液化气脱硫膜制备研究

《液化气脱硫膜制备研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、·142·新膜过程研究与应用研讨会论文集2008年12月液化气脱硫膜制备研究陈剑，李继定。，陈金勋(清华大学化学工程系膜技术工程研究中心，北京100084)摘要：液化气中的硫化物会造成严重的大气污染，日益严格的环保标准要求炼油企业生产超低硫的清洁液化气，因此液化气深度脱硫技术的研究和开发成为当前炼油行业的重大课题．现有液化气脱硫技术投资大、运行成本高、工艺复杂．膜分离与传统分离技术相比，具有明显的技术和经济优势．通过研究各种聚合物膜材料对液化气脱硫体系的适应性，首先进行膜材料的选择、设计和制备。结合溶度参数理论选定端羟基聚丁二烯一丙烯腈为膜材料；然后研究了刺膜工艺，进行液化气脱硫实验．结果表

2、明，使用HTBN复合膜在0．3MPa，20℃的操作条件下，通量达到113L／(m?·h)，分离因子达到26．关键词：液化气脱硫；聚丁二烯一丙烯腈；硫醇；膜分离液化气(1iquefiedpetroleumgas，简称U)G)，是由炼厂气或天然气(包括油田伴生气)加压、降温、液化得到的一种挥发性气体．随着我国经济的飞速发展，液化气在民用燃料领域还是工业原料领域都发挥着不可替代的作用，对于其需求也是越来越大．据海关统计，2004年1至11月，我国共进口了液化石油气约600万t，22．3亿美元[11；2007年我国进口液化石油气697．8万t，价值30．9亿美元，比上年分别增长15．2％和2％．液化

3、气中的硫在燃烧后会形成硫氧化物，进而造成酸雨，对农作物、土壤、水体、建筑都有着很大的影响忆J．液化气中硫主要的存在形态是H2S和硫醇、硫醚等有机硫化合物，这些化合物都有属于有毒物质，在很低的浓度下就会对人体造成伤害．各国对于液化气的硫含量都有规定，我国采用的标准GB11174—1997(液化石油气》规定中，液化气的总硫限量为343mg／m3，GB9052．1—1988(油气田液化石油气》规定的总硫限量为140～185mg／m3，英国、波兰、荷兰、保加利亚等欧洲国家的标准对民用石油气燃料的总硫限量普遍要求是50～120mg／m3，ISO标准要求的是不大于50mg／m3，我国标准超过ISO标准要

4、求的3倍以上，美国的标准更加严格，要求的总硫限量只有22．9mg／m3．在可以预测的将来，我国对于液化气中硫含量的标准一定会提高．所以研究新方法，用更经济更方便的方法脱除硫，有着重大的意义．液化气脱硫的方法有很多，通常有化学吸附、物理吸附、物理一化学吸附、催化氧化法、直接转化法、膜分离法和生物化学法等[3-6]．膜分离技术作为一种“绿色技术”在与传统分离技术(吸附、吸收、深冷分离)的竞争中显示出独特的优势．本文依据各种聚合物材料与液化气组分间的相互作用，根据相似相溶等基本原理及溶度参数理论，筛选合适的膜材料．将筛选得到的膜材料制备成复合膜，采用FTIR和SEM进行表征，并将其应用于液化气体系

5、，考察膜的脱硫性能．1实验部分1．1实验原料端羟基聚丁二烯一丙烯腈(HTBN)，山东淄博齐龙化工有限公司，分子式如图1所示；甲苯，作为HTBN的溶剂，分析纯，北京化学试剂公司；交联剂T，分析纯，天津永大化学试剂研发中心；催化剂B，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；液化气，锦西石化．收稿日期：2008—11—04基金项目：国家“973”项目(2009CB623404)；国家自然科学基金资助项目(20676067，20736003)；国家“863”计划项目(2007AA062317)；教育部博士点基金(20070003130)*通讯联系人：李继定，教授，E—mail：lijiding@mail．

6、tsinghua．edu．cn，fax：(010)62770304论文集陈剑等：液化气脱硫膜制备研究·143·十∈cH2一c}卜c}卜啦j糕cH2一em舟-J^CN图1端羟基聚丁二烯一丙烯腈(H11E；N)的分子式1．2膜分离性能评价装置本实验所用的膜分离性能评价装置如图2所示，主要包括压力调节阀，流量调节阀，转子流量计和膜器等．膜器内有效膜面积为3．42X10_3rn2，膜的分离性能由通量和分离因子两个参数评价．通量描述的是单位时间内通过单位面积膜的气体的量，通常用L“矗．h)来描述，通量计算式如下：J2志(1)式中，V为透过膜的气体的体积，t为透过体积V所用的时间，A表示有效膜面积．分离

7、因子定义式如式(2)所示：口=Ji(Pir-PiP)Ji(PiF-PiP)(2)口2LZJ式中，i表示甲硫醇组分，j表示液化气中的烃类．P艰，PiP分别表示组分i在原料侧和透过侧的分压．分离因子是比较两种气体透过膜的速度差别的大小，速度差别越大，分离效果越好．压力控制转子流量计图2液化气脱硫膜性能评测实验装置图1．3膜结构表征傅立叶红外光谱分析采用美国Nicolet公司生产的IR560型FTIR—ATR红外光