Pd-ZSM-5复合膜的制备及其氢气分离性能

为了能够在大孔氧化铝载体表面得到透氢性能良好的钯膜,利用二次生长法在多孔Al_(2)O_(3)载体上生长出一层连续完整的ZSM-5沸石分子筛修饰层,通过化学镀过程在ZSM-5沸石分子筛修饰的载体上沉积一层钯膜,从而得到Pd-ZSM-5复合膜。利用扫描电子显微镜(SEM)对载体、ZSM-5沸石分子筛修饰后的载体和Pd-ZSM-5复合膜的形貌进行详细分析,并通过X线能量色散光谱(EDX)对Pd-ZSM-5复合膜的表面和截面元素分布进行了研究。而且,为了确定该Pd-ZSM-5复合膜的H_(2)渗透性能,在623~773 K范围内,研究了操作温度、操作时间和测试压力对Pd-ZSM-5复合膜透氢性能的影响。研究结果表明,ZSM-5沸石分子筛修饰层能够有效改进载体的表面粗糙度和降低其表面孔径,有助于Pd膜的沉积。所制备的Pd-ZSM-5复合膜表面完整、致密,Pd膜层厚度约为5μm, ZSM-5沸石修饰层厚度约为3μm。当操作温度为773 K、渗透压力为0.1 MPa时,Pd-ZSM-5复合膜的H_(2)渗透通量和H_(2)/N_(2)渗透选择性分别为0.113 mol/(m·s)和468。而且,该Pd复合膜在773 K下,连续操作300 h后,其H_(2)渗透性能保持相对稳定。

氢气分离用聚苯并咪唑分离膜的研究进展

膜法氢气分离技术作为一种绿色分离技术,具有环保、节能、占地面积小、操作简单、运行成本低等优点,是一种极具竞争力的新型氢气净化分离技术。介绍了有机聚合物H_(2)/CO_(2)分离膜的分离机理,重点总结了氢气分离用聚苯并咪唑(PBI)分离膜,包括PBI均质膜、PBI共混膜、PBI混合基质膜及中空纤维膜的研究进展,并对氢气分离用PBI在混合基质膜开发、制膜工艺及工业应用方面的发展前景进行了展望。

膜技术在氢气分离中的应用

气体膜分离技术具有装置简单、设备紧凑、固定投资少、操作费用低且环境友好无污染排放等优点,在氢气回收等领域广受青睐。概述了几种常见的膜分离过程的机理,综述了不同类型膜材料的气体分离性能,并对膜材料的优缺点进行了总结和展望。

微孔二氧化硅膜的制备、氢气分离以及水热稳定性研究

利用溶胶-凝胶法在Υ-Al2O3/α-Al2O3多孔支撑体上合成了微孔二氧化硅膜,并用IR、TG、FESEM、N2吸附以及气体渗透等手段对二氧化硅膜进行了研究.结果表明,200℃时H2的渗透率达到2.3×10-7mol·m-2·Pa-1·s-1,H2/CO2的分离系数为8.0,然而当二氧化硅膜长期暴露于潮湿环境时,由于水气与孔表面羟基相互作用引起二氧化硅膜孔结构的崩溃,最终导致H2渗透率和H2/CO2分离系数剧烈下降.

水合物氢气分离技术及相关动力学研究

水合物气体分离技术是根据不同气体分子生成水合物的条件不同而提出的。首次提出了利用水合物气体分离技术分离含氢气体的方法 ,并建立了一套水合物分离装置。对工业生产中典型含氢气体混合物 (CH4-H2 混合气、CO2 -H2 混合气 )进行了提纯实验。实验结果表明 ,水合物气体分离技术对氢气有较好的提纯效果 ,气液比是影响水合物反应速率的重要因素。利用简化的Englezos Skovborg水合物生长动力学模型对实验数据进行了计算 ,结果发现 ,表征反应的综合影响因子k并非定值 。

表面修饰的有机-无机杂化微孔SiO_2膜的制备及氢气分离性能

采用苯基三乙氧基硅烷(PTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了苯基修饰的有机-无机杂化SiO2膜材料.通过N2吸附、视频光学接触角测量、热重分析和红外光谱对膜材料的孔结构和疏水性能进行了表征,并深入研究了膜材料的氢气渗透和分离性能.结果表明,修饰后的膜材料具有微孔结构,孔径集中分布在0.4～0.6 nm.在温度为40℃,湿度为70%～80%的水热环境下陈化30 d后,膜材料仍保持微孔结构.苯基修饰后膜材料具有疏水性,当n(PTES)/n(BTESE)=0.6时,膜材料对水的接触角达到(125±0.4)°.氢气在膜材料中的输运遵循活化扩散机理,300℃时,膜材料的H2渗透率达到8.71×10-7mol.m-2.Pa-1.s-1,H2/CO2的理想分离系数达到5.53.

钴掺杂二氧化硅膜的制备、表征及氢气分离性能

采用正硅酸乙酯(TEOS)和Co(NO3)2.6H2O为前驱体通过溶胶-凝胶法制备掺钴微孔二氧化硅膜,研究钴在二氧化硅膜材料中的存在状态、膜材料孔结构以及膜材料的气体渗透和分离性能。结果表明钴元素以Si-O-Co的形式存在于SiO2骨架之中,掺杂Co 10%的微孔SiO2膜具有典型的微孔结构,其孔体积为0.119 cm3·g-1,平均孔径在0.52 nm左右且孔径主要分布在0.4～0.55 nm之间。氢气在膜材料中的输运低温下遵循Knudsen扩散机理,高于100℃时遵循活化扩散机理,300℃时膜材料的H2渗透率达到6.41×10-7 mol.m-2.s-1.Pa-1,H2/CO2分离系数达到6.61,高于Knudsen扩散的理想分离系数。

增强微孔二氧化硅氢气分离膜疏水性的研究现状

综述了提高微孔二氧化硅膜疏水性的方法以及微孔二氧化硅膜材料在氢气分离方面的应用。孔表面羟基是导致微孔二氧化硅膜亲水的主要原因,因此在溶胶-凝胶反应阶段用疏水基团来修饰溶胶,可以在最终材料的孔表面引入疏水基团,降低羟基浓度,从而提高其疏水性。修饰后的二氧化硅膜孔结构没有显著的变化,可以应用于氢气分离等领域。

十七氟癸基修饰的疏水二氧化硅膜材料的制备及氢气分离性能

通过溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)和十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)为前驱体,在酸性和洁净室条件下制备了十七氟癸基修饰的SiO2膜材料,分别通过动态光散射技术、接触角测量、红外光谱以及热重分析等测试手段对溶胶的粒径分布及膜材料的疏水性能进行了表征,并深入研究了十七氟癸基修饰后膜材料的氢气渗透和分离性能.结果表明,当摩尔比n(PFDTES)/n(TEOS)=0.2时,溶胶的粒径狭窄分布在3.9nm.十七氟癸基已成功修饰到SiO2膜材料中,十七氟癸基的修饰使得膜材料从亲水性变为疏水性,在上述摩尔比例下,膜材料对水的接触角达到112.0°±0.6°.H2的单组分渗透率随温度的升高而增大,300℃时达到10.00×10-7 mol/(m2·s·Pa),H2/CO2的单组分理想分离系数及双组分分离系数分别达到6.10和13.30,均高于其Knudsen扩散分离因子(4.69),H2在膜材料中的输运主要遵循活化扩散机理.

十三氟辛基修饰的疏水有机-无机杂化二氧化硅膜孔结构、氢气分离及水热稳定性

采用1，2-双（三乙氧基硅基）乙烷（BTESE）和十三氟辛基三乙氧基硅烷（PFOTES）为前驱体，在酸性条件下通过溶胶一凝胶法制备了十三氟辛基修饰的有机一无机杂化SiO，膜材料。利用接触角测量、红外光谱、动态光散射和№吸附等测试技术分别对膜材料的疏水性、溶胶粒径和孔结构进行表征，并深入研究有支撑膜材料的氢气渗透、分离性能以及长期水热稳定性。结果表明，十三氟辛基修饰后的膜材料由亲水性变成了疏水性。当nrvorEs／nsnsr=0．6时膜材料对水的接触角达到f110．4±0．410．膜材料还保持微孔结构，孔径分布在0．5～0．8nm。氢气在修饰后的膜材料中的输运遵循微孔扩散机理，在300℃时．氢气的渗透率达到8．5×10-7 mol.m-2．s-1．Pa-l，HJC02，H2／CO和H2／SF6的理想分离系数分别为5．49，5．90和18．36，均高于相应的Knudsen扩散分离因子。在250oC且水蒸气物质的量分数为5％水热环境下陈化250h，氢气渗透率和HdCO，的理想分离系数基本保持不变，膜材料具有良好的水热稳定性。

利用氢气分离膜降低乙烯深冷系统制冷压缩机的功耗

针对传统乙烯过程中深冷脱氢工艺冷凝温度低、能耗大的问题,基于某800 kt/a乙烯的裂解气脱氢装置,提出了两级膜与深冷耦合回收乙烯裂解气中氢气的流程,利用Uni Sim Design软件对新流程进行了模拟分析,确定了两级膜面积分别为28000m^2和10110m^2。由于第一级膜分离装置回收了裂解气中的部分氢气,显著地减少了深冷系统中制冷压缩机的功耗和脱甲烷塔塔顶的乙烯损失,新流程深冷系统的制冷压缩机功耗为39496 k W,比原流程减少了8996k W,乙烯损失率由1.29%降低到0.46%。第二级膜分离装置实现了氢气回收的高纯度(99%)和高回收率(98.52%),获得的氢气产品可以直接并入氢网或用于对氢气浓度要求较高的加氢裂化装置中。

氢气分离膜材料的研究现状

膜法氢气分离技术作为一种绿色分离技术,具有环保、节能、占地面积小、操作简单、运行成本低等优点,是一种极具竞争力的新型氢气净化分离技术.本文概述了氢气分离膜的研究现状,总结了常用的氢气分离膜材料,重点介绍了聚合物氢气分离膜材料的研究进展,对氢气分离膜材料的发展进行了展望.

异丁基修饰的微孔二氧化硅膜制备及氢气分离性能

以正硅酸乙酯(TEOS)和异丁基三乙氧基硅烷(iTES)为前体,通过溶胶-凝胶法在酸性条件下制备异丁基修饰的二氧化硅溶胶,并采用浸渍提拉法在γ-Al_2O_3/α-Al_2O_3支撑体上制备异丁基修饰的微孔二氧化硅膜材料.分别通过动态光散射技术、接触角测量、红外光谱、核磁共振以及N_2吸附等测试手段对溶胶的粒径分布、膜材料的疏水性能以及孔结构进行表征,并深入研究异丁基修饰膜材料的氢气渗透和分离性能.结果表明,当摩尔比n(iTES)/n(TEOS)=0.6时,溶胶的平均粒径约为5.1nm,膜材料的孔径狭窄分布在0.45~0.8nm,其对水的接触角达到(114.0±0.5)°.H2在膜材料中的渗透率随测试温度的升高而增大,300℃时达到9.07×10^(-7) mol/(m^2·s·Pa),H_2/CO_2和H_2/CO的理想分离系数分别为6.79和15.37,双组份混合气体分离系数分别为7.09和15.72,均高于对应的Knudsen扩散分离因子,H2在膜材料中的输运主要遵循活化扩散机理.在250℃水蒸气物质的量摩尔分数为5%的环境中陈化200h后,异丁基修饰的SiO_2膜具有良好的水热稳定性.

SIFSIX-3-Ni膜的制备及氢气分离性质

利用(NH4)2SiF6修饰大孔玻璃基底后,在溶剂热条件下制备了SIFSIX-3-Ni膜,并研究了温度和浓度对制备SIFSIX-3-Ni膜的影响.能谱分析(XPS)结果表明大孔玻璃表面引入了氟元素. SIFSIX-3-Ni膜的粉末X射线衍射(PXRD)峰位置和模拟结果一致,表明成功制备出SIFSIX-3-Ni膜.从扫描电子显微镜(SEM)照片中观察到膜连续均匀,厚度约为20μm.热重分析(TGA)结果表明,活化前的膜没有客体分子.单组分测试结果表明,膜的H2, CO2和N2渗透量分别为6.83×10^-6, 7.42×10^-7和8.89×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1, H2/CO2和H2/N2的理想分离比分别为9.20和7.68.在连续测试5 h后, H2, CO2和N2渗透量基本保持不变,表明SIFSIX-3-Ni膜具有很好的稳定性.

微孔二氧化硅氢气分离膜研究进展

作为宇宙中储量最多的元素，氢是极具应用潜力的能源载体，因而透氢分离膜材料的研究引起了极大的关注。综述了微孔二氧化硅透氢膜的制备、氢气渗透、分离效果以及水热稳定性的研究现状。

氢气分离膜研究进展

氢气是重要的工业原料和清洁燃料,氢气分离具有重要的经济和社会价值;膜分离法装置结构简单、转换高效、投资成本低且环境友好,在氢气分离领域应用前景广阔;氢气分离膜的性能是影响氢气分离过程效率的决定性因素,因而氢气分离膜技术研究一直是国内外膜领域的热点方向。本文阐述了氢气分离膜的应用需求、基本机理,系统梳理了致密金属膜、无机多孔膜、金属‒有机框架(MOF)膜、有机聚合物膜、混合基质膜的研究进展。研究发现,尽管无机多孔膜、有机聚合物膜、混合基质膜等具有良好的氢气分离纯化性能,但在分布式、小型化的应用场景下的分离性能仍待改进提高;提高钯基金属膜的抗毒化性能、优化膜的性价比,是促进工业应用的有效手段;整合无机多孔膜、MOF膜的优点,可促进分子筛分机制膜的性能跃升;有机聚合物膜的耐温、机械等性能仍需提高;对现有高分子膜材料进行改性、制备高分子合金,是开发新型气体分离膜的重要方向;混合基质膜在进行可控调节排布后,将显著提高膜性能。多种氢气分离膜的研究和应用,支撑了氢气分离纯化过程的发展,在材料种类丰富、制备工艺进步后将发挥更大的工程价值。

安全、高效的基于钯膜的氢气分离技术

系统介绍了钯膜分离这种流程简洁、静音紧凑的氢气纯化技术和钯膜对氢气具有单一选择性分离原理所达到的安全、高效氢气分离提纯的有益效果。综述了钯基复合膜的制备方法并对比了不同制备方法之间的优缺点。重点分析了钯膜分离技术相比于低温蒸馏、变压吸附、深冷分离等常规氢气分离技术的优势。总结了钯膜反应器应用于原位重整制氢反应、催化加氢、脱氢反应等过程中,在推动反应热力学平衡、提高反应转化率等方面优于传统反应器的技术特征。

用于氢气分离的致密、多层膜的制备

该专利涉及一种从含氢气体中分离氢气的具有渗透性的致密、多层膜的制备方法。该膜是一种具有一个中心渗透层的多层膜(有一种或多种催化剂层、屏障层和／或保护层)。该专利还报道了膜分离反应器和气体分离的方法。该膜反应器可以与其它反应器组合在一起，直接用于氢气的分离。

我国自主研制成功首套空气分离设备和氢气分离设备的历程

叙述了建国初期大连化学厂遵照原东北人民政府工业部化学工业管理局1951年下达的《对大连化学厂三年恢复建设的原则决定》第2项"空分及氢分的设备全部自行设计试制"布署,自1952年开始自主设计试制空气分离设备和氢气设备,并相继于1953年7月12日,我国首套处理空气量6800m3/h空气分离设备制成投产;1955年,我国首套处理原料气量8800m3/h氢气分离设备制成投产的光辉历程。