Заключение

Краткие выводы по результатам исследований

1. Создана лабораторная модель экспериментально-исследовательской установки для очистки биогаза с целью получения высококонцентрированного метана с микробарботажным модульем. Обоснована возможность создания низкоэнергоемких и высокоэффективных контактных устройств для проведения сопряженных мембранных и абсорбционных процессов на основе микробарботажного взаимодействия потоков газа и жидкости.

2. Теоретически и экспериментально исследованы гидромеханика и массообмен в тонкодисперсных системах газ-жидкость. Тонкие газо-жидкостные дисперсии создавались путем микробарботажа через трубчатые микрофильтрационные керамические мембраны при воздействии набегающего потока жидкости.

3. Разработана математическая модель гидромеханики диспергирования газа на микропористых мембранах при инерционном воздействии жидкой фазы. На основе рассмотрения баланса сил, действующих на микропузырек в момент роста, получено уравнение, связывающее средний диаметр микропузырька со скоростью жидкости, характеристиками мембраны и физическими свойствами жидкой фазы. Адекватность модели доказана собственными экспериментами и сравнением с литературными экспериментальными данными.

4. Исследованы процессы абсорбции и хемосорбции при микробарботаже в подвижную жидкую фазу. Определены коэффициенты массоотдачи, удельные поверхности контакта фаз и межфазные потоки в микробарботажном аппарате при поглощении диоксида углерода из его смесей с воздухом чистой водой и водной суспензии СаО.

5. Создана лабораторная установка для исследования гидромеханики образования микропузырьков и массообмена в процессе микробарботажа. Разработана экспериментальная методика для изучения распределения размеров микропузырьков. Проведены серии экспериментов по исследованию гидромеханики образования микропузырьков, физической абсорбции чистого диоксида углерода водой и хемосорбции диоксида углерода растворами СаО из его смесей с воздухом.

5. Показано, что величина удельной поверхности контакта фаз при микробарботаже в 8-30 раз больше, чем при обычном барботаже, что приводит к существенному уменьшению рабочего объема аппарата при одинаковой эффективности.

6. На основе полученных предварительных теоретических и экспериментальных результатов исследований гидродинамических и массообменных характеристик мембранно-микробарботажного процесса направленное на выяснение возможности применения при очистке биогаза разработана технологическая схема получения высококонцентрированного метана.

Оценка полноты решений поставленных задач. Проведение экспериментальных исследований гидродинамических и массообменных характеристик мембранно-микробарботажного процесса, теоретическое обобщение результатов определения размеров образующихся микропузырьков в микробарботажном аппарате при очистке биогаза и создание лабораторной модели экспериментально-исследовательской установки для очистки биогаза с целью получения высококонцентрированного метана с микробарботажным модульем полностью соответствуют поставленным в работе задачам.

Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов. Разработанная математическая модель гидромеханики диспергирования газа на микропористых мембранах при инерционном воздействии жидкой фазы и разработанная технология очистки биогаза с целью получения высококонцентрированного метана могут быть рекомендованы научным, инженерно-техническим работникам различных отраслей промышленности, проектным и научно-исследовательским институтам, для модернизации существующих систем очистки газов и для оптимизации мембранных и абсорбционных процессов.

Исходными данными по конкретному использованию результатов являются данные анализа различных способов очистки биогаза с целью получения высококонцентрированного метана и опыта их эксплуатации в промышленности, а также результаты исследований ученых развитых стран, сообщающих о том, что при диспергировании газа через пористые мембраны образуются микропузырьки, имеющие размеры от 0,5 до 150 мкм. Благодаря столь малым размерам микропузырьки обладают рядом уникальных свойств, таких как повышение поверхности контакта взаимодействующих фаз и могут найти широкое применение в химической, пищевой, фармацевтической промышленностях, а также в нетрадиционной энергетике.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. В результате выполнения работы будут разработаны научные основы расчета совмещенных мембранных и абсорбционных процессов, способствующие созданию высокоэффективного технологического оборудования.

Оценка научно-технического уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Предложенные нами технология и разработки по исследованию процесса мембранно-микробарботажной очистки биогаза, которая совмещает мембранно-абсорбционные процессы, на сегодняшний день является прорывной технологией в нетрадиционной энергетике и является наиболее сложной проблемой, возникающей на стыке двух фундаментальных процессов: мембранных и абсорбционных.