氣體分離膜是近年來發展迅速的一項新技術。不同的聚合物膜對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。
化學家使用一種叫做聚ben胺的導電有機材料來制作薄膜。這種聚合物可以摻雜帶電原子,摻雜劑的含量可以用來改變薄膜的滲透性。當穿過這種薄膜時,氧氣比氮氣快,二氧化碳比甲烷快,氫氣比氮氣快,所以這種薄膜生產氧氣和氮氣的成本很低。它們也可以用來消除汽車和工業廢氣中的污染物。
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。美國通用電氣公司采用聚碳酸酯和有機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。國外也在研發一種水下呼吸器,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用如下:
它是天然氣和各種雜質氣體的混合物,包括酸性氣體,如硫化氫和二氧化碳,以及氮氣、氦氣和水。出于儲存和運輸、腐蝕控制、產品規格和環境保護的考慮,對天然氣處理前的雜質去除有嚴格的要求。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,采用多級膜分離系統,將膜裝置置于天然氣井口,從天然氣中與烴類分離,達到天然氣凈化的目的。
它是天然氣氦氣生產的主要來源。傳統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、設備簡單等優點。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%。為滿足管道運輸標準,利用膜分離技術對天然氣進行除濕,可保持其原始壓力,無二次污染。如今大公司已經生產了用于天然氣除濕的膜分離裝置。據介紹,用膜法代替原乙二醇除濕裝置,可降低運行成本85%。
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