我国膜分离技术发展
我国膜分离技术发展
膜分离技术是美国N. N. Li 博士于1968 年发明的, 它主要依据对不同物质具有选择性渗透的性质来进行组分的分离, 具有高效、快速、选择性好, 设备简单和能耗少等优点, 用天然或人工合成的新型分离膜, 可借助于外界能量或化学位差的推动对多组分液体和溶剂进行分离, 提纯和富集。这种新型膜的出现和应用, 不仅使传统的化工分离的概念及过程发生革命性的变化, 而且使催化剂和膜结合对较快和更特殊的反应大有前途。在化工领域内, 利用气体膜分离技术能分离分子态气体、氢和一氧化碳, 在碳—化学的发展和应用中已显示出独特的作用。
中国科学院大连化学物理研究所于1982 年开始膜分离技术研究, 1985 年完成处理量 1500m3/ h 的试验装置, 之后与四川垫江天然气化工总厂、中国成达化学工程公司合作进行了从天然气合成乙酸、乙醇、乙醛等二碳含氧化物中间工厂试验, 于1996 年在垫江天然气化工厂获圆满成功, 于1996 年11 月29 日在北京通过验收和鉴定, H2/ CO 膜分离技术填补了国内气体膜分离技术史上的空白。中国科学院大连化学物理研究所研制的H2/CO 分离膜, 把从天然气重整制得的高H2 / CO 比的合成气中的H2 部分地分离, 使H2 / CO 体积比由3. 8 降至1. 5。使用的高分子材料膜在分子间存在着空隙, 气体通过这些空隙进行溶解和扩散,并从分压高的一侧向分压低的另一侧渗透。由于渗透率不同, 使各种混合气体分离。目前国内研究最多、应用最广的氧化铝膜, 具有耐高温、机械强度高、耐化学和生物侵蚀, 使用寿命长等优点, 在高温膜反应领域有很大的发展潜力 。
国外已开发出氧化铝超滤膜。完整无缺陷的纳米氧化铝膜能满足高温气体膜反应过程的要求。使用的中空纤维膜分离器可用于物质的分离浓缩与提纯。这种中空纤维膜分离器可分为内压型和外压型。与其它分离装置相比, 具有体积小,分离效率高, 适应性强的优点, 且节省能源, 无污染, 广泛用于水净化, 有机及无机物的分离, 能回收氨中驰放的氢和回收天然气和石油炼厂气中的氢和浓缩氧气, 气体分离技术的发展和应用市场潜力巨大。
中国科学院大连物理化学研究所中试使用的气体分离膜为3 英寸的H2 / CO 分离膜。膜前气H2 的体积为63. 6%, 尾气中H2 占88. 3%, CO气由18. 0% 降为3. 6% , 使用H2/ CO 膜分离技术和变压吸附制氢相结合, 为一种经济的由水煤气制取高纯氢气和CO 的方法, 将富集的尾气处理后脱除CO, 可作为氨的补充气或氢源也具有重要的应用价值和很大的现实意义。