气体膜分离技术的应用

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1、·34·2005年3月油气田环境保护治理技术气体膜分离技术的应用于海江苏志远（锦西石化分公司）摘要气体膜分离技术已逐渐成为成熟的化工分离单元。目前常见的气体膜分离技术的应用机理有两种：一是气体通过多孔膜的微孔扩散机理；二是气体通过无孔膜的溶解－扩散机理。该技术在锦西石化分公司聚丙烯装置有机蒸汽膜法回收系统的运行结果表明，丙烯回收率为98％，每年可多回收丙烯850t左右，价值382.5万元。在石油炼制行业，膜分离技术作为一项绿色、高效、环保的分离技术，有其广泛的开发和应用前景。关键词气体膜分离技术聚丙烯回收系统经济效益环境保护0引言分离过程可和常规的分离过程相耦合为一个单元来运用

2、，这样可大幅度地提高过程效率。膜分离技术起步于二十世纪五十年代，主要进行膜分离的基础理论研究和膜分离技术工业的初期开1气体膜分离技术发。二十世纪六十年代到七十年代为发展阶段，许多气体膜分离作为一种“绿色技术”在与传统分离膜分离技术实现了工业化生产并得到日益广泛的应技术（吸附、吸收、深冷分离）的竞争中显示出独特用。二十世纪八十年代起为拓展深化阶段，主要是不的优势，日益广泛地用于石油、天然气、化工、冶炼、断提高已工业化的膜分离技术的应用水平，拓展应用医药等领域。气体膜分离过程无相变产生，能耗低或范围，对尚未实现工业化的膜分离技术加大开发力无需能耗。由于压力是分离过程的推动力，尤其适

3、合度，开拓出一些新型的膜分离技术。迄今为止，膜技处理自身带压力的混合气体的分离与回收。膜本身为术主要应用于分离纯化、控制释放、膜反应器以及能环境友好材料，膜材料的种类日益增多，且分离性能量转换等领域。膜分离过程的特点：不断改善。气体膜分离作为膜科学的重要分支，已逐◆多数膜分离过程无相变发生，通常能耗较低；渐成为成熟的化工分离技术。◆膜分离过程一般无需从外界加入其他物质，可节约资源和保护环境；1.1气体膜分离机理◆膜分离过程可同时实现分离与浓缩、分离与反气体膜分离主要是根据混合原料气中各组分在应，大大提高了过程效率；压力的推动下，通过膜的相对传递速率不同而实现分◆膜分离过程通常在

4、温和条件下进行，因而特别适离。目前常见气体通过膜的分离机理有两种：一是气用于热敏性物质的分离、分级、浓缩与富集；体通过多孔膜的微孔扩散机理；二是气体通过无孔膜◆膜分离过程不仅适于从病毒、细菌到微粒的广泛的溶解—扩散机理。有机物或无机物的分离，且还适于许多特殊溶液体系溶解—扩散机理：气体首先溶解于膜的一侧表面，然后沿着膜中浓度梯度扩散传递到膜的另一侧，的分离，如共沸物或近沸物的分离；最后在膜的另一侧表面解吸。渗透系数P用来描述膜◆膜的性能可灵活调节；的渗透性能，渗透系数为扩散系数D和溶解系数S的◆膜组件简单，可实现连续操作，易与其他分离过乘积。分离系数α用来衡量膜对不同气体的分离

5、性程或反应过程耦合，易自控和维修，易于放大。膜分能，分离系数是两种气体在膜内渗透系数（P1和P2）离过程的主要缺点是：浓差极化和膜污染、膜寿命短、的比值。放大因子呈线性。当利用常规分离方法不能经济、合α2=P1/P2=[D1/D2][S1/S2]理进行分离时，膜分离过程会显示出其特有优势。膜高分子材料的扩散系数都随气体分子尺寸的增─────────于海江，工程师，1994年毕业于天津大学有机化工专业，从事润滑油生产、技术管理工作多年，现任锦西石化分公司炼达公司生产部副经理，从事聚丙烯车间生产和技术管理工作。通讯地址：辽宁葫芦岛市新华大街42号，125001治理技术油气田环境保护

6、第15卷·第1期·35·˙大而减小，如氮气的扩散系数要大于丙烯的扩散系膜分离/PSA/催化等才有可能把膜技术的应用推向更数。然而溶解系数随着气体分子的可凝性增加而增广、更深的发展前景。加，所以分子尺寸大的气体溶解系数大。如丙烯和丁2有机蒸汽膜法回收系统烷的溶解系数要大于甲烷和氮气。在玻璃态高分子中如聚砜、聚醚砜等材料，气体的渗透力主要由扩散系2.1工艺数决定，所以分子尺寸越小，其渗透系数P越大。锦西炼达石油化工有限公司聚丙烯装置为液相气体渗透系数从小到大的序列：本体法生产聚丙烯粉料工艺，属间歇生产过程。传统C3H8＜C2H6＜N2＜CH4＜CO＜O2＜CO2＜H2S＜H2＜H2

7、O的聚合反应过程中，聚合反应和闪蒸过程的驰放气中而在橡胶态高分子中，如硅橡胶等材料，气体的均有大量烯烃的排出。通常采用压缩/冷凝的传统工渗透能力主要是由溶解系数决定，所以这种类型的高艺对可凝气体如乙烯、丙烯等进行回收。由于受压缩分子膜更易透过丙烷、丁烷等大分子气体。其气体渗能力、冷凝温度以及烯烃浓度的影响，大量低浓度的透系数从小到大的序列：烯烃无法回收。目前该装置丙烯尾气回收采用压缩/N2＜O2＜H2＜CH4＜C2H6＜CO2＜C3H8＜C4H10＜H2O＜C5H12冷凝工艺。装置尾气回收罐