世界上大量生產(chǎn)的化工產(chǎn)品中，許多氧和氮都是通過氣體分離膜分離技術(shù)獲得的，這種技術(shù)主要是通過空氣的低溫精餾產(chǎn)生的。膜分離具有能耗低、投資少、操作簡單等優(yōu)點，在一些應(yīng)用領(lǐng)域具有競爭力。

  氣體分離膜可以經(jīng)濟地生產(chǎn)質(zhì)量純度為99.5%的氮氣。在不需要高純氮的工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中，膜分離是制氮的理想選擇。據(jù)估計，膜分離產(chǎn)生的氮約占總產(chǎn)量的30%。聚合物膜在這個領(lǐng)域是有優(yōu)勢的。

  早期聚合物膜的O2/N2分離系數(shù)(選擇性)為4。當使用這種膜制備99質(zhì)量%純度的氮氣時，壓縮空氣中75%的氮氣在滲透過程中損失?，F(xiàn)有氣體分離膜的聚合物膜的O2/N2分離系數(shù)為7~8，甚至8 ~ 12，在相同滲透速率下，可大大提高生產(chǎn)率。

  由于氮氣經(jīng)常與氧氣滲透，聚合物膜分離很難產(chǎn)生純氧，因此主要用于生產(chǎn)富氧空氣，而不是純氧。分離過程大致如下：在滲透側(cè)保持真空的情況下，空氣中的氧氣優(yōu)先透過分離膜。因為方法驅(qū)動力——的壓差小于1個大氣壓，所以需要更大的膜面積。因此，這種氣體分離膜的分離方法需要具有通量的膜和價格低廉的膜組件。

  目前，聚合物膜可用于生產(chǎn)質(zhì)量純度為25%~60%的富氧空氣，再生催化裂化催化劑，以及在高溫爐或窯中有效燃燒甲烷。

由于在大多數(shù)情況下需要純氧，因此可以添加二級分離單元來生產(chǎn)富氧空氣。由于送入二級分離單元的氣體體積是一級的1/3~1/4，氣體中氧氣的純度提高，因此二級分離單元可以更小，成本也比單一方法低。變壓吸附更適合于6000m3/h小產(chǎn)能工廠二段分離裝置，深冷精餾更適合于大產(chǎn)能工廠。

  2.氫氣回收

  氣體分離膜商業(yè)應(yīng)用是從氨吹掃氣體(H2、N2、CH4和氬)中分離氫氣。這種薄膜非常適合這種應(yīng)用。在玻璃態(tài)聚合物膜中，氫氣比其他氣體更容易滲透，因此可以獲得高選擇性和通量。此外，吹掃氣處于高壓狀態(tài)，富氫滲透氣可循環(huán)至合成氨原料壓縮機直接作用。此外，氯滲透膜也已用于煉油廠的氯回收，目前已有數(shù)百種氫分離裝置。

  3.從天然氣中去除酸性氣體

  世界能源專家認為，21世紀是天然氣時代。天然氣是世界第三大能源，對天然氣的需求不僅是一種清潔能源，還將從目前的2.11012m3增加到2020年的40.21012m3。

  天然氣是一種復(fù)雜的氣體混合物，包含碳氫化合物和非碳氫化合物，如H2S、二氧化碳和H2O。由于H2S和CO2的存在會腐蝕管道，降低氣體熱值，因此從低分子量烴中使用氣體分離膜脫除H2S和CO2是天然氣加工的重要過程。玻璃聚合物分離膜可以與胺吸收法競爭。