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油气分离及处理过程中膜技术的应用32588226

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油气分离 处理 过程 膜技术 应用 32588226
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第 26卷   第 5期2010年 3月甘 肃 科 技26  N o. 5M   2010油 气 分 离 及 处 理 过 程 中 膜 技 术 的 应 用吕 建 国 ,张   鹏 ,索   超 ,常 培 中(甘 肃 省 膜 科 学 技 术 研 究 院 ,甘 肃 兰 州 730020)摘   要 :介 绍 了 膜 分 离 技 术 在 国 内 外 油 气 处 理 与 加 工 领 域 中 的 应 用 状 况 和 典 型 应 用 实 例 。 对 膜 法 回 收 油 气 现 阶 段所 存 在 的 问 题 进 行 了 剖 析 ,并 对 今 后 的 研 究 方 向 提 出 了 建 议 。关 键 词 :气 体 膜 分 离 ;油 气 分 离 ;应 用 实 例 ;发 展 方 向中 图 分 类 号 : 简 介在 石 油 开 采 、 炼 制 、 销 售 和 应 用 的 整 个 过 程 中 ,都 存 在 着 严 重 的 油 品 蒸 发 损 耗 。 据 统 计 , 2004年 全国 消 耗 汽 油 约 8000万 t,仅 在 装 卸 过 程 中 油 气 挥 发造 成 的 损 失 就 有 24万 t,总 价 值 近 10亿 元 。 每 年 蒸发 的 油 气 已 经 成 为 大 气 不 可 忽 视 的 重 要 污 染 源 之一 [ 1 ]。 油 品 的 大 量 蒸 发 或 直 接 排 放 不 仅 造 成 石 油产 品 的 严 重 损 失 和 质 量 下 降 ,并 且 留 下 重 大 的 火 灾隐 患 。 此 外 ,石 油 产 品 释 放 出 的 碳 氢 化 合 物 还 会 危害 人 体 的 健 康 。 近 年 来 ,各 炼 化 企 业 努 力 追 求 安 全生 产 和 清 洁 生 产 的 可 持 续 发 展 ,油 气 回 收 技 术 研 究也 逐 步 成 为 热 点 。 先 进 工 业 国 家 采 用 油 气 回 收 装 置回 收 油 气 已 达 到 工 业 化 程 度 ,北 美 洲 和 欧 洲 各 国 早在 20世 纪 70年 代 就 建 立 了 油 气 回 收 行 业 ,并 制 订了 相 应 的 排 放 标 准 。 美 国 加 州 和 美 国 中 心 城 市 的 加油 站 ,均 依 法 全 部 安 装 了 二 次 油 气 回 收 装 置 [ 2 ]。 中国 从 80年 代 开 始 进 行 这 方 面 的 探 索 和 研 究 ,并 陆 续开 发 和 引 进 了 一 些 应 用 装 置 。油 蒸 气 的 分 离 回 收 方 法 可 分 为 吸 附 法 、 吸 收 法 、冷 凝 法 及 膜 分 离 法 等 ,有 些 还 含 有 几 种 方 法 的 综 合利 用 。 在 实 际 的 应 用 过 程 中 ,油 气 回 收 装 置 的 油 气进 口 浓 度 为 0~ 50% (体 积 百 分 比 ) ,平 均 浓 度 约 为30% (体 积 百 分 比 ) ;出 口 浓 度 为 3% ~ 5% (体 积 百分 比 ) ;回 收 率 不 小 于 90% (重 量 百 分 比 ) [ 3 ]。从 20世 纪 70年 代 末 起 ,人 们 开 始 研 究 开 发 气体 膜 分 离 技 术 ,并 以 美 国 1979年 推出 的 “ 分 离 装 置 为 标 志 开 始 了 工 业化 的 应 用 。 虽 然 膜 分 离 技 术 的 研 究 已 经 获 得 巨 大 进展 ,并 在 许 多 领 域 得 到 实 际 应 用 ,但 总 体 上 离 成 熟 还有 相 当 的 距 离 。 在 众 多 的 分 离 技 术 中 ,膜 分 离 正 处于 发 展 上 升 阶 段 。 目 前 ,液 体 膜 分 离 技 术 已 逐 渐 成熟 ,但 气 体 膜 分 离 技 术 还 处 于 探 索 和 发 展 阶 段 。 分离 膜 材 料 的 选 择 和 研 制 开 发 是 膜 分 离 技 术 的 研 究 重点 。 膜 可 以 是 固 相 的 ,也 有 液 相 的 。 在 目 前 使 用 的技 术 中 比 较 成 熟 的 分 离 膜 绝 大 多 数 是 固 相 膜 。 分 离膜 根 据 膜 材 料 可 分 为 有 机 膜 (高 分 子 膜 )和 无 机膜 [ 4 ]。2  膜 分 离 技 术 油 气 回 收2. 1  机 理 探 讨 [ 5 ]膜 法 油 气 回 收 装 置 ,是 采 用 对 于 油 品 蒸 发 排 放混 合 气 中 油 气 的 回 收 ,关 键 技 术 在 于 怎 样 分 离 油 气和 空 气 。 回 收 到 的 液 化 油 气 可 直 接 打 到 油 罐 (回 收罐 )中 去 ,或 进 一 步 处 理 成 液 化 石 油 气 或 单 体 烃 。膜 法 气 体 分 离 的 基 本 原 理 就 是 根 据 混 合 气 中 各 组 分在 压 力 的 推 动 下 透 过 膜 的 传 递 速 率 不 同 ,从 而 达 到分 离 目 的 。 对 不 同 结 构 的 膜 ,气 体 通 过 膜 的 传 递 扩散 方 式 不 同 ,因 而 分 离 机 理 也 不 同 。 目 前 常 见 的 气体 通 过 膜 的 分 离 机 理 包 括 :(1)气 体 通 过 非 多 孔 膜 即 致 密 膜 (如 ,高 分 子 聚合 物 膜 )的 溶 解 — 扩 散 的 分 离 机 理 。 此 时 ,气 体 透过 膜 的 过 程 可 认 为 由 3个 环 节 (步 骤 )组 成 : ① 吸 着过 程 ,即 气 体 在 膜 的 上 游 侧 表 面 被 吸 附 、 凝 聚 、 溶 解 。这 个 过 程 带 有 一 定 的 选 择 性 ; ② 扩 散 过 程 ,即 该 被 吸着 的 气 体 在 膜 两 侧 压 力 差 、 浓 度 差 的 推 动 下 ,按 不 同扩 散 系 数 扩 散 透 过 膜 另 一 侧 ; ③ 解 吸 过 程 ,即 该 已 扩散 透 过 的 气 体 在 膜 下 游 侧 表 面 被 解 吸 、 剥 离 过 程 。作 者 简 介 :吕 建 国 (1956 - ) ,男 ,高 级 工 程 师 ,主 要 从 事 膜 过 程 与 应 用 研 究 。通 讯 作 者 :张 鹏 ,联 系 电 话 : 0931 - 4680267。一 般 来 讲 ,气 体 在 膜 表 面 的 吸 着 和 解 吸 过 程 都 能 较快 地 达 到 平 衡 ,而 气 体 在 致 密 膜 内 的 渗 透 扩 散 较 慢 ,是 气 体 透 过 膜 的 速 率 控 制 步 骤 ,但 也 是 起 选 择 性 分离 的 关 键 所 在 。(2)气 体 通 过 多 孔 膜 (如 ,多 孔 性 陶 瓷 膜 )的 微孔 扩 散 机 理 。 此 分 离 机 理 包 括 5种 情 况 (类 型 ) : ①孔 径 大 于 气 体 分 子 平 均 自 由 行 程 时 的 常 规 的 层 流 扩散 。 这 时 渗 透 率 很 高 ,但 分 离 效 果 不 会 很 明 显 ; ② 孔径 小 于 气 体 分 子 平 均 自 由 行 程 时 的 。此 时 气 体 为 难 凝 性 气 体 ; ③ 表 面 扩 散 ,即 当 气 体 分 子可 被 吸 附 在 多 孔 介 质 表 面 时 ,就 会 在 表 面 浓 度 梯 度的 作 用 下 产 生 表 面 分 子 迁 移 流 动 。 如 果 存 在 有 膜 孔压 力 差 推 动 力 ,则 这 些 被 吸 附 分 子 可 能 会 出 现 表 面滑 移 流 动 。 此 时 的 渗 透 率 及 分 离 度 将 比 单 纯 的 浓 差表 面 扩 散 要 大 得 多 ,而 且 如 可 能 出 现 多 层 吸 附 时 ,则其 效 果 更 明 显 ; ④ 毛 细 管 冷 凝 ,即 可 凝 性 气 体 在 膜 微孔 中 发 生 毛 细 管 冷 凝 及 可 能 有 的 多 层 吸 附 时 ,减 少甚 至 消 除 气 相 流 动 ,在 膜 孔 压 力 差 推 动 力 的 作 用 下 ,发 生 较 高 的 渗 透 率 及 分 离 度 。 油 气 是 由 多 种 烃 组 分组 成 的 混 合 气 。 在 带 有 30 管 及 氢 焰 检 测 器的 色 谱 分 析 汽 油 蒸 气 时 ,在 1 获 得 (测 得 ) 255个 组 分 峰 。 但 一 般 可 认 为 油 气 主 要 是 以 成 ,大 都 为 可 凝 性 烃 。 故 其 分 离 回 收 机 理 即 以 毛 细管 冷 凝 机 理 为 主 。 膜 分 离 法 回 收 油 气 时 ,一 般 增 加“ 压 缩 +冷 凝 ” 过 程 ,即 在 混 合 气 进 入 膜 分 离 器 前 增加 “ 压 缩 +冷 凝 ” 过 程 ,其 压 缩 比 常 为 3~ 4。 这 时 更有 利 于 可 凝 性 气 体 的 毛 细 管 冷 凝 分 离 。 也 有 在 膜 组件 下 游 抽 真 空 ,但 相 对 偏 少 ; ⑤ 分 子 筛 分 。 此 时 对 多孔 无 机 膜 分 离 油 气 — 空 气 是 一 种 最 理 想 的 分 离 机理 ,即 大 分 子 的 油 气 组 分 (烃 组 分 )被 截 留 ,而 小 分子 的 空 气 组 分 ( 可 透 过 ,因 此 ,具 有 很 高 的 分离 度 。 但 膜 的 孔 径 要 求 (即 制 备 要 求 )相 当 苛 刻 ,且渗 透 率 也 不 大 。2. 2  膜 分 离 材 料气 体 分 离 膜 材 料 可 分 为 高 分 子 有 机 材 料 、 无 机材 料 和 有 机 2无 机 杂 化 材 料 等 3大 类 ,理 想 的 气 体膜 分 离 材 料 应 该 同 时 具 有 高 的 渗 透 性 和 良 好 的 透 气选 择 性 、 高 的 机 械 强 度 、 优 良 的 热 和 化 学 稳 定 性 以 及良 好 的 成 膜 加 工 性 能 。有 机 蒸 气 膜 分 离 过 程 主 要 依 靠 不 同 气 体 分 子 在膜 中 的 溶 解 扩 散 性 能 的 差 异 ,可 凝 性 有 机 蒸 气 (如 ,烷 烃 、 芳 香 烃 、 卤 代 烃 等 )与 惰 性 气 体 (如 ,氢 气 、 氮气 、 甲 烷 等 )相 比 ,被 优 先 吸 附 渗 透 ,从 而 达 到 分 离的 目 的 。 目 前 常 见 的 烃 类 用 复 合 膜 由 三层 结 构 组 成 :底 层 为 无 纺 布 材 料 ,如 ,聚 酯 等 ,起 支 撑作 用 ;中 间 为 耐 溶 剂 的 多 孔 膜 来 增 强 分 离 层 强 度 ,由聚 砜 ( 聚 醚 亚 酰 胺 ( )、 聚 丙 烯 腈 ( 树脂 或 聚 偏 氟 乙 烯 制 成 ;表 皮 涂 覆 一 层 橡 胶 高 分 子 无孔 材 料 作 为 分 离 层 。 常 用 的 分 离 涂 层 材 料 是 聚 二 甲基 硅 氧 烷 ( 内 通 常 简 称 为 硅 橡 胶 ) ,它 对 很多 有 机 蒸 气 具 有 独 特 的 选 择 透 过 性 (高 选 择 性 )和较 高 的 通 量 (高 渗 透 性 )。 对 于 一 些 特 殊 的 分 离 任务 ,也 可 以 使 用 聚 辛 基 甲 基 硅 氧 烷 ( , 高 的 选 择 性 ,但 渗 透 通 量 较 低 。 如 ,德 国 中 心 用 于 烃 类 的 是 以 硅 橡 胶 为 表 皮层 的 复 合 膜 ,其 硅 橡 胶 涂 层 厚 度 约 为 1~ 2μ m,多 孔支 撑 层 用 或 ,厚 度 为 40μ m[ 17, 18 ] ;美国 则 采 用 +硅 橡 胶 的 复 合 方 式 。 近年 来 对 于 采 用 复 合 膜 作 为 表 面 分 离 涂 层的 深 入 研 究 一 直 没 有 中 断 ,涂 层 应 用 方 式 也 开 始 从平 板 式 扩 展 到 中 空 纤 维 式 [ 19~ 21 ] ;另 有 部 分 工 作 则 致力 于 寻 求 分 离 性 能 更 佳 的 有 机 复 合 膜 ,如 ,通 过 相 转化 法 制 得 不 对 称 聚 醚 亚 酰 胺 ( )膜 、 用 等 离 子 体接 枝 法 在 聚 丙 烯 基 膜 上 接 枝 六 甲 基 二 甲 硅 醚 等 [ 6 ]。3  应 用 情 况 及 实 例膜 法 油 气 回 收 技 术 进 人 市 场 是 在 20世 纪 80年代 末 ,主 要 集 中 在 欧 洲 、 美 国 、 日 本 等 发 达 国 家 和 地区 。 第 一 套 用 于 油 库 油 气 回 收 的 膜 装 置 是 由 日 本N 司 在 1988年 建 造 的 ,用 于 处 理 含 烃 类 ~ 20%的 汽 油油 气 /空 气 混 合 物 ,处 理 后 外 排 空 气 中 残 存 的 烃 类 低 于 5% [ 7~ 8 ]。 之 后 欧 美 也 相 继 开 发 了各 自 的 油 气 回 膜 。 德 国 中 心 于 1989年在 M 第 1套 膜 分 离 法 油 气回 收 处 理 装 置 后 , 20世 纪 90年 代 末 又 在 世 界 上 首次 推 出 了 面 向 加 油 站 发 油 过 程 的 膜 分 离 法 油 气 回 收处 理 装 置 。 德 国 的 、 日 本 的 日 东 电 工 和美 国 的 都 在 膜 法 油 气 回 收 方 面 实 现 了 工业 应 用 [ 24 ]。 欧 洲 建 造 了 很 多 安 装 在 输 油 管 线 终 端的 大 型 膜 装 置 ,用 来 从 输 送 过 程 产 生 的 气 流 中 分 离和 回 收 油 气 [ 7~ 8 ]。 在 欧 美 新 建 的 油 气 回 收 装 置 中 ,采 用 膜 分 离 技 术 的 装 置 己 占 60%以 上 。 截 至 2001年 9月 ,已 经 有 180多 套 膜 法 油 气 回 收 装 置 在 世 界各 地 运 行 ,其 中 约 60套 用 于 油 库 的 油 气 回 收 [ 9 ]。在 油 气 及 其 它 离 回 收 过 程 中 ,目 前 应用 较 为 成 功 并 达 到 工 业 化 应 用 的 主 要 为 有 机 膜 (高分 子 聚 合 物 膜 ) 。 相 对 来 讲 ,无 机 膜 的 应 用 才 刚 起18第 5期                       吕 建 国 等 :油 气 分 离 及 处 理 过 程 中 膜 技 术 的 应 用步 。3. 1  油 气 膜 分 离 回 收 技 术 应 用 于 汽 车 装 车 系 统 [ 10 ]目 前 ,膜 法 油 气 回 收 工 艺 其 工 业 应 用 主 要 集 中在 美 、 欧 、 日 等 地 区 ,而 中 国 则 起 步 较 晚 。 哈 尔 滨 石化 公 司 选 择 了 膜 分 离 法 ,成 为 国 内 首 家 将 油 气 膜 分离 回 收 技 术 应 用 于 汽 车 装 车 系 统 的 企 业 。2005年 8月 ,哈 尔 滨 石 化 公 司 开 始 油 气 回 收 装置 的 建 设 ,于 2006年 4月 完 成 ,经 调 试 后 于 5月 18日 开 始 投 入 运 行 。 该 工 程 总 投 资 约 750万 元 ,设 计处 理 能 力 为 500~ 1800h /哈 尔 滨 石 化 公 司 的 油气 回 收 装 置 主 要 包 括 栈 桥 油 气 外 网 、 气 柜 和 膜 分 离成 套 设 备 三 部 分 。 其 中 成 套 设 备 和 气 柜 中 的 气 囊 采用 的 是 德 国 技 术 。 主 要 工 艺 原 理 是 在 汽 油 大 鹤 管 密装 车 过 程 中 ,随 着 装 车 量 的 不 断 增 加 ,槽 车 内 充 满 了饱 和 或 过 饱 和 油 气 ,随 着 气 压 的 不 断 增 大 ,油 气 通 过栈 桥 油 气 管 线 进 入 气 囊 。 当 气 囊 的 压 力 增 加 到 设 定值 时 ,控 制 系 统 自 动 启 动 设 备 ,油 气 经 过 压 缩 和 洗 气塔 的 汽 油 洗 涤 吸 收 ,大 部 分 被 回 收 ,剩 余 的 油 气 通 过膜 分 离 单 元 后 ,不 凝 气 体 逸 出 ,油 气 重 新 回 到 压 缩 机和 洗 气 塔 进 行 再 吸 收 。 装 置 的 处 理 能 力 为 400h / 时 ,油 气 排 放 浓 度 小 于 8g/单 位 油 气 耗 电013h / 经 调 整 膜 前 压 力 ,处 理 能 力 提 升 至650油 气 排 放 浓 度 约 为 14g/单 位 油 气耗 电 为 0. 185 h /满 足 《 储 油 库 大 气 污 染物 排 放 标 准 》 油 气 处 理 效 率 可 达 97%以 上 。3. 2  德 国 技 术2003年 ,大 连 欧 科 力 德 环 境 技 术 有 限 公 司 与 德国 所 、 合 作 ,率 先 引 进 膜 法油 气 回 收 技 术 ,在 中 石 油 上 海 灵 广 加 油 站 应 用 成 功 。 油 气 回 收 处 理 装 置 由 德 国 与 德 国 中 心 合 作 研 制 开 发 ,并 专 门 成 立 了 生 产 回 收 有 机 蒸 气 的 气 体 膜 公 司 — 。 如 图 1所 示 ,该 装 置 通 过 监 测 地 下 储 油罐 的 油 气 压 力 来 控 制 系 统 的 间 歇 式 自 动 操 作 。 当 地下 储 油 罐 内 的 油 气 压 力 升 高 到 一 定 值 时 ,膜 分 离 装置 自 动 启 动 。 在 真 空 泵 的 抽 吸 作 用 下 ,地 下 储 油 罐内 的 油 气 进 入 膜 分 离 装 置 ,油 气 优 先 透 过 膜 而 其 渗透 侧 富 集 ,再 经 真 空 泵 返 回 地 下 储 油 罐 ;脱 除 油 气 后的 净 化 空 气 则 直 接 排 入 大 气 ,地 下 储 油 罐 油 内 的 压力 也 随 之 下 降 ;当 地 下 储 油 罐 内 的 压 力 降 到 设 定 的正 常 水 平 后 ,装 置 将 自 动 停 止 运 行 。 如 此 往 复 ,完 成油 气 回 收 过 程 。 采 用 膜 分 离 回 收 装 置 可 以 将 油 气 回收 泵 的 高 到 115 ,油 气 回 收 效 率 增 至 93%以 上 。 当 对 排 放 要 求 更 时 , 中 心 采 用 汇集 了 压 缩 、 吸 收 、 膜 分 离 、 变 压 吸 附 等 工 艺 原理 的 组 合 流 程 ,以 充 分 发 挥 各 技 术 的 优 点 而 避 其 缺点 。图 1  膜 法 油 气 回 收 装 置 流 程 示 意1. 油 气 回 收 型 加 油 枪 , 2. 油 气 返 回 管 线 , 3. 地 下 储油 罐 , 4. 通 风 口 , 5. 膜 组 件 , 6. 真 空 泵 (压 力 开 关 控 制 ) , 7. 尾气 阀 , 8. 进 气 阀 , 9. 排 气 阀 , 10. 呼 吸 管 加 油 站 共 有 地 下 汽 油 储 罐 4只 ,总 容 积 为80汽 油 加 油 枪 6把 ,年 汽 油 销 售 量 约 500 t。 油 气浓 度 监 测 由 在 线 油 气 分 析 仪 间 隔 2 采 样 ,安 装膜 分 离 油 气 回 收 装 置 后 ,排 放 气 中 的 油 气 体 积 分 数降 至 110% (约 30以 下 ,可 以 满 足 欧 洲 标 准 。另 经 现 场 测 试 ,如 果 不 采 用 膜 法 油 气 回 收 处 理 装 置 ,从 呼 吸 管 直 接 排 入 大 气 的 油 气 体 积 分 数 可 达3015% ;经 膜 法 油 气 回 收 处 理 装 置 后 ,可 将 排 放 气 的油 气 体 积 分 数 降 至 0192% ,并 将 渗 透 气 提 浓 到4818% (体 积 分 数 )后 返 回 地 下 储 油 罐 ,这 座 加 油 站安 装 上 膜 法 油 气 回 收 装 置 后 ,油 气 回 收 率 达 到 98%以 上 ,尾 气 排 放 浓 度 降 到 15g/ 内 ,低 于 欧 洲 标准 (35g/ ,是 国 内 第 一 座 真 正 意 义 上 的 安 全 、 环保 、 效 益 型 的 加 油 站 [ 11 ]。3. 3  预 冷 凝 离 组 合 工 艺由 于 膜 分 离 法 分 离 烃 类 将 其 以100%的 纯 度 分 离 出 来 ,只 是 将 其 浓 缩 。 因 此 ,对 油气 排 放 浓 度 要 求 较 严 格 的 场 合 (如 德 国 中 规 定 的 烃 类 质 量 浓 度 为 150mg/ ,若 单 独 采 用膜 分 离 技 术 ,即 使 花 费 很 高 的 投 资 也 难 以 达 标 ,此 时可 采 用 膜 分 离 技 术 与 其 他 技 术 结 合 的 工 艺 。 但 从 加油 站 的 实 际 情 况 来 看 ,预 冷 凝 - 膜 分 离 组 合 工 艺 相对 较 为 经 济 、 合 理 [ 12 ]。 此 外 ,部 分 有 机 蒸 气 的 渗 透活 化 能 为 负 值 ,温 度 降 低 ,渗 透 速 率 增 加 ;而 对 2 等 小 分 子 气 体 而 言 ,渗 透 活 化 能 为 正 值 ,温 度 下降 ,渗 透 速 率 减 小 ,因 此 ,低 温 有 利 于 有 机 蒸 气 的 膜28                       甘   肃   科   技                                 第 26卷分 离 。 美 国 的 R W 采 用 压 缩 、冷 凝 与 气 体 膜 分 离 集 成 系 统 回 收 废 气 中 的 本 工 艺 流 程 ,如 图 2所 示 ,含 有 气 经 压缩 后 进 入 冷 凝 器 ,冷 凝 液 中 含 有 大 量 的 余气 体 进 入 膜 组 件 ,透 余 气 直 接 排 放 到 大 气 中 ;渗 透 气中 富 含 其 循 环 至 压 缩 机 的 进 口 。 由 于 统 中 的 循 环 ,回 路 中 度 迅 速 上升 ,当 进 入 冷 凝 器 的 压 缩 气 达 到 凝 结 浓 度 时 , 冷 凝 下 来 。 采 用 该 工 艺 回 收 的 苯 、甲 苯 、 丙 酮 、 三 氯 乙 烯 等 20种 。图 2  回 收 的 压 缩 、 冷 凝 与 膜 分 离 集 成 工 艺 流 程3. 4  膜 技 术 在 油 库 装 车 站 台 油 气 回 收 中 的 应 用装 车 站 台 挥 发 油 气 回 收 系 统 几 乎 能 够 回 收 所 有的 挥 发 有 机 成 分 ,如 ,汽 油 、 石 脑 油 、 甲 基 叔 丁 醚( 酒 精 、 醚 类 、 芳 香 族 化 合 物 (苯 、 二 甲 苯 )以及 氯 化 物 等 。 仅 仅 使 用 膜 分 离 装 置 ,投 资 和 运 行 费用 较 高 ,采 用 膜 技 术 与 其 他 技 术 耦 合 的 工 艺 ,系 统 性能 可 以 达 到 并 超 过 目 前 世 界 上 最 严 格 的 排 放 标 准 。以 下 是 典 型 的 吸 收 回 收 与 膜 法 回 收 相 结 合 的 联 合 工艺 。 空 气 混 合 物 被 压 缩 机 压 缩 到 一 定 操 作 压 力 ,压缩 后 的 气 体 进 入 喷 淋 塔 ,气 体 在 填 充 式 喷 淋 塔 中 自下 而 上 前 进 ,吸 收 剂 进 入 喷 淋 塔 自 上 而 下 运 动 。 气体 经 过 反 方 向 吸 收 剂 的 淋 洗 ,有 机 蒸 气 被 吸 收 ,剩 余的 气 体 混 合 物 从 喷 淋 塔 的 顶 部 排 出 ,进 入 膜 分 离 系统 。 真 空 泵 将 膜 组 件 的 另 一 侧 抽 空 ,使 膜 两 侧 存 在压 力 差 ,在 推 动 力 的 作 用 下 ,芳 烃 气 比 空 气 优 先 透 过膜 ,因 此 ,膜 将 有 机 蒸 气 /空 气 混 合 物 分 离 ,渗 透 侧 富集 油 气 ,尾 气 中 烃 类 含 量 达 到 排 放 标 准 ,可 直 接 排放 [ 13 ]。4  发 展 方 向气 体 膜 分 离 的 进 展 取 决 于 高 渗 透 率 与 高 分 离 性能 的 统 一 ,但 实 际 上 两 者 往 往 是 反 向 变 化 的 ,因 此 ,增 加 了 研 究 难 度 。 作 为 一 门 新 技 术 ,今 后 的 研 究 重点 为 :(1)膜 材 料 尤 其 是 无 机 膜 (陶 瓷 膜 )的 研 制 开发 。 目 前 ,非 对 称 的 多 孔 无 机 膜 的 制 备 以 溶 胶 — 凝胶 法 ( 主 。 其 中 ,防 止 膜 表 面 缺 陷 如 膜表 面 出 现 裂 纹 、 针 孔 、 严 重 不 均 匀 孔 径 等 ,是 一 个 难题 和 重 要 研 究 课 题 。 制 膜 时 (主 要 在 制 最 外 层 的 活性 分 离 层 时 ) ,重 复 多 次 渗 涂 — — — 干 燥 — — — 烧 结 ,可以 逐 步 降 低 膜 的 缺 陷 ,提 高 膜 的 完 整 性 [ 14 ]。现 代 分 析 技 术 、 微 细 加 工 技 术 及 跨 学 科 交 叉 渗透 的 发 展 ,可 以 从 纳 米 级 微 观 尺 度 上 对 膜 制 作 过 程进 行 有 效 的 控 制 、 测 试 和 修 饰 。 气 体 分 离 膜 孔 径 小于 10 有 较 高 的 分 离 度 。 根 据 被 分 离 气 体 的种 类 不 同 ,膜 分 离 油 气 渗 透 速 率 比 空 气 高 数 十 倍 ,油气 — 空 气 分 离 度 宜 大 于 30~ 40。 如 考 虑 到 无 机 膜存 在 分 离 性 能 低 、 脆 性 高 、 加 工 难 、 成 本 高 等 缺 点 ,目前 高 聚 物 /陶 瓷 膜 复 合 膜 的 制 作 及 应 用 也 成 为 一 个新 的 研 究 热 点 [ 15, 16 ]。(2)考 虑 国 情 ,应 尽 可 能 改 造 现 有 的 传 统 回 收系 统 ,如 吸 附 无 法 满 足 排 放 要 求 ,加 入 膜 系 统 后 ,排放 即 可 达 到 标 准 ,同 时 可 增 加 经 济 效 益 。(3)膜 分 离 新 工 艺 的 开 发 ,应 加 大 力 度 研 究 膜法 和 其 他 回 收 方 法 相 耦 合 的 组 合 工 艺 ,如 膜 基 吸 收工 艺 、 冷 凝 法 和 吸 收 法 进 行 前 置 处 理 ,再 利 用 膜 分 离方 法 、 多 级 分 离 优 化 等 。参 考 文 献 :[ 1 ]  于 勇 ,谢 放 华 . 石 油 产 品 装 卸 过 程 中 的 油 气 回 收 技 术[ J ]. 化 工 环 保 , 2000, 24 (3) : 194 2 ]  王 长 江 . 美 国 油 气 回 收 与 环 保 [ J ]. 商 业 时 代 , 2004(10) : 44.[ 3 ]  李 庆 辉 ,幸 蜀 滨 . 蒸 发 油 气 回 收 技 术 的 探 讨 [ J ] . 炼 油与 化 工 , 2003 (4) : 37.[ 4 ]  郑 领 英 ,王 学 松 . 膜 技 术 [M ]. 北 京 :化 学 工 业 出 版 社 ,2000: 173郭 有 智 . 我 国 膜 分 离 技 术 应 用 现 状 及 进展 [N ]. 中 国 化 工 信 息 , 2001 - 03 - 12.[ 5 ]  黄 维 秋 ,钟 秦 . 膜 分 离 技 术 在 油 气 回 收 中 的 应 用 [ J ] 化 工 环 境 保 护 , 2005, 28 (3) : 52 6 ]  陈 家 庆 ,曹 建 树 ,王 建 宏 ,等 . 面 向 加 油 站 的 油 气 回 收处 理 装 置 及 其 关 键 技 术 [ J ]. 环 境 工 程 , 2007, 25 ( 1) :44 7 ]  张 林 ,陈 欢 林 ,柴 红 性 有 机 物 废 气 的 膜 法 处 理 工艺 研 究 进 展 [ J ]. 化 工 环 保 , 2002, 22 (2) : 75 8 ]  陈 娇 领 ,周 志 军 ,刘 茉 娥 . 膜 分 离 技 术 脱 除 和 回 收 空 气中 有 机 蒸 气 的 应 用 [ J ]. 浙 江 化 工 , 2002, 33 (4) : 15 9 ]  王 连 军 ,李 树 光 . 膜 技 术 在 油 气 回 收 过 程 中 的 应 用[ J ]. 现 代 化 工 , 2004 (12) : 52.[ 10 ]  黄 敬 . 油 汽 膜 分 离 技 术 在 汽 油 装 车 系 统 中 的 应 用[ J ]. 油 气 田 环 境 保 护 , 2007 (12) : 34.[ 11 ]  王 连 军 ,李 恕 广 . 膜 技 术 在 油 气 回 收 过 程 中 的 应 用 化 工 , 2004, 24 (12) : 50 12 ]  廉 继 范 . 回 收 挥 发 性 有 机 化 合 物 的 膜 系 统 [ J ]. 过 滤与 分 离 , 1996 (4) : 22(下 转 第 59页 )38第 5期                       吕 建 国 等 :油 气 分 离 及 处 理 过 程 中 膜 技 术 的 应 用(4)彻 底 实 现 废 水 零 排 放 ,环 保 效 果 明 显 ,可 大大 降 低 环 保 费 用 。通 过 上 述 分 析 ,实 现 综 合 废 水 回 收 优 化 利 用 后 ,年 产 生 经 济 效 益 70万 元 左 右 。8. 2  安 全 性 分 析通 过 废 水 回 收 优 化 改 造 后 ,废 水 中 的 氯 离 子 、 硫酸 根 等 离 子 含 量 较 低 ,接 近 生 水 (新 鲜 水 )水 质 ,对设 备 及 建 筑 物 不 会 造 成 影 响 。 再 加 上 合 理 的 运 行 调整 ,可 从 根 本 上 解 决 运 行 中 废 水 处 理 不 合 格 和 废 水外 排 放 的 情 况 ,且 系 统 运 行 稳 定 ,经 济 、 节 能 、 环 保 ,符 合 国 家 节 能 减 排 政 策 要 求 。9  预 期 成 果1)改 造 后 废 水 回 收 利 用 系 统 更 加 完 善 ,运 行 简单 ,维 护 操 作 方 便 ,且 改 造 费 用 较 低 。2)可 最 大 限 度 地 满 足 湿 式 除 灰 搅 拌 用 水 、 除 渣用 水 、 煤 水 处 理 补 水 、 #0 - 7输 煤 皮 带 冲 洗 用 水 、 煤厂 喷 洒 用 水 及 其 它 用 水 (夏 天 路 面 喷 洒 用 水 )的 需要 ,以 达 到 废 水 零 排 放 的 要 求 。3)节 水 、 节 电 效 果 明 显 ,又 可 减 少 设 备 运 行 及设 备 维 护 费 用 。4)降 低 了 运 行 人 员 及 检 修 人 员 的 劳 动 强 度 。5)废 水 有 效 利 用 ,经 济 、 环 保 ,维 护 费 用 较 低 ,而 且 可 以 最 大 限 度 降 低 厂 外 供 水 量 (新 鲜 水 用 量 )。10  应 用 前 景可 应 用 于 任 何 火 力 发 电 厂 ,与 机 组 大 小 无 关 ,运行 中 经 济 、 节 能 、 环 保 ,符 合 国 家 节 能 减 排 政 策 要 求 ,减 少 浪 费 ,节 约 生 产 运 营 成 本 。11  综 合 评 价综 合 废 水 回 收 后 ,其 效 应 不 可 低 估 ,主 要 表 现在 :1)投 资 少 ,经 济 效 益 显 著 ,运 行 后 全 年 累 计 节约 70万 元 左 右 。2)建 成 1年 后 收 回 全 部 投 资 并 实 现 赢 利 。3)社 会 效 应 良 好 ,公 司 形 象 得 到 提 升 。4)安 全 、 经 济 、 节 能 、 环 保 ,符 合 国 家 节 能 减 排政 策 要 求 。参 考 文 献 :[ 1 ]  茹 志 刚 . 废 水 治 理 工 程 技 术 [M ]. 中 国 环 境 科 学 出 版社 , 1989.[ 2 ]  武 汉 水 利 电 力 学 院 教 研 室 . 热 力 发 电 厂 水 处 理 [M ] 电 力 出 版 社 , 1985.[ 3 ]  唐 受 印 ,戴 友 芝 . 水 处 理 工 程 师 手 册 [M ]. 化 学 工 业 出版 社 , 2000.(上 接 第 83页 )[ 13 ]  李 辉 ,王 树 立 ,赵 会 军 ,等 . 膜 技 术 在 油 气 回 收 过 程 中的 应 用 [ J ] 防 治 技 术 , 2007, 20 (2) : 52 14 ]  徐 南 平 ,邢 卫 红 ,赵 宜 江 . 无 机 膜 分 离 技 术 与 应 用[M ]. 北 京 :化 学 工 业 出 版 社 , 2003: 61 15 ]  陈 光 文 ,袁 权 ,吴 迪 镛 ,等 . 高 聚 物 /陶 瓷 复 合 膜 的 制备 及 性 能 表 征 [ J ]. 化 工 学 报 , 2000, 51 (6) : 725 16 ]  陈 光 文 . 高 聚 物 /陶 瓷 复 合 膜 的 气 体 渗 透 及 分 离 行 为[ J ]. 高 校 化 学 工 程 学 报 , 2001, 15 (5) : 420 17 ]   tü of by of A J ]. 1998, 21(12) : 925 18 ]  . B . W . 2D. of p to by J ]. Se
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