氣體膜分離技術(shù)應(yīng)用

氣體膜分離技術(shù)應(yīng)用演示文稿1目前一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)（優(yōu)選）氣體膜分離技術(shù)應(yīng)用目前二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)精餾吸收恒沸精餾L-L萃取吸附結(jié)晶離子交換膜分離色譜分離液膜超臨界萃取成熟度應(yīng)用廣度3目前三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)氧氣-氮?dú)獾姆蛛xCompressedAirN2-enrichedairO2-enrichedairMembrane4目前四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)海水脫鹽HighpressureSeawaterPotablewaterConcentratedseawaterMembrane5目前五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)膜分離與其他分離過程相比的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能投資少易于安裝、易于移動(dòng)（撬裝體）操作簡(jiǎn)單重量輕、占地少不需加入其他組分，無污染操作易于調(diào)節(jié)（無液泛、漏液、夾帶等）6目前六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)Classificationofmembrane/byshapeHollowfiber中空纖維Tubular卷式Sheet平板7目前七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)中空纖維膜分離器芯件8目前八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)9目前九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

對(duì)稱膜不對(duì)稱膜10目前十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)11目前十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

中空纖維膜斷面斷面放大照片

12目前十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)13目前十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

DrivingforcePressure,concentrationandElectricfieldgradientFastcomponentSlowcomponent膜分離的機(jī)理14目前十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

ConcentratedFeedH2OH2OH2OH2OMgClFe++HCO3CaSO4Na+++++

MembranePressureH2OH2OH2OH2OH2OH2OPotablewater15目前十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)16目前十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)17目前十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)umARELATIVESIZEOFCOMMONMATERIAL過濾對(duì)象MOLECULARWEIGHT分子量0.001100.011000.110001.01041010510010001061071002005,00020,000150,000500,000Aqueoussalts中水鹽份Metalions金屬離子Sugars蔗糖FILTRATIONTECHNO-LOGY過濾方法Pyrogens熱源Virus病毒Colloidalsilica膠體硅Albuminprotein白蛋白Bacteria細(xì)菌Carbonblack碳黑Paintpigment顏料色素Yeastcells酵母Milledflour面粉Beachsand海灘沙礫Pollens花粉RO反滲透Ultrafiltration超濾Microfiltration微濾Particle

filtration一般過濾THEFILTRATIONSPECTRUM過濾譜圖NF納濾18目前十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)RO,NF,UF,MF19目前十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)膜技術(shù)的應(yīng)用分離RONFUFMFEDGSPVDMCLM控制釋放藥物化肥農(nóng)藥膜反應(yīng)器催化膜反應(yīng)器酶膜反應(yīng)器生物膜反應(yīng)器移植免疫隔離能量轉(zhuǎn)換電池隔膜燃料電池膜20目前二十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)控制釋放21目前二十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)控制釋放治療糖尿病方法

智能方法分子門（MolecularGates）

在PH值小的時(shí)候會(huì)收縮，從而使聚合物分子之間產(chǎn)生空隙，從而釋放更多的胰島素。當(dāng)PH值變大時(shí)，這種材料又會(huì)膨脹，從而使堵塞空隙，這時(shí)釋放的胰島素就相應(yīng)的減少。

這種聚合物在治療中起到了一個(gè)無需人操縱的生物自動(dòng)開關(guān)PH22目前二十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)50℃，俯視溶劑：水（中性）25℃，平視25℃，俯視70℃，俯視70℃，平視溫敏水凝膠23目前二十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)PH=11.0PH=6.8PH=3.0備注：操作溫度為25℃pH敏感水凝膠24目前二十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)微囊化牛腎上腺髓質(zhì)嗜鉻細(xì)胞移植治療MPTP誘發(fā)偏側(cè)巴金森樣猴

移植前移植后左手不能抓食左手能抓食腦內(nèi)DA含量升高25目前二十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)26目前二十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)27目前二十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)28目前二十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)29目前二十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)可用？高增長(zhǎng)低增長(zhǎng)透析微濾超濾反滲透電滲析控制釋放氣體分離滲透汽化雙極膜液膜膜反應(yīng)器閘膜促進(jìn)傳遞探索中發(fā)展中成熟中衰退銷售額30目前三十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)氣體膜分離的應(yīng)用31目前三十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)在以下幾個(gè)方面已經(jīng)有了大規(guī)模的應(yīng)用：氫氣的分離和回收空氣分離酸性氣體分離氣體脫濕有機(jī)蒸汽回收32目前三十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)氫氣的分離和回收合成氨尾氣氫回收煉廠氣氫回收甲醇尾氣氫回收合成氣調(diào)比33目前三十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)合成氨尾氣氫回收34目前三十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)合成氨尾氣氫回收根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，不但可增產(chǎn)氨3%～4%,而且使噸氨電耗下降了50度以上我國從80年代初,先后引進(jìn)了14套膜分離裝置。自1988年起,國產(chǎn)化的膜分離器,先后為國內(nèi)外200多家百家化肥廠提供了膜分離合成氨尾氣氫回收裝置。國產(chǎn)化的意義重大，價(jià)格合理，得到國外更先進(jìn)的技術(shù)。35目前三十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)煉廠氣氫回收膜分離技術(shù)回收煉廠氣中氫氣的最大工業(yè)裝置于1988年在英國伏利煉廠投產(chǎn)從加氫裂化裝置排放氣中回收氫氣采用美國空氣產(chǎn)品公司的醋酸纖維素膜處理量為64900m3/h，回收率90%，氫濃度超過95%36目前三十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)37目前三十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)煉廠氣氫回收2002年，中石化鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司實(shí)現(xiàn)了煉廠氣低壓氫膜回收裝置的第一次國產(chǎn)化。處理量為14000m3/h。氫回收率高于87%

，氫濃度超過92%。金陵石化連續(xù)實(shí)施了三套煉廠氣氫回收裝置，處理量依次為2000m3/h，8000m3/h，10000m3/h。38目前三十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)鎮(zhèn)海煉化裂化干氣PSA解吸氣氫氣提濃裝置39目前三十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)金陵石化脫硫干氣氫回收裝置40目前四十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)金陵石化重整還原氫提濃裝置41目前四十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)甲醇尾氣氫回收美國首先把膜分離技術(shù)用于從甲醇放空氣中回收氫氣，H2/CO一個(gè)以天然氣為原料,年產(chǎn)30萬t甲醇的廠家,放空氣量為7500Nm3/h,膜分離回收設(shè)備投用后,效益顯著使甲醇增產(chǎn)2.5%;天然氣費(fèi)用節(jié)省23%.42目前四十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)合成氣調(diào)比43目前四十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)合成氣調(diào)比44目前四十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)氣體膜分離的發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)點(diǎn)在以下幾個(gè)方面已經(jīng)有了大規(guī)模的應(yīng)用：氫氣的分離和回收空氣分離酸性氣體分離脫濕有機(jī)蒸汽回收45目前四十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)空氣分離(25-45%)46目前四十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)O2/N2分離47目前四十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)H20CO2O2AirNitrogen空氣膜分離器富氧空氣流空氣人口氮?dú)獬隹谥锌绽w維絲Ar48目前四十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)不同技術(shù)制取富氧氣體的最佳使用范圍49目前四十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)膜法富氧與深冷、變壓吸附法相比,具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、安全、啟動(dòng)快、規(guī)模靈活、無環(huán)境污染等特點(diǎn)。當(dāng)氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%左右,規(guī)模小于15000m3/h時(shí),膜法投資、維修及操作費(fèi)用之和僅為深冷法和變壓吸附法的2/3到3/4,能耗比其他兩種方法低30%以上,且規(guī)模越小,膜法越經(jīng)濟(jì)。50目前五十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)膜法富氧A/GTechnologyMembranesPSA安裝設(shè)備投資($)288552花費(fèi)（$/d）膜替換38—耗能86131耗資（CapitalCharges）105202折舊費(fèi)（Depreciation）3363其它1827總共（$/d）280423總共（$/t）2842制取35%富氧空氣的費(fèi)用比較10t/d51目前五十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)富氧濃度與火焰溫度的關(guān)系

52目前五十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)圖7-29富氧濃度與排出廢氣容積比的關(guān)系

53目前五十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)富氧助燃----節(jié)能、環(huán)保氧氣濃度提高幾個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)能效果就非常明顯54目前五十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)從空氣中制取富氮?dú)獠煌夹g(shù)制取富氮?dú)怏w的作用范圍

55目前五十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例化學(xué)工業(yè)配管、貯罐等的清洗，惰性化及催化劑再生食品工業(yè)，包裝包裝品排空氣，果汁、食品油脫氧，酒、啤酒貯槽的密封保存金屬熱處理退火、淬火、氮化、燒結(jié)等的保護(hù)氣船舶化學(xué)品艙、原油艙清洗和充氮藥品原料、制品清洗和充氮橡膠制品輪胎等橡膠制品制造過程氮?dú)獗Ｗo(hù)、充氮?dú)怏w輸送、貯藏粉塵防爆，谷類貯藏，除霉、驅(qū)蟲、充氮保護(hù)石油、天然氣貯槽、管線的清洗及充氮保護(hù)涂裝、噴漆防止漆聚合，充氮、防火三次采油（EOR）向廢油井中壓入氮?dú)?，以回采殘油蔬菜、水果貯藏生鮮物品的氮?dú)夥毡４娓坏諝獾膽?yīng)用56目前五十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)食品名氣體種類主要目的干松魚片N2防止變色，防止氧化果仁類N2防止氧化奶粉N2防止氧化肉食加工品N2,，N2+CO2防止變色土豆片,油果子N2防止氧化綠茶N2防變色，保香味，保護(hù)維生素類精肉N2+CO2保持肉色干酪N2+CO2防止氧化，防止破損氣體置換包裝的實(shí)例57目前五十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)蘋果應(yīng)用氮?dú)饪刂茪夥毡４娴慕Y(jié)果58目前五十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)氣調(diào)貯藏的效果品

種過去的貯藏期采用控制器后效

果青

梅0.5個(gè)月2個(gè)月綠色保持效果好白蘭瓜1個(gè)月2個(gè)月保持香味栗

子3個(gè)月11個(gè)月抑制發(fā)芽，防止褐變梨3.5個(gè)月9個(gè)月防止變爛菠

菜0.5個(gè)月2個(gè)月綠色保持效果大土

豆5個(gè)月11個(gè)月防止發(fā)芽效果大白

菜1.5個(gè)月4.5個(gè)月防止褐變效果大59目前五十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)膜法空氣富氮技術(shù)成熟--AirProducts、法液空、MGGeneron成型產(chǎn)品在中小規(guī)模（產(chǎn)氣量1000Nm3/h）和非高濃氮(<99%)的市場(chǎng)極具經(jīng)濟(jì)性（能耗0.4kWh/Nm3

）流程簡(jiǎn)單、占地少60目前六十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)SSOPTIONAL氮?dú)夤?/p>

監(jiān)測(cè)儀氧分儀氮?dú)獾接脩裟し蛛x器蒸發(fā)器液氮罐排空氣流加熱器排放液F空氣罐空壓機(jī)基本流程61目前六十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

變壓吸附法與膜分離制氮基本參數(shù)比較

變壓吸附法膜分離法

耗電Kw/Nm30.3～0.6(平均)0.4～0.8(平均)

氮產(chǎn)量Nm3/h<200010～3000

壓力MPa0.6～0.70.8～1.2

不宜儲(chǔ)存氮?dú)饪捎脙?chǔ)罐儲(chǔ)存氮?dú)?/p>

啟動(dòng)時(shí)間30分10分

維修量 切換閥門多,動(dòng)作頻繁,無活動(dòng)部件,

有一定故障率和維修量 甚少維修和保養(yǎng)

介質(zhì)壽命分子篩粉化現(xiàn)象較多. 10年以上

機(jī)械噪音由于電磁閥門多且頻繁由于是靜態(tài)分離，切換,運(yùn)動(dòng)噪聲較大膜系統(tǒng)幾乎無噪聲

工藝流程 復(fù)雜,前處理要求嚴(yán)格簡(jiǎn)單，前處理簡(jiǎn)單,

產(chǎn)品氮?dú)庑柙龠^濾產(chǎn)品氮?dú)鉄o需處理

設(shè)備狀態(tài) 只能固定固定,移動(dòng)式

占地面積 中等較小

氮?dú)猱a(chǎn)量增容 困難容易

62目前六十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)富氮車63目前六十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)成本估算96%的200Nm3/h氮?dú)猓耗そM件PLC控制器空氣過濾器加熱器至50oC背壓閥估計(jì)總價(jià)90萬元左右

64目前六十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)膜產(chǎn)氣量和純度可以任意調(diào)節(jié)

系統(tǒng)型號(hào)一定，純度愈高，產(chǎn)氣量則低；入口空氣壓力愈高，產(chǎn)氣量則高M(jìn)odel

Flow Flow at99.9%Purity at95%PurityM1000 2Nm3/h 8Nm3/hM2000 2-10Nm3/h 45Nm3/hM3000 15Nm3/h 58Nm3/hG5000 20-350Nm3/h 100-1800Nm3/hM6000 20-250Nm3/h 100-1300Nm3/h65目前六十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)在以下幾個(gè)方面已經(jīng)有了大規(guī)模的應(yīng)用：氫氣的分離和回收空氣分離酸性氣體分離脫濕有機(jī)蒸汽回收66目前六十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)水蒸氣的脫除

壓縮空氣脫濕

壓縮空氣脫濕方法比較

脫濕方法吸附法冷凝法吸收法膜法脫濕程度高低低中~高常壓露點(diǎn)-30~-50C0~-20C0~-30C-20~-40C占地面積大大大小操作難度中中難易適用規(guī)模中~大小~大大小~大脫濕原理吸附冷凝吸收滲透主要設(shè)備吸附塔熱交換器冷凍機(jī)熱交換器吸收塔熱交換器膜分離器熱交換器67目前六十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)玻璃態(tài)高分子膜C1C2溶解解吸P1P2聚合物膜擴(kuò)散易透過難透過H2OH2HeCO2O2ArCOCH4N268目前六十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

狀態(tài)特征玻璃態(tài)橡膠態(tài)分子機(jī)理原子的平均位置位移鏈段位移力學(xué)行為1彈性模量大，約1010達(dá)因/cm2小，約107達(dá)因/cm22斷裂伸長(zhǎng)率小，小于1%大，約100-1000%3形變可逆不可逆4力學(xué)性能依賴于原子的性質(zhì)依賴于整個(gè)分子鏈的性質(zhì)玻璃態(tài)和橡膠態(tài)高聚物的特征對(duì)比69目前六十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)橡膠態(tài)高分子膜N2110100-200-150-100-50050O2CH4C2H6CO2C3H8n-C4H10n-C5H12沸點(diǎn)（℃）ArH2O膜的選擇性相對(duì)于N270目前七十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)C5C4C3C2CH4O2N2易透過難透過相關(guān)氣體在橡膠態(tài)分離膜上的透過率71目前七十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)有機(jī)蒸氣分離原理VOC/N2尾氣N2-rich滲透氣VOC-rich膜具有高選擇性的分離層耐溶劑的支撐層分離層原料氣72目前七十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)膜法回收有機(jī)蒸氣示意圖氣柜馳放氣壓縮冷凝器尾氣富集有機(jī)蒸氣循環(huán)流滲透氣73目前七十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)膜法回收有機(jī)蒸氣德國GKSS公司采用平板膜板框組件開發(fā)出了用于儲(chǔ)油罐和汽車加油站的有機(jī)蒸氣MTR日本日東電工74目前七十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

采用蒸氣回收技術(shù)處理廢氣中VOCs的工業(yè)應(yīng)用

公司氣體發(fā)生源處理對(duì)象處理量/(m3.h-1)GKSS汽油儲(chǔ)罐聚合原料氣氯烯烴弛放氣汽油蒸氣氯乙烯單體1,2–二氯乙烯100～400010010MTR薄膜涂層制冷設(shè)備尾氣醫(yī)院消毒氣HCFC-123CFC-12環(huán)氧乙烷509255-日本電工汽油罐區(qū)石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐高分子樹脂溶解槽汽油己烷甲苯150～135020～120575目前七十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)膜法回收有機(jī)蒸氣1998年,在吉化公司，用膜分離進(jìn)行了聚乙烯生產(chǎn)過程中排放的乙烯和丁烯單體的回收,取得了很好的結(jié)果.處理氣量60～80Nm3/h,其中C=2

和C=4

的體積分?jǐn)?shù)為10%～15%.過去是送火炬燒掉,浪費(fèi)大膜回收，乙烯和丁烯都被濃縮了2～3倍,平均回收率約為70%～80%經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。據(jù)吉化公司估算,僅丁烯每年的回收量就價(jià)值80～100萬元,而這套裝置投資僅為30萬元.76目前七十六頁\