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膜分离技术在石油化工领域中的应用延滨1 陈翠仙1 马润宇2(1.清华大学化学工程系,北京100084;2.北京化工大学化学工程学院,北京100029)摘 要 通过分析气体膜分离、渗透汽化膜分离和膜生物反应器等膜技术在石化领域中的应用,提出应开发高性能的膜材料和膜、膜装置及过程优化,以及膜分离与其他分离技术耦合的必要性。
关键词 膜分离,气体分离,渗透汽化,膜生物反应器Application of membrane separation technology in the petrochemical industryYun Yanbin1 Chen Cuixian1 Ma Runyu2(1.Department of Chemical Engineering,Tsinghua University,Beijing100084)(2.School of Chemical Engineering,Beijing University of Chemical Technology,Beijing100029)Abstract The application of membrane technologies such as gas membrane separation,pervaporation membrane sepa2 ration and membrane bioreactor in the petrochemical industry are analyzed in this paper,and some suggestions to develop high performance membrane material and membrane,optimize membrane facility and process and combine membrane separation technique with others separation technologies are pointed out.K ey w ords membrane separation technique,gas separation,pervaporation,membrane bioreactor 膜分离技术是20世纪50年代研究开发的一种高新技术。
气体膜分离技术的应用及发展前景【摘要】气体膜分离技术对于油田企业的发展来说非常重要，不但关系到原油是否能充分释放的问题，对于人们的日常生活也息息相关。
目前，随着科学技术的不断提升和进步，气体膜分离技术得到了突飞猛进的发展。
本文首先分析了气体分离膜的各种材料的使用范围，着重介绍了气膜分离技术在油气田中的应用，最后对于我国气体膜分离技术的发展方向进行预测。
【关键词】气体膜分离技术在二十世纪的时候，气体膜分离技术就已经成熟发展起来，而且与之前比较传统的冷凝分离技术相比，有较大的差异，首先就是节约能源，降低能耗，其次就是分离的更加彻底，工作效率较高，而且这种技术操作起来更加简单方便，不会造成二次污染。
然而，气体膜技术并不是完美的，因为高效的膜分离材料难找，气体膜分离技术只能限制在某些领域应用，而不能应用在更广阔的领域。
本文通过具体的例子介绍了气体膜分离技术在石油工业中的应用，并对实际情况进行了分析，除此之外，对气体膜技术今后的发展趋势做了些研究。
1 进行气体分离膜所需要的关键材料气体分离膜技术的实施需要几个关键材料，根据材料性能上的差异，可以把膜材料分为高分子材料、无机材料和金属材料三种，详细的说明如下：1.1 高分子材料高分子材料的组成成分并不是单一的，主要是由聚二甲硅氧烷、聚砜、醋酸纤维素、乙基纤维素等早期气体所合成。
在分离膜材料的实际应用中，通常也采用其他的成分应用在分离膜领域。
目前大量的研究工作者开始对高性能的气体分离膜进行多面钻研，尽力找出各类聚合物的分子结构与气体分离性能两者之间的联系。
通过实际应用可得应用高分子具有很高的透气性，在气体分离领域有着很多的应用，并且取得了很好的应用效果。
1.2 无机材料和高分子材料一样，无机也是一种合成材料，目前主要有陶瓷膜，微单玻璃膜，金属膜和碳分子薄膜等作为主要成分合成的无价材料。
具有良好的化学性能和热稳定的无机材料，它可以在更高的温度下工作，强酸性环境，沸石膜的无机晶体结构，具有良好的耐高温和化学降解性能，但缺点是该分子膜的制备环境需要达到一定的条件，目前只能在实验室中生产，在其他工厂由于无法运用严格的技术设备进行控制而无法量产。
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。
膜分离技术在石油化工领域中的应用膜分离技术是一种应用广泛的分离技术，在石油化工领域中有着重要的应用。
它通过膜的选择性通透性，将混合物中的不同组分分离出来，具有高效、节能、环保等优点。
本文将从石油化工中的膜分离技术应用的分类、具体应用案例以及未来发展趋势等方面进行探讨。
石油化工中的膜分离技术可以根据分离过程的性质和机制进行分类。
常见的分类包括气体分离、液体分离和溶剂分离。
在气体分离方面，膜分离技术广泛应用于天然气净化、氢气制备、空气分离等领域。
对于液体分离，膜分离技术可用于石油加工中的脱盐、脱水、脱烃等过程。
在溶剂分离方面，膜分离技术可用于石油化工中的溶剂回收、溶剂浓缩等工艺。
具体应用案例方面，膜分离技术在石油化工中起到了重要的作用。
以天然气净化为例，膜分离技术可以用于去除天然气中的二氧化碳、硫化氢等杂质，提高天然气的质量，使其符合管道输送要求。
在石油加工中，膜分离技术可以用于脱盐和脱水过程。
膜分离脱盐技术可以将含盐的海水或矿井水通过半透膜分离，得到低盐水或纯净水，用于石油加工中的冷却循环水、注入水等。
膜分离脱水技术则可以将含水的石油通过选择性透水的膜，去除水分，提高石油的质量，符合后续加工的要求。
此外，膜分离技术还可以用于溶剂回收和浓缩等工艺，提高工艺效率和资源利用率。
对于膜分离技术在石油化工领域的未来发展趋势，可以从以下几个方面进行展望。
首先，膜材料的研发和改进将是关键。
目前，膜分离技术的瓶颈之一是膜材料的选择和性能。
因此，通过研发新型材料、改进现有材料的性能，提高膜分离技术的可行性和经济性，将是未来的发展方向。
其次，膜分离技术与其他分离技术的结合也是未来的发展趋势。
通过与传统的吸附、蒸馏等分离技术的结合，可以实现更高效、更节能的分离过程。
此外，随着石油化工行业对产品纯度和质量要求的提高，膜分离技术也将面临更高的要求和挑战。
因此，提高膜分离技术的选择性、通透性和稳定性，将是未来的研究重点。
膜分离技术在石油化工领域中有着重要的应用。
新型气体分离膜的研究及其应用随着工业化进程的不断推进，对气体的提纯、分离和回收的需求越来越迫切。
传统的气体分离方法，如温度摩尔法、气体扩散法和化学吸附法等，存在高能耗、低效率和污染环境等问题。
而新型气体分离膜则因其高选择性、低能耗等优点，正成为气体分离领域内研究和应用的热点。
一、新型气体分离膜的研究概述新型气体分离膜是指利用高科技材料，通过物理或化学方法，将混合气体从两端引入，通过膜进行分离的一种技术。
这种技术的优点在于，能够高效、快速、准确地将混合气体分离为单一或部分组分。
新型气体分离膜的研究主要是分两个方向展开的，一方面是针对分离膜的制备过程进行优化，另一方面是针对分离膜的性能进行提升。
1. 制备过程优化制备新型气体分离膜的方法有很多种，包括溶液浇铸、高压浸渍、氧化沉淀、自组装等。
其中，自组装是制备新型气体分离膜的一种新方法，可将一定浓度的特定聚合物粒子浸入溶液中，在液面形成自愈合薄膜。
这种方法制备的气体分离膜具有高品质、高可靠性和高分离性能等优点，是当前研究的热点方向之一。
2. 性能提升气体分离膜的性能是其被应用的关键所在。
当前，研究人员主要从以下几个方面进行性能提升的研究：一是选择合适的聚合物材料，例如，聚合物中的螺旋结构、极性等性质，可以影响气体分子在膜表面的吸附和扩散；二是研究膜的厚度、孔径、孔隙度等物理性质，以实现较高的气体分离效率；三是利用化学改性工艺，改善膜的选择性，增强其处理特定混合气体的能力；四是采用新型纳米材料，如氧化石墨烯、二维材料等，以进一步提升气体分离膜的性能及应用前景。
二、新型气体分离膜的应用前景新型气体分离膜在工业生产中具有广泛的应用前景。
在石油化工、化学制品、医药、电子、食品等工业领域中，气体分离技术是十分重要的，而新型气体分离膜具有高效、快速、经济、绿色环保等优势，其应用前景将会十分广泛。
1. 石油化工领域在石油化工领域，新型气体分离膜可以用于气体的提纯、回收和制氢等生产过程。
