氣體膜分離技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)介賀高紅教授博導(dǎo)大連理工大學(xué)研究生院副院長(zhǎng)大連理工大學(xué)膜科學(xué)與技術(shù)研發(fā)中心主任Tel:Email:hgaohong@1精餾吸收恒沸精餾L-L萃取吸附結(jié)晶離子交換膜分離色譜分離液膜超臨界萃取成熟度應(yīng)用廣度2氧氣-氮?dú)獾姆蛛xCompressedAirN2-enrichedairO2-enrichedairMembrane3膜分離與其他分離過程相比的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能投資少易于安裝、易于移動(dòng)（撬裝體）操作簡(jiǎn)單重量輕、占地少不需加入其他組分，無污染操作易于調(diào)節(jié)（無液泛、漏液、夾帶等）5Classificationofmembrane/byshapeHollowfiber中空纖維Tubular卷式Sheet平板6中空纖維膜分離器芯件781012

ConcentratedFeedH2OH2OH2OH2OMgClFe++HCO3CaSO4Na+++++

MembranePressureH2OH2OH2OH2OH2OH2OPotablewater141516umARELATIVESIZEOFCOMMONMATERIAL過濾對(duì)象MOLECULARWEIGHT分子量0.001100.011000.110001.01041010510010001061071002005,00020,000150,000500,000Aqueoussalts中水鹽份Metalions金屬離子Sugars蔗糖FILTRATIONTECHNO-LOGY過濾方法Pyrogens熱源Virus病毒Colloidalsilica膠體硅Albuminprotein白蛋白Bacteria細(xì)菌Carbonblack碳黑Paintpigment顏料色素Yeastcells酵母Milledflour面粉Beachsand海灘沙礫Pollens花粉RO反滲透Ultrafiltration超濾Microfiltration微濾Particle

filtration一般過濾THEFILTRATIONSPECTRUM過濾譜圖NF納濾17RO,NF,UF,MF18控制釋放20控制釋放治療糖尿病方法

智能方法分子門（MolecularGates）

在PH值小的時(shí)候會(huì)收縮，從而使聚合物分子之間產(chǎn)生空隙，從而釋放更多的胰島素。當(dāng)PH值變大時(shí)，這種材料又會(huì)膨脹，從而使堵塞空隙，這時(shí)釋放的胰島素就相應(yīng)的減少。

這種聚合物在治療中起到了一個(gè)無需人操縱的生物自動(dòng)開關(guān)PH21PH=11.0PH=6.8PH=3.0備注：操作溫度為25℃pH敏感水凝膠23微囊化牛腎上腺髓質(zhì)嗜鉻細(xì)胞移植治療MPTP誘發(fā)偏側(cè)巴金森樣猴

移植前移植后左手不能抓食左手能抓食腦內(nèi)DA含量升高24262728氣體膜分離的應(yīng)用30在以下幾個(gè)方面已經(jīng)有了大規(guī)模的應(yīng)用：氫氣的分離和回收空氣分離酸性氣體分離氣體脫濕有機(jī)蒸汽回收31氫氣的分離和回收合成氨尾氣氫回收煉廠氣氫回收甲醇尾氣氫回收合成氣調(diào)比32合成氨尾氣氫回收33合成氨尾氣氫回收根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，不但可增產(chǎn)氨3%～4%,而且使噸氨電耗下降了50度以上我國從80年代初,先后引進(jìn)了14套膜分離裝置。自1988年起,國產(chǎn)化的膜分離器,先后為國內(nèi)外200多家百家化肥廠提供了膜分離合成氨尾氣氫回收裝置。國產(chǎn)化的意義重大，價(jià)格合理，得到國外更先進(jìn)的技術(shù)。34煉廠氣氫回收膜分離技術(shù)回收煉廠氣中氫氣的最大工業(yè)裝置于1988年在英國伏利煉廠投產(chǎn)從加氫裂化裝置排放氣中回收氫氣采用美國空氣產(chǎn)品公司的醋酸纖維素膜處理量為64900m3/h，回收率90%，氫濃度超過95%3536煉廠氣氫回收2002年，中石化鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司實(shí)現(xiàn)了煉廠氣低壓氫膜回收裝置的第一次國產(chǎn)化。處理量為14000m3/h。氫回收率高于87%

，氫濃度超過92%。金陵石化連續(xù)實(shí)施了三套煉廠氣氫回收裝置，處理量依次為2000m3/h，8000m3/h，10000m3/h。37鎮(zhèn)海煉化裂化干氣PSA解吸氣氫氣提濃裝置38金陵石化脫硫干氣氫回收裝置39金陵石化重整還原氫提濃裝置40甲醇尾氣氫回收美國首先把膜分離技術(shù)用于從甲醇放空氣中回收氫氣，H2/CO一個(gè)以天然氣為原料,年產(chǎn)30萬t甲醇的廠家,放空氣量為7500Nm3/h,膜分離回收設(shè)備投用后,效益顯著使甲醇增產(chǎn)2.5%;天然氣費(fèi)用節(jié)省23%.41合成氣調(diào)比42合成氣調(diào)比43氣體膜分離的發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)點(diǎn)在以下幾個(gè)方面已經(jīng)有了大規(guī)模的應(yīng)用：氫氣的分離和回收空氣分離酸性氣體分離脫濕有機(jī)蒸汽回收44空氣分離(25-45%)45O2/N2分離46H20CO2O2AirNitrogen空氣膜分離器富氧空氣流空氣人口氮?dú)獬隹谥锌绽w維絲Ar47不同技術(shù)制取富氧氣體的最佳使用范圍48膜法富氧與深冷、變壓吸附法相比,具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、安全、啟動(dòng)快、規(guī)模靈活、無環(huán)境污染等特點(diǎn)。當(dāng)氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%左右,規(guī)模小于15000m3/h時(shí),膜法投資、維修及操作費(fèi)用之和僅為深冷法和變壓吸附法的2/3到3/4,能耗比其他兩種方法低30%以上,且規(guī)模越小,膜法越經(jīng)濟(jì)。49膜法富氧制取35%富氧空氣的費(fèi)用比較10t/d50富氧濃度與火焰溫度的關(guān)系

51圖7-29富氧濃度與排出廢氣容積比的關(guān)系

52富氧助燃----節(jié)能、環(huán)保氧氣濃度提高幾個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)能效果就非常明顯53從空氣中制取富氮?dú)獠煌夹g(shù)制取富氮?dú)怏w的作用范圍

54富氮空氣的應(yīng)用55氣體置換包裝的實(shí)例56蘋果應(yīng)用氮?dú)饪刂茪夥毡４娴慕Y(jié)果57氣調(diào)貯藏的效果58膜法空氣富氮技術(shù)成熟--AirProducts、法液空、MGGeneron成型產(chǎn)品在中小規(guī)模（產(chǎn)氣量1000Nm3/h）和非高濃氮(<99%)的市場(chǎng)極具經(jīng)濟(jì)性（能耗0.4kWh/Nm3

）流程簡(jiǎn)單、占地少59SSOPTIONAL氮?dú)夤?/p>

監(jiān)測(cè)儀氧分儀氮?dú)獾接脩裟し蛛x器蒸發(fā)器液氮罐排空氣流加熱器排放液F空氣罐空壓機(jī)基本流程60

變壓吸附法與膜分離制氮基本參數(shù)比較

變壓吸附法膜分離法

耗電Kw/Nm30.3～0.6(平均)0.4～0.8(平均)

氮產(chǎn)量Nm3/h<200010～3000

壓力MPa0.6～0.70.8～1.2

不宜儲(chǔ)存氮?dú)饪捎脙?chǔ)罐儲(chǔ)存氮?dú)?/p>

啟動(dòng)時(shí)間30分10分

維修量 切換閥門多,動(dòng)作頻繁,無活動(dòng)部件,

有一定故障率和維修量 甚少維修和保養(yǎng)

介質(zhì)壽命分子篩粉化現(xiàn)象較多. 10年以上

機(jī)械噪音由于電磁閥門多且頻繁由于是靜態(tài)分離，切換,運(yùn)動(dòng)噪聲較大膜系統(tǒng)幾乎無噪聲

工藝流程 復(fù)雜,前處理要求嚴(yán)格簡(jiǎn)單，前處理簡(jiǎn)單,

產(chǎn)品氮?dú)庑柙龠^濾產(chǎn)品氮?dú)鉄o需處理

設(shè)備狀態(tài) 只能固定固定,移動(dòng)式

占地面積 中等較小

氮?dú)猱a(chǎn)量增容 困難容易

61富氮車62成本估算96%的200Nm3/h氮?dú)猓耗そM件PLC控制器空氣過濾器加熱器至50oC背壓閥估計(jì)總價(jià)90萬元左右

63膜產(chǎn)氣量和純度可以任意調(diào)節(jié)

系統(tǒng)型號(hào)一定，純度愈高，產(chǎn)氣量則低；入口空氣壓力愈高，產(chǎn)氣量則高M(jìn)odel

Flow Flow at99.9%Purity at95%PurityM1000 2Nm3/h 8Nm3/hM2000 2-10Nm3/h 45Nm3/hM3000 15Nm3/h 58Nm3/hG5000 20-350Nm3/h 100-1800Nm3/hM6000 20-250Nm3/h 100-1300Nm3/h64在以下幾個(gè)方面已經(jīng)有了大規(guī)模的應(yīng)用：氫氣的分離和回收空氣分離酸性氣體分離脫濕有機(jī)蒸汽回收65水蒸氣的脫除

壓縮空氣脫濕

壓縮空氣脫濕方法比較

66玻璃態(tài)高分子膜C1C2溶解解吸P1P2聚合物膜擴(kuò)散易透過難透過H2OH2HeCO2O2ArCOCH4N267玻璃態(tài)和橡膠態(tài)高聚物的特征對(duì)比68橡膠態(tài)高分子膜N2110100-200-150-100-50050O2CH4C2H6CO2C3H8n-C4H10n-C5H12沸點(diǎn)（℃）ArH2O膜的選擇性相對(duì)于N269C5C4C3C2CH4O2N2易透過難透過相關(guān)氣體在橡膠態(tài)分離膜上的透過率70有機(jī)蒸氣分離原理VOC/N2尾氣N2-rich滲透氣VOC-rich膜具有高選擇性的分離層耐溶劑的支撐層分離層原料氣71膜法回收有機(jī)蒸氣示意圖氣柜馳放氣壓縮冷凝器尾氣富集有機(jī)蒸氣循環(huán)流滲透氣72膜法回收有機(jī)蒸氣德國GKSS公司采用平板膜板框組件開發(fā)出了用于儲(chǔ)油罐和汽車加油站的有機(jī)蒸氣MTR日本日東電工73

采用蒸氣回收技術(shù)處理廢氣中VOCs的工業(yè)應(yīng)用

74膜法回收有機(jī)蒸氣1998年,在吉化公司，用膜分離進(jìn)行了聚乙烯生產(chǎn)過程中排放的乙烯和丁烯單體的回收,取得了很好的結(jié)果.處理氣量60～80Nm3/h,其中C=2

和C=4

的體積分?jǐn)?shù)為10%～15%.過去是送火炬燒掉,浪費(fèi)大膜回收，乙烯和丁烯都被濃縮了2～3倍,平均回收率約為70%～80%經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。據(jù)吉化公司估算,僅丁烯每年的回收量就價(jià)值80～100萬元,而這套裝置投資僅為30萬元.75聚丙烯過程中丙烯單體和氮?dú)獾幕厥?6回收氯甲烷工藝流程說明77吉林石化氯甲烷膜法回收裝置（2002年）78罐區(qū)有機(jī)蒸汽膜分離回收方案79常熟三愛富有機(jī)蒸汽回收80煉廠氣分組份集成回收技術(shù)將帶來巨大的效益