气体膜分离技术及应用
膜技术在氢气分离中的应用
膜技术在氢气分离中的应用:
膜技术在氢气分离中有多种应用,主要涉及以下几种技术:
1.氢气膜分离技术:这是开发应用最早、适用范围很广、技术最成熟和经济效益十分
显著的技术。
该技术主要用来从含氢和其它气体的混合气中,分离和提浓氢气。
它之所以在气体膜分离技术中占有如此重要位置的原因不仅是因为氢气在化工和石化工业中的重要性,而且还在于氢气膜分离所具有的技术适用性和经济合理性。
2.透氧膜制氢技术:江河清指出,采用膜分离技术可以将反应和分离耦合,一步直接
得到不含CO的氢气,易于后期集成化操作,投资和占地面积较小,是一种更经济、更有前景的氢气分离技术。
基于江河清提出的耦合策略,该团队将水分解制氢与低碳烷烃催化转化耦合到膜两侧,一侧得到了不含CO的氢气,另一侧则得到了合成气和乙烯等高附加值产品,避免了复杂、高成本的分离纯化过程。
气体膜分离技术
气体膜分离技术面临着来自其他分离技术的竞争压力,如蒸馏、吸附、吸收等。为了在市 场上获得竞争优势,需要不断提高技术的性能和降低成本。
技术创新
通过技术创新不断改进气体膜分离技术的性能和降低成本是市场成功的关键。这包括研发 新型膜材料、优化膜组件的设计和操作参数,以及开发新的应用领域。
未来发展方向与趋势
新型膜材料的研发
随着材料科学的不断发展,未来 将有更多新型的膜材料涌现,为 气体膜分离技术的发展提供新的
可能性。
集成化与智能化
未来气体膜分离技术将朝着集成 化和智能化的方向发展,实现多 级分离、能量回收和自动控制等
功能。
应用领域的拓展
随着气体膜分离技术的不断改进 和成本的降低,其应用领域将进 一步拓展,包括氢气、二氧化碳 等特殊气体的分离,以及生物医
气体膜分离技术
• 气体膜分离技术概述 • 气体膜分离技术的基本原理 • 气体膜分离技术的主要工艺流程
• 气体膜分离技术的实际应用案例 • 气体膜分离技术的挑战与前景
01
气体膜分离技术概述
定义与原理
定义
气体膜分离技术是一种基于气体在压 力驱动下通过高分子膜的选择性渗透 进行混合气体分离的先进技术。
原理
利用不同气体在膜中溶解和扩散速率 的不同实现选择性分离。在压力差的 作用下,渗透速率较快的组分优先透 过膜,从而达到分离目的。
分类与特点
分类
根据膜材料和分离机理,气体膜分离 技术可分为有机膜分离和无机膜分离 两类。
特点
操作简单、能耗低、无相变、无污染、 分离效率高、可实现大规模连续生产 等。
应用领域
工业气体分离
用于从混合气体中分离出氢气 、氮气、氧气等高纯度气体, 广泛应用于石油、化工、冶金
净化天然气的膜分离技术
净化天然气的膜分离技术1. 膜分离技术的原理膜分离技术是一种通过膜材料对气体或液体混合物进行分离的技术。
其基本原理是利用膜材料的选择性渗透性,在一定的条件下,使得某一种成分通过膜而另一种成分被拦截在膜的一侧,从而实现了混合物的分离。
膜分离技术与传统的物理吸附、化学吸附等净化技术相比,具有操作简便、能耗低、净化效率高等优点。
天然气中的杂质主要包括二氧化碳、硫化氢等,这些有害成分在天然气的净化过程中需要被有效地去除。
而膜分离技术在这一领域具有良好的应用前景。
对于天然气中的二氧化碳和硫化氢, 可采用多种膜材料进行分离和净化。
对于二氧化碳的分离,可以采用聚醚膜和聚醚胺膜等。
这些膜材料具有较高的选择性,能够有效地将二氧化碳从天然气中分离出来。
而对于硫化氢的分离,则可以选择聚偏氟乙烯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜等。
这些膜材料具有良好的耐化学性和高渗透性,适合用于硫化氢的分离。
通过将这些膜装置在一定的反应器内,天然气中的二氧化碳、硫化氢等有害成分将被高效地去除,获得高纯度的天然气。
膜分离技术在净化天然气方面具有一系列的优势。
膜分离技术净化天然气不需要添加任何化学试剂,无需进行高温高压处理,因此操作简便、安全性高,对环境没有污染。
在能源消耗方面,膜分离技术相比其他净化方法更为节能,能大幅度降低天然气净化的成本。
膜分离技术的设备结构简单,占地面积小,极大地节约了生产空间。
4. 膜分离技术的应用现状和展望目前,膜分离技术在净化天然气领域已经得到了广泛的应用。
随着工业化程度的不断提高和环保要求的不断加强,膜分离技术的应用前景也越来越广阔。
未来,随着膜材料性能的进一步优化和膜分离设备的不断提升,膜分离技术将在净化天然气领域发挥更加重要的作用。
膜技术在气体分离中的应用
标准技术 / S t a n d a r d T e c h n o l o g y1841 前言以膜为介质来分离物质很早就有应用,但利用高分子膜分离气体的研究工作却只在近20年发展起来。
最早是1954年,美国学者通过特殊的三氟氯乙烯膜,对混合气体进行浓缩时,发现膜对气体具有一定的分离作用,20世纪80年代气体膜分离产品在美国生产后,美国和欧洲都将气体膜分离技术作为主要发展方向之一。
国内的气体膜分离技术也发展迅速,科研机构和膜技术公司通过自主研发,其技术和设备已经达到一定的水平,为国内气体分离膜的发展起了很大的推动作用。
2 气体分离膜的分类气体渗透膜一般可由各类材料构成,膜的制备方法也各不相同,可分为多孔质和非多孔质两种,它们各由无机物和有机高分子材料组成。
其中多孔膜材质包括玻璃、陶瓷、金属、微孔聚乙烯、多孔乙酸纤维等,非多孔质膜(均质)材质包括离子导电性固体(ZrO 2),(β-氧化铝)钯合金、均质乙酸纤维、合成高分子等。
3 气体分离膜的应用3.1 空气分离空气中含有78%的氮气和21%的氧气,空气是工业用氮气和氧气的主要原料,传统氮气和氧气是通过深冷精馏法生产。
但传统方法能耗高、投资大、操作难度大,而通过膜分离发,解决了上述难题,具有很大的发展潜力。
氮在某些工业和商业的应用中并不需要超高纯度,通过膜分离法生产的氮气纯度能达到99%,且投资小。
目前膜分离法制氮大约占氮总生产量的30%。
膜分离过程是将空气通过压缩机,加压至0.8~1.0 MPa,通过膜组件(中空纤维膜组件),分离得到氧气和氮气。
此系统中原料空气压缩费用占总生产费用的2/3,而膜组件的费用仅占1/3或更少,降低空气压缩费和提高膜通量是减少膜法制氮成本的关键。
通过膜分离法生产的氧气通常不是纯氧,而是富养空气,富养空气不能直接使用,因此,在制氧过程中还需要加入二次分离装置。
一级分离单元中含有21%氧气的空气通过真空泵渗透后生产的富氧空气,再次进行分离,此时进入二级分离系统的气体体积是第一级的1/4~1/3,同时氧的纯度也提高了,所以二级分离比一级分离要容易,也可以使用另外的膜系统,需要的成本也相对较小。
膜分离的类型及应用
膜分离的类型及应用
膜分离是一种利用膜作为过滤介质进行分离的技术,根据膜的类型和分离方式可以分为以下类型:
1.微滤膜:可滤除直径为0.1~10微米的颗粒、细菌等微生物,常用于饮用水、造纸等行业;
2.超滤膜:可滤除直径为0.001~0.1微米的物质,如蛋白质、胶体等,常用于食品、药品等行业;
3.逆渗透膜:可滤除直径为0.0001~0.001微米的物质,如离子、有机物等,常用于水处理、海水淡化等行业;
4.气体分离膜:可分离各种气体,如氢气、氧气、氮气等,常用于气体制备、石油化工等行业。
膜分离技术应用广泛,主要包括以下几个方面:
1.水处理:利用膜分离技术可以去除水中各种污染物,如悬浮颗粒、有机物、离子等,使水达到饮用水、工业用水等标准;
2.食品工业:可用于牛奶、果汁、啤酒等食品中的微生物、蛋白质等的分离、浓缩和洗涤,改善产品品质;
3.药品工业:可用于药品中的蛋白质、多肽类分离提纯,同时也可以去除微生物、细菌等污染物;
4.环保领域:可用于废水处理、大气污染治理等方面,对环境保护有很大的作用。
气体分离技术的原理和应用
气体分离技术的原理和应用气体分离技术是一种将混合气体中不同成分分离出来的方法,它在许多领域都有广泛的应用。
例如,石油化工、能源、化学、医疗和食品等行业都使用气体分离技术。
气体分离技术的基本原理是根据不同成分分子的物理和化学性质,利用一系列的分离方法将混合气体分离成不同成分。
这些物理和化学性质包括分子量、极性、活性、热力学性质、化学反应性等。
一种常见的气体分离方法是吸附分离技术,它是利用吸附剂对混合气体中不同成分的分子吸附作用不同,从而实现分离。
吸附剂可以是粉末、颗粒、纤维、膜等,例如,活性炭、分子筛、聚合物膜等都可以作为吸附剂使用。
气体进入吸附剂后,不同成分的分子在吸附剂表面的吸附力不同,分离出来的纯气体则可以通过调整温度、压力、流速等操作变成具有预定值的产品气体。
另一种气体分离方法是膜分离技术,它是利用特殊材料制成的膜对气体进行分离。
不同的气体分子在膜上的传输速率不同,从而实现分离。
膜分离技术具有结构简单、操作方便、能耗低等优点,与传统气体分离方法相比,它具有更高的经济性和环境友好性。
气体分离技术广泛应用于石油和天然气加工行业。
例如,在石化行业中,气体分离技术被用于对天然气、乙烯、甲醇等气体的分离和纯化。
在食品行业中,气体分离技术被用于气调包装。
通过对食品包装容器内部进行控制,可以使氧气、氮气、二氧化碳等气体比例达到最佳,从而有效地延长食品的保质期。
除了以上应用,气体分离技术还被广泛应用于核电站、火箭制造、药品制造等领域。
例如,在医疗领域中,气体分离技术被用于制备氧气和麻醉气体。
在核电站中,气体分离技术被用于对稀有气体的处理和纯化,从而实现核反应堆的运行。
总之,气体分离技术具有广泛的应用和重要的意义。
随着科技的不断发展,它的应用范围将会更加广泛。
气体膜分离技术及其发展应用
气体膜分离技术及其发展应用气体膜分离技术是一种利用气体分子在多孔膜中传递过程的物理和化学效应进行物质分离的技术。
通过气体在膜材料中的传递过程,不同大小、不同形状、不同性质的气体分子被分离出来,实现了气体纯化、浓缩、脱水和回收等目的。
由于其具有高效、节能、环保等优点,在许多领域的应用中得到了广泛关注。
1.气体分离与纯化:气体膜分离技术可以将混合气体中的组分分离出来,实现气体的纯化。
常见的应用包括空气中的氧气和氮气的分离、天然气中的甲烷和乙烷的分离等。
2.气体浓缩:气体膜分离技术可以将稀薄气体中的目标气体浓缩起来。
例如,将大气中的二氧化碳浓缩并用于工业化学反应、碳酸饮料制造等。
3.气体脱水:气体膜分离技术可以通过控制膜材料的选择和操作条件来去除气体中的水分。
这在天然气处理和乙醇生产等领域中具有重要的应用价值。
4.气体回收:气体膜分离技术可以将废气中的有用气体回收利用。
例如,在石油化工行业中,可以通过膜分离技术将废气中的有机溶剂进行回收利用。
1.早期阶段:20世纪50年代至70年代是气体膜分离技术的早期发展阶段。
在这个阶段,主要关注的是膜材料的选择和制备方法,以及对膜分离过程的理论研究。
2.中期阶段:到了20世纪80年代,气体膜分离技术开始逐渐应用于工业实践。
膜的制备方法和分离设备得到了改进,并且开始有了商业化的应用。
3.现代阶段:进入21世纪以后,气体膜分离技术的研究重点逐渐从传统膜材料向新型材料的研发转变。
例如,有机-无机杂化材料、金属有机框架材料等。
4.未来发展:随着能源和环境问题的日益突出,气体膜分离技术在能源和环保领域中的应用前景广阔。
未来发展的重点将在提高气体分离效率、降低成本、减少能耗等方面进行研究。
总之,气体膜分离技术具有广泛的应用前景。
随着新型材料和技术的不断发展,气体膜分离技术将在能源、化工、环保等领域中发挥更加重要的作用,为人类的可持续发展做出贡献。
膜分离技术分离氧气
膜分离技术分离氧气膜分离技术是一种常用于分离气体的方法,其中包括分离氧气。
氧气是一种广泛应用于工业、医疗和生活领域的重要气体资源。
膜分离技术通过使用特殊的膜材料,根据气体分子的大小、形状和亲疏水性等特性,将混合气体中的氧气分离出来。
膜分离技术的原理是利用膜材料的选择性透气性能,通过对气体混合物的压力差、浓度差或温度差等驱动力,将气体分子按其不同的透过性能通过膜层,从而实现分离和富集氧气的目的。
常用的膜材料有聚合物膜、陶瓷膜和金属膜等。
聚合物膜是膜分离技术中应用最广泛的一种膜材料。
聚合物膜具有良好的透气性能和机械强度,可根据不同的气体分子大小和形状进行调整。
在氧气分离中,聚合物膜可以选择性地通过较小分子的氧气,而阻隔较大分子的氮气和其他杂质气体。
通过调整膜材料的结构和组成,可以获得不同的氧气分离效果。
陶瓷膜是一种以无机材料为基础制备的膜材料。
陶瓷膜具有较高的化学稳定性和热稳定性,适用于高温、强酸、强碱等恶劣环境下的氧气分离。
陶瓷膜的分离机制主要是通过孔道和表面的分子筛效应来实现,对气体分子的大小和形状要求比较严格。
因此,陶瓷膜在氧气分离中具有较高的选择性和分离效率。
金属膜是一种以金属材料为基础制备的膜材料。
金属膜具有较高的透气性能和机械强度,适用于高压、高温等恶劣条件下的氧气分离。
金属膜的分离机制主要是通过气体分子在金属膜表面的吸附和解吸作用来实现,对气体分子的亲疏水性和扩散性要求较高。
金属膜在氧气分离中具有较高的通透性和稳定性。
膜分离技术具有分离效率高、操作简单、能耗低等优点,因此在氧气制备、空分设备、医疗氧气等领域得到广泛应用。
在氧气制备中,通过将空气经过膜分离装置,可以将氧气从空气中分离出来,制备高纯度的氧气。
在空分设备中,膜分离技术可以与传统的吸附分离技术相结合,提高氧气的分离效率和产量。
在医疗氧气中,通过膜分离技术可以将空气中的氧气富集到医用标准,用于治疗疾病和提供呼吸支持。
膜分离技术是一种有效的氧气分离方法,通过选择合适的膜材料和优化的工艺条件,可以实现对氧气的高效分离和富集。
气体分离膜的研究
气体分离膜的研究气体分离膜是一种利用膜过滤技术实现气体分离的新型分离技术。
它采用特定的材料制成薄膜,通过膜的微孔作用,实现对某种气体分子的选择性透过和排除,从而实现气体的分离纯化。
气体分离膜是一种高效、节能、环保的气体分离技术,被广泛应用于石油、化工、电子、食品等领域。
一、气体分离膜的原理气体分离膜是利用”筛分作用“实现气体分离的。
所谓筛分作用,就是通过膜材料的微孔和孔径选择性地让某种分子在膜内透过,而不让其他分子透过,从而达到分离的目的。
在具体应用中,单位面积膜材料的透气量即气体分离的效率。
二、气体分离膜的种类气体分离膜主要分为两大类:1.多孔性平膜分离气体。
多孔性平膜的优点在于孔径比较大,并且分布比较均匀,适合于分离小分子气体。
缺点是需要膜面面积比较大,单膜分离效率不高。
2.非孔径性流动膜分离气体。
非孔径性流动膜的优点在于通透性好,透气量较大。
这种膜适合于分离大分子气体,但分离效率较低。
三、气体分离膜的制备方法气体分离膜的制备方法有两种:1.浸渍法。
这种方法比较常用,常用材料是聚酰胺、聚亚麻醇酯等。
这些材料可以通过浸渍到膜载体上制成膜。
2.拉伸法。
这种方法利用弹性膜材料,在拉伸时原本的孔隙会拉长变小,这样可以让大分子气体被过滤掉,从而实现分离。
四、气体分离膜的应用领域气体分离膜的应用非常广泛,主要包括以下几个领域:1.石油化工:气态分离、C2裂解、重烃分离等领域2.食品饮料:浓缩果汁、果汁的澄清等领域3.电子:纯化氨气、光学膜、液晶显示器等领域4.环保:二氧化碳的除去、废气治理等领域五、气体分离膜的发展趋势目前,气体分离膜的应用已经越来越广泛,而且分离效率也在不断提高。
未来,气体分离膜将会向以下几个方面发展:1.新材料的应用。
目前,常用的气体分离膜材料已经满足不了某些特定的需求。
因此,未来需要开发新的气体分离膜材料,例如金属有机框架材料、纳米材料等。
2.提高进料气体的纯度。
随着气体资源的日益紧缺和气体的需求日益增长,未来气体分离膜将会更注重进料气体的纯化和分离效率的提高。
净化天然气的膜分离技术
净化天然气的膜分离技术【摘要】净化天然气是一项重要的工作,膜分离技术因其高效、节能、环保等优势在这一领域得到了广泛应用。
本文首先介绍了膜分离技术在天然气净化中的应用及其工作原理,然后分析了其优势和发展现状,并结合案例对其在天然气净化中的重要性进行了说明。
展望了净化天然气的膜分离技术未来的发展趋势,并总结了其在天然气行业中的重要性。
通过本文的研究,我们可以更深入地了解膜分离技术对天然气净化的作用,同时也为未来该技术的应用和发展提供了参考和指导。
【关键词】净化天然气、膜分离技术、应用、工作原理、优势、发展现状、案例分析、未来发展、重要性、总结。
1. 引言1.1 净化天然气的膜分离技术概述天然气中可能混杂着二氧化碳、硫化氢等有害气体,而膜分离技术可以通过不同膜材料的选择和分离机制,实现对有害气体的高效分离。
其工作原理主要是利用膜的孔隙结构和分子筛选作用,将不同大小、性质的气体分子分离开来,从而实现天然气的净化。
膜分离技术具有节能、高效、无化学药剂消耗的优势,同时也易于实现自动化控制,减少人工干预。
在天然气净化领域,膜分离技术的应用逐渐增多,且取得了显著的经济和环保效益。
未来,随着膜材料和工艺技术的不断改进,净化天然气的膜分离技术将迎来更大的发展空间。
2. 正文2.1 膜分离技术在天然气净化中的应用膜分离技术在天然气净化中的应用是现代天然气处理中的重要环节。
通过膜分离技术,可以有效地去除天然气中的杂质,提高气体纯度,达到工业标准。
膜分离技术主要应用于以下几个方面:1. 除水处理:天然气中常含有大量水汽,通过膜分离技术可以将水汽从天然气中分离出来,提高气体的干燥度。
2. 除二氧化碳处理:二氧化碳是天然气中的主要污染物之一,通过膜分离技术可以有效剔除二氧化碳,提高天然气的纯度。
3. 除硫化氢处理:硫化氢是另一个常见的天然气杂质,通过膜分离技术可以将硫化氢从天然气中分离出来,降低对设备的腐蚀性。
4. 汞脱除处理:天然气中汞的含量较低,但汞对设备和环境的危害性极大。
气体膜分离技术应用
膜组件设计与制造
中空纤维膜组件
采用中空纤维膜丝束作为 分离元件,具有高装填密 度、低压降等优点。
卷式膜组件
将膜片卷绕在多孔支撑材 料上,形成多层分离结构 ,适用于大规模气体处理 。
板框式膜组件
由平板膜和框架组成,具 有易于清洗、更换方便等 特点。
膜性能评价与优化
渗透性能
评价膜对气体的渗透速率和选 择性,优化膜材料和结构以提
前景
随着环保要求的日益严格和能源结构的转变,气体膜分 离技术将在未来发挥更加重要的作用。例如,利用气体 膜分离技术回收工业废气中的有用组分,减少环境污染 ;在新能源领域,如燃料电池、太阳能等领域,利用气 体膜分离技术提纯氢气等燃料气体,提高能源利用效率 。此外,随着新材料和新技术的不断涌现,气体膜分离 技术的性能和应用范围将进一步拓展,为未来的气体分 离领域带来更多的可能性。
进料系统
将预处理后的原料气按一定压力 、温度和流量要求送入膜分离器 。
膜分离操作过程
膜的选择
渗透气和滞留气的收集
根据原料气的组成和分离要求,选择 合适的膜材料和结构。
渗透气(通过膜的气体)和滞留气( 未通过膜的气体)分别收集,以供后 续处理或应用。
膜分离器操作
在一定的操作条件下,如压力差、温 度等,原料气在膜分离器中实现组分 分离。
后处理及回收系统
渗透气和滞留气的后处理
根据应用需求,对渗透气和滞留气进行进一步的处理,如干燥、 压缩等。
回收系统
对于有价值的组分,可通过回收系统实现资源的有效利用,降低生 产成本。
安全与环保措施
确保整个工艺流程的安全性和环保性,采取必要的措施防止事故和 污染的发生。
04
CATALOGUE
氢气膜分离技术的现状,特点和应用
氢气膜分离技术的现状,特点和应用
气体膜分离技术是一种新型的化工分离技术。
由于它具有能耗低、投资省、占地面积小和使用方便等特点,现已在石化和化工工业中得到广泛的应用。
在气体膜分离技术中,氢气分离膜占有很大的比重。
到目前为止,氢气膜分离技术是开发应用得最早,技术上最成熟,取得的经济效益十分显着的气体膜分离技术。
膜分离技术与深冷、变压吸附(PSA)等技术相比,具有投资省、占地少、起动快、甚少维修、稳定可靠等特点
膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能,又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征,目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、水处理、电子等领域,产生了巨大的经济效益和社会效益,已成为目前气体分离三技术(变压吸附分离、深冷分离、膜分离)中重要的技术之一
1。
气体膜分离技术及其发展应用
气体膜分离技术及其发展应用气体膜分离技术是20世纪80年代开发成功的一种高新技术,其中1979年Monsanto公司Prism 中空纤维氮氢分离系统的建立,被誉为现代气体膜分离技术的支柱。
[1]由于其具有分离效率高、能耗低、操作简单、使用方便、不产生二次污染等优点,已广泛应用于石油化工、能源、电子、医药、食品领域。
[2]如空气制富氧、富氮、合成气CO和H2的比例调节,合成氨厂驰放气和炼厂气中氢的回收或提浓、气体除湿、有机蒸汽的回收、提氦以及二氧化碳、硫化氢、酸性气体的脱除等方面[3] [4][5]。
1 气体膜分离的原理。
气体膜分离技术主要是利用特殊制造的膜与原料气接触,在膜两侧压力差的驱动下使气体分子透过膜。
所有的高分子膜对一切气体都是可渗透的,只不过不同气体渗透速度各不相同。
人们正是借助它们之间在渗透速率上的差异,来实现对某种气体的浓缩和富集。
渗透速率快的气体在渗透侧富集,面渗透速率慢的气体则在原料侧富集,从而达到了分离的目的。
[4] [6][1]对不同结构的膜,气体通过膜的传递扩散方式不同,因而分离机理也不同。
目前常见的气体通过膜的分离机理有两种,即气体通过多孔膜的微孔扩散机理和气体通过非多孔膜的溶解-扩散机理。
[6]1.1 微孔扩散机理当气体通过多孔膜时,由于多孔介质孔径及内孔表面性质的差异使得气体分子与多孔介质之间的相互作用程度有所不同,从而表现出不同的传递特征,如图1所示。
图1 气体在多孔膜中的渗透机理其传递机理可分为分子流、黏性流、表面扩散流、分子筛筛分机理、毛细管凝聚机理等。
[4][2]1.2 溶解-扩散机理气体通过非多孔膜的传递过程一般用溶解-扩散机理来解释,其过程可分为三步,即吸着过程:气体在膜的上游侧表面吸附溶解;扩散过程:吸附溶解在膜上游侧表面的气体在浓度差的推动下扩散透过膜;解吸过程:膜下游侧表面的气体解吸 [2][4]不同种类的气体溶解-扩散的速率不同,从而达到分离的目的,可以通过改变膜的化学成分改变气体在膜中的溶解扩散速率。
净化天然气的膜分离技术
净化天然气的膜分离技术膜分离技术是一种基于分子大小和亲疏性的分离原理,通过在一定压力下使特定大小或性质的分子通过半透膜,从而实现对混合气体中不同成分的分离。
在天然气净化中,膜分离技术主要用于去除硫化氢、二氧化碳、水蒸气等杂质,以提高天然气的品质和利用价值。
膜分离技术的原理是通过选择性渗透的膜对混合气体中的不同组分进行分离。
根据不同组分的分子尺寸和亲疏性差异选择不同的膜材料和工作条件,通过一定的压力差驱动气体在膜分离单元中沿着渗透性能不同的膜表面传递,从而实现气体组分的分离。
膜分离技术具有操作简单、设备紧凑、能耗低、无化学添加剂等优点,逐渐成为天然气净化领域的热门技术之一。
膜分离技术在净化天然气中的应用主要包括以下几个方面:一、脱硫天然气中的硫化氢是一种有毒且具有腐蚀性的气体,对设备和环境造成严重危害。
利用膜分离技术可以去除天然气中的硫化氢,提高天然气的安全性和稳定性。
膜分离技术可以根据硫化氢分子在膜材料中的传送速率,选择适当的膜材料和工艺参数,实现高效去除硫化氢,并且不需要使用化学试剂,避免了二次污染的问题。
二、脱二氧化碳天然气中的二氧化碳含量较高会影响燃烧效率和能源利用率,同时也会降低天然气的热值和质量。
膜分离技术可根据二氧化碳分子在膜中的传输速率,选择合适的膜材料和操作条件,将二氧化碳从天然气中分离出来,提高天然气的质量和利用价值。
三、去除水蒸气天然气中的水蒸气在储运和使用过程中容易结露,造成管道腐蚀、设备损坏等问题。
利用膜分离技术可以有效去除天然气中的水蒸气,提高天然气的干燥度和稳定性,同时也可以防止结露问题的发生。
膜分离技术不仅可以高效去除水蒸气,而且操作简单,维护成本低,适用于各种规模的天然气净化工程。
四、其他杂质去除除了硫化氢、二氧化碳和水蒸气,天然气中还可能含有其他杂质,如甲烷、氮气等。
利用膜分离技术可以根据不同气体分子的大小、亲疏性等特性,选择合适的膜材料和工艺条件,实现对其他杂质气体的去除,提高天然气的纯度和品质。
《气体膜分离技术》课件
03
气体膜分离技术分类
根据驱动力的分类
压差驱动
利用不同气体在膜上的溶解-扩散 差异,在压力差的推动下实现混 合气体的分离。
浓度差驱动
利用不同气体在膜上的吸附-脱附 性能差异,在浓度差的推动下实 现混合气体的分离。
电场驱动
在电场的作用下,利用不同气体 在膜上的电离或吸附性能差异, 实现混合气体的分离。
01
03
气体膜分离技术的进一步发展需要加强基础研究,提 高膜材料的性能和可靠性,同时加强与其他领域的交
叉合作,拓展应用领域和市场空间。
04
气体膜分离技术与其他分离技术的结合将为工业气体 分离和净化提供更多元化的解决方案,以满足不同工 艺流程的需求。
THANKS感谢观看应用领域工业气体分离
用于分离空气、氮气、氧气等工业气体,提 高产品质量和纯度。
氢气回收与纯化
用于从各种原料气体中回收和纯化氢气,满 足氢能产业的需求。
有机蒸气回收
用于从有机废气中回收有价值组分,实现资 源化利用和环保减排。
天然气处理
用于脱除天然气中的二氧化碳、硫化物等杂 质,提高天然气的品质。
发展历程与趋势
根据膜材料的分类
01
02
03
高分子膜
利用高分子材料的透过性 和选择性,制备成气体分 离膜。
无机膜
利用无机材料的稳定性、 耐高温性和高透过性,制 备成气体分离膜。
复合膜
将高分子材料和无机材料 复合,制备成具有优异性 能的气体分离膜。
根据应用领域的分类
工业气体分离
用于工业生产过程中产生 的各种气体混合物的分离 ,如氢气、氮气、氧气等 。
拓展气体膜分离技术在氢气、二氧化碳、 甲烷等气体分离领域的应用,推动其在环 保、能源和化工等领域的发展。
膜分离技术及应用
膜分离技术及应用1 膜分离技术的简介1.1 膜分离的概念利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
膜分离的一般示意性图见图1。
1.2 膜的简介在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质,把流体相分隔开来成为两部分,这一薄层物质称为膜。
膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
被膜分开的流体相物质图1 膜分离过程示意图是液体或气体。
膜的厚度应在0.5mm以下,否则不能称其为膜。
1.2.1 对于不同种类的膜都有一个基本要求:(1)耐压:膜孔径小,要保持高通量就必须施加较高的压力,一般模操作的压力范围在0.1~0.5Mpa,反渗透膜的压力更高,约为1~10MPa(2)耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要(3)耐酸碱:防止分离过程中,以及清洗过程中的水解;(4)化学相容性:保持膜的稳定性;(5)生物相容性:防止生物大分子的变性;(6)成本低。
1.2.2 膜的分类按孔径大小:微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构:对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分:有机高分子(天然高分子材料膜、合成高分子材料膜)膜、无机材料膜1.2.3 各种膜材料(1)天然高分子材料膜主要是纤维素的衍生物,有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。
其中醋酸纤维膜的截盐能力强,常用作反渗透膜,也可用作微滤膜和超滤膜。
醋酸纤维膜使用最高温度和pH范围有限,一般使用温度低于45~50℃,pH3~8。
再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。
(2)合成高分子材料膜市售膜的大部分为合成高分子膜,种类很多,主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯类和含氟聚合物等。
其中聚砜是最常用的膜材料之一,主要用于制造超滤膜。
聚砜膜的特点是耐高温(一般为70~80℃,有些可高达125℃),适用pH 范围广(pH=l~13),耐氯能力强,可调节孔径范围宽(1~20nm)。
但聚砜膜耐压能力较低,一般平板膜的操作压力权限为0.5~1.0MPa 。
气体膜分离
气体膜分离概述气体膜分离是一种常用的分离技术,用于分离混合气体中的不同组分。
该技术基于气体分子在薄膜上的渗透性差异来实现分离。
气体膜分离广泛应用于气体纯化、气体分离、气体浓缩等领域,具有高效、低成本、易操作等优点。
原理气体膜分离的原理是基于不同气体分子在膜材料上的渗透性差异。
膜材料常用的有聚合物膜、无机材料膜等。
当混合气体与膜接触时,其中的不同组分气体会因为渗透速率的不同而在膜的两侧产生浓度差。
这样,通过调整操作条件,如压力、温度等,就可以实现对不同组分气体的分离。
膜材料聚合物膜聚合物膜是气体膜分离中常用的一种膜材料。
聚合物膜可以通过改变聚合物的化学结构和物理性质来实现对不同气体的选择性吸附和渗透。
常用的聚合物膜材料包括聚丙烯、聚氨酯、聚醚酯等。
这些材料具有良好的膜形态稳定性和气体分离性能。
无机材料膜除了聚合物膜,无机材料膜也被广泛应用于气体膜分离。
无机材料膜通常具有更好的化学和热稳定性,适用于处理高温、高压气体。
常见的无机材料膜包括硅膜、石墨烯膜、陶瓷膜等。
这些材料具有良好的气体分离性能和长寿命。
操作条件气体膜分离的操作条件对分离效果有重要影响。
压力压力是气体膜分离中重要的操作参数。
增加进料气体的压力可以增加分离效果,因为压力差会促进气体分子渗透膜的速率。
温度温度对气体分子的扩散速率有重要影响。
一般来说,提高温度可以促进气体分子在膜上的扩散和渗透,从而增强分离效果。
但是,过高的温度可能导致膜材料的性能衰减。
膜面积膜面积也对气体膜分离的效果有影响。
增加膜面积可以增加分离效率和处理能力。
可以通过增加膜片数量或增大膜的尺寸来增加膜面积。
应用领域气体膜分离技术具有广泛的应用领域。
气体纯化气体膜分离可以用于气体纯化过程,将混合气体中的杂质气体分离出来,得到纯净的气体。
例如,将混合气体中的二氧化碳分离出来,可以得到高纯度的氮气。
这在工业和实验室中都有广泛应用。
气体分离气体分离是气体膜分离的主要应用之一。
通过调整操作条件和膜材料的选择,可以实现对不同气体组分的分离。
气体膜分离
(2)、无机材料 无机膜的主要优点有:物理、化学和机械稳
定性好,耐有机溶剂、氯化物和强酸、强碱溶液, 并且不被微生物降解;操作简单、迅速、便宜。
受目前工艺水平的限制,无机膜的缺点为:制 造成本相对较高,大约是相同膜面积高分子膜的10 倍;质地脆,需要特殊的形状和支撑系统;制造大面 积稳 定的且具有良好性能的膜比较困难;膜组件 的安装、密封(尤其是在高温下)比较困难;表面活 性较高。
④ 温度 温度对气体在高分子膜中的溶解度与扩散系数均 有影响,一般说来温度升高,溶解度减小,而扩散系数增大。但比 较而言,温度对扩散系数的影响更大,所以,渗透 通量随温度的升 高而增大。
3、气体膜分离流程及设备
气体膜分离流程可分为单级的、多级的。当过程的分 离系数不高,原料气的浓度低或要求产品较纯时,单级膜分 离不能满足工艺要求,因此,采用多级膜分离,即将若干膜器串 联使用,组成级联。常用的气体膜分离级联有以下三种类型。
膜法进行气体的分离最早用于氢气的回收。典型的 例子是从合成氨弛放气中回收氢气。在合成氨生产过程 中每天将有大量氢气的高压段被混在弛放气中白白地烧 掉,如果不加以回收,将会造成很大的浪费。
(1)、简单级联 简单级联流程见下图,每一级的渗透气作 为下一级的进料气,每级分别排出渗余气,物料在级间无循 环,进料气量逐级下降,末级的渗透气是级联的产品。
(2)精馏级联 精馏级联的流程见下图,每一级的渗透 气作为下一级的进料气,将末级的渗透气作为级联的易渗 产品,其余各级的渗余气入前一级的进料气中,还将部分易 渗产品作为回流返回本级的进料气中,整个级联只有两种 产品。其优点是易渗产品的产量与纯度比简单级联有所 提高。
1、气体分离膜
常用的气体分离膜可分为多孔膜和致密膜两种,它们 可由无机膜材料和高分子膜材料组成。膜材料的类型与 结构对气体渗透有着显著影响。例如,氧在硅橡胶中的渗 透要比在玻璃态的聚丙烯腈中的渗透大几百万倍。气体 分离用膜材料的选择需要同时兼顾其渗透性与选择性。
气体分离技术的研究及其工业应用
气体分离技术的研究及其工业应用气体分离技术是指一种将混合气体中的不同成分分离出来的技术。
它在化工、制药、食品、冶金等众多行业中起着重要作用。
本文将介绍气体分离技术的四种主要方法,以及它们在工业应用中的具体案例。
1. 膜分离技术膜分离技术是一种基于膜的分离技术,它通常使用有选择性的膜,由于不同的气体分子大小和形状不一样,能够通过膜的气体分子和不能通过膜的气体分子会被分离。
该技术具有简便、低能耗、易于操作等优点,适用于低压气体混合物的分离。
工业应用案例:由于空气中含有大量的氧气和氮气,制氧厂可以通过膜分离技术分离出氧气供医疗、工业等领域使用。
2. 吸附分离技术吸附分离技术是利用吸附剂对气体吸附特性差异进行分离的一种技术。
吸附剂具有高选择性,可以吸附特定成分的气体分子。
通过控制温度和压力等参数,可以控制吸附剂吸附和脱附气体的过程,从而实现分离。
工业应用案例:石油化工行业利用吸附分离技术分离出天然气中的重烃、硫化氢等有害成分。
同时,该技术还被用于CO2捕集和H2的纯化等方面。
3. 膜渗透技术膜渗透技术是利用膜的渗透作用,将压力高的气体从膜的高压侧迁移到膜的低压侧,达到分离不同气体的目的。
膜透过率和选择性决定了膜分离效果。
工业应用案例:由于空气中富含水蒸汽和二氧化碳等成分,膜渗透技术被应用于制备超纯氧气,要求制氧纯度高,低氮,低水分和低CO2。
同时,该技术还被用于二氧化碳分离和乙烯气体分离等方面。
4. 压力摩擦热分离技术压力摩擦热分离技术是一种利用高压气体流的膨胀和减压过程中释放的压力摩擦热与工质进行分离的技术。
该技术利用气体在局部膨胀和流动时会出现热效应进行分离。
该技术具有体积小、制备简单等优点。
工业应用案例:工业合成氨中需要分离出氢气和氮气,利用压力摩擦热分离技术可以分离出纯化的氢气。
总结:气体分离技术目前已经广泛应用于化工、制药、食品、冶金等多个行业。
通过不同的分离技术,可以将混合气体中的不同成分分离出来,为工业加工和使用提供了便利。
气体膜分离技术应用
在以下几个方面已经有了大规模的应用:
➢ 氢气的分离和回收 ➢ 空气分离 ➢ 酸性气体分离 ➢ 脱湿 ➢ 有机蒸汽回收
64
水蒸气的脱除
压缩空气脱湿
脱湿方法 脱湿程度
常压露点
占地面积 操作难度 适用规模 脱湿原理
主要设备
吸附法 高
-30~50C
大 中 中~大 吸附 吸附塔 热交换器
冷凝法 低
0~-20C
大 中 小~大 冷凝 冷冻机 热交换器
吸收法 低
0~-30C
大 难 大 吸收 吸收塔 热交换器
膜法 中~高
-20~40C
小 易 小~大 渗透 膜分离器 热交换器
压缩空气脱湿方法比较
65
玻璃态高分子膜
P1
C1
聚合物膜
易透过
H2O
H2
He
P2
CO2 O2
C2
Ar CO
扩散
CH4
难透过
N2
溶解
解吸
66
状态特征
玻璃态
橡胶态
分子机理
1 弹性
力 模量
学
2 断裂伸 长率
行 3 形变
为
4 力学
性能
原子的平均位置 位移
大,约1010达因 /cm2
小,小于1%
可逆
依赖于原子的性 质
链段位移
小,约107达因 /cm2
大,约1001000% 不可逆
依赖于整个分子链 的性质
Sheet平板
5
中空纤维膜分离器芯件
6
7
对称膜
不对称膜
8
9
中空纤维膜断面
断面放大照片
10
11
膜分离的机理
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目前,该领域的研究主要集中在开发髙透气性、高渗透选择 性、化学稳定性以 及 热 稳 定 性 等 更 为 理 想 的 新 型 膜 材 料 和 制 膜 工艺。按材料的性质分,气体分离膜材料可分为高分子材料、无 机材料和有机 - 无机杂化材料。
2. 1 高分子材料
已经应用于 气 体 膜 分 离 领 域 的 高 分 子 膜 材 料 有 聚 酰 亚 胺 ( PI) 、乙酸纤维素( CA) 、聚二 甲基硅氧烷( PDMS) 、聚砜( PS) 、 聚碳酸酯( PC) 等。但是,大多数高分子膜都存在透气性和选择 性互为制约的关系,因此研究开发出兼顾高透气性和高 选择性 的新型高分子膜材料已成为目前的研究热点。 2. 1. 1 聚酰亚胺
高温、低压都可提高气体分子的平均自由程,同时还可避免表面 流动和吸附现象发生。
1. 2 溶解 - 扩散机理
气体通过非多孔膜的传递过程一般用溶解 - 扩散机理来解 释,气体透过膜的过程可分为三步: ( 1) 气体在膜的上游侧表面 吸附溶解,是吸着过程; ( 2) 吸附溶解在膜上游侧表面的气体在 浓度差的推动下扩散透过膜,是扩散过程; ( 3) 膜下游侧表面的 气体解吸,是解吸过程。
许多研究结果表 明,聚 酰 亚 胺 等 含 氮 芳 杂 环 聚 合 物 同 时 具
作者简介: 曹明( 1972 - ) ,男,主要从事煤制气发生炉工程项目管理、生产管理工作。
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广州化工
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有高透气性和高 选 择 性,是 气 体 膜 分 离 的 理 想 材 料。 由 芳 香 二 酐和二胺单体缩 聚 而 成 的 芳 香 聚 酰 亚 胺,因 分 子 主 链 上 含 有 芳 环结构,具有很好 的 耐 热 性 和 机 械 强 度,并 且 化 学 稳 定 性 很 好, 耐溶剂性能优异,可 以 制 成 具 有 高 渗 透 系 数 的 自 支 撑 型 不 对 称 中空纤维膜。 2. 1. 2 聚砜
3 气体膜分离工业发展概况
3. 1 氢的分离回收
这是当前应用面最广、装置销售量最大的一个领域,已广泛 应用于合成氨工业、炼油工业和石油化工领域中。( 1) 合成氨驰 放气中 H2 的分离回收。( 2) 炼油工业尾气中 H2 的分离回收。 有关公司分别采用膜法、深冷法和变压吸附法对炼厂气中的 H2 进行回收,经过经 济 性 比 较 发 现 膜 法 投 资 费 用 仅 是 其 他 两 种 方 法的 50% ~ 70% 。( 3) 石油化学工业中合成气的调节。石化和 冶金中广泛使用的合成气是 H2 和 CO 的混合物,合成产物为甲 醇、乙醇、乙二醇和乙醇等化工原料。应用膜法可以有效地调节 合成塔中 H2 / CO 之比,以获得所希望的化工原料。
1. 1 微孔扩散机理
多孔介质中气体传递机理包括分子扩散、粘性流动、努森扩 散及表面扩散等。由于多孔介质孔径及内孔表面性质的差异使 得气体分子与多 孔 介 质 之 间 的 相 互 作 用 程 度 有 所 不 同 ,从 而 表 现出不同的传递特征。
混合气体通过多 孔 膜 的 传 递 过 程 应 以 分 子 流 为 主 ,其 分 离 过程应尽可能满足下述条件: ( 1) 多孔膜的微孔孔径必须小于混 合气体中各组分的平均自由程,一般要求多孔膜的孔径在( 50 ~ 300) × 10 - 10 m; ( 2) 混合气体的温度应足够高,压力尽可能低。
研究表明,在聚砜的分子结构上引入其他基团,可以制成性 能更好、应用范围更广的膜材料。总之,聚砜在今后一段时间内 还将是重要的气体分离材料。 2. 1. 3 聚二甲基硅氧烷
聚二甲基硅氧烷 从 结 构 上 看 属 半 无 机、半 有 机 结 构 的 高 分 子,具有许多独特性能,是目前发现的气体渗透性能良好的高分 子膜材料之一。
2. 3 有机 - 无机杂化材料
目前大规模应用 的 气 体 分 离 膜 主 要 是 高 分 子 膜 ,该 类 膜 虽 然具有很多优点,但也存在着渗透速 率低、不耐高温、抗腐蚀性 差等缺点; 无机膜在涉及高温、腐蚀性介质等方面有独特的物 理、化学性能,但是其选择性较差,制造成本比高分子膜高得多。 因此发展 以高分子化合物为分离层、陶瓷膜等无机膜为支撑层 是改进膜材料的一种好方法。
CAO Ming ( CPI Power Engineering Co. ,Ltd. ,Shanghai 200233,China)
Abstract: The basic principle,material of gas separation membrane,and its applications in the separation and recovery of hydrogen and air as well as the treatment of sour gas were reviewed. Finally,the opinions about the prospected application of gas separation membrane were proposed.
聚砜是一种机械 性 能 优 良、耐 热 性 好、耐 微 生 物 降 解、价 廉 易得的膜材料。由聚砜制成的膜具 有薄膜、内层孔隙率高且微 孔规则等特点,因 而 常 用 来 作 为 气 体 分 离 膜 的 基 本 材 料。 一 些 研究者通过调整聚砜制膜液配方,降低了制膜液的湿度敏感性, 用相转化法 制备聚砜支撑膜,并消除针孔和其他缺陷,显著地提 高聚砜支撑膜的性能稳定性和完整性。
致密膜的特点是 具 有 高 选 择 性,但 组 分 通 过 致 密 膜 的 渗 透 速率太低,而且制膜成本较高,因此 限制了它们的工业应用。近 几年研究最广泛的是用于氢气分离的 Pd 及其合金膜,这种金属 膜材料用于氢气 纯 化 已 有 几 十 年 的 历 史,最 近 的 研 究 主 要 集 中 在厚度为 1 ~ 100 μm 的超薄膜的制备、性能以及其应用等方面。 制备超薄金属膜 可 以 减 少 材 料 的 成 本 费 用 ,提 高 膜 的 机 械 性 能 和氢气在膜中的渗透速率。目前,在多孔金 属膜或陶瓷膜上涂 敷超薄金属膜有 3 种方法: 电镀法、化学气相沉积法( CVD) 和喷 涂法。用这些方法制成的复合膜具有优异的性能。 2. 2. 2 多孔膜
3. 4 气体脱湿
空气脱 湿 方 面,日 本 的 宇 部 ( Ube ) 公 司、美 国 的 孟 山 都 ( Monsanto) 公司都各自开发出了模式空气干燥器。工业气体脱 湿。美国、日本、加拿大等国 20 世纪 80 年代开发该技术,现已实 现工业应用。我国于 90 年代开始研发,在天然气膜法净化方面 已取得成功。
Key words: gas separation membrane; separation and recovery
膜分离技术是近 50 年才发展起来并逐步应用于工业生产 的一种新型高效 的 分 离 技 术,由 于 其 具 有 其 他 许 多 分 离 技 术 无 法比拟的优异性能[1 - 5],因而近年来在食品、医药卫生、石油化 工、生物技术、环境 工 程 等 部 门 应 用 越 来 越 广 泛,受 到 了 各 方 面 的高度重视。气体膜分离技术是利用原料混合气中不同气体对 膜材料具有不同渗透率,以膜两侧气体的压力差为推动力,在渗 透侧得到渗透率 大 的 气 体 富 集 的 物 料,在 未 渗 透 侧 得 到 不 易 渗 透气体富集的分 离 气,从 而 达 到 气 体 分 离 目 的。 该 技 术 同 传 统 的分离技术相比,具有投资少、设备简单、能耗低、使用方便和易 于操作,安全,不污染环境等 特点,因此它的研究及开发具有广 阔的应用前景和极高的经济价值[6 - 8]。
3. 3 酸性气体的分离回收
这里的酸性气体主要指天然气中含有的 CO2 、H2 S 等组分。 这类组分不仅影响产品质量,而且可溶于天然气加工过程中所 产生的凝结水中形成酸液,严重腐蚀设备、管路。比较好的办法 是采用固体脱硫,膜法脱 CO2 、脱水集成工艺,充分发挥各技术的 优势。另一方面,膜技术在 CO2 的回收利用方面也扮演着重要 角色。如油田高压注入 CO2 三次采油工艺,原油出井口后,伴生 气中含有 80% CO2 必须分离回收并浓缩至 95% 以上再重新注 入油井中循环使用。再如烟道气 CO2 的富集等。
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2011 年 39 卷第 17 期
气体膜分离技术及应用
曹明
( 中电投电力工程有限公司,上海 200233)及其在氢气分离回收、空气分离和酸性气处理中的应用,并对气体膜分
离的发展前景提出了自己的见解。
关键词: 气体分离膜; 分离回收
The Technology and Application of Gas Separation Membrane
一般来说,气体在 膜 表 面 的 吸 着 和 解 吸 过 程 都 能 较 快 地 达 到平衡,而气体在膜内的渗透扩散过 程较慢,是气体透过膜的速 率控制步骤。由于膜分离过程中不发生相变,分离系数较大,操 作温度可在常温,所 以 膜 分 离 过 程 具 有 节 能、高 效 等 特 点,是 对 传统化学 分离方法的一次革命。膜法分离气体是分离科学中发 展最快的分支之一,在气体分离领域中的前途未可限量。
多孔膜的性能与致密膜有所不同,其透气性较致密膜好,但 选择性却较低,它们各有特点,适用于不同的场合。多孔硅膜采 用溶胶 - 凝胶法制备,用于气体分离具有很好的分离性能,小分 子气体( 如 H2 ) 与 大 分 子 气 体 ( 如 CH4 ) 的 理 想 分 离 系 数 将 近 10 000。
无机膜用于气体 分 离 目 前 尚 处 于 实 验 室 水 平 ,如 果 能 够 制 得性能优良 的 膜 器,减 小 膜 的 厚 度,并 且 降 低 无 机 膜 的 制 膜 成 本,则无机膜将会大规模应用于高温和腐蚀性气体的分离。
2. 2 无机材料
无机膜固有的性 质 使 其 在 高 温 和 腐 蚀 性 气 体 的 分 离 中 ,与 其他膜材料相比,具 有 无 可 比 拟 的 优 势。无 机 膜 按 表 层 结 构 形 态可分为致密膜和多孔膜。致密膜主要有各类金属及其合金膜 ( 如 Pd 及 Pd 合金膜) 、致密的固体电解质膜( 如复合固体氧化物 膜) 等,多孔膜主要有多孔金属膜( 如 Ti、Ag、Ni、Pd) 、多孔陶瓷 膜( 如 Al2 O3 、SiO2 、多孔玻璃、ZrO2 、TiO2 等) 、分子筛膜( 包括碳 分子膜) 等。近年来,无机膜在气体分离领域的研究取得了实质 性的进展。 2. 2. 1 致密膜