《氣體膜分離技術(shù)》PPT課件

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1、氣體膜分離技術(shù)及其應(yīng)用中科院大連化物所膜技術(shù)組DalianInstituteofChem.Phys.,CAS曹義鳴手機(jī)：13840893581；電話：+86-411-4379053/13940971801傳真：+86-411-84379329Email:ymcao@dicp.ac.cn手機(jī)：13840893581；電話：+86-411-84379053/13940971801傳真：+86-411-84379329Email:ymcao@dicp.ac.cn膜分離過(guò)程示意圖提綱膜分離過(guò)程特點(diǎn)、歷史及發(fā)展趨勢(shì)膜傳遞機(jī)理、材料及膜組件分離膜制備及成膜機(jī)理膜分離應(yīng)用膜分離過(guò)程特點(diǎn)、歷史及發(fā)展趨勢(shì)分

2、離膜定義分離膜為兩相之間的選擇性介質(zhì)。膜必須具有使不同物質(zhì)有的可以通過(guò)、有的不能通過(guò)的特性。膜可以是固相、液相或氣相。常用的分離膜絕大多數(shù)是固相膜。功能膜分類膜—membrane分離膜孔徑與膜分類可用于分離的性質(zhì)工業(yè)化膜分離過(guò)程及原理膜過(guò)程的特點(diǎn)膜過(guò)程的發(fā)展膜傳遞機(jī)理、材料及膜組件氣體透過(guò)多孔膜的滲透機(jī)理努森流粘性流表面擴(kuò)散分子篩分Knudsen擴(kuò)散氣體透過(guò)膜的滲透機(jī)理（溶解—擴(kuò)散）AB分離膜N2=1O2H2CO2SO2氣體滲透膜的相對(duì)速率纖維素膜聚酰亞胺膜N2=1H2CO2O2α(CO2/CH4)=37，α(CO2/H2)=20。纖維素衍生物纖維素是資源豐富的天然高分子,價(jià)格便宜，用作透

3、析膜和微濾膜材料。在分解前沒(méi)有熔點(diǎn)，又不溶于一般的溶劑。一般都先進(jìn)行化學(xué)改性，如醋酸纖維素和硝酸纖維素聚砜類高機(jī)械強(qiáng)度工程塑料。耐酸、耐堿。缺點(diǎn)是耐有機(jī)溶劑差。超濾和微濾膜材料，且是多種商品復(fù)合膜（反滲透膜、氣體分離膜）的支撐層膜材料聚酰亞胺聚合物膜材料剛性主鏈結(jié)構(gòu)，柔性側(cè)基，高分子鏈間自由體積大，自由體積分布窄。耐高溫、高強(qiáng)度，用于氣體分離和空除濕聚合物材料的結(jié)構(gòu)和組成決定了氣體組分在材料中的擴(kuò)散性能和溶解性能P=D×S溶解—擴(kuò)散模型氣體的臨界溫度和在聚合物中的溶解度有關(guān)氣體分子的大小有關(guān)DA/DB傳統(tǒng)膜材料主要靠擴(kuò)散選擇性SA/SB新型膜材料主要靠增大溶解選擇性選擇及合成剛性、不可以旋

4、轉(zhuǎn)，但可以扭動(dòng)的主鏈，且鏈間距不能太大的聚合物材料CO2膜材料開(kāi)發(fā)思路目前國(guó)內(nèi)外對(duì)CO2膜分離材料進(jìn)行增大溶解度的改造含有堿性基團(tuán)的材料含有和CO2溶解度參數(shù)相近的官能團(tuán)的材料含有胺基的材料聚氧乙烯類路線2路線1JCO2＝2.32×10-5cm3(STP)/cm2.s.cmHgαCO2/N2＝51αCO2/CH4＝22αCO2/H2＝8.75JCO2＝0.5×10-5cm3(STP)/cm2.s.cmHgαCO2/N2＝45~47αCO2/CH4＝22~23αCO2/H2＝8~12膜形態(tài)例子平板膜中空纖維膜膜斷面非對(duì)稱結(jié)構(gòu)中空纖維膜分離器結(jié)構(gòu)未透過(guò)氣體原料氣體滲透氣體Schematicdi

5、agramofskid-mountedmembranesystemforremovalofC3+fromnaturalgas分離膜制備及成膜機(jī)理沉浸凝膠相轉(zhuǎn)化法制膜三元組分典型相圖Loeb和Sourirajan提出的。非對(duì)稱膜成功研制是膜技術(shù)發(fā)展史上一個(gè)里程碑，提高了人們對(duì)膜結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)，使膜技術(shù)研究開(kāi)發(fā)跨入了飛速發(fā)展新時(shí)代。無(wú)紡布聚合物溶液刮刀無(wú)紡布凝膠浴后處理連續(xù)刮膜過(guò)程平板膜制備中空纖維膜制備聚合物溶液芯液紡絲噴頭聚合物溶液計(jì)量泵芯液泵凝膠浴水洗浴聚合物溶液芯液中空纖維膜基于三通道噴頭的聚酰亞胺復(fù)合膜制造雙層非對(duì)稱中空纖維膜內(nèi)/外徑：0.25/0.55mm。CO2滲透系數(shù)：10(GPU)

6、CO2/CH4分離系數(shù)≥29BorefluidPolymerdopeBPolymerdopeA雙層非對(duì)稱中空纖維膜紡絲系統(tǒng)(噴頭)聚酰亞胺單體氣體分離膜應(yīng)用氣體分離過(guò)程的主要用途氨吸收塔氣液分離器加熱器膜分離器放空氣稀氨水氫氣瓦斯氣脫鹽水合成氨放空氣中氫回收流程示意石油化工中制氫要耗費(fèi)大量烴，同時(shí)在加氫過(guò)程又不斷排放產(chǎn)生的低碳烴，此時(shí)，伴隨大量氫氣流失；另外，催化裂化干氣被排放用作燃?xì)?。因此，保持氫氣平衡，合理利用氫氣，已成各煉油廠所關(guān)注的問(wèn)題加氫尾氣的氫回收（加氫脫硫、加氫脫氮、汽柴油加氫精制、潤(rùn)滑油加氫等催化裂化干氣中氫氣回收重整氣的氫氣提純煉廠氣中氫回收膜分離提氫技術(shù)在加氫脫硫過(guò)程中

7、的應(yīng)用煉廠氣氫回收流程示意前處理單元膜分離單元排污氫氣瓦斯氣煉廠氣氣源加氫干氣解吸氣精制干氣混合氣溫度(℃)40～4540～4540～4540～45壓力(MPa)1.21.21.21.2流量(NM3/h)600010000400020000組成(%mol)H280.771.1974.974.785C16.677.0815.018.543C22.177.874.825.55C34.887.622.25.854C=30.7C