文档介绍：天津大学
硕士学位论文
中空纤维复合膜回收氢气分离过程研究
姓名:彭福兵
申请学位级别:硕士
专业:化学工艺
指导教师:刘家祺
20030501
中文摘要枇δP秃捅呓绮憷砺鄣拇W枇δP汀@么W枇δP投云逋ü橡胶/聚砜中空纤维复合膜的传递过程进行了研究,揭示了边界层阻力对气体关键词:气体分离;复合膜;硅橡胶;聚砜:串联阻力模型;边界层氢气分离过程进行了研究,对气体在复合膜中的渗透机理进行了探索。首先采用浸渍涂敷法制备了硅橡胶/聚砜中空纤维复合膜,研究了氢气在该复合膜中的渗透行为,用扫描电镜、红外光谱等方法对硅橡胶涂层、聚砜基膜以及中空纤维复合膜的结构等进行了剖析。其次,考察了基膜结构、基膜热处理温度、基膜热处理时间、浓度、催化剂用量、交联剂用量以及涂敷次数等因素对复合膜气体分离性能的影响。通过分析得到了最佳制膜配方和制膜条件,截留分子量为木垌炕し最后,将原料侧和透过侧边界层阻力引入至枇δP椭薪⒘嘶分离性能的影响,还分析和考察了原料气流速、原料气压力和透过气中氢气分压等操作条件对复合膜气体分离性能的影响。本论文以从炼厂干气中回收氢气分离过程为应用背景,以配制的氢气、氮气和甲烷混合气模拟炼厂干气,采用气体膜分离技术对从配制的混合气中回收离效果较好。
珺瑆,瑃,.,甀,.,/.甌,.,瑃,—疭琲.,篏,琒,琑猧琱瑆瑃猯琽
学位论文作者硌煅签字蹴纱。孑年,月导师签名:主、\窘学位论文版权使用授权书签字日期:伽矽年月工/日独创性声明签字日期:加弓年拢ネ表或撰写过的研究成果,也不包含为获得盘洼盘堂或其他教育机构的学位或本学位论文作者完全了解鑫壅盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权鑫盔盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示十意。校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学位论文作者签名
气体膜分离技术是当今膜分离科学与技术的前沿课题之一,近二十多年来得到了各国学者的广泛研究并取得了一定进展。由于它具有分离效率高、能耗低、设备简单、操作方便、占地面积小、不产生二次污染等特点,这使得气体膜分离技术巳成为深冷分离、吸收和变压吸附等传统气体分离方法的强有力的氢气是一种重要的化工原料,大量用于合成氨、合成甲醇、加氢精制、加氢裂化等工艺过程。而氢气又是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由于发生一系列复杂的裂化、异构化、芳构化、氢转移和脱氢等化学反应,每天都会排放出大量的含氢气体。炼油工业尾气中含有大量的及甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、榉忠约吧倭苛蚧猓车牧队凸ひ滴财K腿忌章蛘吖盏簦做生活煤气用。由于炼厂干气中氢气含量较高,而氢的热值又比甲烷、烃类物质低得多,故把氢气含量高的炼厂气直接烧掉是很不经济的。为了合理目前,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。在回收氢气浓度和氢气回收率相近的条件下,通过比较变压吸附法、深冷分离法和膜分离法可以发现,膜分离法的功耗、投资费用和设备占地面积等方面都是最低的,并且运行中无须消耗额外材料和试剂,并且在分离过程中氢气的损失较小,不会造成环境污染,因此有着更广阔的应用前景。气体膜分离技术的核心在于膜材料的选择和分离机理的研究。在膜材料的选择上,目前主要采用的是高分子膜。研究发现,大多数聚合物都存在渗透性和选择性相反的关系,因此研究新的气体分离高分子膜,突破渗透性和选择性的相反关系已成为研究的重点。对气体膜分离机理深入的研究可以对气体膜分离过程有更加深入的理解,而对新型膜材料的研究和探索可以改善膜的气体分离性能,使该过程更具竞争力和扩大应用范围,这两方面的研究是今后气体膜刖的利用资源,节约能源和保护环境,最好的办法是选用合适的回收方法加以回竞争者。收利用。天津大学硕士学位论文吾苗
鉴于以上原因,本研究以氢气、氮气和甲烷配制近似于炼厂干气组成的混合物开展回收氢气的气体膜分离过程的研究,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,分别考察复合膜制各过程中的影响因素及实验操作条件对复合膜气体分离性能的本论文的开展,为气体膜分离技术中膜材料的选择、制膜过程中膜结构的气中回收氢气的进一步实验室研究和中试研究提供了实验依据。同时,也对其它气体膜分离技术的研究和开发提供借鉴。分离技术发展的方向。控制、气体在复合膜中的传递机理提供了理论依据