氣體膜分離技術(shù)的應(yīng)用

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1、·34·2005年3月油氣田環(huán)境保護(hù)治理技術(shù)氣體膜分離技術(shù)的應(yīng)用于海江蘇志遠(yuǎn)（錦西石化分公司）摘要?dú)怏w膜分離技術(shù)已逐漸成為成熟的化工分離單元。目前常見的氣體膜分離技術(shù)的應(yīng)用機(jī)理有兩種：一是氣體通過多孔膜的微孔擴(kuò)散機(jī)理；二是氣體通過無孔膜的溶解－擴(kuò)散機(jī)理。該技術(shù)在錦西石化分公司聚丙烯裝置有機(jī)蒸汽膜法回收系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果表明，丙烯回收率為98％，每年可多回收丙烯850t左右，價值382.5萬元。在石油煉制行業(yè)，膜分離技術(shù)作為一項(xiàng)綠色、高效、環(huán)保的分離技術(shù)，有其廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞氣體膜分離技術(shù)聚丙烯回收系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益環(huán)境保護(hù)0引言分離過程可和常規(guī)的分離過程相耦合為一個單元來運(yùn)用

2、，這樣可大幅度地提高過程效率。膜分離技術(shù)起步于二十世紀(jì)五十年代，主要進(jìn)行膜分離的基礎(chǔ)理論研究和膜分離技術(shù)工業(yè)的初期開1氣體膜分離技術(shù)發(fā)。二十世紀(jì)六十年代到七十年代為發(fā)展階段，許多氣體膜分離作為一種“綠色技術(shù)”在與傳統(tǒng)分離膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)并得到日益廣泛的應(yīng)技術(shù)（吸附、吸收、深冷分離）的競爭中顯示出獨(dú)特用。二十世紀(jì)八十年代起為拓展深化階段，主要是不的優(yōu)勢，日益廣泛地用于石油、天然氣、化工、冶煉、斷提高已工業(yè)化的膜分離技術(shù)的應(yīng)用水平，拓展應(yīng)用醫(yī)藥等領(lǐng)域。氣體膜分離過程無相變產(chǎn)生，能耗低或范圍，對尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的膜分離技術(shù)加大開發(fā)力無需能耗。由于壓力是分離過程的推動力，尤其適

3、合度，開拓出一些新型的膜分離技術(shù)。迄今為止，膜技處理自身帶壓力的混合氣體的分離與回收。膜本身為術(shù)主要應(yīng)用于分離純化、控制釋放、膜反應(yīng)器以及能環(huán)境友好材料，膜材料的種類日益增多，且分離性能量轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。膜分離過程的特點(diǎn)：不斷改善。氣體膜分離作為膜科學(xué)的重要分支，已逐◆多數(shù)膜分離過程無相變發(fā)生，通常能耗較低；漸成為成熟的化工分離技術(shù)?！裟し蛛x過程一般無需從外界加入其他物質(zhì)，可節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境；1.1氣體膜分離機(jī)理◆膜分離過程可同時實(shí)現(xiàn)分離與濃縮、分離與反氣體膜分離主要是根據(jù)混合原料氣中各組分在應(yīng)，大大提高了過程效率；壓力的推動下，通過膜的相對傳遞速率不同而實(shí)現(xiàn)分◆膜分離過程通常在

4、溫和條件下進(jìn)行，因而特別適離。目前常見氣體通過膜的分離機(jī)理有兩種：一是氣用于熱敏性物質(zhì)的分離、分級、濃縮與富集；體通過多孔膜的微孔擴(kuò)散機(jī)理；二是氣體通過無孔膜◆膜分離過程不僅適于從病毒、細(xì)菌到微粒的廣泛的溶解—擴(kuò)散機(jī)理。有機(jī)物或無機(jī)物的分離，且還適于許多特殊溶液體系溶解—擴(kuò)散機(jī)理：氣體首先溶解于膜的一側(cè)表面，然后沿著膜中濃度梯度擴(kuò)散傳遞到膜的另一側(cè)，的分離，如共沸物或近沸物的分離；最后在膜的另一側(cè)表面解吸。滲透系數(shù)P用來描述膜◆膜的性能可靈活調(diào)節(jié)；的滲透性能，滲透系數(shù)為擴(kuò)散系數(shù)D和溶解系數(shù)S的◆膜組件簡單，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，易與其他分離過乘積。分離系數(shù)α用來衡量膜對不同氣體的分離

5、性程或反應(yīng)過程耦合，易自控和維修，易于放大。膜分能，分離系數(shù)是兩種氣體在膜內(nèi)滲透系數(shù)（P1和P2）離過程的主要缺點(diǎn)是：濃差極化和膜污染、膜壽命短、的比值。放大因子呈線性。當(dāng)利用常規(guī)分離方法不能經(jīng)濟(jì)、合α2=P1/P2=[D1/D2][S1/S2]理進(jìn)行分離時，膜分離過程會顯示出其特有優(yōu)勢。膜高分子材料的擴(kuò)散系數(shù)都隨氣體分子尺寸的增─────────于海江，工程師，1994年畢業(yè)于天津大學(xué)有機(jī)化工專業(yè)，從事潤滑油生產(chǎn)、技術(shù)管理工作多年，現(xiàn)任錦西石化分公司煉達(dá)公司生產(chǎn)部副經(jīng)理，從事聚丙烯車間生產(chǎn)和技術(shù)管理工作。通訊地址：遼寧葫蘆島市新華大街42號，125001治理技術(shù)油氣田環(huán)境保護(hù)

6、第15卷·第1期·35·˙大而減小，如氮?dú)獾臄U(kuò)散系數(shù)要大于丙烯的擴(kuò)散系膜分離/PSA/催化等才有可能把膜技術(shù)的應(yīng)用推向更數(shù)。然而溶解系數(shù)隨著氣體分子的可凝性增加而增廣、更深的發(fā)展前景。加，所以分子尺寸大的氣體溶解系數(shù)大。如丙烯和丁2有機(jī)蒸汽膜法回收系統(tǒng)烷的溶解系數(shù)要大于甲烷和氮?dú)狻Ｔ诓ＡB(tài)高分子中如聚砜、聚醚砜等材料，氣體的滲透力主要由擴(kuò)散系2.1工藝數(shù)決定，所以分子尺寸越小，其滲透系數(shù)P越大。錦西煉達(dá)石油化工有限公司聚丙烯裝置為液相氣體滲透系數(shù)從小到大的序列：本體法生產(chǎn)聚丙烯粉料工藝，屬間歇生產(chǎn)過程。傳統(tǒng)C3H8＜C2H6＜N2＜CH4＜CO＜O2＜CO2＜H2S＜H2＜H2

7、O的聚合反應(yīng)過程中，聚合反應(yīng)和閃蒸過程的馳放氣中而在橡膠態(tài)高分子中，如硅橡膠等材料，氣體的均有大量烯烴的排出。通常采用壓縮/冷凝的傳統(tǒng)工滲透能力主要是由溶解系數(shù)決定，所以這種類型的高藝對可凝氣體如乙烯、丙烯等進(jìn)行回收。由于受壓縮分子膜更易透過丙烷、丁烷等大分子氣體。其氣體滲能力、冷凝溫度以及烯烴濃度的影響，大量低濃度的透系數(shù)從小到大的序列：烯烴無法回收。目前該裝置丙烯尾氣回收采用壓縮/N2＜O2＜H2＜CH4＜C2H6＜CO2＜C3H8＜C4H10＜H2O＜C5H12冷凝工藝。裝置尾氣回收罐