C079中空纤维复合膜回收氢气性能的研究H2RECOVERYUSING.PDFVIP

C079 中空纤维复合膜回收氢气性能的研究 张妍 彭福兵 李 韦华 刘家祺 （天津大学化工学院，300072 ） 摘 要 针对模仿炼厂干气的氢气、氮气和甲烷混合物中氢气的气体膜分离过程进行研究。通过 考察不同的复合膜基膜、硅橡胶浓度对分离氢气性能的影响，得到了较好制取复合膜的条件。 关键词 气体分离 中空纤维复合膜 硅橡胶 H RECOVERY USING HOLLOW FIBER COMPOSITE 2 MEMBRANE YAN Zhang, PENG Fubin, LI Wei and LIU Jiaqi (School of Chemical EngineeringTechnology, Tiajnjin 300072, China) Abstract Hydrogen recovery process from the mixing gas of hydrogen, nitrogen and methane, which was similar to the compositions of refinery dry gas, was investigated through the membrane separation technique. It was studied that effects of polysulfone substrate and PDMS concentration on separation performance of the prepared composite membranes. The optimal conditions prepared the composite membranes with good performance. Keywords gas separation, hollow fiber, composite membrane, silicon rubber 引 言 氢是一种重要的化工原料和现代石油化学和炼油工业的重要副产物，石油在二次加工如催化 重整、加氢裂化、加氢精制和催化裂化等过程中会排放出大量的含氢气体[1] 。目前，在工业上回 收氢气的方法有变压吸附法、深冷分离法和膜分离法等。而氢气膜分离技术节能降耗效果显著， 操作简单，适应性强已成为传统制氢方法的强有力竞争者。1979 年美国的Monsanto 公司推出了 Prism 中空纤维膜分离器，实现了氢气膜分离工业化[2] 。我国从80 年代初开始氢气膜分离技术的 研究，至95 年，所研制的聚砜膜的分离性能已达到第一代Prism 膜分离器的水平[3] 。04 年2 月， 在中石化镇海炼油厂开车成功的石油炼厂加氢裂化干气及PSA 解析气中的氢气回收装置，标志着 我国气体分离膜技术已经达到国际先进水平。目前，氢气膜分离技术的核心在于膜材料的选择和 分离机理的研究,研制新的气体分离高分子膜已成为研究的重点。 本研究针对氢气、氮气和甲烷混合物中氢气的膜分离过程进行研究，选用聚砜中空纤维为复 合膜的基膜，以透气性能非常好的硅橡胶为复合膜的涂层材料制成一系列的复合膜，分别考察复 合膜制备过程中不同的基膜和硅橡胶浓度对复合膜气体分离性能的影响。 1 实验材料和方法 本实验所用试剂包括：聚砜中空纤维膜，天津膜天膜工程公司；107 室温固化硅橡胶，聚二 甲基硅氧烷（PDMS ）、正硅酸乙酯（分析纯）、二丁基二月桂酸锡（分析纯），北京化工二厂；正 庚烷（分析纯），天津市医药公司。所使用的主要仪器为气相色谱仪，HP4890D ，美国惠普公司。 将聚二甲基硅氧烷单体粘稠液、正庚烷、正硅酸乙酯和二丁基二月桂酸锡按一定比例混合制 成膜液并采用浸渍涂敷法均匀涂敷于中空纤维膜表面。干燥后置于不锈钢膜组件内，其两端用环 氧树脂溶液浇注，使其无堵塞并且能承受一定压力。 图1 为气体分离装置图。在一定的操作条件下原料气流经中空纤维气体分离膜组件，透过侧 气体组成采用气相色谱测定，透余气放空。 Fig 1 Schematic diagram of experimental gas separation equipment 1－feed gas 2 －blowing g