渗透汽化膜分离项目简介

膜法有机气体回收项目

XXX技术工程中心

2015年11月

1. ,概要

北京清源洁华膜技术有限公司（以下简称清源洁华）成立于2013年，公司以清华大学膜技术工程研究中心渗透汽化膜等专利技术为基础，从事渗透汽化、汽体渗透、透醇膜、超滤膜、纳滤膜等的研发生产。

清源洁华主要发起人全部毕业于清华大学，分别具有几十年的膜性能研发生产、化工工艺开发设计、化工设备加工制造、化工装置及企业生产管理经验，对国家环境保护工作的紧迫性及膜分离技术的先进性共同认知促成大家走到了一起。

汽体渗透和渗透汽化膜分离技术是近二十年来发展起来的一种高新技术，依据溶解扩散分离原理，依靠有机汽体和空气各组分在膜中的溶解与扩散速度不同的性质来实现分离的新型膜分离技术。其中膜法有机气体回收是以混合物中组分分压差为分离推动力，有机汽体透过膜、空气不能透过膜。该技术具有高效、低能耗、操作安全等优点，与传统油汽回收技术相比，具有明显的技术上和经济上的优势。

清源洁华作为清华大学膜技术工程中心生产、实验基地，拥有三项国家发明专利，分别是：一种渗透汽化优先透醇沸石填充硅橡胶复合膜的制备方法；一种渗透汽化汽油脱硫用互穿网络膜的制备方法；二氮杂萘聚醚砜酮类聚合物平板超滤膜及其制备方法等。

2.项目背景

清华大学膜技术工程研究中心深知国际竞争的残酷性和中国人拥有该先进技术自主产权的重要性，是国内最早开展渗透汽化和汽体渗透膜技术研究单位。在国家的支持下，本研究中心先后承担了国家自然科学基金“七五”重大项目“膜分离与分离膜”、“八五”重点项目“新型膜分离过程的应用基础研究”、“九五”国家重点科技攻关“渗透汽化透水膜及其过程关键技术开发”研究以及国家“十五”“863”项目“渗透汽化膜材料及其应用”研究，取得了醇、酯、酮脱水等16项小试研究成果和苯脱水、碳六油脱水两项工业中试研究成果。在渗透汽化膜制备、膜组件设计、膜工艺等方面申请专利10多项，形成了完整的具有我国自主知识产权的专有技术，代表着我国渗透汽化和汽体渗透膜技术的先进水平。

清源洁华自2013年成立以来，生产的膜组件产品已经成功应用于中石化北京清华西门加油站尾气回收系统、山东油脂行业溶剂油尾气回收系统、天津渤海集团二甲苯尾气尾气回收系统和中石化安徽阜阳油库油汽回收系统，相比原有技术装置，采用膜分离工艺装置不仅提高了工艺性能指标，还降低了生产及运行成本。

有机气体膜简介

有机气体膜基于膜对气体（或蒸汽）的渗透性，利用一定压力差下混合气体中各组分在膜中具有不同的渗透速率而实现分离。气体或蒸汽分子首先被吸附并溶解于膜与料气接触的表面，然后借助浓度梯度在膜中扩散，最后从膜的另一侧解吸出来。有机气体膜可以分为玻璃态聚合物膜和橡胶态聚合物膜，前者优先透过相对分子量小的分子（氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等），适用于不可凝性混合气体分离；后者优先渗透相对分子量较大或者沸点高易冷凝的分子（甲醇，乙醇、二甲醚，甲酸甲酯、乙酸、丙酮、丁烷、戊烷等），特别适用于有机蒸气和不可凝性气体分离，如图1示。

图1 有机气体分离回收有机蒸气原理示意图

3.项目市场前景

膜法有机气体回收技术目前国际上只有德国的GKSS 、美国的MTR 等少数国家掌握，上述两家公司在国内有少数代理企业。北京清源洁华膜技术有限公司是国内首家具有真正意义的掌握膜法有机气体回收技术的生产厂家。

近年来中国的雾霾现象已经严重地影响到人民的生活乃至国际形象。其中，有机气体的排放是产生雾霾的重要元凶之一，为此国家多次修改大气污染防治

高分子膜

法，最新公布污染防治法将在2016年1月1日起施行。该法案的执行将为膜法有机气体回收项目的市场提供巨大商机。我们将市场分为油气回收以及合成、精馏、使用有机溶剂气体回收（简称VOC回收）等两大板块。其中：油气回收技术已经完成工业化运行，处于快速推广阶段；VOC回收处于使用推广阶段。

3．1油气回收

由于成品油具有可挥发性，在接卸油、存贮以及加油过程时，随着液相油进入油罐或者汽车油箱，油罐或邮箱内液体体积增加，将气相的油蒸汽置换，并使油蒸汽排放到大气中。油蒸气是烃类物质与空气组成的具有一定毒性的易挥发有机化合物。它在一定的气候条件和阳光的作用下会发生化学反应，形成光化学烟雾；这种烟雾会影响人和牲畜的肺部功能，破坏植物叶面组织，影响树木和农作物生长，还会对一些材料造成损坏，如使橡胶开裂甚至解体。光化学烟雾还会随着空气的流动造成大范围的环境污染。排出的大量油气，极易达到1.4～7.6%的爆炸极限范围，当遇到明火、静电、雷电及其它不安全因素时，很容易引发火灾和爆炸事故。

为此新颁布的“大气污染防治”第四十七条石油、化工…企业，储油储气库、加油加气站、原油成品油码头、原油成品油运输船舶和油罐车、气罐车等，应当按照国家有关规定安装油气回收装置并保持正常使用。

3.1.1 现有的油气回收技术

油气回收首先是把密封的油气收集起来，然后将油气中的烃类（主要组成为C4、C5和C6）与空气进行有效地分离，对分离后的烃类再处理液化回用或者输送至油库。

目前采用国内采用的油气回收方法有吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法。吸附法可以达到较高的处理效率；排放浓度可低至10mg/L。但工艺复杂，存在二次污染；吸附床容易产生高温热点，存在安全隐患；三苯易使活性炭失活，活性炭失活后存在二次污染问题。吸收法工艺简单，投资成本低；但回收率低（约80%），无法达到现行国家标准（25 g/m3），已经逐渐被淘汰。冷凝法工艺原理简单，安全性高，自动化水平高，可直观的看到液态的回收油品；但单一冷凝法要达标需要降到很低的温度（-80℃以下），不光能耗巨大，运行成本高，相应的投资也远高于其他技术；如果冷凝法尾气排放浓度要达到低于25 g/m3的标准，投

资和运行费用都将显著增加。

膜法油气回收利用特殊高分子膜对烃类有优先透过性的特点，让油气和空气混合气在一定压力的推动下，使油气分子优先透过高分子膜，而空气组分则被截留排放，富集的油气传输回油罐或用其他方法液化；该膜过程即时蒸汽渗透膜过程。该技术先进，工艺相对简单，设备占地面积小；排放浓度低，回收率（可达99%）。

油气回收主要有4种技术比较如下

清源洁华油气回收工程案例

（1）中石化清华大学西门加油站膜法油气回收装置（中石化试点项目）

汽油消耗量1万吨/年，要求尾气排放≤25mg/m3,油气回收率≥95%。

装置见图，装置外形尺寸为长1.1米、宽0.8米、高1.6米。全套装置仅用一个1.1 KW真空泵，全部电器的均为防爆电器，真空泵出口及与加油站连接管线均装有阻火器，防爆要求达到加油站规定，全套装置20万元，正常运行至今。

该加油站历年统计数据加油与卸油损耗为0.3%。自油气回收装置运行，排放油汽回收率达到98％以上。每年减少挥发1万吨×0.3%=30吨。经全年运行考核计量，该加油站在中国石油化工股份有限公司北京石油分公司系统所有加油站中连续几年全年油品损耗考评中名列第一，按现行公司损耗考评标准评价，损耗出现了正偏差。