氣體分離膜是近年來(lái)發(fā)展迅速的一項(xiàng)新技術(shù)。不同的聚合物膜對(duì)不同種類的氣體分子具有不同的透射率和選擇性,因此有可能從氣體混合物中選擇性地分離某種氣體。如從空氣中收集氧氣,從合成氨尾氣中回收氫氣,從石油裂解混合氣體中分離氫氣和yi氧化碳。
化學(xué)家使用一種叫做聚ben胺的導(dǎo)電有機(jī)材料來(lái)制作薄膜。這種聚合物可以摻雜帶電原子,摻雜劑的含量可以用來(lái)改變薄膜的滲透性。當(dāng)穿過(guò)這種薄膜時(shí),氧氣比氮?dú)饪欤趸急燃淄榭?,氫氣比氮?dú)饪?,所以這種薄膜生產(chǎn)氧氣和氮?dú)獾某杀竞艿?。它們也可以用?lái)消除汽車和工業(yè)廢氣中的污染物。
目前,氣體分離膜的研究主要集中在富氧膜上。作為富氧膜的聚合物,既要求高滲透性,又要求高選擇性。美國(guó)通用電氣公司采用聚碳酸酯和有機(jī)硅的共聚物作為分離膜,一次分離后可獲得40%的富氧空氣。如果用富氧空氣代替普通空氣,將大大提高各種燃燒裝置的效率,減少公害。國(guó)外也在研發(fā)一種水下呼吸器,是一種直接從海水中提取溶解氧的潛水裝置。
其中氣體分離膜在天然氣中的應(yīng)用如下:
它是天然氣和各種雜質(zhì)氣體的混合物,包括酸性氣體,如硫化氫和二氧化碳,以及氮?dú)?、氦氣和水。出于?chǔ)存和運(yùn)輸、腐蝕控制、產(chǎn)品規(guī)格和環(huán)境保護(hù)的考慮,對(duì)天然氣處理前的雜質(zhì)去除有嚴(yán)格的要求。天然氣的膜處理包括天然氣凈化、氦氣提取和天然氣除濕等。
采用螺旋纏繞或中空纖維膜,采用多級(jí)膜分離系統(tǒng),將膜裝置置于天然氣井口,從天然氣中與烴類分離,達(dá)到天然氣凈化的目的。
它是天然氣氦氣生產(chǎn)的主要來(lái)源。傳統(tǒng)的低溫提取氦氣的方法能耗高、成本高。相比之下,氣體分離膜具有能耗低、分離效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。它可以從貧氦天然氣中濃縮氦,但高純氦的收率不高。
天然氣的含水量約占體積的0.2%。為滿足管道運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn),利用膜分離技術(shù)對(duì)天然氣進(jìn)行除濕,可保持其原始?jí)毫?,無(wú)二次污染。如今大公司已經(jīng)生產(chǎn)了用于天然氣除濕的膜分離裝置。據(jù)介紹,用膜法代替原乙二醇除濕裝置,可降低運(yùn)行成本85%。
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