气体膜分离技术的应用原理与气体膜分离的发展方向
气体膜分离技术是近几年崛起的一项富有生命力的分离技术,被认为是最有发展的新技术之一.本文介绍了气体膜分离的机理及基本原理,以及膜的种类,对气体膜分离技术的应用进行了综述.
气体膜分离
气体膜分离是指利用主体混合物中各组分在非多孔性膜中渗透速率的不同使各组分分离的过程。气体膜分离过程的推动力亦是膜的两侧的压力差，在压力差作用，气体首先在膜的高压侧溶解，并从高压侧通过分子扩散而传递到膜的低压侧，然后从低压侧解吸而进入气相，由于各种物质溶解、扩散速率的差异而达到分离目的。
对气体分离膜的要求是渗透通量高、分离系数大，具有较高的机械强度，一般均是非对称膜和复合膜。 气体膜分离设备主要有中空式和卷式两类。图10—28所示为Monsanto公司的Prism气体膜分离设备示意图，采用聚砜中空纤维，表面涂上一层厚度为500～1000?的聚
甲基硅氧烷。中空纤维外径450～540 ，内径225—250 。原料气在中空纤维外流过，渗透气通过纤维管壁进入管内，汇合到一端而流出。图10—29是Separex公司推出的卷式气体膜分离器的示意图，卷式组件由膜和支撑体组成的膜叶外流过，渗透气通过膜汇集到中心的渗透管而流出。
气体膜分离技术虽然起步较晚，但发展十分迅速，目前在工业上已取得了许多成功的应用。
1)、工业气体中氢的回收
工业上应用最广的气体膜分离过程是从合成氨厂排放气和石油化工厂中各种含氢气体中回收氢。使用气体膜分离组件可以从合成氨排放气中回收96％的氢，经济效益很大，已获广泛应用。 一、气体膜分离的应用方向1. 天然气脱水和露点调节为防止水在管道中冷凝冻结或生成水合物，天然气必进行干燥处理。Permea Marifilou Production是提供这类膜组件主要生产者之一。为提高除湿效率，膜组件中还引入吻扫气。对于中等脱水要求（30℃或除去85%H2O），估计设备价格低于三乙二醇（TEG）标准干燥过程。第一套商业装置已在北海的Norwegion安装，并投入运行。
2. 油田伴生气中的甲烷
以天然气作燃料的Otticarbiretor内燃机的平稳运行依赖于天然气的甲烷值。（类似于汽油辛烷值）。以纯甲烷值为100，操作Carluretor内燃机的燃料气的甲烷值为50。天然气中碳数目大于1的化合物存在对甲烷值有负面影响。因此，需除去高碳烃以使伴生气甲烷值在50左右。对复合硅橡胶膜组件进行670h的现场试验研究发现，该膜的性能较为稳定。膜基伴生气甲烷值控制系统可使内燃机效率提高，并为其平稳运行提供保障。与低温、吸咐等技术相比，膜分离法具有操作简单、维护费用低、投资费用小等优点。
3. 蒸汽/蒸汽分离
蒸汽/蒸汽分离特别是烯烃/烷烃分离，是石化学工业中1个重要加工过程。由于这类混合物沸点相近，为达到较好的分离效果，需要高的精馏塔和大的回流比，投资和能耗非常大。最近报道的固体聚合物电解质膜在乙燃/乙烷混合物分离中的应用研究，表明该膜具有较好的选择性和稳定性，乙烯的渗透速率比乙烷快100。
二、气体膜分离的新材料1. 陶瓷膜尽管陶瓷膜价格较高，但在各方面应用的潜力巨大，人们正在从事其大规模利用的研究。研究人员正在对MIEC在甲烷生产合成气及甲烷氧化偶联直接生产乙烯和丙烯的应用进行研究。
2. 混合基质膜
为了增加气体分离膜的应用，UOPLLC有物理方法改性聚合物膜获得混合基膜（Mixed matrix membrane）。该膜分为两种：一种是含吸附剂的聚合物，如silicalite-CA,其CO2/H2的选择性为5.15±2.20（CA膜选择性为0.77）。另一种是含聚乙烯醇的硅橡胶，其对极性气体如SO2、NH3、H2S有高选择性。
3. 碳膜
在气体分离中碳膜的选择性比Vycar玻璃高10~20倍，而且渗透离要大一个数量级。
文章来源：http://www.mtctec.cn/index2.asp
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