دستیابی به فناوری طراحی و ساخت مدول‌های غشایی + عکس

به‌طورکلی فناوری‌های جداسازی غشایی از سه بخش اصلی تشکیل می‌شوند که شامل غشاء، مدول و فرآیند می‌باشند. به‌منظور تجاری‌سازی فناوری‌های غشایی و ارائه محصول در این حوزه لازم است هر سه مرحله مذکور با موفقیت اجرا شود. در این میان مدول‌های غشایی با توجه به پیچیدگی‌های فراوان و حساسیت‌های بالا در نحوه طراحی و چیدمان اجزا، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار بوده و فناوری مربوط به تولید آنها در اختیار شرکت‌های محدودی در دنیا قرار دراد.

به‌طور کلی فرآیند ساخت یک مدول غشایی تجاری عمدتاً دارای سه مرحله اصلی به‌ترتیب زیر می‌باشد:

(1) در مرحله اول، غشاء در ابعاد مناسب تهیه می‌شود؛

(2) در مرحله دوم، المان غشایی با هندسه، ساختار و ابعاد مناسب طراحی و اجرا می‌شود؛

(3) در مرحله سوم نیز ظروف تحت فشار یا همان مدول برای قرارگیری المان یا المان‌های غشایی طراحی و ساخته می‌شود.

هر یک از مراحل سه‌گانه فوق دارای اهمیت به‌سزایی بوده و بدون آنها چرخه ساخت و اجرای فناوری‌های غشایی در مقیاس تجاری کامل نخواهد بود.

مدول‌های غشایی در واقع همان ظروف تحت فشاری هستند که المان‌های غشایی درون آنها قرار گرفته و در فرآیندهای جداسازی غشایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. امروزه مدول‌های غشایی صنعتی عمدتاً به سه گونه اصلی که شامل مدول‌های پیچشی (Spiral wound )، مدول‌های الیاف توخالی (Hollow fiber ) و مدول‌های قاب و صفحه‌ای (Plate and frame ) می‌باشند تولید و عرضه می‌شوند. استحکام مکانیکی و توان تحمل فشار جریان خوراک، سبک بودن، جلوگیری از نشت و تلفیق و نیز مسیردهی صحیح جریانات درون مدول، راحتی دسترسی به المان غشایی برای انجام عملیات تعمیر و یا تعویض المان از مهمترین نکات در طراحی ظروف تحت فشار به‌شمار می‌روند.

بر این اساس، به‌دلیل اهمیت فناوری مدول‌سازی و اولویت شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی برای تکمیل چرخه تجاری‌سازی فرآیندهای جداسازی غشایی، در یک‌سال گذشته، کارشناسان و پژوهشگران گروه پژوهشی فناوری‌های نوین در یک بازه زمانی بسیار محدود و فشرده، موفق به ایجاد زیرساخت‌های لازم و طراحی و ساخت نمونه‌هایی از المان‌های غشایی پیچشی و الیاف توخالی و نیز ظروف تحت فشار شده‌اند.

در حال حاضر ظروف فشار المان‌های غشایی پیچشی با قطر 5/2 اینچ با توان تحمل فشار 100 بار که قابل استفاده در تمامی کاربردهای جداسازی غشایی در تماس با مایع هستند در این مرکز طراحی و ساخته شده است و فناوری ساخت این دسته از مدول‌ها برای اولین‌بار در کشور به‌صورت کاملاً بومی در این شرکت نهادینه شده است. تمامی اجزای این تجهیز شامل بدنه اصلی، نشت بند، نگهدارنده المان و اتصالات در این مرکز طراحی و ساخته شده‌اند. در این ارتباط طراحی و ساخت ظروف فشار المان‌های غشایی 4 اینچ و 8 اینچ نیز در دستور کار طراحی و ساخت قرار دارند. همچنین ساخت اجزای المان‌های غشایی پیچشی با جدیت در این مرکز پیگیری شده و المان‌های غشایی پیچشی با قطر 5/2 اینچ به‌صورت نیمه‌خودکار در این مرکز ساخته شده‌اند. مدول‌های غشایی پیچشی علی‌رغم ظاهر نسبتاً ساده، دارای اجزای بسیار زیادی بوده و تولید آنها نیازمند طراحی قالب‌های خاص برای ساخت بخش‌های مختلف و استفاده از ماشین‌های تمام‌خودکار می‌باشد. در حال حاضر ساخت قالب‌های مورد نیاز المان‌های 5/2 اینچ و 4 اینچ در این مرکز تکمیل شده و تولید سامانه خودکار المان‌های غشایی پیچشی در دستور کار گروه پژوهشی فناوری‌های نوین قرار دارد.علاوه بر طراحی و ساخت مدول‌های غشایی پیچشی، سامانه مناسب و استانداردی نیز برای تولید مدول‌های الیاف توخالی در گروه پژوهشی فناوری‌های نوین طراحی و ساخته شده است. این سامانه توانایی تولید مدول‌های الیاف توخالی را با ابعاد مختلف دارا می‌باشد. بر این اساس، در حال حاضر با توجه به طراحی و ساخت سامانه خودکار تولید انواع غشاءهای الیاف توخالی در شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی، فرآیندهای جداسازی غشایی با استفاده از مدول‌های غشایی الیاف توخالی در این شرکت به‌صورت بومی برای دسته وسیعی از کاربردهای مورد نیاز در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی قابل اجرا می‌باشد.در ارتباط با طراحی و ساخت مدول‌های غشایی قاب و صفحه‌ای نیز تمام‌ زیرساخت‌های مناسب برای این منظور ایجاد شده و در این رابطه طراحی و ساخت مدول‌های غشایی قاب و صفحه‌ای برای فرآیندهای بیوراکتور غشایی برای اولین‌بار در کشور و منطقه در مقیاس نیمه‌صنعتی صورت پذیرفته و با موفقیت در فرآیندهای تصفیه آب و پساب مورد ارزیابی قرار گرفته است. در حال حاضر شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی توانایی ارائه مدول‌های غشایی قاب و صفحه‌ای را در مقیاس نیمه‌صنعتی برای فرآیندهای مختلف جداسازی غشایی به‌ویژه فرآیندهای تراوش تبخیری و بیوراکتور غشایی دارا می‌باشد. لازم به‌ذکر است که طراحی و ساخت غشاءها و مدول‌های غشایی قاب و صفحه‌ای در مقیاس تجاری در دستور کار گروه پژوهشی فناوری‌های نوین این شرکت قرار دارد.علاوه بر طراحی و ساخت مدول‌های غشایی پیچشی و الیاف توخالی، سامانه فرآیندی مناسبی نیز برای بررسی عملکرد غشاءها و مدول‌های ساخته‌شده در این مرکز طراحی و ساخته شده است. امکان ارسال خوراک با فشار و شدت جریان‌های بالا، امکان تست مدول‌های غشایی با قطرها و طول‌های متفاوت، فیلتراسیون جریان خوراک، مشاهده فشار در بخش‌های مختلف سامانه، مخزن خوراک و همچنین سوئیچ فشار محافظ غشاء نیز در این سامانه در نظر گرفته شده است.