气体膜分离技术应用
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Others 10%
RO
MSF
36%
54%
Total market share in 2000 (sea and brackish water)
Others 16%
MSF 43%
RO 41%
28
反 超 微透 渗 滤 滤析 透
电
渗
控析
制
释
销பைடு நூலகம்
气放 渗体
售 额
透 汽
分 离
双化
极
促 进 传 递
闸 膜
膜 反 应 器
Sheet平板
6
中空纤维膜分离器芯件
7
8
对称膜
不对称膜
9
10
中空纤维膜断面
断面放大照片
11
12
膜分离的机理
Slow component
Fast component
Driving force
Pressure, concentration and Electric field gradient
PH
在PH值小的时候会收缩， 从而使聚合物分子之间产生空隙，
从而释放更多的胰岛素。
当PH值变大时，这种材料 又会膨胀，从而使堵塞空隙，这 时释放的胰岛素就相应的减少。
这种聚合物在治疗中起到了一个无需人操纵的生物自动开关21
25℃，俯视 25℃，平视
温敏水凝胶
溶剂：水（中性）
70℃，俯视
50℃，俯视
气体膜分离技术应用
精馏 吸收
结晶
恒沸精馏
离子交换
L-L萃取
膜分离
超临界萃取
吸附
液膜
色谱分离
成熟度
2
氧气-氮气的分离
Compressed Air
N2-enriched air
O2-enriched air
3
海水脱盐
High pressure Seawater
Concentrated seawater
Potable water
4
膜分离与其他分离过程相比的优点：
节能 投资少 易于安装、易于移动（撬装体） 操作简单 重量轻、占地少 不需加入其他组分，无污染 操作易于调节（无液泛、漏液、夹带等）
5
Classification of membrane/ by shape
Hollow fiber Tubular卷式 中空纤维
合成氨尾气氢回收
33
合成氨尾气氢回收
根据统计结果，不但可增产氨3 %～4 % ,而且使吨氨电耗 下降了50 度以上
我国从80 年代初,先后引进了14 套膜分离装置。 自1988 年起,国产化的膜分离器,先后为国内外200多家百
家化肥厂提供了膜分离合成氨尾气氢回收装置。 国产化的意义重大，价格合理，得到国外更先进的技术。
0.1
1.0
10
100
1000
A
10
100
1000
10 4
10 5
10 6
10 7
MOLECULAR WEIGHT
分子量
100 200 5,000 20,000 150,000
500,000
Aqueous salts 中水盐份
Carbon black 碳黑
Paint pigment 颜料色素
RELATIVE SIZE OF
Milled flour 面粉
FILTRATION RO TECHNO- 反渗透
LOGY 过滤方法
Microfiltration 微滤 Ultrafiltration 超滤
NF 纳滤
Particle filtration
一般过滤
17
微滤(MF) 超滤(UF) 纳滤(NF) 反渗透(RO)
悬浮颗粒 大分子 糖,二价盐,解离酸 单价盐、非解离酸
34
炼厂气氢回收
膜分离技术回收炼厂气中氢气的最大工 业装置于1988 年在英国伏利炼厂投产
从加氢裂化装置排放气中回收氢气 采用美国空气产品公司的醋酸纤维素膜 处理量为64 900 m3/ h， 回收率90 % ，氢浓度超过95 %
35
36
炼厂气氢回收
2002年，中石化镇海炼油化工股份有限公司实现了炼 厂气低压氢膜回收装置的第一次国产化。
处理量为14 000 m3/ h。 氢回收率高于87% ，氢浓度超过92 %。 金陵石化连续实施了三套炼厂气氢回收装置，处理量依
次为2000 m3/ h，8000 m3/ h，10 000 m3/ h。
37
镇海炼化裂化干气PSA解吸气氢气提浓装置
38
金陵石化脱硫干气氢回收装置
39
金陵石化重整还原氢提浓装置
水
RO,NF,UF,MF
18
膜技术的应用
分离 RO NF UF MF ED GS PV D MC LM
控制释放 药物 化肥 农药
膜反应器 催化膜反应器 酶膜反应器 生物膜反应器 移植免疫隔离
能量转换 电池隔膜 燃料电池膜
19
控制释放
20
控制释放治疗糖尿病方法
智能方法
分子门（Molecular Gates）
13
Pressure
Feed
Na+
SO4
++
Fe
H2O
M+g+
H2O HCO3
++
Ca
H2O
Cl
H2O
Concentrated
H2O H2O
H2O
H2O
Membrane
H2O
H2O
Potable water
14
15
16
THE FILTRATION SPECTRUM 过滤谱图
um 0.001
0.01
70℃，平视
22
pH敏感水凝胶
PH=11.0
PH=6.8
PH=3.0
备注：操作温度为25℃
23
微囊化牛肾上腺髓质嗜铬细胞移植治疗
MPTP诱发偏侧巴金森样猴
移植前 左手不能抓食
移植后
左手能抓食
脑内DA含量升高 24
25
27
Total market share in 1996 (sea and brackish water)
40
甲醇尾气氢回收
美国首先把膜分离技术用于从甲醇放空气 中回收氢气，H2/CO
一个以天然气为原料,年产30 万t甲醇的厂 家,放空气量为7 500 Nm3/ h ,
膜分离回收设备投用后,效益显著 使甲醇增产2. 5 %; 天然气费用节省23 %.
膜 液 膜
低增长 高增长
可用？
探索中
发展中
成熟中
衰退
29
气体膜分离的应用
30
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 气体脱湿 有机蒸汽回收
31
氢气的分离和回收
合成氨尾气氢回收 炼厂气氢回收 甲醇尾气氢回收 合成气调比
32
COMMON MATERIAL
过滤对象
Metal ions 金属离子
Pyrogens 热源
Virus 病毒
Sugars 蔗糖
Colloidal silica 胶体硅
Albumin protein 白蛋白
Yeast cells 酵母
Beach sand 海滩沙砾
Bacteria 细菌
Pollens 花粉
RO
MSF
36%
54%
Total market share in 2000 (sea and brackish water)
Others 16%
MSF 43%
RO 41%
28
反 超 微透 渗 滤 滤析 透
电
渗
控析
制
释
销பைடு நூலகம்
气放 渗体
售 额
透 汽
分 离
双化
极
促 进 传 递
闸 膜
膜 反 应 器
Sheet平板
6
中空纤维膜分离器芯件
7
8
对称膜
不对称膜
9
10
中空纤维膜断面
断面放大照片
11
12
膜分离的机理
Slow component
Fast component
Driving force
Pressure, concentration and Electric field gradient
PH
在PH值小的时候会收缩， 从而使聚合物分子之间产生空隙，
从而释放更多的胰岛素。
当PH值变大时，这种材料 又会膨胀，从而使堵塞空隙，这 时释放的胰岛素就相应的减少。
这种聚合物在治疗中起到了一个无需人操纵的生物自动开关21
25℃，俯视 25℃，平视
温敏水凝胶
溶剂：水（中性）
70℃，俯视
50℃，俯视
气体膜分离技术应用
精馏 吸收
结晶
恒沸精馏
离子交换
L-L萃取
膜分离
超临界萃取
吸附
液膜
色谱分离
成熟度
2
氧气-氮气的分离
Compressed Air
N2-enriched air
O2-enriched air
3
海水脱盐
High pressure Seawater
Concentrated seawater
Potable water
4
膜分离与其他分离过程相比的优点：
节能 投资少 易于安装、易于移动（撬装体） 操作简单 重量轻、占地少 不需加入其他组分，无污染 操作易于调节（无液泛、漏液、夹带等）
5
Classification of membrane/ by shape
Hollow fiber Tubular卷式 中空纤维
合成氨尾气氢回收
33
合成氨尾气氢回收
根据统计结果，不但可增产氨3 %～4 % ,而且使吨氨电耗 下降了50 度以上
我国从80 年代初,先后引进了14 套膜分离装置。 自1988 年起,国产化的膜分离器,先后为国内外200多家百
家化肥厂提供了膜分离合成氨尾气氢回收装置。 国产化的意义重大，价格合理，得到国外更先进的技术。
0.1
1.0
10
100
1000
A
10
100
1000
10 4
10 5
10 6
10 7
MOLECULAR WEIGHT
分子量
100 200 5,000 20,000 150,000
500,000
Aqueous salts 中水盐份
Carbon black 碳黑
Paint pigment 颜料色素
RELATIVE SIZE OF
Milled flour 面粉
FILTRATION RO TECHNO- 反渗透
LOGY 过滤方法
Microfiltration 微滤 Ultrafiltration 超滤
NF 纳滤
Particle filtration
一般过滤
17
微滤(MF) 超滤(UF) 纳滤(NF) 反渗透(RO)
悬浮颗粒 大分子 糖,二价盐,解离酸 单价盐、非解离酸
34
炼厂气氢回收
膜分离技术回收炼厂气中氢气的最大工 业装置于1988 年在英国伏利炼厂投产
从加氢裂化装置排放气中回收氢气 采用美国空气产品公司的醋酸纤维素膜 处理量为64 900 m3/ h， 回收率90 % ，氢浓度超过95 %
35
36
炼厂气氢回收
2002年，中石化镇海炼油化工股份有限公司实现了炼 厂气低压氢膜回收装置的第一次国产化。
处理量为14 000 m3/ h。 氢回收率高于87% ，氢浓度超过92 %。 金陵石化连续实施了三套炼厂气氢回收装置，处理量依
次为2000 m3/ h，8000 m3/ h，10 000 m3/ h。
37
镇海炼化裂化干气PSA解吸气氢气提浓装置
38
金陵石化脱硫干气氢回收装置
39
金陵石化重整还原氢提浓装置
水
RO,NF,UF,MF
18
膜技术的应用
分离 RO NF UF MF ED GS PV D MC LM
控制释放 药物 化肥 农药
膜反应器 催化膜反应器 酶膜反应器 生物膜反应器 移植免疫隔离
能量转换 电池隔膜 燃料电池膜
19
控制释放
20
控制释放治疗糖尿病方法
智能方法
分子门（Molecular Gates）
13
Pressure
Feed
Na+
SO4
++
Fe
H2O
M+g+
H2O HCO3
++
Ca
H2O
Cl
H2O
Concentrated
H2O H2O
H2O
H2O
Membrane
H2O
H2O
Potable water
14
15
16
THE FILTRATION SPECTRUM 过滤谱图
um 0.001
0.01
70℃，平视
22
pH敏感水凝胶
PH=11.0
PH=6.8
PH=3.0
备注：操作温度为25℃
23
微囊化牛肾上腺髓质嗜铬细胞移植治疗
MPTP诱发偏侧巴金森样猴
移植前 左手不能抓食
移植后
左手能抓食
脑内DA含量升高 24
25
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Total market share in 1996 (sea and brackish water)
40
甲醇尾气氢回收
美国首先把膜分离技术用于从甲醇放空气 中回收氢气，H2/CO
一个以天然气为原料,年产30 万t甲醇的厂 家,放空气量为7 500 Nm3/ h ,
膜分离回收设备投用后,效益显著 使甲醇增产2. 5 %; 天然气费用节省23 %.
膜 液 膜
低增长 高增长
可用？
探索中
发展中
成熟中
衰退
29
气体膜分离的应用
30
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 气体脱湿 有机蒸汽回收
31
氢气的分离和回收
合成氨尾气氢回收 炼厂气氢回收 甲醇尾气氢回收 合成气调比
32
COMMON MATERIAL
过滤对象
Metal ions 金属离子
Pyrogens 热源
Virus 病毒
Sugars 蔗糖
Colloidal silica 胶体硅
Albumin protein 白蛋白
Yeast cells 酵母
Beach sand 海滩沙砾
Bacteria 细菌
Pollens 花粉