试析中空纤维复合膜回收氢气分离过程研究

《试析中空纤维复合膜回收氢气分离过程研究》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、天津大学硕士学位论文中空纤维复合膜回收氢气分离过程研究姓名：彭福兵申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：刘家祺20030501中文摘要本论文以从炼厂干气中回收氢气分离过程为应用背景，以配制的氢气、氮气和甲烷混合气模拟炼厂干气，采用气体膜分离技术对从配制的混合气中回收氢气分离过程进行了研究，对气体在复合膜中的渗透机理进行了探索。首先采用浸渍涂敷法制备了硅橡胶／聚砜中空纤维复合膜，研究了氢气在该复合膜中的渗透行为，用扫描电镜、红外光谱等方法对硅橡胶涂层、聚砜基膜以及中空纤维复合膜的结构等进行了剖析。其次，考察了基膜结构、基膜热处理温度、基膜

2、热处理时间、PDMS浓度、催化剂用量、交联剂用量以及涂敷次数等因素对复合膜气体分离性能的影响。通过分析得到了最佳制膜配方和制膜条件，截留分子量为30000的聚砜基膜分离效果较好。最后，将原料侧和透过侧边界层阻力引入至fJHenis’阻力模型中建立了基于Henis’阻力模型和边界层理论的串联阻力模型。利用串联阻力模型对气体通过硅橡胶／聚砜中空纤维复合膜的传递过程进行了研究，揭示了边界层阻力对气体分离性能的影响，还分析和考察了原料气流速、原料气压力和透过气中氢气分压等操作条件对复合膜气体分离性能的影响。关键词：气体分离；复合膜；硅橡胶；聚砜：串

3、联阻力模型；边界层ABSTRACTHydrogenrecoveryprocessfromrefinerydrygasbasedonhollowfibercompositemembranesisoneofthecrucialandeffectivemethods．Inthisstudy，hydrogenrecoveryprocessfromthemixinggasofhydrogen，nitrogenandmethane，whichwassimulatedtotherefinerydrygas，wasinvestigated．Then，the

4、masstransfermechanismofgasesthroughthecompositemembraneWasdeveloped．Firstly，thesiliconerubber／polysulfonehollowfibercompositemembraneswerepreparedbydip-coatingmethod．Somepenetratingbehaviorsofhydrogenthroughthecompositemembraneswerediscussed．Thestructureofsiliconerubber，po

5、lysulfonemembraneandhollowfibercompositemembraneswasanalyzedbySEMandIRmethod．Secondly，theeffectsofpolysulfonesubstratelayerandthesiliconerubbercoatinglayeronpreparationprocessofcompositemembraneswereinvestigated，Theeffectsofsomefactors，whicharedifferentstructuresofpolysulf

6、onesubstratelayer，thetemperatureofheattreatment，thetimeofheattreatment，thenumberofcoatingandthePDMS，catalystandcross—linkerconcentration，ongasseparationperformanceofcompositemembranesalsowerediscussed．Thesuitableformulaandoperationconditionsforpreparingthecompositemembrane

7、werefound．Lastly，aresistances-in—seriesmodelbasedontheHenis-Tripodi’Smodelandthetheoryoftheboundarylayerforgasseparationincompositemembraneswaspresented，inwhichtheresistanceof，theboundarylayerandtheresistanceofmembranehavebeentakenintoaccountatthefirsttime．Thentheinflueuce

8、soffoedflowrate，feedpressure，andthepartialpressureofhydrogeninpermeategasongaspermeabilit