天然气膜法脱碳过程中节流降温行为的研究

采用实验室自制的聚酰亚胺(PI)中空纤维膜组件,通过气体节流渗透降温实验装置,系统考察了天然气中主要气体组分、膜渗透速率、组件填充率、操作压力以及放空比等参数对于膜法脱碳过程中气体节流渗透降温规律的影响.实验结果表明,CO_(2)气体表现出最为显著的节流渗透降温现象;膜渗透速率、组件填充率、操作压力等参数的提高会加剧组件内CO_(2)气体节流渗透降温程度,即降温速率变快且降温程度更严重;操作压力为1.5 MPa、进气温度为24.0℃时,膜组件内产生近20℃温降;放空比的提高在一定程度上有利于缓解组件内的温降现象.这些结果揭示了相关参数对膜组件内CO_(2)节流渗透降温行为规律性的影响,为天然气膜法脱碳过程中CO_(2)节流渗透降温行为的预判提供了科学有效的理论依据.

聚酰亚胺膜制备船载医用高纯氧过程研究

分别采用商业用聚醚酰亚胺和实验室自制的聚酰亚胺为原材料制备中空纤维膜,以体积分数为95%、96.5%、98%、98.5%4种氧浓度的O_(2)/Ar混合气为原料气,在室温下系统考察了膜材料、分离系数、进气压力、原料气浓度、放空比和膜分离器长度等参数对制备高纯氧效果的影响,并设计了二级膜循环系统进行模拟对比.实验结果证明,膜的分离系数从根本上决定着富氧效果;增大进气压力会在一定范围内提升膜的富氧性能,同时还会增加混合气处理量;对于不同浓度的原料气,原料气中氧气浓度越高,膜的渗透速率越大;增大放空比有利于提高渗透侧富氧气的浓度;膜分离器长度的优化也对促进膜富氧性能有一定影响,这些结果揭示了相关参数对氧气与氩气分离过程影响的规律,并验证了采用聚酰亚胺中空纤维膜制备符合国家标准医用高纯氧的可行性.

纤维素直接溶解成膜及其分离特性研究进展

借鉴纺织行业Lyocell纤维制备过程中采用的溶解方法,以N甲基吗啉N氧化物(NMMO)为溶剂物理溶解纤维素,制备出了新型纤维素膜,并对其性能进行了测试.结果表明通过溶剂法制备的新型纤维素膜,应用潜力主要表现在3个方面:在湿态条件下对酸性气体具有较好的渗透性能;经过改性加入亚砜基团的纤维素膜对SO2表现出较高且稳定的渗透性;因为纤维素的强亲水性,该膜应用于油水分离,其耐污染能力较强.

纤维素中空纤维膜气体加湿性能的研究

采用纤维素N甲基吗啉N氧化物(NMMO)水三元纺丝体系,以去离子水为芯液,自来水为凝胶浴,湿法纺制了纤维素中空膜.经自然干燥后该膜的轴向、径向都明显收缩,断面呈现均质致密结构.干膜在水中会明显溶胀,重新润湿后具有气密性.考察了加湿水温、水气压力差等因素对膜的水渗透通量的影响,并初步测试了膜对质子交换膜燃料电池(PEMFC)反应气体H2和O2的加湿性能.实验结果表明该膜透水性能较优,气体加湿效果明显,具有应用于PEMFC反应气体加湿系统的潜力.

溶剂法纤维素中空膜的应用研究

参考纺织行业成熟的Lyocell工艺,以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂物理溶解纤维素,制备了新型溶剂法纤维素中空纤维膜,并介绍了该膜在气体、油水分离以及油品脱硫等方面的应用研究进展。

溶剂法纤维素膜的制备改性与气体渗透性能

以N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）为溶剂物理溶解纤维素，是纺织行业中新兴的Lyocell纤维制备过程中采用的溶解方法．本实验室创造性地借鉴此工艺。以NMMO为溶剂制备出新型纤维素膜．本文介绍了纤维素作为膜材料的优点以及溶剂法新型纤维素膜的制备、干燥、改性以及气体渗透性能等．

中空纤维致密膜基吸收CO_2传质机理分析

研究了硅橡胶/聚砜中空纤维致密膜基吸收CO2的传质机理,考察了吸收剂种类(NaOH、MEA、DEA、TEA)、NaOH浓度、吸收剂流速、吸收剂压力和气相压力对CO2传质系数的影响,并采用数学模型对实验结果进行了分析。其中,用2×103mol·m·3NaOH溶液作吸收剂时,聚合物膜传质为控制步骤,总传质系数与CO2在膜中的传质系数相近,且实验过程中无漏液、鼓泡等现象发生。

中空纤维致密膜基吸收CO_2传质过程

研究了硅橡胶/聚砜中空纤维致密膜基吸收CO2的传质机理,考察了吸收剂种类(NaOH,MEA,DEA和TEA)、NaOH浓度、吸收剂流速、吸收剂压力和气相压力对CO2传质通量及传质速率的影响.其中,用2×103mol/m3NaOH作吸收剂时,聚合物膜传质为控制步骤,其传质效率与膜自然渗透相近.

纤维素非对称中空纤维超滤膜的制备与油水分离应用的研究

以N,N-二甲基乙酰胺为非溶剂添加剂制备了纤维素非对称中空纤维超滤膜,同时考察了外凝胶浴温度以及芯液种类对纤维素非对称中空纤维超滤膜结构和性能的影响,并制备了大尺寸膜组件进行油水分离实验。实验结果表明,非溶剂添加剂的加入提高了纤维素中空纤维超滤膜的渗透通量;且随外凝胶浴温度的升高,膜断面出现更多的指状孔结构,外皮层厚度逐渐减小,渗透通量增大,在外凝胶浴温度为65℃时达到29.3L/(m2.h1);采用二甲基亚砜为芯液,膜内侧皮层消失,外皮层变薄,得到含有大量贯通状孔的更明显的非对称结构;油水分离实验中,在不同油质量浓度的原料液条件下,膜组件对油的截留率均可达到98%以上;并对油质量浓度50mg/L的原料液进行了540h操作考察,渗透液含油量小于1mg/L。

聚酰亚胺6FDA-mPDA及其非对称中空纤维膜的气体渗透性能

用两步法制备了聚酰亚胺2,2′-双(3,4-二羧酸苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)-1,3-苯二胺(mPDA).测定了聚合物致密膜的密度、自由体积分率和玻璃化转变温度.制备了不同干纺距离下具有超薄致密皮层的聚酰亚胺中空纤维膜.制备的中空纤维膜在25℃,0.5 MPa下,O2的渗透速率为19.10 GPU,O2/N2分离系数为5.99,CO2的渗透速率为106.34 GPU,CO2/CH4的分离系数为82.00.致密皮层的厚度约为96 nm.考察了操作温度对膜性能的影响,结果表明,随着温度的升高,膜的渗透速率增大,分离系数减小.物理老化对膜性能的实验结果表明,随着老化时间的增加,膜的渗透速率减小,分离系数增大.膜的致密层厚度影响膜的老化性能.

有机蒸气膜分离过程

介绍了有机蒸气渗透膜原理和分离过程特点, 根据各生产过程工艺特点, 概述了应用膜分离压缩冷凝集成技术, 分离与回收乙烯、丙烯、氯甲烷和氯乙烯等有机蒸气过程。

聚酰亚胺中空纤维气体分离膜的物理老化现象

以聚酰亚胺6FDA-mPDA为原料制备了单层非对称中空纤维膜,以聚酰亚胺Matrimid5218为分离层材料制备了双层非对称中空纤维膜,膜的致密层厚度为0.09-0.21μm。测试了中空纤维膜的O2、N2、CH4和CO2等气体渗透性能随时间的变化,研究了中空纤维膜物理老化现象。结果表明,随着老化的进行,气体渗透速率逐渐减小,分离系数逐渐变大,直至平衡。以自由体积扩散机理为基础,针对非对称中空纤维膜具有超薄皮层的特点,建立描述物理老化过程的数学模型。结果表明,该模型与实验结果相吻合,表明自由体积扩散机理可用来描述具有超薄皮层的中空纤维膜的物理老化现象。

汽油氧化重整制氢反应宏观动力学研究

以Φ2mm球型颗粒的双金属Ni-Pd/γ -Al2 O3 催化剂 ,在Berty型内循环无梯度反应器中对汽油氧化重整制氢反应宏观动力学进行了实验研究 ,确定了宏观动力学方程参数 ,得到了工程合适的宏观动力学方程。

金属有机骨架材料/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能

合成了3种不同结构、粒径和气体吸附性能的金属有机骨架材料(MOFs):微米级Cu3(BTC)2、亚微米级ZIF-8和S-Cu3(BTC)2.氮气吸附等温线分析结果表明,ZIF-8和Cu3(BTC)2具有较大比表面积(1653和1439 m2/g),S-Cu3(BTC)2的比表面积为171.4 m2/g.用共混法将MOFs直接引入聚酰亚胺中制备了MOFs/聚酰亚胺混合基质膜(MMMs).X射线衍射(XRD)和全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析结果表明,MOFs在混合基质膜中保持物理和化学稳定.气体渗透测试结果表明,MOFs的加入使膜的气体渗透分离性能明显提高,S-Cu3(BTC)2使渗透系数增加了1.75倍;ZIF-8和Cu3(BTC)2使渗透系数增加了3倍左右;同时,膜的气体分离系数变化很小.

PSf对提高PVDF/PSf/TiO_2共混膜抗污染性的作用

采用相转化法制备了PVDF/PSf/TiO2共混膜,重点考察了加入少量PSf对共混膜结构和性能变化的影响,用扫描电镜(SEM)、接触角仪和拉伸强度仪等对膜的形态、亲水性和机械性能等进行表征.结果表明,加入PSf后TiO2在整个膜断面分散更均匀,膜整体亲水性增强,不可逆污染减少.在膜配比PVDF/PSf/TiO2为90/10/3时,共混膜的通量恢复率由64.0%增大至93.2%,膜的抗污染性明显增加.

CO_2分离中空纤维复合膜的制备及其气体渗透性能的研究

以甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)-聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)共聚物为分离层材料,以聚砜(PSf)中空纤维膜作为底膜,采用浸渍涂层的方法制备了P(DMAEMA-PEGMEMA)/PSf中空纤维复合膜。考察了涂层液中共聚物的含量和涂层次数对中空纤维复合膜的性能以及操作条件(温度和压差)对分离性能的影响。实验结果表明,涂层液中共聚物的质量分数为2%、经4次涂层制备的中空纤维复合膜具有较佳的性能,在35℃,0.2MPa条件下CO2渗透速率达24.3GPU,选择性系数αCO2/N2,αCO2/CH4,αCO2/H2分别为30.9,12.5,1.5;在中空纤维复合膜中CO2,N2,CH4,H2的渗透速率符合Arrhenius关系式;N2,CH4,H2在中空纤维复合膜中的渗透行为符合溶解-扩散模型,CO2的渗透由溶解-扩散和促进传递两部分组成。

聚酰亚胺中空纤维膜对油田伴生气中二氧化碳分离性能的研究

采用实验室自制的聚酰亚胺中空纤维膜,系统考察了原料侧放空气流量、原料气压力、温度、组成、膜丝填充率等参数对油田伴生气中CO_2分离效果的影响.实验结果证明,原料侧放空气流量对整体分离性能影响最为显著;升高原料气压力会增加处理量,但对分离性能无明显影响;升温导致渗透加速但是分离性能有下降趋势;原料气中CO_2浓度变大导致膜的渗透速率随之变大;50%装填率表现出了最佳的分离效果.在580h测试过程中聚酰亚胺膜渗透分离性能较为稳定.这些结果揭示了相关参数对该分离过程影响的规律,并验证了聚酰亚胺中空纤维膜用于油田采出气中CO_2分离回收的可靠性.

新型ɑ-纤维素/聚砜共混超滤膜的制备与性能研究

以聚砜(PSF)为原材料,在铸膜液中添加ɑ-纤维素,采用浸没沉淀法制备新型ɑ-纤维素/聚砜共混超滤膜.主要考察了溶剂因素对共混膜的制备及渗透性能的影响.实验发现:N,N-二甲基乙酰胺(DMAc),N-甲基吡咯烷酮(NMP),NMP与N-甲基吗啉N-氧化物水合物(NMMO·H2O)混合溶剂均可用于制备共混膜;红外光谱(FTIR)、热重(TG)、差式扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)表征表明,NMMO·H2O+NMP混合溶剂所制得的膜聚合物共混均匀,膜表面较为光滑,无明显缺陷,是α-纤维素和聚砜共混铸膜体系的良溶剂;膜性能测试结果表明,加入α-纤维素的共混膜亲水性得到明显改善,水接触角由72°降低为51°,纯水通量和牛血清蛋白(BSA)溶液通量分别为443.40L/(m2·h)和147.65L/(m2·h),比纯聚砜膜增加约2.6倍和1.7倍,同时对BSA的截留率保持在95%以上.膜通量恢复情况结果表明,以混合溶剂制备的分离膜水洗后通量恢复率较高,污染阻力小,通量恢复能力提高明显.

聚乙烯合成过程中烯烃尾气膜法分离

采用卷式膜分离器对聚乙烯生产过程的排放气中烯烃进行分离与浓缩,考察膜分离器数目、原料气组成和操作温度等对分离过程的影响.结果表明:使用两级膜分离器串联,乙烯浓缩约2倍,丁烯浓缩约1.6倍.

亚砜基改性纤维素膜的SO_2气体渗透性能研究

分别使用二甲基亚砜浸泡的物理方法及苯基乙烯基亚砜加成的化学方法对纤维素膜进行了改性,并对改性膜的性能进行了测试。结果表明改性后纤维素膜仍为致密结构,SO2的渗透性能及其对N2的分离性能明显提高,其中改性液中添加二甲基亚砜的均相化学加成反应所得的改性膜具有较好的SO2渗透稳定性。