代小军膜分离技术

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1、膜分离技术一、膜分离技术簡介气体膜分离技术是20世纪开发的一门较成熟的膜分离技术，它与传统的吸附冷冻、冷凝分离相比，具有节能、高效、操作简单、使用方便、不产生二次污染并回收宥机溶剂的优点，但由于高效膜分离材料品种较缺乏，目前气体膜分离技术只适用于某些领域，如：空气分离富氧、富氮技术、天然气屮脱CQ、合成氨中的CO和HZ的比例调节以及在石油工业的应用等等，尚米推广到更多的领域，所以不断研究和发展气体膜分离技术（包括膜材料、膜组件及优化、膜技术等等）已成为世界各国在高新技术领域中竞争的热点。1气体分离膜的材料气体膜分离的关键是气体膜分离器，而膜材料的优劣决定着气体膜分离器的分离性能、应用范围、使

2、用条件和寿命。按膜的材料性质的差异，一般可把膜分为商分子材料、无机材料和金扁材料三大类。高分子材料。聚M甲硅氧烷（PDMS）、聚矾（PSF）、醋酸纤维素（C八）、乙基纤维素（EA）、聚碳酸酯（ie）等为早期气体分离膜材料，目前还在各种分离膜领域中应用。二、膜分离制氢原理膜分离系统的工作原理就是利用一种高分子聚合物（通常是聚酰亚胺或聚砜）薄膜来选择“过滤”进料气而达到分离的□的。当两种或两种以上的气体混合物通过聚合物薄膜吋，各气体组分在聚合物中的溶解扩散系数的差异，导致其渗透通过膜壁的速率不同。由此，可将气体分为“快气”（如1120、112、He等）和“慢气”（如N2、CH4及其它烃类等）。当

3、浞合气体在驱动力一膜W侧和应组分分压差的作用下，渗透速率和对较快的气体优先透过膜壁而在低压渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体则在高压滞留侧被富集。各种气体邊透芙系*J快气一慢气一►H：0（水蒸汽＞C0^Ar一Hz<-'He+J02^co'C2H5^1.合成氨放空气及氨罐驰放气屮的氢气进行回收，再返回生产合成氨系统或可进一步提纯为高纯氢，达到增产降耗的目的和作为其它加氢产品，其中的氢气纯度达到90%〜99.9%。2.甲醇驰放气冋收氢装置，将冋收的氢气返冋甲醇系统以达到增产、降耗、优化指标的目的，氢气回收率达到85〜90%;其屮氢气与二氧化碳的纯度可达到90%〜99.9%。3.膜分离提纯一氧

4、化碳装置，将富含氢/一氧化碳的浞合气体屮在一定压力下进行膜分离,可以将气体中一氧化碳纯度提高至95〜99.0%,装置运行费用低（与变压吸附提纯co相比），操作简便，技术成熟可靠。1.膜分离制氮装置，利用压缩空气（0.8〜l.OMPa）进入膜组件，可以得到纯度为93〜99.0%的氮气，特别适合于矿山、码头等场合，装置实现全自动,无人操作，移动式作业。2.炼厂气回收氢装置（如：催化重整气、催化干气、加氢干气等）3.膜分离技术应用于天然气输送净化处理，如脱除二氧化碳、脱水、脱硫化氢装置。技术特点1、该工艺技术已在类似规模的工业化装置上大量使用，且满负荷稳定操作达十五年以上，技术是先进可靠的；2、操

5、作稳定、连续运转时间长；3、维修工作量小，不需专人管理；4、生产运行安全可靠；5、原料和公用工程消耗低；6、装置投资较低。典型流程框图蒸汽在中小化肥厂，由于弛放气氨含呈和温度都较高，通常不用此预热器舍氢混合气体三、普利森膜膜分离系统的工作原理就是利用-•种高分子聚合物（Prism"膜通常是聚酰亚胺或聚砜）薄膜来选择“过滤”进料气而达到分离的口的。当两种或两种以上的气体混合物通过聚合物薄膜时，各气体组分在聚合物中的溶解扩散系数的差异，导致其渗透通过膜壁的速率不同。由此，可将气体分为“快气”（如H20、H2、He等）和“慢气”（如N2、CH4及其它烃类等）。当混合气体在驱动力一膜两侧相应组分分压

6、差的作用下，渗透速率相对较快的气体优先透过膜壁而在低压渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体则在高压滞留侧被富集。各气体渗透量可表示为：Q^P/lhXAXU式中：Q；气体组分i的渗透量（P/l）i——三体组分i的渗透系数A——膜面积P——原料气压力P——渗透气压力Xi——气体组分i在原料气中的体积分数Yi7气体组分i在渗透7气屮的体积分数从上式可以看出：膜的分离选择性（各气体组分渗透量的差异）、膜面积和膜两侧的分压差构成了膜分离的三耍素。其屮，膜分离的选择性取决于制造商选用的膜材料及制备工艺，是决定膜分离系统性能和效率的关键因素。Prisn；及其同系物Qwtiks'膜分离系统的核心部件是一构

7、型类似于管壳式换热器的膜分离器，数万根细小的屮空纤维丝浇铸成管朿而置于承压管壳内。混合气体进入分离器后沿纤维的一侧轴向流动，“快气”不断透过膜壁而在纤维的另一侧富集，通过渗透气出口排出，血滞留气则从与气体入口相对的另一端非渗透气出口排出。普利森膜分离装置工艺流程描述高压弛放气(以下称原料气)以压力彡26.0MPa、温度彡40°C进入普里森®膜氢气冋收装置界区。原料气首先经一调节器PV-101减压至12.0MP