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中国的发展状况及其渗透汽化膜技术的节能减排效果-牡丹江反渗透膜,牡丹江纳滤膜,牡丹江微滤膜

中国的发展状况及其渗透汽化膜技术的节能减排效果-牡丹江反渗透膜,牡丹江纳滤膜,牡丹江微滤膜


反渗透膜

在循环经济和可持续发展的理念日益深入人心的今天,渗透汽化膜技术以其固有的能耗低、质量好、污染少、工艺过程简单、操作简便等特点,越来越得到人们的认可,其前景是非常光明的。据统计在石油化工、精细化工和医药化工领域,我国目前每年大约有近亿吨的溶剂脱水需求,渗透汽化膜技术大有可为;面临能源日趋短缺的形势,燃料乙醇等新型能源方兴未艾,更为渗透汽化膜技术提供了广阔的发展空间。可以预见,随着渗透汽化膜技术应用的普及,我国节能减排的状况将进一步向着好的方向发展,因此蓝景公司应该强化市场开发和推广的力度;国家应该大力扶持蓝景公司,促进推广应用,促进技术创新,使这一非常有发展前景的民族产业尽快成长,为全社会的节能减排事业作出贡献。
    1、渗透汽化膜技术简介
    渗透汽化膜技术在用于分离有机溶剂和水时,利用有机溶剂和水在致密膜中的溶解性(热力学性质)和扩散性(动力学性质)的不同,使水透过膜,然后在膜的另一侧汽化,从而实现有机溶剂和水的分离,这样绝大多数的物料无需汽化,需要的相变潜热很少,能耗相对大幅度降低,是典型的节能和清洁生产技术。   渗透汽化膜技术的研究始于20世纪50年代,20世纪70年代以来在世界各国的重视下取得了极为迅速的发展,1984年德国GFT公司在巴西建成了第一套1300L/d板框式渗透汽化膜装置用于生产无水乙醇,这标志着渗透汽化膜技术从此走上了工业化应用的道路。至2006年底,世界上已有360套渗透汽化工业装置在运行。
   2、渗透汽化膜技术在节能减排方面的比较优势
   2.1节能
   渗透汽化膜技术除其固有的所需相变潜热少从而能耗低的特点外,在运行过程中只要提供0.1Mpa的低压蒸汽或其他系统的回汽就可以维持渗透汽化膜装置的正常运行,较之其他装置至少需要0.3~0.4MPa的蒸汽才能正常运行,其优势更为明显。
   已有的工程案例显示,与传统的恒沸蒸馏技术相比,采用渗透汽化膜技术用工业乙醇生产无水乙醇节能50%~75%,用含水15%的异丙醇生产无水异丙醇节能65%。
   2.2提高产品质量牡丹江反渗透膜,牡丹江纳滤膜,牡丹江微滤膜
   在药品和精细化工产品生产过程中要广泛应用到无水级有机溶剂,从节约资源、环保、生产成本等各角度考虑,必须使溶剂实现循环使用,因此将使用后含有少量或微量水的有机溶剂制备成无水级的有机溶剂是至关重要的。以用质量分数为93%~95%的乙醇制备99.5%的无水乙醇为例,如果采用加盐萃取精馏技术,无论使用哪种萃取剂(苯、环己烷、乙二醇等),得到的无水乙醇中,都会有萃取剂残留,当这种途经来源的无水乙醇再用于药品生产中,就可能对药品造成污染。药品是一种特殊的商品,在一定程度上讲,其安全性比有效性更加重要。采用渗透汽化膜技术分离有机溶剂和水的过程中不引入第三组分,可以确保所得到的无水级有机溶剂的质量,同时也确保了药品的质量。
   2.3减排
   渗透汽化膜技术用于有机溶剂脱水,确属环境友好技术。因过程中仅产生少量的渗透液,尽管其中会带有一部分有机溶剂,但只需采用很小规模的简单蒸馏装置处理使其达到共沸平衡,就可以重新返回渗透汽化膜技术的主工艺路线。与之相比,加盐萃取精馏技术在萃取剂的回收过程中将产生大量的含有盐的萃取剂残渣,难以降解处理;而分子筛技术因其再生时对环境的污染和淘汰使用到寿命期的分子筛的问题在环保上是非常棘手的。
   实际运行结果显示,采用渗透汽化膜技术用工业乙醇生产无水乙醇减少COD排放190公斤/吨。
   2.4物耗低,资源利用率高,占地面积少,操作方便
   由于采用渗透汽化膜技术更容易实现有机溶剂的低含水量,有益于产品收率的提高,相应降低了物耗,提高了资源利用率;而且渗透汽化膜技术的生产流程简单,装置结构紧凑,占地面积少,操作方便。
   采用渗透汽化膜技术用工业乙醇生产无水乙醇的过程中,因不再使用萃取剂和盐,节约乙二醇9.6公斤/吨、节约醋酸钾1公斤/吨。
   3、中国渗透汽化膜技术的现状
   我国对渗透汽化膜技术的研究始于20世纪80年代中期,1984年以来,清华大学化学工程系膜技术与工程研究中心(现已改为膜材料与工程研究中心)先后承担了国家“七五”、“八五”、“九五”、“863”和“973”等关于渗透汽化膜技术领域的重点项目,历经20余年顽强攻关,在国家投入近2000万元自然科学基金的全力支持下,先后在膜材料、膜系统构造及膜组件研制方面取得了突破性进展,获得了十余项国家授权专利,在这一高科技领域填补了国家空白。清华大学渗透汽化膜技术产业化基地—山东蓝景膜技术工程有限公司于2003年在广州建成了中国第一套渗透汽化膜技术工业化装置,其设计能力为年处理2000吨异丙醇,这套装置的投产应用,标志着我国具有自主知识产权的渗透汽化膜技术已经进入工业化应用。
   在把渗透汽化膜技术由科研成果转化为现实生产力,并全面走向市场的过程中,山东蓝景膜技术工程有限公司在膜制备、膜组件设计与装配、小试、中试、连续化生产装置的集成化设计和安装、渗透汽化膜适用于不同的应用范围等方面攻克了诸多技术难关,取得了一系列居于世界领先地位的再创新成果,为具有中国特色的渗透汽化膜技术的产业化之路奠定了坚实的基础。牡丹江反渗透膜,牡丹江纳滤膜,牡丹江微滤膜
   山东蓝景膜技术工程有限公司于2008年建成了占地约100亩的渗透汽化膜生产线,设计产能为30万m2/年,其制膜区的洁净等级为100000级,针对市场需求,已经开发并批量生产十个系列几十个品种的渗透汽化膜产品,为确保产品质量得到有效的控制,建立了从原材料入厂到产品出厂全过程的质量标准、检验规程和操作规程,对膜及膜组件实施100%的检验,自2008年始,对小规模处理装置已经实现了集约化定型生产。
   截至2008年,山东蓝景膜技术工程有限公司计有19套渗透汽化膜装置在稳定运行中,在国内市场的占有率超过90%,总处理量已超过60000吨/年,其中处理乙醇量约20000吨/年、处理异丙醇量约25000吨/年、处理叔丁醇量约10000吨/年,节能折合标准煤为24000吨/年,减少COD排放12000吨/年,获得了显著的节能减排效益。
   2004年5月,蓝景公司获国家科技部颁发的国家级火炬计划项目证书;2005年6月,蓝景公司的“高性能渗透汽化有机物脱水膜及组器”产品获国家科技部、商务部、质量监督检验检疫总局和环保总局联合颁发的国家重点新产品证书;2006年8月,蓝景公司的“高性能渗透汽化有机物脱水膜及组器”获中国高科技产业化研究会颁发的企业科技成果自主创新优秀奖;2006年11月,蓝景公司获中国石油和化学工业协会颁发的技术发明一等奖;2008年12月,蓝景公司当选为“2008中国最具创新力企业”(共20家)。山东蓝景膜技术工程有限公司已经成为中国渗透汽化膜技术领域拥有自主品牌的一面旗帜。
   4、渗透汽化膜技术在中国的市场发展、节能减排前景预测
   4.1乙醇脱水
   据统计,2005年我国累计生产无水乙醇110万吨(其中燃料乙醇81万吨),如果考虑部分乙醇作为溶剂循环使用,需要脱水处理的量保守估计也要大于150万吨,并逐年增加。
   近年来,由于石油、天然气、煤炭等能源的过量开采,我国已面临严重的能源危机,燃料乙醇已作为可替代能源成为政府重点推广的新型能源。“十一五”期间,中国燃料乙醇的潜在市场规模急剧扩大,到2010年中国乙醇汽油市场的规模预计将达到6650万吨,若按8%~10%的比例添加燃料乙醇,届时我国燃料乙醇的需求量将会超过500万吨,需要脱水处理的乙醇量将大幅度增加,目前我国用渗透汽化膜技术生产无水乙醇的量仅为2万吨,如果渗透汽化膜技术用于生产无水乙醇的量能达到100万吨,则每年节能折合标准煤为30万吨,每年减少COD排放量为19万吨。
   4.2异丙醇脱水
   异丙醇是一种重要的有机化工原料和有机溶剂,主要用于制药、化妆品、塑料、香料、涂料及电子工业上用作脱水剂、萃取剂及清洗剂等。近年来,我国异丙醇的需求量一直保持高速增长势头,1997年国内异丙醇的表观消费为9.61万吨,2002年增加到14.31万吨,2006年增加到20.96万吨,预计2010年我国异丙醇的需求量将达到约28万吨,其中大部分作为溶剂循环使用,需要脱水处理的异丙醇总量保守估计也要大于100万吨,目前我国用渗透汽化膜技术脱水年处理量还不到3万吨,如果能够全部采用渗透汽化膜技术进行异丙醇脱水处理,则每年节能折合标准煤为50万吨,每年减少COD排放量为28万吨。
   4.3其它有机溶剂脱水
   除乙醇和异丙醇外,蓝景公司的渗透汽化膜技术还适用于丙醇、丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、乙腈、芳香族及类芳香族化合物等有机溶剂中少量或微量水的脱除。
   我国年产合成橡胶160多万吨,合成树脂及共聚物2000多万吨、聚酯750多万吨、合成纤维1400多万吨,合成洗涤剂450多万吨,……。这些产品的生产中涉及苯、甲苯、环己烷、己烷混合溶剂油(C6油)、四氢呋喃、乙腈等原材料及溶剂的脱水过程,这为渗透汽化膜技术的应用提供了更为广阔的市场发展空间,也预示着巨大的节能减排潜力。
   4.4渗透汽化膜技术应用于从水中脱除少量有机溶剂
   在工业生产中,会产生大量含有少量有机溶剂的废水,出于环保要求,废水在排放前要将其中的有机物回收或除去,当水中有机物含量在0.1%~5%之间时,渗透汽化膜技术特别具有竞争力,优于吸附、萃取等传统技术。蓝景公司开发的从水中分离少量或微量有机溶剂的渗透汽化膜,可以将部分种类的有机溶剂(如丙酮、乙酸乙酯等)的浓度从5%左右富集到90%以上,目前正在组织中试,一旦实现工业化应用,必将改变环保上末端处理高投入、高运行成本的现状,实现变废为宝,从环保处理中获得经济效益。牡丹江反渗透膜,牡丹江纳滤膜,牡丹江微滤膜
   5、当前渗透汽化膜技术推广的难点
   5.1与传统技术相比,应用上一次性投资大,回收期长
   5.2膜组件生产成本高,难以较低的价格进行市场推广
   5.3研发投入大,纯粹由企业单方面支撑,难以有大的作为
   5.4生产线建设投入大,企业包袱过重,后继无力
   6、几点建议
   6.1对应用企业在项目资金上给予支持
   6.2对应用企业的节能减排效果给予适当返还排污费的支持
   6.3对应用企业的节能减排效果给予适当减免企业所得税的支持
   6.4对蓝景公司按每销售一台膜组件给予适当的财政补贴
   6.4对蓝景公司在渗透汽化膜技术的继续研发给予大力支持,建设世界级渗透汽化膜技术创新基地
   6.5对蓝景公司的生产线建设及技术改造给予资金上的支持,建设世界级渗透汽化膜产业化基地
   7、结语
  
在石油化工、精细化工、医药化工、日用化工和新能源等领域中无水级的有机溶剂是必不可少的,因此将有机溶剂中少量或微量的水分离,从而得到无水级有机溶剂是上述领域中最常见也是最重要的单元过程之一。
  当有机溶剂和水的混合物达到近沸点、恒沸点时,由于共沸平衡的制约,采用简单的蒸馏方法无法实现有机溶剂和水的进一步分离,传统工艺是采用恒沸蒸馏、萃取精馏、加压精馏或分子筛吸附等技术将其中的水分离出去,进而获得无水级的有机溶剂,这些技术的共同点是都需要将待脱水的物料体系完全汽化,其消耗的相变潜热巨大,高能耗导致运行成本居高不下。
  与上述传统的分离技术相比,近几十年发展起来的渗透汽化膜技术由于在分离有机溶剂中少量水或微量水的应用中表现出低能耗、不引入第三组分、排污少的突出特点,被国际膜学术界的专家们称之为21世纪化工领域最有前途的高新技术之一。

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