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膜分离技术论文范文
膜分离技术论文范文 膜分离技术被称为“2l世纪的水处理技术”,现已受到越来越多的水处 理工作者的关注。下面小编给大家分享一些膜分离技术论文范文，大家快来跟小 编一起欣赏吧。膜分离技术论文范文篇一 膜分离提纯CO技术探讨 摘 要：主要介绍了我公司CO产品气的制备工艺，着重对膜分离提纯 CO技术的特点进行了探讨，并对膜分离装置产品气的提纯操作、维护进行了分 析讨论，同时对其应用于公司其他生产装置代替现有落后工艺的可行性进行了分 析。
关键词：低温甲醇洗 膜分离 CO纯度 CO回收率 羰基合成 一、引言 高纯度CO是羰基合成工业的基本原料，广泛应用于醋酸、甲酸、甲 酸甲酯、二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、甲酸、醋酐等工业生产中[1， 2]。目前高纯CO制备技术主要有变压吸附、膜分离法、深冷法、Cosorb法，根据 生产工艺的不同，性价比差异较大，因此如何根据企业自身实际情况选择合适的 制备工艺是非常重要的。
我公司新建一套年产10万吨甲胺/二甲基甲酰胺项目，因合成二甲基 甲酰胺需要高纯CO作为原料，根据公司生产状况及膜分离易于操作、维护方便、 易于安装、寿命长、安全可靠、能耗低等优点[3]，最终选择低温甲醇洗配套膜 分离工艺制备CO。
膜分离原理是利用不同气体混合物在通过高分子膜时，各种气体在膜 中的溶解度及扩散系数的差异，导致不同气体在膜中的相对渗透速率不同而被分 离[2]。
根据膜材料的不同可以分为无机膜和有机膜。无机膜一般有金属膜和 陶瓷膜;有机膜为高分子材料，一般由醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟 聚合物，其中聚酰亚胺和聚砜以其优良的耐热性及耐化学腐蚀性而应用最广[4]。二、CO制备原理及工艺流程 1.制备原理 我公司从粗水煤气中分离CO主要分三个部分：水煤气的预处理、低 温甲醇洗、膜分离。
预处理部分采用废锅有效利用粗水煤气中的热量副产蒸汽，并使混合 气中的氨尽可能的脱除干净。低温甲醇洗部分利用甲醇在低温下对酸性气体的溶 解度极大的特性，脱除粗煤气中的H2S、COS、CO2、HCN、NH3、NO、芳香烃、 粗汽油、水等组分，使气体清洁干燥。膜分离部分是将经过低温甲醇洗后，主要 成分为H2和CO的净化气，在膜分离器中进行分离，分离后的富氢气经压缩后送 往甲醇合成，CO作为产品气直接送至二甲基甲酰胺装置的合成工序。
2.工艺流程 从气化工序来的6.2MPa、242℃的粗水煤气，直接进入低压蒸汽发生 器，自身冷却至202℃后进行气液分离，分离出来的粗水煤气经冷却降温至40℃ 进入脱氨塔，在脱氨塔中粗水煤气先进行气液分离，气体与洗涤水逆流接触，塔 顶出料气氨含量降至2ppm后，送至原料气冷却器。
从粗水煤气预处理脱氨塔来的6.0MPa、40℃的原料气喷入少量甲醇 后，进入原料气冷却器与洗涤塔顶的净化气换热，冷却至-17℃，再经原料气氨 冷却器冷却至-20℃左右进入原料气分离罐，分离后的原料气进入洗涤塔进行脱 硫、脱碳，再经贫甲醇洗涤后通过原料冷却器升温至30℃后，送至膜分离装置。
从低温甲醇洗装置来的5.2MPa、30℃的净化气，经自调阀减压至 4.2MPa后送至除雾器除去大部分可冷凝的液体和颗粒，再经过滤器除去油雾及 大于0.01mm的粒子，然后进入入膜加热器，经蒸汽加热至40℃后进入膜分离器。
经过两组膜分离器的分离后，在非渗透气侧得到纯度大于98%的CO产品气，送 至二甲基甲酰胺装置的合成工序，渗透气侧得到的富氢气经压缩后送至甲醇合成。
三、膜分离器的生产性能探讨 1.装置简介 我公司膜分离装置由大连物化所设计，设计原料气处理能力10582Nm3/h，得到CO产品气4500 Nm3/h、纯度98%。膜芯件为美国产普里森δ 中空纤维，材料为聚酰亚胺，其形状类似管壳式换热器，原料气从外侧进入壳体， 渗透速率较大的气体穿过中空纤维进入管束内;
非渗透汽在中空纤维外侧，经过 两次分离得到高纯度的产品气。
2.膜分离生产探讨 实际生产中通过对操作参数的改变及调整，最终得到了纯度较好、回 收率较高的CO产品气。下表将我公司CO制备装置，设计参数与生产实际数据进 行了对比，可以发现在初始运行时，膜的分离性能满足设计要求是比较容易的， 甚至优于设计指标。
为了使膜的性能更大的发挥，我们对生产参数进行部分调整试验，从 表一中数据可以看出，可以通过以下方法来提高产品纯度：
2.1增大膜内外压差。增大压差是最容易操作的方法，但是煤气净化 气中仍会存在一定的颗粒，使用一段时间后中空纤维孔堵塞或纤维部分断裂，会 导致产品纯度下降、回收率下降等永久性故障。
2.2增大气体在膜内的停留时间。停留时间的长短体现在非渗透气与 渗透气的流量上，停留时间与回收率成反比关系。
2.3提高原料气中CO的含量。原料气的纯度调节较为困难，但却是最 有效果的，下表中如果原料气CO含量在60%，那么CO产品气纯度及回收率都会 有一定的提高。
2.4适当降低回收率。我公司膜分离装置的富氢气(气量6000 Nm3/h 、 H2≥76%、CO≤23%)最终送去甲醇合成(甲醇合成正常生产时气量120000 Nm3/h)， 由于产品气量相对较少，因此通过降低回收率的方法来提高CO纯度，既可行又 不影响后续生产。
3.膜材料的维护 膜分离技术的分离效果是可以肯定的，但是膜分离器对原料净化气的 清洁度、操作工况的稳定性要求较高。
3.1净化气清洁度膜材料为聚酰亚胺，纤维束底部处采用ABS胶粘合，如果原料气中甲 醇含量超标会引起ABS胶强度下降，影响膜分安全运行。聚酰亚胺膜对酸性气体 (CO2、H2S等)含量要求尽可能的低，固体颗粒及液体雾珠几乎没有。
3.2升压速率 膜分离器在进气之前，必须缓慢充压，一般要求在0.15～0.2MPa/min， 过快的升压速率易造成膜丝的损坏。
3.3开、停车要求 膜分离器在频繁开、停车状况下使用寿命会大大缩短，根据经验，开、 停车一次约减少10天寿命，因此开、停车采用什么样的工况是必须注意的。
开始进净化气之前，最好将氮气加热至40℃度对膜进行预热，待净化 气温度、流量稳定后再用净化气缓慢充压。当需要停车时必须对膜分离器进行置 换，并用干燥清洁的氮气对膜分离器保压，防止空气进入或有液体粒子冷凝，达 到对膜分离器的保护。
4.膜分离的扩展应用 我公司现有一套200吨/年的羰基铁粉生产线，此装置需要高纯度CO 作为原料(200Nm3/h)。现有工艺是将焦炭经过燃烧后生成粗CO产品气，经双竖 管分离后再经水洗塔、碱液塔洗涤脱除杂质气体后，送至电除尘器进一步脱除微 小颗粒，经压缩工序加压至20.0MPa后，送至合成塔进行羰基合成反应，生成五 羰基铁，五羰基铁经裂解后生成高纯度铁粉。
从下图可看出此装置流程较复杂，设备配制较多，且运行中故障频发， 间歇生产运行影响产能，如果由现有的膜分离装置制备CO，提供CO产品气，在 保证气量稳定、纯度高的同时又可以大幅降低生产成本，实施此项技改只需要配 置相关管线及阀门，就可以解放出造气、洗涤工序的设备及人员，同时将有利于 公司整个生产经营。
四、结论 膜分离技术制备高纯CO，在保证原料气纯净的前提下，达到预期效 果是比较容易的，再加之其操作简单、占地面积小、故障率低、使用寿命长等特点，对于有低温甲醇洗装置的企业，选择膜分离制备高纯CO是较为理想的选择。
膜分离技术论文范文篇二 膜分离技术研究近况 摘要:膜技术被称为“2l世纪的水处理技术”,现已受到越来越多的水处 理工作者的关注。常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、超滤,其次是自然渗析 和液膜技术。近年来,膜材料、膜组件以及膜工艺在不断更新,使得膜分离技术发 展很快,在水和废水处理、化工、医疗、轻工、生化等领域得到大量应用。
关键词: 膜技术;膜材料;膜组件;膜工艺;膜污染 1 概述 1748年,法国学者Ahble Nollet发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的 猪膀胱内,首次揭示了膜分离现象。此后,膜分离技术经过了近200年漫长的发展过 程。膜技术(Membrane Technology)是用天然或人工合成的高分子薄膜以外界能量 位差(如压力差、浓度差、电位差和温度差等)为推动力,对双组分或多组分的溶质 和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。
膜技术是一种分子水平上的分离技术。按照膜的功能可分为分离膜、 识别膜、反应膜、能量转化膜和电子功能膜等,其中,分离膜的应用最为广泛。分 离膜的根本原理在于膜具有选择透过性,按照分离过程中的推动力和所用膜的孔 径不同,可分为20世纪30年代的微滤(MF);2O世纪40年代的渗析(D);20世纪5O年 代的电渗析(ED);20世纪60年代的反渗透(RO);20世纪70年代的超滤(UF);20世纪 80年代的气膜分离(GS);20世纪90年代的渗透汽化 (PV)和乳化液膜(ELM)等。有 资料显示,目前国际膜市场的75%分布在美国、欧洲国家和日本,20世纪80年代后 膜分离技术的工业化应用迅速发展,新发展了膜蒸馏和渗透汽化等膜分离过程,世 界膜产售额已超过100亿美元,年增长率为14%～30%。
膜分离概念:可以将分离膜看作是把两相分开的一薄层物质,称其为 “薄膜”,简称膜。膜可以是具有渗透性的,也可是具有半渗透性的,但不能是完全不 透过性的。膜可以存于两流体之间也可以附着于支撑体或载体的微孔隙上,膜的 厚度应比表面积小得多。成膜,以外界能量或化学位差作推动力,对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法,统称为膜分离法。膜分离法 可用于液相与气相,对液相分离,可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体 系以及含有其它微粒的水溶液体系等。
膜分离是一项新兴的高效分离技术。60年代后,膜分离技术逐步在工 业界得到广泛应用,目前膜及组件在全世界的年销售额已达30亿美元以上,年增长 率高达14% ～30%,在1987年国际膜会议上(日本东京),膜技术被认为是20世纪末 到21世纪中期最有发展前途的高新技术之一。膜分离技术目前已普遍应用于化工、 轻工、电子、医药、食品、环境工程和石油行业。
纳滤(NF)膜技术是近10多年来发展起来的一种新型的膜分离技术,纳 滤膜由于其特殊的孔径范围和制备的特殊处理化(如复合化、荷电化),使得纳滤膜 具有较特殊的分离性能――对二价和多价离子及分子量在200～l000之间的有机 物有较高的脱除性能, 对单价离子和小分子的脱除率则相对较低.NF膜所具有的 特点使之特别适于海水的软化,即去除海水中易结垢的Ca2+,Mg2+,SO42-等二价 离子.NF技术已经在水处理技术、环境工程等方面显示出很强的优势。在海水软 化方面的研究与应用国内外也已经开展。
膜技术应用 多元多层纳米膜技术是在离子键技术上发展起来的一项镀膜技术。其 应用范围有:(1)刃具、模具的表面强化。在高速钢、硬质合金制造的刃具(如钻头、 铣刀、车刀)及模具表面获得超高硬度的多元多层纳米膜.提高刃具、模具的耐磨 性;(2)机械零件的表面强化,如叶轮、叶片、气缸、活塞环表面获得纳米镀层,延长 零件使用寿命。
富氧技术的应用亦非常广泛,一般情况下,凡需空气之处,均可用富氧 来替代。特别是膜法富氧,由于设备简单、操作方便、启动快、规模可小可中、 投资少、节能效果显著、免维护及用途广等,是一项日趋成熟的高新技术,被发达 国家称为“资源的创造性技术”。许多文献已有这方面的应用报道:如华北制药股 份有限公司玻璃分公司于1996年建设的富氧燃烧项目,使用3年后总结:随着时间 的推移、技术的成熟,取得了增产、节油和合格率提高均超过10%的效果;而且采 用富氧燃烧技术后,火焰燃烧状况有较大改善,火焰底部明显发白发亮,火焰强度 增加,火焰尾梢减小,从而既延长炉龄,又提高产品的产量和质量。
目前,膜技术广泛的用于从含盐和被污染的水源生产可饮用水和工业废水的处理等。进一步的应用包括:药品传输系统、通过蒸汽浓度检测爆炸材料、 燃料电池等。在过去的2O年中,BARC已经涉及反渗透技术的开发,用于微碱水和 海水的脱盐等工艺。最近,开发了一种民用水净化器,其能够在自来水压力条件下, 去除细菌污染物,生产安全的饮用水。
由于膜过滤技术是一种高教、低能耗和易操作的液体分离技术,因此 在废水处理中有着广阔的应用前景。在介绍膜过滤技术性质、分类的基础上对膜 过滤技术在含油废水、生活废水、造纸废水、有色废水、化工合成废水、重金属 离子废水及其他废水处理的应用研究和进展状况进行了综述,讨论了膜过滤技术 的研究方向和发展前景。认为减轻膜污染、研究开发廉价的过滤膜和膜组件是膜 过滤技术在水处理中应重点解决的问题。在实际应用中,将膜过滤技术与其他分 离技术和废水处理技术相结合,充分发挥各自优势和协同效应,得到最佳处理效果 和最佳经济效益。
另外,锦化化工(集团)有限责任公司树脂厂采用膜分离技术回收VCM 精馏尾气,研究了气体膜分离技术的原理,并对该技术的各项工艺参数进行了优化、 调试。总结出一套最佳控制方案,彻底解决了循环气在系统中的累积、膜组件传 递动力等工艺参数影响膜分离效果的问题,可使精馏尾气中的VCM、c2 H2回收率 达到95%、85%以上,回收VCM 303 t/a、 H2 89 t/a,获经济效益202万元/a。
在城市饮用水膜处理方面,由于新型膜处理技术具有适应的水质范围 广,出水水质好,占地面积小等优点,及其在国外的推广应用,因此这种新型的膜处 理技术不仅能有效地去除水中的浊度、病原微生物和病原寄生虫,纳滤膜还能有 效地去除水中的有机污染物,包括常规工艺很难去除的农药等. 结语 膜分离技术由于其良好的透过性,分离效率高,操作简便,能耗低等优 点,在许多领域 得到了广泛应用,在油田采油废水处理中亦得到应用,但仍有许多方面 需要改进。例如,膜组件的选择,操作条件的控制,膜材料的表面改性,减少膜污染, 同时开发新型膜分离工艺与新型膜材料。成功解决了上述问题,膜分离技术将会 在含油废水处理中得到更加广泛的应用。看了“膜分离技术论文范文”的人还看：
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