气体分离膜分解课件

第八章气体分离膜第八章气体分离膜第一节概述1831年，天然橡胶膜具有透气性，发现H2和CO2透过膜的速率不同1950年，乙基CA膜可进行空气分离，得到富氧空气1965年，含氟高分子膜可分离出氦气，同年美国DuPont公司首创中空纤维膜及其装置分离氢气、氦气，并申请专利1979年，美国Monsanto公司，研制出“Prism”气体膜（聚砜-硅橡胶复合膜）分离装置，商业化后广泛回收合成氨以及石油炼厂中氢气的回收耗能低、操作简单、装置紧凑等优点，O2、N2等富集膜相继开发使用第一节概述1831年，天然橡胶膜具有透气性，发现H2和CO第二节气体膜分离机理气体分离膜有两种类型：非多孔均质膜和多孔膜一、非多孔均质膜的溶解-扩散机理该理论认为，气体选择性透过非多孔均质膜分四步进行：气体与膜接触，分子溶解在膜中，溶解的分子由于浓度梯度进行活性扩散，分子在膜的另一侧逸出。二、多孔膜的透过扩散机理用多孔膜分离混合气体，是借助于各种气体流过膜中细孔时产生的速度差来进行的。其传递机理有分子扩散、表面扩散、毛细管冷凝、分子筛分等。第二节气体膜分离机理气体分离膜有两种类型：非多孔均质膜和多气体分离膜过程是以压力差为驱动力的分离过程，在膜两侧混合气体各组分分压差驱动下，不同气体分子透过膜的速率不同，渗透速率快的在渗透侧富集，慢的在原料侧富集——渗透速率差使气体在膜两侧富集气体分离膜过程是以压力差为驱动力的分离过程，在膜两侧混合气体气体分离膜气体分离膜第二节气体分离膜材料一、高分子膜橡胶高分子具有高渗透系数，分离系数低；玻璃态高分子具有低渗透系数，分离系数高。橡胶、CA、PC；聚酰亚胺、含硅化合物、聚苯胺二、无机膜金属及其合金膜、陶瓷膜、分子筛膜等三、有机-无机复合材料分子筛填充聚合物膜、聚合物裂解膜第二节气体分离膜材料一、高分子膜无机材料有机高分子材料多孔质多孔质玻璃、烧结体（陶瓷、金属）微孔聚乙烯，多孔乙酸纤维非多孔质（均质）离子导电性固体（ZrO2），（-氧化铝）钯合金均质乙酸纤维，合成高分子（硅氧烷橡胶，聚碳酸酯等）表9-1选择性气体分离膜材料无机材料有机高分子材料多孔质多孔质玻璃、烧结体（陶瓷、金属）第三节气体分离膜的制备（1）影响气体分离膜性能的因素1）化学结构的影响

2）形态结构的影响

根据不同的分离对象，采用适合的材料、合适的方法制备（2）制备气体分离膜的主要方法烧结法、溶胶-凝胶法、拉伸法、熔融法、蚀刻法、包覆法、相转移法和水上展开法第三节气体分离膜的制备（1）影响气体分离膜性能的因素第八章气体分离膜分解课件第四节气体分离膜组件一、膜组件平板式中空纤维式卷式第四节气体分离膜组件一、膜组件二、气体膜分离系统及工艺流程分离效率由膜渗透系数、分离系数及操作条件确定高压气源时，气体分离效率高低压气源时，采用图a可获得较大的渗透流量，图b能耗低。二、气体膜分离系统及工艺流程工艺流程：循环气流工艺流程：循环气流多级串联渗透流程多级串联渗透流程第五节气体分离膜的应用一、H2的分离

美国Monsanto公司1979年首创Prism中空纤维复合气体分离膜，主要用于氢气的分离。其材料主要有醋酸纤维素、聚砜、聚酰亚胺等。其中聚酰亚胺是近年来新开发的高效氢气分离膜材料。它是由二联苯四羧酸二酐和芳香族二胺聚合而成的，具有抗化学腐蚀、耐高温和机械性能高等优点。第五节气体分离膜的应用一、H2的分离合成氨厂施放气和其他石油化工含氢混合气中分离和回收氢合成氨厂施放气和其他石油化工含氢混合气中分离和回收氢从炼油厂烃类加工过程弛放气体中分离和回收氢从炼油厂烃类加工过程弛放气体中分离和回收氢第八章气体分离膜分解课件二、膜法富氧制备富氧膜的材料主要两类：聚二甲基硅氧烷（PDMS）及其改性产品和含三甲基硅烷基的高分子材料。PDMS是目前工业化应用的气体分离膜中最高的膜材料，美中不足的是它有两大缺点：一是分离的选择性低，二是难以制备超薄膜。二、膜法富氧第八章气体分离膜分解课件三、膜法富氮三、膜法富氮四、天然气脱CO2、H2S和H2O四、天然气脱CO2、H2S和H2O第八章气体分离膜分解课件第八章气体分离膜分解课件五、易挥发有机化合物（VOC）的回收五、易挥发有机化合物（VOC）的回收第八章气体分离膜分解课件六、水果保鲜系统一般说来，水果在收获后，仍会继续呼吸作用，果品将逐渐劣化以至腐烂，为抑制果品的呼吸，可适当降低其保藏容器中的氧气浓度，增加二氧化碳浓度。目前广泛采用由硅氧烷膜使氧气与二氧化碳等进行交换分离的方法。外界气氛%O221CO20N279仓库气氛%O2CO292N2硅氧烷膜