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《氣體膜分離性能-階段性總結(jié)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、1.氣體膜分離基本原理1.1分離原理氣體膜分離是在膜兩側(cè)壓力差的作用十利用氣體混合物中各組分在膜中滲透速率的差異而實現(xiàn)分離的過程，其中滲透快的組分在滲透側(cè)富集,相應(yīng)滲透慢的組分則在滲余側(cè)富集,氣體分離流程示意圖如圖1所示。原料氣壓縮機(jī)滲余氣>Q_>滲透氣真空泵圖1氣體分離過程示意圖氣體分離膜可分為多孔膜和無孔（均質(zhì)）膜兩種。在實際應(yīng)用屮，多采用均質(zhì)膜。氣體在均質(zhì)膜中的傳遞靠溶解-擴(kuò)散作用，其傳遞過程由三步組成：（1）氣體在膜上游表面吸附溶解；（2）氣體在膜兩側(cè)壓力差的作用下擴(kuò)散通過膜；（3）在
2、膜下游表面脫附。此時滲透速率主要取決于氣體在膜中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)。氣體膜分離具有以下特點(diǎn)：（1）該過程不發(fā)生相變化，因此能粍較低；（2）裝置緊湊，占地面積小，且裝置規(guī)模W依處理量大小而變化；（3）膜分離設(shè)備本身沒有運(yùn)動的部件，因此設(shè)備簡單，操作方便，運(yùn)行可靠性高；（4）無噪聲，清潔，產(chǎn)品氣為干氣，環(huán)境友好。1.2性能參數(shù)評價氣體分離膜性能的主要參數(shù)是滲透系數(shù)和分離系數(shù)。（1）滲透系數(shù)滲透系數(shù)定義為在單位壓力差下，單位時間、通過單位膜面積氣體的量Atp式中：氣，體滲透量，n?;~一一膜兩側(cè)的壓
3、力差，Pa;A膜而積，m2；t時間，s;P——滲透系數(shù)，m3/(m2?s?Pa)。滲透系數(shù)反映氣體通過膜的難易程度，滲透系數(shù)越大，其滲透能力越強(qiáng)。滲透系數(shù)的單位通常也用cm3(STP)/(cm2s-cmHg)表示。(2)分離系數(shù)(2)分離系數(shù)反映膜對氣體各組分透過的選擇性，對于含有A、B兩組分的浞合物，分離系aAB式中原料中組分A與組分B的摩爾分?jǐn)?shù);yA,yR——透過物中組分A與組.分B的摩爾分?jǐn)?shù)。分離系數(shù)的大小反映該體系分離的難易程度，越大，表明兩組分的透過速率相差越大，膜的選擇性越好，分離程
4、度越高。若混合氣氣體在膜兩側(cè)均為全混流，且滲透側(cè)壓力很小，與原料側(cè)相比可以忽略時，分離系數(shù)稱為理想分離系數(shù)，它反映Y膜材料本身對不同氣體的分離能力。可通過測定膜對純氣體的滲透速率獲得。膜的滲透系數(shù)和分離系數(shù)主要取決于膜材料的化學(xué)特性和分離膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)，同時也與膜分離過程的一些操作條件有關(guān)。理想的氣體分離膜應(yīng)具有較大的滲透系數(shù)和較高的分離系數(shù)。1.膜及膜組件性能評價2.1膜性能評價膜性能評價裝置如圖2所示。對各單位提供的膜片進(jìn)行了氧氮分離性能測試，分別測定了不同壓力下氧氣及氮?dú)獾臐B透性能，并計算出
5、氧氣及氮?dú)獾臐B透系數(shù)及分離系數(shù)，結(jié)果如表1所示。'.7圖2膠性能評價裝界表1小脫氧鉍分離測試結(jié)果膠兮厚度(pm)Jq2(cm3(STP)/cm2.s.cmHg)JN2(cm3(STP)/cm2.s.cmHg)aTB1883.327E-041.621E-042.032DG1951.832E-048.738E-052.075OK2131.819E-048.190E-052.192CYM-11733.647E-041.763E-042.035CYM-21812.028E-039.565E-042.10
6、8YB2262.500E-041.538E-041.629由表屮數(shù)據(jù)可以看出：(1)YB膜的氧氮分離系數(shù)稍小，其它膜的分離系數(shù)均在2.0以上，無較大差異；(2)各種膜屮以CYM-2膜的滲透系數(shù)為最大，比萁它膜島出一個數(shù)U級；(3)其余膜中TB及CYM-1膜的滲透性能較好，YB膜滲透性居中，DG及OK膜的滲透性相對低一些。2.2膜組件性能評價對各廠家的膜組件進(jìn)行了氧氮分離性能測試，分別測定了不同壓力下氧氣及氮?dú)獾臐B透性能，并計算出氧氣及氮?dú)獾臐B透系數(shù)及分離系數(shù)，結(jié)果如表2所示。巾表中數(shù)據(jù)可以看出：
7、(1)YB膜的滲透性較強(qiáng)，而分離系數(shù)較小；(2)其它膜組件的測評結(jié)果與小膜結(jié)果相似，分離系數(shù)均接近2.0或以上，滲透性能順序同小膜。對上述膜組件進(jìn)行了油氣回收性能測評。在永邦公司加油站模擬裝置上，測定了各膜組件的油氣回收性能，操作中保證出口流量基本一致，其中氣體中的總烴含量用氣相色譜儀分析。測試結(jié)果如表3所示。表2膜組件氣鉍分離測試結(jié)果組件p(MPa)Q02(m3Zh)Qn2(mVh)aTB1.026112.36DG1.015.57.02.210K1.0167.02.29CYM-11.034.5
8、13.52.56CYM-20.331161.94YB1.041381.07表3膜俎件油氣冋收性能評價膠組件原料濃度出門濃度正壓(MPa)負(fù)壓(MPa)出口流量(L/min)mg/L%mg/L%TB1080.5207.7100.1950.051181098.934344.215.50.180.04815進(jìn)fli門互換34295.913.90.1840.04815DG846.633.471.1().20.05818I0I9.63330.661.00.2170.05515OK859.352.0420.
