膜分离技术第四章课件.ppt

4.4.1 氢气的回收 从透过气中回收氢气4.4.1.1 合成氨弛放气中氢气的回收 合成氨是氢气和氮气在高压和高温下反应生成的。弛放气的组成如下： （2）医疗用富氧机 治疗慢性支气管炎和肺部疾病的方法之一是经常呼吸富氧空气，浓度最大不超过40%，否则会造成氧中毒。正常人的呼吸流量为6～8L/min，浓度为28%～40%。膜法富氧得到的空气具有一定的湿度，因为水蒸气可以透过膜，病人可以直接呼吸无需加湿。考虑成本和噪音的因素，大多富氧机采用负压操作。目前日本和美国已有富氧及产品。 （3）富氧助燃 工艺流程 富氧浓度与火焰温度的关系 （4）富氧的经济性分析 A/G Technology公司生产的富氧装置，产品浓度为：35%，产量为：10吨/D。该公司还采用PSA法生产富氧空气，二者的经济性比较如下表： 4.4.2.2 膜法富氮 富氮是膜分离的尾气,其压力与原料气相近,在大多数场合不经压缩即可使用。（1） 膜法富氮可以获得99%的富氮空气，操作压力在0.8～1.2MPa。（2）富氮空气的作用：①隔绝空气，防止燃烧和氧化。②控制呼吸，保鲜。③占据空间加压作用。 （3）经济性分析： Monsanto公司以富氮浓度99% 计算，膜法的费用为$0.087/m3,PSA法的费用为$0.177/ m3，每立方米节省0.09美元。  A/G Technology公司分别用膜法和PSA法制备95%富氮空气，对经济性作了比较，结果表明，二者的费用基本相同。 4.4.3 天然气脱二氧化碳 （产品为尾气） 天然气的主要成分为CH4和CO2，其中还有少量的H2S和水汽，对天然气的处理主要是降低CO2含量，同时除去H2S和水汽，目的是防止在输送过程中管道的腐蚀和冻结等。天然气中的二氧化碳的含量与地域（气源）有关，最高可达20%，而输送和使用必须将其含量降至百分之几的范围。  天然气的组成 对于绝大多数膜材料而言， JCO2J CH4 和 JN2 查表：醋酸纤维素膜的相对渗透系数为： JCO2=6 J CH4=0.2 JN2 =0.18计算得出：二氧化碳对甲烷： α=6/0.2=30.0二氧化碳对氮气 α=6/0.18=33.3 工业上对天然气的处理有70%是采用胺吸收法或采用膜法和胺法并存的集成法。美国Kellogg气体研究所采用膜法-胺法联合工艺从天然气中脱除二氧化碳。 集成法从天然气中脱二氧化碳的工艺流程图 膜法的优势： ① 从井下出来的天然气压力高达 13.8MPa ， 膜法可以在此高压下操作， 处理后的天然气（尾气）压力损失不大。 ②操作方便，无污染和防火问题。 ③投资费用低。胺法的弱势： ①设备庞大笨重，投资费用高。 ②再生问题。 ③污染问题。 天然气中二氧化碳的含量不同所消耗的费用不同。 两种方法所需的各种费用列表如下：小结：①在二氧化碳的大部分浓度范围内，膜法优于胺法。②高浓度的二氧化碳，膜法的优势更明显③当浓度在为30%，膜法费用最高，此时，可以采用集成法。 当天然气中二氧化碳的浓度为12.2%时，膜法、胺法和集成法的比较如下：小结：①膜法不需要压缩机使投资费用降低。②投资费用高是因为甲烷的渗透损失。③先用膜法除去大量的二氧化碳，再用胺法除去低浓度二氧化碳的集成法，可以减少甲烷的损失。 * * 现代膜分离技术第四章 第四章 气体膜分离过程 4.1 概述4.2 分离机理4.2. 1 微孔扩散模型4.2.2 溶解-扩散模型4.3 气体分离膜4.3.1 膜材料4.3.2 膜组件4.3.3 膜结构4.3.4 膜的性能4.4 工业应用和经济性分析4.4.1 氢气的回收4.4.2 空气分离4.4.3 酸性气体的分离回收 4.1 概述 基本原理： 利用气体中各组分在压力(推动力)作用下透过膜的传递速率不同,从而达到分离的目的。  气体分离膜的结构有两种: 多孔膜 非多孔膜(均质膜). 气体膜的发展史：  1950年, S.Weller 和.W.A .Steier 用25μm厚的乙基纤维素平板膜分离空气,得到氧气浓度 为32%~36%的富氧空气。  1954年,D.W.Bubaker和 K.Kammemeyer发现硅橡胶对气体的渗透速率比乙基纤维素大500倍