Разделение жидкостей
НАНОФИЛЬТРАЦИЯ

Разделение жидкостей
НАНОФИЛЬТРАЦИЯ
Новые возможности в молекулярном разделении
Молекулярное разделение в водных растворах с использованием мембран стало возможным со второй половины 20 века, с появлением обратного осмоса и нанофильтрации для разделения ионов и других молекул. До недавнего времени оба метода разделения в промышленности применялись почти исключительно в очистке сточных вод, опреснении и производстве продуктов питания и напитков. Мембранное разделение молекул, растворенных в органических жидкостях (нанофильтрация органических растворителей, OSN — Organic Solvent Nanofiltration), стало новой областью мембранной науки с огромным потенциалом для применения в отраслях химической промышленности.
Обычные процессы очистки, такие как дистилляция, экстракция, адсорбция и кристаллизация, могут быть энерго- или материалоемкими и иметь проблемы с надежностью. Применение современных мембран OSN и систем на их основе, значительно снижают эксплуатационные затраты, по сравнению с методами термического разделения.
Удаление полимерных примесей

Основные области применения OSN мембран DuraMem® и PuraMem®

Снижение стоимости продукта

Преимущества мембран OSN для НАНОФИЛЬТРАЦИИ органических растворителей

Очистка продукта
Разделение мономера / димера
Молекулярное фракционирование
Замена растворителя при комнатной температуре
Восстановление и рециркуляция катализаторов
Удаление цвета
Восстановление и рециркуляция растворителей
Снижение эксплуатационных расходов
Сокращенное время обработки рабочей среды
Экологически чистый процесс разделения
Мембранное разделение может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с традиционными процессами
Гибкость мембранной фильтрации. Для мембран OSN возможны три режима работы: концентрация, очистка и обмен растворителями
Надежная технология процесса и небольшая занимаемая площадь установки
Эффективное разделение при температурах, близких к температуре окружающей среды
Evonik производит два типа инновационных мембран OSN для нанофильтрации DuraMem® и PuraMem®.

OSN-мембраны обеспечивают эффективное разделение при температурах, близких к температуре окружающей среды, без необходимости фазового перехода жидкого сырья.
Описание и основные характеристики
Серии мембран DuraMem и PuraMem являются ведущими на рынке мембранами для нанофильтрации органических растворителей (OSN). Данные мембраны изготовлены с использованием полиимида P84. Их превосходная стабильность в неводных растворителях позволяет потребителям создавать дополнительную ценность своего готового продукта в широком спектре применений в химической промышленности. Преимущества OSN включают снижение стоимости товаров, снижение энергопотребления и повышение эффективности за счет щадящего разделения при температуре окружающей среды.

Evonik предлагает два типа мембран OSN предназначенных для химической промышленности при задачах, связанных с разделением, очисткой, извлечением или концентрацией.
Мембраны DuraMem®
DuraMem превосходит большинство полимерных органофильных мембран. DuraMem обеспечивает долговременную стабильность при работе с
семейством большинства агрессивных полярных апротонных растворителей (ацетон, тетрагидрофуран, диметилформамид); а также разделение мельчайших молекул в диапазоне нанофильтрации.
Семейство устойчивых к растворителям мембран DuraMem совместимо с широким спектром органических растворителей и смесями, включая полярные и полярные апротонные растворители, такие как ацетон, тетрагидрофуран и этанол.

Мембраны DURAMEM можно использовать в растворах:
— ацетон;
— спирт этиловый;
— метанол;
— тетрагидрофуран.
Мембраны PuraMem®
PuraMem — это новая серия мембран, устойчивых к неполярным растворителям углеводородного типа. PuraMem демонстрирует превосходные характеристики разделения потоков по сравнению с аналогичными коммерчески доступными мембранами.
Мембраны PuraMem предназначены для использования с неполярными растворителями, такими как ароматические углеводороды, алифатические углеводороды и этилацетат.

Мембраны PURAMEM можно использовать в растворах:
 — толуол;
 — гептан;
 — гексан;
 — метилэфиркетон;
 — высококипящие.

Наименование
  • Конструктив

  • Диапазон отсечения молекулярной массы
  • Рекомендуемая максимальная температура
  • Рекомендуемое максимальное рабочее давление





  • Можно применять в растворах


  • Не рекомендуется применять при наличии



  • Номинальное отсечение по молекулярной массе
    MWCO
DuraMem®
  • плоские листы и спирально-навитые мембранные модули

  • От 150 до 900 Да

  • 50 ° С

  • от 20 до 60 бар
  • ацетон, этанол, метанол, тетрагидрофуран, диметилформамид *, диметилсульфоксид *, диметилацетамид *, изопропанол, ацетонитрил, метилэтилкетон, этилацетат и др.


  • хлорированные растворители, сильные амины
  • 150 Да
    200 Да
    300 Да
    500 Да
    900 Да
PuraMem®
  • плоские листы и спирально-навитые мембранные модули

  • От 280 до 600 Да

  • 50 ° С

  • от 20 до 60 бар



  • толуол, гептан, гексан, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, этилацетат и др.
  • большинство полярных и полярных апротонных растворителей, хлорированные растворители, сильные амины
  • пм 280
    пм S 600
    Выборочный пм
    Характеристики пм
    Поток пм
* Для нестандартных мембран DuraMem

Сферы применения для НАНОФИЛЬТРАЦИИ органических растворителей
Мембраны OSN
для химии и фармацевтики
OSN-мембраны обеспечивают эффективное разделение при температурах, близких к температуре окружающей среды, без необходимости фазового перехода жидкого сырья.

Бережное разделение активных фармацевтических ингредиентов (АФИ)
В фармацевтической промышленности, традиционные процессы термической сепарации, такие как дистилляция, не могут быть использованы, так как воздействие высоких температур будет постоянно повреждать термически лабильные молекулы, такие как лекарственные препараты и активные вещества.

Процесс обработки активных фармацевтических ингредиентов и их промежуточных продуктов при более низкой (окружающей) температуре, сводит к минимуму повреждение этих сложных молекул. АФИ и промежуточные продукты могут быть сконцентрированы или очищены с использованием мембран OSN без вредного воздействия тепла.

Активные фармацевтические ингредиенты (АФИ) и их промежуточные соединения обычно представляют собой сложные молекулы, которые производятся в многостадийном синтезе. Для получения этих молекул с высокой чистотой и высоким выходом, важно минимизировать потери на каждой стадии реакции и разделения. Сложная природа этих веществ делает их чувствительными к температуре — тепловое повреждение во время синтеза и разделения может снизить выход и чистоту. Процессы концентрирования или очистки, можно эффективно проводить с помощью мембранами OSN при относительно низких температурах (температура окружающей среды или ниже). Молекулы с молекулярной массой 200+ Да могут удерживаться OSN-мембранами, что позволяет отделять меньшие молекулы от более крупных, т. е. очищать или удерживать целевую молекулу мембраной для концентрирования.
Нетермическое восстановление растворителя
Мембраны OSN DuraMem и PuraMem обеспечивают возможность разделения для восстановления технологических растворителей без необходимости нагрева и охлаждения. Растворители могут быть восстановлены до высокой степени чистоты с помощью энергоэффективного процесса нанофильтрации OSN.

Компания Evonik разработала серию мембран OSN DuraMem и PuraMem для применения в очень широком диапазоне органических растворителей.

OSN — мембраны хорошо удерживают неорганические химические вещества и органические соединения (молекулярная масса 200+ Да), позволяя растворителю высокой чистоты проходить через мембрану. Разделение на мембранах OSN обеспечивает регенерацию растворителя с чистотой> 99% и высоким выходом без необходимости испарения и конденсации растворителя. Данный процесс обеспечивает значительную экономию энергии по сравнению с обычными операциями выпаривания или дистилляции.
Эффективный обмен растворителя
Многие способы тонкого химического синтеза требуют замены технологического растворителя для различных типов реакций. Мембраны OSN позволяют заменять растворители при щадящей температуре без использования традиционных термических методов.

Мембраны OSN способны удерживать большое количество молекул промежуточных продуктов или продуктов (молекулярная масса 200+ Да), позволяя растворителям проходить через мембрану. На замену растворителя можно повлиять, позволяя исходному растворителю проникнуть через мембрану при температуре окружающей среды и добавив второй (замещающий) растворитель в систему фильтрации. По мере того, как фильтрация возрастает, второй растворитель заменяет первый, что приводит к эффективному методу создания желаемой замены растворителя. Данный процесс замещения особенно эффективен, если второй растворитель кипит при более низкой температуре, чем первый растворитель, чего сложно достичь с помощью обычных термических технологий. Мембраны OSN DuraMem и PuraMem, можно использовать для замены широкого спектра растворителей.
Мембраны OSN
для натуральных и эфирных масел
OSN-мембраны DuraMem и PuraMem обеспечивают эффективное разделение при температурах, близких к температуре окружающей среды, без необходимости фазового перехода жидкого сырья.
Фракционирование неочищенных экстрактов
Компоненты, полученные из натуральных экстрактов (фруктов, овощей, орехов, семян и трав), используются в различных отраслях промышленности, например, в фармацевтике, нутрицевтике и пищевой индустрии. Однако использование полученных компонентов в качестве неочищенного экстракта часто нецелесообразно, т.к. полезные молекулы составляют лишь небольшую часть экстракта. Использование OSN-мембран Evonik с различными характеристиками по проницаемости, позволяет фракционировать неочищенные экстракты в соответствии с молекулярной массой или растворимостью молекул в разных растворителях и смесях.
Обработка натуральных масел — депарафинизация и обогащение
Натуральные масла широко используются в качестве добавок в пищевой и косметической промышленности. Они обогащают вкус и аромат продуктов. Однако их ингредиенты не должны влиять на внешний вид и качество конечного продукта. Нежелательные соединения (например, воск в цитрусовых маслах) можно удалить с помощью нанофильтрации (мембран Evonik OSN), заменяющих традиционные энергоемкие технологии (например, кристаллизацию)
Бережное и эффективное разделение
Разделение с помощью мембран DuraMem и PuraMem выполняется в щадящих условиях (температура, близкая к температуре окружающей среды), которые поддерживают биологическую активность природных компонентов.
Мембраны OSN для нефтехимии и масел
OSN-мембраны DuraMem и PuraMem обеспечивают эффективное разделение при температурах, близких к температуре окружающей среды, без необходимости фазового перехода жидкого сырья.
Восстановление и повторное использование гомогенных катализаторов
Гомогенные катализаторы — это очень эффективные, но дорогие материалы, которые трудно разделить в активной форме с помощью традиционной технологии разделения. Как правило, это большие молекулы, которые хорошо удерживаются мембранами OSN, что позволяет восстанавливать их и повторно использовать в производственном процессе.

Гомогенные катализаторы могут быть использованы во многих химических процессах. Однако они представляют собой сложные химические структуры, содержащие металлы, такие как частицы платиновой группы, что делает их очень дорогими в производстве. В большинстве случаев, если катализатор не может быть извлечен и повторно использован, экономика процесса не способствует использованию гомогенных катализаторов и, следовательно, гомогенные катализаторы не так широко используются в промышленности, как это могло бы быть потенциально. Молекулы гомогенных катализаторов обычно значительно крупнее, чем молекулы реагентов / продуктов химического процесса, который они катализируют, и поэтому они вполне поддаются разделению с помощью OSN-мембран. Количественное извлечение гомогенных катализаторов может быть достигнуто с помощью мембран OSN. Восстановление неповрежденного катализатора очень положительно сказывается на экономике процесса.
Отделение парафиновых восков от смазочного масла
Депарафинизация смазочного масла — это энергоемкая операция на нефтеперерабатывающем заводе, включающая испарение и конденсацию больших объемов растворителя. Мембраны OSN могут применяться для снижения потребления энергии в этом процессе.

Депарафинизация рафинатов из установок перегонки нефтепереработки с целью производства базового масла для смазочного масла является хорошо известной операцией установки. Это энергоемкая установка, включающая испарение и конденсацию больших объемов растворителя, обычно смеси метилэтилкетон (МЕК) и толуола. Смесь растворителей МЕК / толуол выбирается так, чтобы способствовать кристаллизации парафиновых восков для физического отделения от смазочного масла, которое остается растворенным в смеси МЕК / толуол. После удаления парафина OSN-мембраны можно использовать для удержания и концентрирования ценного смазочного масла, растворенного в смеси МЕК / толуол, и по существу чистая смесь МЕК / толуол, проникающая через мембрану, может быть возвращена на начальную стадию операции депарафинизации для повторного использования. Фильтрация происходит при температуре охлаждения (от -10 до -20 ° C), необходимой для процесса кристаллизации. Применяя OSN-мембраны, можно значительно снизить энергозатраты на процесс депарафинизации, поскольку не происходит фазового перехода (испарения и конденсации). Кроме того, этот подход на основе OSN-мембран может использоваться для оптимизации потоков растворителей в установке депарафинизации, чтобы максимизировать кристаллизацию парафина и повысить качество смазочного масла. Мембраны Evonik PuraMem подходят для работы с неполярными растворителями, таких как метилэтилкетон/толуол.
Удаление присадок из легких углеводородов
Большие молекулы (например, присадки) обычно используются при переработке легких углеводородов. Большая разница в молекулярной массе между присадкой и углеводородом делает возможным удаление присадки с помощью мембран серии PuraMem. Данная технология позволяет значительно снизить энергозатраты.
Обесцвечивание продукта
Во многих случаях продукт химической реакции не является продуктом в чистом виде. Существует множество нежелательных соединений, которые возникают в результате побочных реакций или постреакционных стадий обработки. Эти нежелательные соединения снижают качество конечного продукта (нежелательный цвет, состав, плотность, температура плавления и кипения и т. д.) и должны быть удалены. Если молекулярная масса продукта и примесей различается, OSN-мембрана может успешно применяться для очистки продукта.
Легко внедряемая технология
Специалисты компании НПО Гипрогаз и Evonik будут сопровождать Вас на протяжении всего процесса взаимодействия, от первоначальной проработки задачи до тестирования и промышленной эксплуатации оборудования. В дополнение к промышленному внедрению и масштабированию нанофильтрации (мембраны DuraMem и PuraMem), мы предлагаем услуги по моделированию технологических процессов и можем предоставить клиентам лабораторное и экспериментальное оборудование для проведения НИОКР.
От потребности к промышленному внедрению
Благодаря команде инженеров-технологов и опыту Evonik в разработке процессов нанофильтрации, мы предлагаем комплексные технологические решения для ваших задач с использованием устойчивых к растворителям мембран в сочетании с индивидуальными технологическими решениями.
Типовой процесс промышленного внедрения нанофильтрации состоит из трех этапов
Расчёт и подбор технологического решения
Технико-экономическое обоснование проводится с использованием плоских листовых мембран DuraMem или PuraMem с определением наиболее эффективной мембраны для конкретного применения. Для этого начального тестирования используется испытательный стенд Evonik METcell с применением тупиковой фильтрации или поперечной фильтрации растворителя.
Подтверждение процесса и технологии
Проверка процесса проводится на пилотной установке с использованием небольших спирально-навитых мембранных модулей. Пилотная установка подходит для длительного тестирования мембранных модулей. На этом этапе подтверждается процесс, собираются технические данные, которые позволяют завершить техническое проектирование промышленной установки и точно оценить экономику процесса.
Промышленное внедрение
Промышленное внедрение — последний этап. Мы предоставляем всю необходимую техническую и проектную документацию на установку. Для внедрения промышленной системы фильтрации мы предлагаем индивидуальные проекты, ориентированные на заказчика.
Часто задаваемые вопросы по мембранам
Какая пропускная способность самого большого модуля
Самый большой мембранный модуль имеет диаметр 8 дюймов и длину 40 дюймов, он может обрабатывать раствор со средней скоростью пермеата 125 л / час.
Нам требуется большая производительность установки
Вы можете использовать несколько 8-дюймовых модулей в соответствии с вашими требованиями по производительности
Нам требуется малая производительность установки
Вы можете использовать 4-дюймовые модули. Один 4-дюймовый модуль
обрабатывает раствор со скоростью 25 л / час.
При каких температурах и давлениях работают мембраны
Мембраны OSN работают при температуре до 50 ° C, но нормальная рабочая температура соответствует температуре окружающей среды. Наши мембраны могут работать при давлении до 60 бар. Обычное рабочее давление составляет около 20−50 бар. Мембраны могут работать и при более низких температурах, но скорость разделения будет ниже.
Какой срок службы мембран OSN? Как часто нужно менять мембраны OSN
Один год — это номинальная оценка срока службы мембран OSN для технико-экономического анализа проекта. При разделении различных натуральных / эфирных масел, срок службы мембран составляет не менее 2−3 лет.
Какая предварительная фильтрация требуется для мембраны OSN
Рекомендуется предварительный фильтр 20−30 микрон. Обычно это стандартная практика при реализации коммерческих проектов нанофильтрации.
Можно ли чистить (регенерировать) мембрану, каков процесс
Для большинства процессов мы рекомендуем промывать технологическим растворителем при температуре на 10 °C выше нормальной температуры обработки (т.е. на 10 °C выше температуры окружающей среды).
Снижается ли производительность мембран OSN в течение эксплуатации
Любые мембраны со временем демонстрируют снижение производительности. Однако, как упоминалось ранее, мембраны будут иметь номинальный срок службы не мене 1 года и любое снижение производительности будет минимальным в течение этого периода.
Меняется ли размер пор мембраны OSN с повышением температуры
С повышением температуры разделения, размеры пор мембраны OSN изменяются незначительно.
Сколько стоят мембраны Evonik OSN
Для получения технико-коммерческого предложения просим с нами связаться - ЗДЕСЬ.
Вам требуется разделение жидкостей НАНОФИЛЬТРАЦИЯ?
Оставьте заявку и мы подготовим для вас полное технико-коммерческое предложение за 14 дней
Оставьте заявку и мы подготовим для вас полное технико-коммерческое предложение за 14 дней
Как с нами связаться
Напишите или позвоните нам, мы проконсультируем вас по любому вопросу
107023, Москва,
пер. Мажоров, д. 8, стр. 2
*
*
107023, Москва, пер. Мажоров, д. 8, стр. 2