CO2 分离膜制备技术
成果与项目的背景及主要用途:用于 CO2 分离的膜技术在天然气、沼气的 净化,三次采油中的 CO2 回收,密闭空间中的 CO2 脱除以及减轻温室效应等领 域有广阔的应用性前景。与传统的 CO2 分离技术相比,膜分离方法具有投资少, 能耗低,环境友好,设备简单紧凑、节约空间、高效灵活、易于操作等优点,而 且 CO2 浓度越高,膜法分离越经济,即使 CO2 浓度低于 5%,用膜法的费用也 仅为吸收法的 64.7%。 18天津大学科技成果选编 19 可以用于脱除酸性气体的膜主要有液膜、无机膜和高分子膜,实际应用中满 足气体分离要求的目前只有高分子膜。但普通的高分子膜也存在高的渗透性和选 择性不能兼得的缺点。含有固定载体的促进传递膜兼具液膜和普通高分子膜的优 势,能同时具有高的分离系数和透过速率,而且稳定性好,是一类很有发展前途 的气体分离膜,已引起国际上研究者们的极大关注。 技术原理与工艺流程简介:本研究成果合成了几种对 CO2 具有促进传递作 用的固定载体膜材料,通过载体与 CO2 的相互作用促进 CO2 在膜内的传递,因 而具有较高的渗透选择性。同时由于载体是以化学键固定在高分子上,因此具有 很好的稳定性。 本成果以自主开发的固定载体膜材料为分离层,以多种材质的超滤膜为基膜, 制备了用于 CO2 分离的固定载体复合膜。所研制的复合膜,其 CO2/CH4 透过分 离性能处于世界领先水平。 技术水平及专利与获奖情况:所制备的固定载体复合膜 CO2/CH4 分离因子 可达 100~300,CO2 渗透速率可达 10-6~10-5 cm3(STP)/cm2·s·cmHg。 本研究成果共获得发明专利 3 项,分别为: 1. 用于酸性气体分离的固定载体复合膜制备方法(专利号:ZL02148632.8) 2. CO2 气体分离复合膜的制备方法(专利号:01144974.8) 3. 用于分离酸性气体的固定载体复合膜制备方法(专利号:ZL02158530.X) 本成果与所在课题组其他成果一起,获 2004 年度天津市自然科学奖一等奖 应用前景分析及效益预测:本研究成果所开发的 CO2 分离膜制备技术其经 济效益是明显的。首先,采用 CO2 膜分离可以降低我国能源生产的成本。我国 目前的天然气产量已经超过 300 亿 m3,若其中的 10%以膜分离方法来进行净化, 则需要约 12 万 m2 的膜才能满足需要,与传统方法相比每年可节约 4000 万元。 此外,由于可持续发展和环境保护的需要,采用城市生活垃圾和其他工业垃圾生 产沼气近年来得到了迅速发展。至今,我国已建设了大中型沼气池 3 万多个,总 容积超过 137 万 m3,年产沼气 5.5 亿 m3,采用膜分离技术处理这些沼气也需要 大量的 CO2 分离膜。最后,随着海上油气资源的开发以及农业生产中气肥的大 量使用,对 CO2 分离膜的需求和产生的效益也很大。天津大学科技成果选编 应用领域: 1. 天然气、沼气的净化; 2. 三次采油中的 CO2 回收; 3. 密闭空间中的 CO2 脱除; 4. 农业生产中气肥的使用。 该项目需要以下条件: 1. 聚合物合成的相关设备及原料:反应釜,冷却装置等。 2. 复合膜加工设备及原料:涂膜机,干燥器,膜交联设备,交联剂等。 3. 膜组件加工设备及原料。 4. 需要厂房面积大于 1000m2。 合作方式及条件: 由天津大学提供膜材料合成、复合膜制备、交联等相关技术,由合作方提供 厂房、设备、原材料及相关的人员配套。
天津大学
2021-04-11