ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................ 6
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................... 18
1.1. АЛКАНОЛАМИНОВАЯ АБСОРБЦИЯ И ПУТИ ДЕСТРУКЦИИ АЛКАНОЛАМИНОВ
.............................................................................................................................. 18
1.2. АКТУАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ДЕСТРУКЦИЕЙ АБСОРБЕНТОВ ................. 21
1.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕМБРАННЫХ КОНТАКТОРОВ В ПРОЦЕССЕ УДАЛЕНИЯ
РАСТВОРЁННОГО КИСЛОРОДА ............................................................................... 24
1.4. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ КОМПОЗИЦИОННОЙ МЕМБРАНЫ ............................... 27
1.5.1 Материалы непористого селективного слоя ..................................... 27
1.5.2 Материалы пористой мембранной подложки ........................... 30
1.5. ВЫВОДЫ ИЗ ЛИТЕРАТУРНОГО ОБЗОРА ......................................................... 33
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ............................................................... 35
2.1 ВЫБОР ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ .............................................................. 35
2.1.1. Рабочие среды ..................................................................................... 35
2.1.2. Анионы термостабильный солей ...................................................... 36
2.1.3. Пористые мембранные подложки ..................................................... 37
2.1.4. Материал защитного слоя .................................................................. 37
2.2 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНОЙ СМЕСИ ПТМСП/ПВТМС .......... 40
2.2.1. Инфракрасная спектроскопия (ИК-спектроскопия) ....................... 40
2.2.2. Растровая электронная микроскопия (РЭМ).................................... 40
2.2.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия ........................... 40
2.2.4. Измерение газотранспортных характеристик непористых
полимерных плёнок ........................................................................................ 41
2.2.5. Определение доли доступного свободного объёма ........................ 41
2.2.6. Определение коэффициентов растворимости газов и паров в
мембранах на основе полимерных смесей ................................................... 42
2.2.7. Определение транспортных свойств мембран по парам абсорбента ........................................................................................................................... 43
2.3 ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДЛОЖЕЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ................ 45
2.3.1. Атомная силовая микроскопия.......................................................... 46
2.3.2. Измерение газотранспортных характеристик мембранных подложек .......................................................................................................... 46
2.4. ФОРМОВАНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕМБРАН ............................................ 48
2.4.1. Создание композиционных мембран ................................................ 48
2.4.2. Турбулизатор потока .......................................................................... 50
2.5. ИССЛЕДОВАНИЕ УДАЛЕНИЯ РАСТВОРЁННОГО КИСЛОРОДА ИЗ АМИННЫХ АБСОРБЕНТОВ ....................................................................................................... 51
2.5.1. Удаление растворённого кислорода при помощи мембранного контактора ........................................................................................................ 52
2.5.2. Исследование вклада десорбции в изменение концентрации растворённого кислорода ............................................................................... 54
2.5.3. Исследование вклада окисления в изменение концентрации растворённого кислорода ............................................................................... 55
2.6. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕОКСИГЕНАЦИИ .......... 56
2.6.1. Оценка вклада в сопротивление массопереносу ............................. 56
2.6.2. Динамическое моделирование процесса .......................................... 57
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ................................................................ 60
3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОПРОНИЦАЕМЫХ МЕМБРАННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВАРЬИРУЕМОЙ ДОЛЕЙ СВОБОДНОГО ОБЪЕМА НА ОСНОВЕ СМЕСЕЙ ПОЛИМЕРОВ, УСТОЙЧИВЫХ В СРЕДЕ РАСТВОРОВ АЛКАНОЛАМИНОВ ........................................ 60
3.1.1. ИК-спектрометрическое исследование..................................... 60
3.1.2. Микрофотографии образцов ...................................................... 62
3.1.3. Стеклование полимерных смесей ............................................. 64
3.1.4. Газотранспортные характеристики ........................................... 64
3.1.5. Определение доли доступного свободного объёма ................. 67
3.1.6. Растворимость газов и паров в мембранах на основе полимерных смесей ........................................................................................ 68
3.1.7. Транспортные свойства полимерных смесей по парам абсорбента 73
3.2. ВЫБОР ПОРИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ ПОДЛОЖЕК, УСТОЙЧИВЫХ В СРЕДЕ ДЕГРАДИРОВАННЫХ АМИННЫХ АБСОРБЕНТОВ ................ 75
3.2.1. ИК-спектроскопическое исследование............................................. 75
3.2.2. Исследование изменений в поверхностной структуре полимерных плёнок ............................................................................................................... 79
3.3. ФОРМОВАНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕМБРАН ............................................ 84
3.3.1. Структура композиционных мембран .............................................. 84
3.3.2. Газотранспортные характеристики композиционных мембран .... 87
3.3.3. Устойчивость композиционных мембран к воздействию абсорбентов ..................................................................................................... 90
3.4. КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ РАСТВОРЁННОГО КИСЛОРОДА .......................................................................................................... 91
3.1.4. Оценка эффективности непористого защитного слоя .................... 91
3.4.2. Влияние добавки ПВТМС в матрицу ПТМСП на эффективность процесса деоксигенации ................................................................................. 94
3.4.3. Влияние режима создания движущей силы ..................................... 97
3.4.5. Влияние типа амина .......................................................................... 100
3.4.5. Влияние температуры....................................................................... 104
3.4.6. Влияние скорости подачи абсорбента ............................................ 106
3.4.7. Влияние содержания CO2 в абсорбенте.......................................... 108
3.4.8. Исследование процесса деоксигенации в комплексе условий, приближенных к реальным .......................................................................... 110
3.4.9. Влияние турбулизаторов потока абсорбента на степень извлечения растворённого кислорода ............................................................................. 112
3.5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА .................................... 114
3.5.1. Оценка вклада в сопротивление массопереносу ........................... 114
3.5.2. Расчёт площади мембранного контактора ..................................... 116
3.5.3. Динамическое моделирование процесса ........................................ 118
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ .................................................... 122
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................. 124
ПРИЛОЖЕНИЕ А ............................................................................................. 143
ПРИЛОЖЕНИЕ Б .............................................................................................. 145
ПРИЛОЖЕНИЕ В ............................................................................................. 166
