中空纖維復合膜分離有機蒸汽-氮氣系統(tǒng)的研究.pdf

1、煉油廠在向貯油罐、油槽車、油罐車裝卸油品時產生大量揮發(fā)性有機蒸汽（VOCs），必須加以回收利用。目前所采用的有機蒸汽的回收方法都有各自不足之處，采用膜法分離回收VOCs具有高效、節(jié)能、操作簡單和不造成二次污染等優(yōu)點。本文以回收油品裝卸過程產生的有機蒸汽為研究內容，對中空纖維復合膜、氣體膜分離技術和數(shù)學模型進行了研究。 ⑴選取了4種中空纖維基膜、3種硅橡膠涂層材料，采用浸漬涂敷法制備了多種中空復合膜。考察了硅橡膠濃度、催化劑用量、

2、交聯(lián)劑用量等因素對復合膜分離性能的影響，得到了最佳制膜配方和制膜條件。采用熱處理的方法對基膜進行了改性，結果證明基膜的物理結構對復合膜的分離性能有影響，并且得到不同基膜的最佳熱處理條件。實驗結果表明以經(jīng)過393.2K、12min熱處理的PVDF為基膜和RTV-107為涂層制備的復合膜分離效果較好。采用掃描電鏡、紅外光譜和XPS等表征方法對硅橡膠涂層、基膜以及中空纖維復合膜的結構和性能等進行了剖析。 ⑵考察了原料氣的壓力、原料氣流

3、速、原料氣濃度、操作溫度和透過氣壓力等工藝操作參數(shù)對RTV-107/PVDF復合膜氣體分離性能的影響，得到最佳工藝條件下正己烷、正庚烷的滲透速率分別為1.4×10-7、1.5×10-7 mol/（㎡·s·Pa），正己烷/氮氣、正庚烷/氮氣的分離因子分別為90、474。 ⑶制備了填充型復合膜，考察了不同填充劑類型、用量對膜性能的影響。填充劑的加入提高了膜對正庚烷的選擇性，增大了正庚烷的滲透速率，降低了氮氣的滲透速率，同時適量的填充

4、劑可明顯增大膜機械強度。 ⑷研究了基膜形態(tài)結構對分離性能的影響，建立了改進的DGM模型，提出基膜的雙結構模型，考察了基膜致密層有效孔隙率ε/τ、努森擴散系數(shù)K0以及涂層厚度等對復合膜傳質阻力的影響。 ⑸對采用RTV-107/PVDF自制中空纖維膜組件的有機蒸氣回收工藝過程，建立了逆流設計型數(shù)學模型。研究了原料氣壓力、透過氣壓力、原料氣處理量、透余氣濃度等不同操作條件和分離要求對膜面積的影響。并對中空纖維復合膜有機蒸氣回收