开拓膜分离技术应用新领域

    在化工生产中，气体分离技术主要有膜分离，变压吸附和深冷分离。其中，膜分离法因其简便、经济、操作灵活而日益受到普遍欢迎，甚至有人将膜分离技术的发明与应用称为“第三次工业革命”。美国空气产品和化学公司所属的柏美亚公司是目前世界上较为齐全、商业化程度较高的气体膜分离技术与设备供应商。其产品以普里森（Prism)和卡特斯(Cactus)为商标，几乎遍及气体分离的所有应用领域。目前，《中国化工报》记者采访了美国柏美亚（中国）有限公司北京代表处首席代表来万程高级工程师，现将有关情况介绍如下。

    据严万程介绍，气体膜分离技术的工业化始于20世纪40年代。到目前为止，仅柏美亚提供的就有200套氢气膜系统、1万多套氮气膜系统、2万多根脱水膜组件和6套工业化的天然气膜处理系统在世界各地运行，其中包括中国境内的200余套普里森和卡特斯膜分离系统。普里森气体分离技术与装置，是采用梯度致密的中空纤维复合膜，其结构使得膜在能承受两侧较大压差的同时，气体通过膜壁的阻力很低，有较高的渗透速率；中空纤维在细小的空间中提供巨大的分离，使膜分离器紧凑高效；复合涂层用于防止机械缺陷产生孔道筛分而降低分离系数，因此，普里森气体膜的发明与应用是气体膜分离技术的一次根本性突破。由此开始，膜法气体分离技术在含氢混合气的氢气分离回收、空气脱水及天然气处理等领域得到了广泛的应用。
    目前膜分离器从制备材料上可分为聚砜 膜和聚酰亚胺膜；从应用范围上可分为以氢气 分离口收为主要目标的石油化工工艺气体分 离膜以脱水和脱除酸性气体为目的的天然气 处理膜；为获取富氧空气和制氮的空气分离制 膜；以及以净化于燥空气为目标产品的空气脱 水膜。
    严万程介绍说，普里森膜分离系统的工作 原理是利用一种高分子聚合物薄膜来选择“过 滤”进料气而达到分离的目的。膜的分离选择 性、膜面积和膜两侧的分压差构成了膜分离的 三要素。在中国，人们最早了解普里森气体膜 分离系统就是从合成氨弛放气氢回收开始的。

    20世纪80年代，中国由17家大、中型氮肥企业引进了普里森膜分离技术与成套装置，其膜分离器为聚砜膜分离器，回收合成氨弛放气中的氢气。目前，所有装置运行良好，膜分离器平均使用寿命超过十年。

    到了1995年，美国空气产品和化学品公司在中国设立的子公司一柏美亚（中国）有限公司成立后，为中国企业提供了性能更加优越的第三代普里森膜分离器。该分离器采用新一代聚砜膜和聚酰亚胺膜，可以使回收的氢气纯度和回收率达到90％和92％以上，其经济效益更加显著。
    严万程说，当前在化工行业应用最为广泛的是外压式膜-工业气体处理膜，主要应用于合成氮弛放气中氢气分离回收，通常可增加5%~8%的氮产量。现在，中国绝大多数化肥厂都已将作为一项重要的节能改造措施来实施，已有100多套膜分离系统在合成氨厂运行。普里森膜分离系统统用于合成氨弛放气氢回收时，一级分离的回收率和产品氢纯度可同时达到92%以上。若需高纯度氢气可串加二级或三级，产品氢纯度可分别达到99.5%和99.99%以上。

    此外，普里森膜分离系统还有一些重要的应用领域，如用于氢气/一氧化碳的比例调节及一氧化碳纯化；甲醇弛放气的氢气分离回收，可使甲醇增产3%~5%，天然气费作节省30%左右。

    严万程最后表示，柏美亚（中国）有限公司设立北京代表处的主要目的，就是要为中国用户提供更为周到、及时的服务，并开拓普里森膜分离技术应用的新领域。