膜分离技术在石油化工领域中的应用

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1、膜分离技术在石油化工领域中的应用马润宇负延滨(北京化工大学化学工程学院，北京，100029)摘要二十世纪的化学工业主要是以石油为基础的石油化学工业。石油化工技术水平的高低，决定着化学工业水平的商低。本文通过分析气体膜分离技术、渗透汽化膜分离技术和膜生物反应器等膜技术在我国石油化工领域中的应用。提出研制开发高性能的膜材料和膜、膜装置及过程优化和膜分离与其他分离技术祸合的必要性。气体膜分离技术作为膜分离技术的新秀，是根据混合气体中各组分透过膜的速率不同，达到分离目的。它具有分离效率高、能耗低、操作简单

2、等优点，己广泛应用于:(1)从合成氨放空气中回收氢气;(2)从组成复杂的炼厂气中回收氢气;(3)用膜法替代传统的变压吸附法调节合成气H式O比率;(4)工业气体脱湿:(5)空气分离。氮肥厂富氧连续气化技术、煤气发生炉富氧造气工艺和催化裂化装t富氧再生工艺均能显著提高装宜处理能力，减少环境污染.通过分析膜分离和变压吸附技术制备95%的氮气的经济性，发现前者的设备投资费用比后者低25%:(6)有机热汽的净化与回收。有机燕汽是石油化工领域中最经常排放的污染物，对其净化回收方法主要有两类:破坏法(如燃烧法)

3、和非破坏法(如冷凝法、吸附法和膜分离).膜分离相对于其他方法具有操作简单、节能和不形成二次污染等优点。(7)天然气中轻(重)烃和氮气的分离回收、二氧化碳的分离回收等过程。目前，处于开发期和发展期的渗透汽化膜分离技术能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的分离任务。国际学术界的专家们称之为21世纪最有前途的高技术之一。本文主要讨论了该技术对极份非极性(如甲醉/甲基叔丁基醚)、非极性/非极性(如二甲苯异构体)和极性您性体系(如乙醉/水)的分离。膜生物反应器作为一种新型水处理系统，结合了膜

4、技术与生物反应技术各自的优点，是膜组件与生物反应器相结合的一个高效生化反应系统.石油化工耗水盆大，水污染及水短缺问题很严重，研究膜生物反应器对石油化工污水的回用成为必要。关键词:膜分离技术，气体膜分离技术，渗透汽化膜分离，膜生物反应器1前言中国城镇水网二十世纪的化学工业主要是以石油为墓础的石油化学工业。石油化工技术水平的高低，决定着化学工业水平的高低。.作为商科技范畴之一的膜分离技术是50年代研究开发的一种高新技www.chinacitywater.org术。和传统的分离技术相比，膜分离技术具有投

5、资省、占地少、能耗低、操作方便等特点，并己成为各发达国家在高技术领域中竞争的热点。80年代，日本年平均投入为600万美元进行有关研究，美国为1100万美元。欧洲目前参予膜技术研究的有54个大学和23个国家实验室。膜产品已形成一定规模的市场。1995年全世界膜产品的销售额约为20亿美元。从市场分布来看，美国占45%.欧洲和中东占29%，环太平洋地区占26%。从膜分离过程来看，反渗透、微滤和超滤三者合在一起的销售额己超过10亿美元，气体膜分离技术的销售额为1.23亿美元[x.21。总体上说，膜分离技术

6、在石油化工领域中的应用还处于102起步阶段，当前主要应用氢气分离、天然气脱湿、空气分离、有机蒸汽的净化和回收、有机溶剂和混合溶剂的脱水、有机混合物的分离、酷化反应的强化及其他化学反应过程中循环溶剂的脱水、废水处理及溶剂回收等。美国能源部对采用膜分离技术的节能状况进行过调研，提出了十项节能最大的项目，其中就有7项属于石化领域。我国目前在气体分离和渗透汽化技术的研究和应用方面己取得了可喜成绩。2我国石油化工业对膜技术的需求在石油化工领域中，氢气的制备加工己成为我国柴油加氢工艺发展中的一大障碍。从炼厂气

7、、催化重整尾气、加氢精致尾气、加氢裂化尾气和催化裂化干气中回收氢气是目前石油化工领域中的制备氢气主要途径。在回收氢气浓度和氢气回收率相近的条件下，通过表1和表2比较深冷分离、吸附分离和膜分离可以发现，膜分离的功耗、投资费用和占地面积都是最低的。表1炼厂气中回收氢iii氢回收产品氮产品流t功率燕汽消耗冷却水耗投资费用设备占率(%)浓度(N珑(KW)(kgAir)量(7刀ir)($10")地(m')\(%))膜80℃879773940220230381.128刃分120'C9196766192204

8、00380.194.8离吸附分离}73}9860010一}370}64一}2.0360.5深冷分离}90}9676619一}390}60792.06120表2催化重整尾气中回收氢III氢回收串产品纯度相对值、\(%)(%)投资费运输费成本膜分离89.496.91.01.171.09吸附分离}6一}99，一1.4{}1.0一}1.0深冷分离一}%}97.51.44}1.22}1.06有机物中少f水的分离是石油化工领域中极为重要而有意义的过程。目前主要采用的恒沸蒸馏和分子筛等方法存在