《绿色低碳技术评价规范 二氧化碳中空纤维膜分离技术》征求意见稿

ICS13.020.99

Z00

团体标准

CSTM-SQ-2022-00497

绿色低碳技术评价规范二氧化碳中空纤维

膜分离技术（草案）

Evaluationprinciplesforlow-carbonhollowfibermembranetechnologiesfor

CO2capture

202X-XX-XX发布202X-XX-XX

实施

中关村材料试验技术联盟发布

CSTM-SQ-2022-497

II

CSTM-SQ-2022-497

绿色低碳技术评价规范二氧化碳膜分离技术

1范围

本文件规定了绿色低碳技术评价规范二氧化碳中空纤维膜分离技术（以下简称“绿色膜分离”）的原

则、对象、要求、程序、方法和结果判定等。

本文件适用于低碳二氧化碳中空纤维膜分离技术的评价，并作为工业行业制定具体二氧化碳中空纤

维膜分离技术评价标准或具体要求的总体要求。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T20103-2006（膜分离技术术语）

GB/T4774-2013(过滤与分离名词术语)

GB/T40260-2021（高分子膜材料气体渗透性能测试方法）

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1膜membrane

表面有一定物理或化学特性的薄的屏障物，它使相邻的两个流体相之间构成了不连续区间并影响流

体中各组分的透过速度。

[来源：GB/T20103-2006]

3.2中空纤维膜hollowfibermembrane

外形为纤维状、空心的具有自支撑作用的膜。

[来源：GB/T20103-2006]

3.3膜分离过程membraneseparationprocess

用天然或人工制造的具有选择透过能力的薄膜，以膜两侧存在的外界能量或化学位差（如压力差、

浓度差、电位差等）为推动力，对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集的过程。

[来源：GB/T4774-2013]

3.4气体渗透系数gaspermeabilitycoefficient

P

气体通过单位厚度膜的能力，即气体溶解度系数与气体扩散系数的乘积。

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注：气体渗透系数P是稳定透过时在恒定温度、单位压差下单位时间内透过单位面积、单位厚度样

品的标准状况（STP）下气体体积，即温度为0℃，压力为101.325KPa下体积。

[来源：GB/T20103-2006]

3.5气体渗透性gaspermeance

P

气体通过膜的能力，即气体渗透性系数除以膜厚度。

/�

注：气体渗透性系数单位为GPU，

−63−2−1−1

3.6理想分离系数idealseparation1GPU≡1×10��𝑆������𝑚

表征膜对不同气体的渗透性能差异，即两种纯气体的气体渗透系数之比。

�

[来源：GB/T20103-2006]

3.7膜寿命membranelife

在正常的实用条件下，膜或膜元件维持预定性能的时间。

[来源：GB/T20103-2006]

3.8低碳技术lowcarbontechnology

通过降低温室气体的排放量达到更有效地保护自然资源和减少环境污染的技术。

3.9低碳经济lowcarboneconomy

在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能

地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经

济发展形态。

3.10燃烧前捕集Pre-combustiondecarbonization

在燃烧前将二氧化碳从原料气中捕集的低碳技术，如天然气、变换气、焦炉煤气等气源。

3.11燃烧后捕集Post-combustiondecarbonization

在燃烧后将二氧化碳从尾气中捕集的低碳技术，如烟道气等气源。

4评价对象基本要求

4.1评价对象目的要求

低碳膜评价是用于衡量应用于以减少二氧化碳排放为目的，为低碳经济服务的中空纤维膜分离技术

的先进程度。膜分离技术可以是单一膜组件，也可以是膜分离工艺或系统。

4.2评价对象应用场景要求

低碳膜评价对象应用场景包括但不限于：

a)燃烧前捕集低碳技术

b)燃烧后捕集低碳技术

4.3评价对象其他要求

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低碳膜评价对象还应满足以下额外要求：

a)对于膜组件，其膜结构应为中空纤维式，且膜面积至少为1m2或满足使用场景需求。

b)对于膜分离系统，应包含从原料气开始到实现CO2捕集的全部工艺步骤。

5评价流程

5.1评价申请

申请低碳膜评价，应提供技术说明文件和相关证明材料。包括但不限于：

a)技术提供方基本情况；

b）技术基本情况，包括技术名称、成熟度、应用场景、应用效果等；

c)应用目标场景气体组分明细表；

d)分离膜性能参数，包括渗透性、选择性、膜寿命等；

e)系统工艺步骤（如有），包括关键技术方法、工艺流程、主要技术参数等；

f)相关检测数据报告、相关技术鉴定、技术认定、知识产权证明、专利、获奖证书等；

g)国内外先进技术、类比案例相关数据和材料；

h)其他必要的证明文件材料。

5.2申请受理

申请材料内容及技术要素完整的，形式审查通过，按照分类进入评审阶段。

5.3技术评审

评价机构应选取膜分离行业领域内专家，人员不少于5人，组成专家组对受评低碳膜技术的先进性、

可行性、适用性进行评审。存在指标基准的，以指标基准为主，专家打分为辅。不存在指标基准的，由

专家评审决定各项得分。每名专家应独立评分，所有专家评价总分的算数平均为最终评分。

如需要补充数据、信息、说明、报告等材料，申请单位应及时提供。必要时,开展评价的机构可采

取答辩、质询等方式，由技术提供方说明低碳技术和应用情况。开展评价的机构可进行现场调查、测试

或模拟仿真的方式，验证低碳膜分离技术数据的完整性和准确性与实际应用情况。

5.4出具评价结论和报告

开展评价的机构应根据技术评审的结果,形成评价结论并出具评价报告。

5.5评价流程图

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图1技术评价流程图

6评价指标体系及指标基准

6.1评级指标体系

评价指标体系由一级指标、二级指标组成。一级指标包括膜材料性能指标、膜分离性能指标、经济

性指标和社会性指标。各二级指标基准分为A,B,C三个级别。低碳膜评价指标体系如表1所示。

表1低碳膜分离指标项目、权重及基准

权重

评价指标基准

一级指标二级指标评测目的/

A级B级C级

ωi

膜选择性评价膜材料先进性的主超过一级膜超过二级膜低于二级

0.2

膜材料与渗透性要指标性能等级性能等级性能等级

指标

评价实用过程中膜性能

膜寿命>5年2~5年<2年0.15

稳定的时间长短

CO2捕集衡量膜分离过程对CO2

>90%50%~90%<50%0.2

膜分离水平回收能力的强弱

效果指

标CO2综合捕集过程产生的CO2占

<5%5~10%>10%0.2

捕集效率总CO2回收质量的比值

膜分离技安装膜分离技术所需投

经济性

术投资成资与安装前整体工艺设<20%50%~20%>50%0.03

指标

本增加率备已有投资的比例

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膜分离技膜分离技术运行成本与

术运行成安装前整体工艺运行成<10%10%~30%>30%0.02

本增加率本的比例

社会性技术成熟评价膜分离技术成熟水

八级以上六级~八级六级以下0.2

指标度等级平

6.2指标基准与要求

6.2.1膜材料指标

膜材料指标反映了膜材料的先进性。为综合评价不同膜的性能，将对比待检测技术膜材料与国际先

进膜材料之间的性能差异，从而得出膜材料性能等级。具体衡量标准见附录A膜材料先进性评价方法。

针对膜材料指标标准测试应符合GB/T40260-2021的要求。

6.2.2膜分离效果指标

膜分离效果反映了中空纤维膜在具体分离过程中的实际分离效果。评价将结合数值模拟与实地采集

数据相结合的方式，最终获得具体膜分离效果指标。

模拟仿真获得的膜性能数据应附带具体的仿真参数以供评委参考。实地采集数据应附带获得数据时

相关的系统参数。具体参数包括：前处理条件、上下游压力、膜面积、原料气组成、温度等。

6.2.3经济性指标

经济性指标主要用于衡量膜分离技术安装前后整个工艺流程增加的成本高低,包括膜分离技术投资

成本与膜分离技术运行成本。经济性指标评价将通过对比捕集前后成本的增加比率高低进行衡量。

可以通过已有参数预估待检测技术的经济性指标，但需要提供相应的预估方法与依据以及目前技术

的投资成本与运行成本。

6.2.4社会性指标

社会性指标主要考虑其技术的成熟程度。通过技术成熟度等级衡量技术所处的发展状态，反映了技

术对于整体预期目标的满足程度。具体标准见附录B技术成熟度等级。

7计算方法

7.1CO2捕集水平

CO2捕集水平是对膜分离过程对原料气中二氧化碳的捕集能力与捕集所得二氧化碳品质的综合评

价，见式（1）

捕集水平（1）

��

式中𝐶2=��×��

Cc——统计期内，捕集所含二氧化碳总量，单位为吨二氧化碳（tCO2）；

Cf——统计期内，原料气所含二氧化碳总量，单位为吨二氧化碳（tCO2）;

——尾气中二氧化碳体积浓度，单位为%；

��

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7.2CO2综合捕集效率

CO2综合捕集效率是膜分离过程为回收单位质量CO2需要额外产生的CO2占回收整体的质量百分比，

见式（2）。

综合捕集效率（2）

��+��

式中=��

Cc——统计期内，捕集到的二氧化碳总量，单位为吨二氧化碳（tCO2）；

Cm——统计期内，膜材料老化导致的等额CO2排放量，单位为吨二氧化碳（tCO2）；

CE——统计期内，消耗能源所产生的碳排放量，单位为吨二氧化碳（tCO2）；

7.3膜分离技术投资成本增加率

膜分离技术投资成本增加率是安装膜分离技术所需投资与安装前整体生产工艺设备已有投资的比

例，见式（3）。

膜捕集工艺投资成本增加率（3）

��

�

Em——安装膜分离技术所需成本，应包含安装膜分离技术所=需�的所有设备成本，包括原料气前处理

设备、膜分离设备、控温控压设备、管路改造等设备成本，单位为万元；

Eo——安装前已有生产工艺设备总成本，单位为万元；

7.4膜分离技术运行成本增加率

膜分离技术运行成本增加率是膜分离技术运行成本与已有设备运行成本的比例，见式（4）

膜捕集工艺运行成本占比（4）

��+��

�

Ec——统计期内，捕集单位二氧化碳所需的动力及原料成=本�，应包含电力成本、燃料成本、蒸汽成

本以及其它材料成本等，单位为万元每吨二氧化碳；

Ea——统计期内，捕集单位二氧化碳时设备折旧以及分离膜老化成本等，单位为万元每吨二氧化碳；

En——统计期内，产生单位二氧化碳时已有生产工艺设备的总体运行成本。单位为万元每吨二氧化

碳；

7.5评价指标的考核评分计算

7.5.1二级指标等级得分计算

低碳膜评价中二级指标包含的A、B、C、D三级定性评价指标，在进行单项评分计算中采用分级打

分原则。其中，缺失指标计为D级，如表2所示。

表2二级指标等级得分表

标准情况A级B级C级D级

对应分值Si10070500

Si为第i项二级评价指标中不同等级所对应的分值。

7.5.2低碳膜评价得分

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综合评价得分是各二级指标乘以权重的总值，其值在0~100之间，见式（5）

最终得分（5）

�

式中：=�=1��∙��∙��

n——参与考核的二级指标总数；

wi——二级指标权重；

vi——当有专家参与评审时，评审专家意见权重；

7.5.3低碳膜评价等级

根据评价得分，将待测技术分为A+、A、B、C共4个等级。具体等级划分及分值见表3。

表3低碳膜评价等级表

分值低碳技术评价等级

90分及以上A+

70-89分A

50-69分B

49分及以下C

8评价报告

评价报告主要包括以下内容：

a)低碳膜技术总体情况，包括膜技术应用情景，膜分离应用情况（如果有），评价覆盖的时间段；

b)低碳膜评价任务和目的要求；

c)评价依据的法规标准；

d)评价方法说明；

e)膜技术分离性能评价结果汇总表；

f)低碳膜评价等级评价结果分析；

g)进一步改进的措施建议。

h)评价人和授权签字人签字。

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附录A

（资料性附录）

膜材料先进性评价方法（Evaliuationmethodformembranematerials）

对于应用于燃烧后碳捕集的膜，将CO2气体渗透性和CO2/N2理想分离系数作为评价膜材料先进性

的核心指标，见表A1

表A1后处理膜先进性评价

二级性能等级一级性能等级

CO2气体渗透CO2气体渗透

CO2/N2理想分CO2/N2理想分

性性

离系数离系数

(GPU)(GPU)

200030500050

对于CO2/CH4和H2/CO2，引入膜材料评价因子Qi。当Qi>0时，即表示该膜材料达到对应性能等级。

见式A1。

(A1)

式中��

��=�−���

P——渗透速率较快的气体分子在待测技术膜材料中的气体渗透系数；

——理想分离系数；

，——与材料性能等级、气体分离种类有关的参数，具体数值见表A2。

�

表A2性能等级因子数值表

����

气体对种类二级性能等级一级性能等级

K1（Barrers）n1K2（Barrers）n2

CO2/CH41073600-2.62645369140-2.636

H2/CO24.515-2.302705-1.220

当膜先进性评价方法不适用时，由专家讨论决定该膜材料性能等级。

附录B

（资料性附录）

技术成熟度等级（TechnologyReadinessLevel，TRL）

表B开发研究项目技术就绪水平量表

等级