyzer during a continuous separation.

18

The separation of carbon dioxide from CO2/N2/O2 mixtures using polyimide and polysulphone membranes

Jaschik M., Tańczyk M., Janusz-Cygan A., Wojdyła A., Warmuziński K.

Chemical and Process Engineering

|

2018

|

Vol. 39, nr 4

449-–456

EN

Results are presented concerning the separation of the mixtures of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in membrane modules with modified polysulphone or polyimide as active layers. The feed gas was a mixture with composition corresponding to that of a stream leaving stage 1 of a hybrid adsorptivemembrane process for the removal of CO2 from dry flue gas. In gas streams containing 70 vol.% of CO2, O2 content was varied between 0 and 5 vol.%. It is found that the presence of oxygen in the feed gas lowers the purity of the product CO2 in all the modules studied, while the recovery depends on the module. In the PRISM module (Air Products) an increase in O2 feed concentration, for the maximum permeate purity, led to a rise in CO2 recovery, whereas for the UBE modules the recovery did not change.

19

Zastosowanie separacji membranowej do zatężania metanu pochodzącego z powietrza wentylacyjnego kopalń

Jaschik M., Tańczyk M., Wojdyła A., Janusz-Cygan A., Warmuziński K., Sołtys E.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2017

|

nr 21

5--17

PL

Celem pracy było określenie możliwości zatężania metanu pochodzącego z powietrza wentylacyjnego kopalń w komercyjnych modułach membranowych firmy UBE. Przeprowadzono badania doświadczalne procesu separacji mieszaniny zawierającej 0,3% obj. metanu w azocie zarówno w instalacji jednostopniowej, jak i wielostopniowej. Dokonano doświadczalnej weryfikacji opracowanego modelu matematycznego procesu separacji membranowej. Stwierdzono, że uzyskanie dwukrotnego zatężania metanu wymaga zastosowania kaskady modułów membranowych pracującej pod dużymi ciśnieniami, sięgającymi 7 bar(a). Opracowany model matematyczny może służyć do obliczeń projektowych i optymalizacyjnych procesu membranowego zatężania metanu pochodzącego z powietrza wentylacyjnego.

EN

The basic aim of this study was to analyze the possibility of using commercial membrane modules in the recovery of methane from ventilation air. Experimental investigations concerning the separation of gaseous mixture containing 0.3 vol.% of methane in nitrogen were carried out. However, no satisfactory increase in methane concentration was observed in the product in a single-step installation. Therefore, a multi-step membrane system was proposed with UMS-A5 module. It was found that the developed mathematical model can be used for design calculations and optimization in the enrichment of lean methane-nitrogen mixtures.

20

Badania procesu rozdziału mieszaniny metan – azot w komercyjnych modułach membranowych

Warmuziński K., Jaschik M., Tańczyk M., Wojdyła A., Janusz-Cygan A., Sołtys E.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2016

|

nr 20

117--125

PL

Zasadniczym celem badań było określenie przydatności dostępnych komercyjnie modułów membranowych w procesie wydzielania metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń. Przeprowadzono doświadczalne badania procesu permeacji czystego metanu i azotu oraz mieszaniny tych gazów w trzech modułach membranowych. Istotnym wnioskiem płynącym z wykonanych prac jest fakt, że moduły firmy UBE mogłyby zostać wykorzystane do zatężania niskostężonej mieszaniny metan–azot.

EN

The basic aim of this study was to analyze the possibility of using commercial membrane modules to the removal of CH4 from ventilation air methane (VAM). Experimental investigations concerning the permeation of pure gases (CH4, N2) and mixture of these gases, in three membrane modules, ware carried out. An important conclusion is that the UBE modules may successfully be used in the enrichment of dilute mixtures of methane and nitrogen.