自从美国MONSANTO公司在1982年将聚砜膜成功地应用于合成氨尾气回收以来,膜法气体分离技术日趋成熟,并在许多领域中得到推广和应用,其中包括气体分离、回收和浓缩;环保和节能;替代和完成传统分离过程不能承担的任务,成为膜工业的重要组成部分,1998年世界气体分离膜的销售额为2.3亿美元,并将以每年8%的速度递增,估计到2005年将超过3.9亿美元。
我国气体技术研究始于20世纪80年代初,也开发出了中空纤维膜分离器,在选择性和通量上与国外产品有一定的差距,近年来我国的一些工程技术公司,开始引进国外先进的膜材料和膜组件,进行成套装置的设计和制造,将进一步降低膜分离装置的投资,有利于加快我国气体膜分离市场的快速发展。
一般来说,所有的高分子膜对一切气体都是可渗透的,只不过不同气体渗透速率各不相同,人们正是借助它们之间在渗透速率上的差异和施加的驱动力,来实现对某种气体的浓缩和富集的目的。
气体透过高分子膜是一种复杂的过程,比较一致的说法为溶解—扩散机理,即气体分子首先被吸附并溶解于膜的高压侧表面,然后借助浓度在膜中扩散,最后从膜的低压侧解吸出来。气体透过高分子均质膜受到两种因素的制约,即流动选择性和溶解选择性。气体混合物之所以能被膜分离,主要是由气体各组分在膜内的溶解度和扩散率不同所致,如氢气透过聚砜膜的渗透率大,是由于氢气在膜内的扩散系数大的结果;而二氧化碳透过聚砜膜的渗透率大,则是由于它在膜内溶解度较大的结果。
变压吸附技术也是一种常见的非低温分离技术,在分离过程中,气体组份在升压时吸附,降压时解吸,不同组份由于其吸附和解吸特性不同,在压力周期性的变化过程中实现分离。变压吸附分离过程一般在不高的压力下进行,操作简单,自动化程度高,设备不需要特殊材料等优点。吸附分离技术最广泛的应用是工业气体的分离提纯,氢气在吸附剂上的吸附能力远远低于CH4>、N2、CO、CO2等常见的其他组分,所以变压吸附技术被广泛应用于氢气的提纯和回收领域。
膜分离技术是一个正在走向成熟的新技术,它适合我国以煤炭为原料的甲醇合成装置,它的简单操作、高可靠性和寿命长等优点,将会使它逐渐在甲醇尾气的回收行业起到重要的作用