气体膜分离原理.docVIP

膜分离原理 膜分离系统的工作原理就是利用一种高分子聚合物（膜材料通常是聚酰亚胺或聚砜）薄膜来选择过滤进料气而达到分离的目的。当两种或两种以上的气体混合物通过聚合物薄膜时，各气体组分在聚合物中的溶解扩散系数的差异，导致其渗透通过膜壁的速率不同。由此，可将气体分为快气（如H2O、H2、He等）和慢气（如N2、CH4及其它烃类等）。当混合气体在驱动力—膜两侧相应组分分压差的作用下，渗透速率相对较快的气体优先透过膜壁而在低压渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体则在高压滞留侧被富集。 ???????? 快气???? ??????????????????????????????????????? 慢气 ? 各气体渗透量可表示为 ? ? 上式中Qi：?????????? 气体组分i的渗透量 (P/l)i：?????????????????? ?气体组分i的渗透系数 A：????????????????????????膜面积 P：????????????????????????原料气压力 p：?????????????????????????渗透气压力 xi：?????????????????????????气体组分i在原料气中的体积分数 yi：?????????????????????????气体组分i在渗透气中的体积分数 ? 从上式可以看出：膜的分离选择性（各气体组分渗透量的差异）、膜面积和膜两侧的分压差构成了膜分离的三要素。其中，膜分离的选择性取决于制造商选用的膜材料及制备工艺，是决定膜分离系统性能和效率的关键因素。 分离器结构 膜分离系统的核心部件是一构型类似于管壳式换热器的膜分离器，数万根细小的中空纤维丝浇铸成管束而置于承压管壳内。混合气体进入分离器后沿纤维的一侧轴向流动，快气不断透过膜壁而在纤维的另一侧富集，通过渗透气出口排出，而滞留气则从与气体入口相对的另一端非渗透气出口排出。