膜分離節能技術的國內外應用進展

錢伯章

（上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室)

膜分離節能技術的國內外應用進展

錢伯章*

（上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室)

詳述了近年來國內外膜分離技術的進展，尤其是膜分離技術的應用在節能、環保領域和石油、化工行業所取得的成效。

膜膜分離膜工業過濾微濾節能

0 前言

膜分離技術是近代分離科學的前沿，由于其具有高效、節能、操作簡便等特點，近20年來得到飛速發展。膜分離技術得到了較多的開發和應用。

氣體分離膜可給氣體分離技術帶來大量效益。常規的分離技術，如空氣制冷蒸餾，冷凝法從氣體混合物中去除冷凝的有機蒸氣，胺吸收法去除酸性氣體（如從天然氣中去除二氧化碳），都需要使被分離的氣體混合物產生氣-液相變化。相變化分離增大了能量費用，而氣體膜法分離無需相變。此外，氣體分離膜設施比各種類型裝置如胺汽提裝置要小得多，因此占地也相對較小。小型化有利于淺海氣體加工平臺的應用。膜系統的另一優點是無復雜的機械設備。

目前氣體分離膜已廣泛應用于以下工業領域：

氫氣分離，如合成氨裝置中氫/氮分離、石油化工中氫/烴分離；從空氣中分離氮氣；從天然氣中去除CO2和水；從空氣或氮氣流中去除有機蒸氣。

美國得克薩斯大學化學工程系研究人員開發成功一種可用于提純氫氣的橡膠狀膜，這種膜基于環氧乙烷聚合物，對CO2的滲透性要比H2快40倍，有助于去除CO2，而使H2仍保持在高壓狀態下。

繼20世紀90年代膜分離技術用于潤滑油脫蠟裝置的溶劑回收以后，埃克森美孚公司與格雷斯-戴維遜公司又共同開發了應用于潤滑油脫蠟裝置的膜法溶劑回收設施，并推向工業化應用。

制取燃料乙醇的關鍵技術是乙醇脫水。為了制取無水乙醇產品，傳統方法是采用恒沸蒸餾或者分子篩脫水，能耗很高。如果采用滲透汽化膜分離技術，則可以比傳統方法節能1/2以上，并且其過程簡單，操作方便，系統穩定可靠，占地面積小，裝置高度低，便于放大，易于與其他過程耦合和集成。目前，國內外很多科學家正致力于這些方面的研究，我國也已取得可喜的進展。例如清華大學研發的滲透汽化膜分離技術已成功用于乙醇和水的分離，比采用傳統的精餾法降低生產成本50%以上。

1 國外進展

霍尼韋爾旗下的UOP公司與Vaperma公司宣布聯合推廣Vaperma公司Siftek聚合物膜法乙醇脫水新技術，這一技術可使能量密集的乙醇生產過程降低能耗，從而降低操作成本和減少排放。Vaperma Siftek膜為聚合物空心膜，具有高的滲透性和選擇性。該空心纖維膜高的通量由來于專利材質的親水配方以及薄的分離層。水吸附在膜的內表面上并能通過膜發生滲透，然后通過膜產生擴散和在膜的外表面產生脫附。燃料的需求以及與氣侯變化相關的問題正在持續增多，生物燃料生產必須具有效益并且是可持續的，為此節能十分重要。Vaperma公司的解決方案有助于使第一代和第二代纖維素乙醇和丁醇生產具有活力。Vaperma公司專利的聚合物膜技術可將水蒸氣從氣體混合物中分離出來。Siftek膜法技術于2008年6月推向商業化，應用于乙醇生產可得到脫水乙醇，可生產純度大于99%的燃料級乙醇產品。該技術可替代生產過程中傳統使用的多個單元，從而實現節能。

美國薄膜技術研究公司（MTP）開發了一種VaporSep薄膜分離技術，可分離和回收烴類和氮氣。這是一種聚合物薄膜，可選擇性地分離烴類和輕質氣體（例如氮氣和氫氣）。在液態淤漿法聚乙烯工藝中，乙烯、1-己烯和異丁烷在反應器內反應生成聚乙烯，生成的粉狀聚合物含有大量未反應的單體和稀釋劑。在聚合物擠壓之前必須除去這些烴類。脫除烴類的最后一步是用熱氮氣在汽提塔（清掃塔）內脫除烴類。有些廠用高壓和低溫冷凝的一般方法進行回收，只能回收一部分烴類，不能回收氮氣。許多廠將清掃塔的排氣送往火炬，其中的烴類和氮氣都損失了。采用膜分離工藝可先將清掃塔頂的排氣（含25%異丁烷的氮氣及少量乙烯和己烯-1）經壓縮和冷卻后在氣液分離器內回收異丁烷，排出的氣體（仍含有大量異丁烷）送至第一薄膜分離段，分離出的烴類物送回至壓縮機入口，剩下的氣體送至第二薄膜分離段。這樣可使氮氣純度提高到99.9%以上，異丁烷回收率可達99.5%以上，氮氣回收率達65%，同時還可減少CO2和NOx排放，大大改善環境。在氣相聚乙烯生產過程中，用氮氣將催化劑送入反應器。此氮氣必須釋放，同時會帶走大量乙烯和其他共聚單體。此物流一般是送往火炬，造成大量單體損失。1998年投產的兩套VaporSep薄膜分離裝置用于回收乙烯和丁烯，現已運轉了4年以上，薄膜使用壽命長達4年。這兩套裝置在更換薄膜之前無須維護及看管，更換薄膜的時間不到8 h。其工藝流程是將一部分從聚合反應器出來的循環氣在2.1 MPa表壓和93℃下經過濾除去聚合物顆粒，再冷卻至32℃，然后送入薄膜分離器，分離成富含烴類的滲透物流和不含烴類的殘余物流。滲透物流用現有的壓縮機送回反應器，殘余物流送往火炬。VaporSep薄膜分離系統成功用于氣相聚乙烯和液相淤漿法聚乙烯過程分離和回收單體、氮氣。烴類回收率達90%以上，氮氣回收率在65%～99%，純度99.9%。投資回收期7～20個月，大大減少了火炬焚燒量。此回收裝置是完全橇裝式的，大大減少了安裝費用。烴類回收裝置沒有轉動設備，異丁烷-氮氣回收裝置只有一臺單段壓縮機。現在已有17套VaporSep裝置在聚乙烯生產中運轉，累積的運轉時間已達60年以上，薄膜平均使用壽命在3年以上。

膜法回收技術正在逐漸應用于石化行業中乙烯、丙烯及其他烷烯烴的回收。膜法回收丙烯是有機蒸氣膜法回收技術之一。該技術是20世紀90年代興起的新型膜分離技術，現已在石化行業得到推廣，主要用來進行乙烯、丙烯、氯乙烯及其他烯烴的回收。其原理是采用“反向”選擇性高分子復合膜，根據不同氣體分子在膜中的溶解擴散性能的差異，在一定的壓差推動下，可凝性有機蒸氣與惰性氣體相比，被優先吸附滲透，從而達到分離目的。

帝斯曼（DSM）公司在荷蘭赫倫的聚丙烯裝置采用美國薄膜技術研究公司的膜法丙烯回收設施VaporSep系統，能力為12 m3/min，膜面積為279 m2，包括50個膜組合體，每年可節約丙烯和氮氣合100多萬美元。該設施也在美國BP公司喬古拉特-貝榮等地的聚丙烯裝置上應用。我國岳陽石化總廠也采用膜技術回收聚丙烯裝置排氣中丙烯，年回收丙烯約200 t，增效80多萬元。荊門煉化總廠采用膜設施回收聚丙烯裝置排放的不凝氣中的丙烯，尾氣丙烯含量15%，單程回收率達90%。河南油田精蠟廠在聚丙烯裝置上采用膜法丙烯回收系統新技術，丙烯回收率比以前提高了3個百分點。上海石化總廠運用膜分離技術從乙二醇裝置回收乙烯，年回收乙烯達300 t。滄州煉油廠化工公司于2006年3月成功實施了膜法丙烯回收系統擴能改造，使排氣中的丙烯含量由30%降至7%以下。

格雷斯-戴維遜公司和蘇爾壽膜系統公司（蘇爾壽化學技術公司分公司）開發采用膜分離的低費用方法生產超低硫汽油的工藝。稱為S-Brane的新工藝使用膜分離將催化裂化含硫化合物濃縮為極少的餾分，這一技術可直接處理輕沸程和中沸程范圍的汽油。這種簡易的膜系統將進料汽油物流分離成兩種產品物流。一種物流（未滲透物）為70%～85%的進料汽油，含硫小于30 μg/g。另一種物流為含大量硫化物的少量物流，送去進一步加工。進料物流進入系統，通過定制的聚合膜分離，這種膜對含硫分子有高的選擇性。隨著汽油進入膜組件，含硫分子和一些烴類進入膜結構中，其他的分子則被排斥在外。膜的背面一側（滲透側）加以減壓，驅使雜質通過膜，并使這些化合物蒸發。一旦通過膜，蒸氣被冷凝器冷凝，并進一步送去脫硫處理。該處理技術中不發生任何反應。驗證裝置已于2002年底投運。

新的全蒸發膜可選擇性地從脂肪族化合物中分離芳烴，這一技術已在德國Aral芳烴公司完成中試驗證。該膜由PolyAn公司開發，現已推向市場，可用于從非芳烴物質如燃料中脫除苯，在歐洲，2005年后已要求燃料含苯＜1%。該膜采用分子表面工程（MSE）技術制作，將超薄的、有共價功能的聚合物膜固定在工業上適用的微孔膜上（這類膜通常因存在小孔不適用于全蒸發）。MSE是PolyAn和GKSS研究中心開發的工藝，它采用有分離特性的聚合物將孔阻塞。該聚合物與膜呈共價結合，使復合膜在結構上和化學上處于穩定狀態。15～20 L/h的中型裝置組合了約1 m2表面積膜，由蘇爾壽化學技術膜系統公司采用模塊方式建造。該設備用于抽提蒸餾單元提純苯，來自塔頂的進料（為約含3%苯的脂肪族化合物）在80～90℃和0.1～0.9 MPa下，流向功能膜表面，苯在功能聚合物中被溶解，通過膜滲透，在另一側被蒸發，壓力為10 kPa。

贏創工業集團于2012年2月21日宣布，投入數百萬歐元在奧地利Sch?rfling建成SEPURAN中空纖維膜組件，見圖1。該新型膜技術有助于使生物氣體（沼氣）高效節能地改質成為生物甲烷，生物甲烷可進入公眾天然氣管網。新的中空纖維紡紗廠于2012年投產，可滿足生物氣體市場日益增長的需求。相比其他過程，贏創工業集團的膜技術不需要輔助化學品，也不產生任何固體廢物或者需要處理的污水。贏創的中空纖維膜組件具有成本效益，為相對較小的設施。這種基于高性能聚合物的新型膜被加工成纖維狀，可用于熱氣體過濾。在高達2.5 MPa壓力下，這種膜可以顯著改善二氧化碳和甲烷的分離，在單一的分離過程中具有穩定的選擇性。該方法可以得到純度高于99%的甲烷。目前，生物氣體仍大多數在其生產現場用于發電，其能量最多只有40%供發電而被利用。在這樣的現場發電應用中，余熱往往在很大程度上未被利用。然而，當其進入天然氣管網時，這種能源就可以更有效地被存儲，其能量利用率可超過90%，通常用作電力和熱能。

2 國內進展

巴陵石化合成橡膠事業部自成功地運用膜回收技術回收聚丙烯生產尾氣以來，不斷賦予此項技術新的科技內涵，以實現聚丙烯裝置效益的持續增長。該部自主開發的回收丙烯直接用于聚丙烯聚合生產技術，不但成功實現了聚丙烯尾氣的“零排放”，而且大大節省了回收丙烯的再加工費用。目前，巴陵石化合成橡膠事業部每年可回收1.2萬t丙烯直接用于聚丙烯工業生產。巴陵石化橡膠事業部成功地實現了丙烯尾氣回收技術由氣柜壓縮冷凝向膜回收技術的轉變，在一定程度上實現了該部聚丙烯裝置尾氣的“零排放”和聚丙烯單位成本的降低。但隨著聚丙烯裝置產能的不斷擴大，尾氣回收丙烯量逐年增多，特別是一旦烯烴廠氣分裝置出現較大波動，氣分裝置不能接收處理從尾氣回收的丙烯時，聚丙烯裝置將不得不面對將尾氣回收的丙烯排放至火炬系統燃燒或被迫停車的“窘境”。這不僅嚴重影響了裝置的安全平穩運行，也因火炬系統的排放燃燒污染了廠區周邊環境。巴陵石化合成橡膠事業部針對制約聚丙烯裝置生產的諸多不利因素，以降低生產成本、保證裝置平穩運行為目標，積極尋求新的效益增長點。技術人員成立攻關組，對尾氣回收的丙烯直接應用于聚丙烯聚合進行研究攻關和可行性分析論證。通過實施選用新型助劑、降低回收丙烯中有害雜質和完善汽提塔不凝氣排放的脫氨流程等有效措施，同時通過增加放空火炬的水封裝置，消除火炬系統雜質反竄入回收丙烯系統等一系列技術改造和流程優化，成功實現了將尾氣回收的丙烯直接用于聚丙烯聚合的目標。該技術成功應用以來，巴陵石化合成橡膠事業部每年可回收1.2萬t丙烯直接用于聚丙烯工業生產，大大降低了回收丙烯的加工費用，不僅保證了裝置的安全平穩運行，改善了廠區周圍的大氣環境，對于國內其他聚丙烯生產企業也具有示范作用。

由中科院大連化學物理研究所控股的天邦膜技術國家工程研究中心有限責任公司(TBM)研究開發的我國第一套用于石油煉廠加氫裂化干氣及PSA解析氣中氫氣回收裝置在中國石化鎮海煉油廠投用成功。其采用先進的技術工藝與創新的流程設計，使我國氣體分離膜技術達到了國際先進水平并打破了國外對該技術的壟斷，經濟效益和社會效益十分顯著。中科院大連化物所從20世紀70年代末開始氣體分離膜國產化研制工作，先后在石家莊煉油廠完成干氣提氫工業試驗，在安慶石油化工總廠實現國產膜分離氫回收裝置在煉廠氣應用中的工業化并通過驗收鑒定。目前，TBM已將膜分離氫回收技術成功應用于煉廠中低壓含氫氣源中，取得了可喜成績。此次推廣的氫回收裝置操作簡單，儀表自控率達100%；回收過程綠色環保，職業安全衛生各項指標較回收裝置運行前無改變；公稱處理量為11 000 Nm3/h，可產氫氣6 798 Nm3/h(H2純度>91%，回收率>85%)，年設計開工時間8 400 h。使用該套裝置不僅使干氣中的氫氣得到回收利用，而且使生產過程中的水、電、氣等各類能源消耗大大降低。經標定核算，每回收1 Nm3氫氣僅耗能0.005 25 KEO(制取每立方米氫氣需消耗的原油公斤數)；使用膜法回收氫，每1 t氫成本只是原生產成本的17.42%。

圖1 中空纖維膜組件

天津石化乙烯廠將膜法回收系統成功應用于環氧乙烷／乙二醇的生產過程，并應用國外最新技術，實現了系統的國產化，乙烯單體回收率可達85%以上。據估算，該系統每年可回收乙烯300 t左右。天津石化乙烯廠在生產環氧乙烷和乙二醇的過程中，在排放惰性氣體的同時常伴有部分未反應的原料乙烯也被排放。為最大限度回收乙烯氣體，該廠與大連歐科膜技術工程有限公司合作采用膜法回收系統，該裝置已于2004年5月開車成功并打通全流程。該系統采用了德國的高分子復合膜，具有耐有機溶劑、耐高壓、分離性能高等優點，乙烯單體回收率可達85%以上。該回收系統還可采用原系統提供的壓力作為膜回收系統的動力，不需額外增加動力源，富集乙烯氣返回原裝置常壓體系，尾氣排入原放空系統，對原裝置均無影響，同時還具有占地面積小、操作簡單、維護保養容易等特點。

中國石油吉林石化分公司實現了半滲透膜法技術的國產化，采用該技術乙烯單體回收率高達90%以上，年回收乙烯和甲烷總價值達165萬元。吉林石化分公司在生產環氧乙烷和乙二醇的過程中，在排放惰性氣體的同時常有少量未反應的原料乙烯也被排放。為最大限度回收乙烯氣體，該公司將大連歐科膜技術工程有限公司研發的膜法回收系統用于環氧乙烷和乙二醇的生產。該系統采用德國GKSS研究所的高分子復合膜，具有耐有機溶劑、耐高壓、分離性能高等優點，乙烯單體回收率高達90%以上，采用甲烷致穩時，可節約近30%的甲烷。該回收系統還可采用原系統提供的壓力作為膜回收系統的推動力，不需額外增加動力源，而且該系統以原裝置排放氣為原料氣，富集乙烯氣返回原裝置常壓體系，尾氣排入原放空系統，對原裝置無影響，同時還具有占地面積小、操作簡單、維護保養容易等特點。該公司兩套膜法回收乙烯系統處理能力均達到設計值，僅6個月就回收乙烯達200 t。

由中國石油石油化工研究院大慶化工研究中心研發的接枝苯乙烯改性膜及其制備方法，獲得國家發明專利。將該膜用于潤滑油酮苯脫蠟濾液中的甲苯和丁酮溶劑分離回收，在－15℃時，截留率高達88%，對節能降耗具有重要意義。現代潤滑油基礎油的脫蠟主要采用溶劑脫蠟工藝，在使用大量溶劑后還需要對溶劑進行有效的回收利用。此前，溶劑回收一直采用三效蒸發方法，溶劑在加熱-冷凝的循環過程中需要消耗大量能量。為此，大慶化工研究中心研發出了用苯乙烯改性膜高效、低能耗回收溶劑的新途徑。他們以聚丙烯腈、聚砜或聚醚砜超濾膜為基體膜，將苯乙烯氣態單體與膜接觸進行接枝反應，從而制得納濾膜。這種膜疏水性強，孔徑小且分布均勻，提高了傳統高分子膜的分離性能。將該膜用于潤滑油酮苯脫蠟濾液中甲苯和丁酮溶劑的分離回收，在一定操作條件下對潤滑油具有較高的截留率。將該專利技術用于脫蠟溶劑的回收，可在低溫下直接從潤滑油脫蠟濾液中回收酮苯溶劑，并能節省蒸發回收過程中的燃料油消耗，減少了冷凝過程中冷卻水的消耗，增加了潤滑油的產量，同時還減少了因加熱而揮發的甲苯、丁酮等有機蒸氣，降低了環境污染。

成品油在儲運過程中極易發生油氣揮發現象，不僅造成資源嚴重浪費，還會導致環境污染和安全事故。如今這一難題已經被我國自主研發的膜法冷凝油氣回收工藝設備攻克，且技術達到國內領先水平。我國成品油在儲運、裝卸過程中，因油氣揮發造成的損失達30億元/年，散發到大氣中的油氣成分主要為苯等致癌物，對人體危害很大，同時汽油蒸氣的閃點很低，遇到明火極易發生燃爆，因此油氣回收意義重大。歐美國家于20世紀70年代起開展油氣回收技術的開發，主流技術工藝為活性炭吸附法和膜分離法，或兩者結合的組合技術。2004年，鄭州永邦電氣有限公司從膜分離法入手，開始研發油氣回收技術，經過4年努力，終于自主研發出以聚二甲基硅氧烷為復合膜的橡膠態分離膜用于油氣/空氣分離技術，并開發了以膜元件為基礎單元的膜法冷凝油氣回收處理設備。據了解，該技術采用的膜為橡膠態高分子分離膜，由3層材料組成。最上層為硅橡膠復合分離層，中間層為微孔層，最下層為無紡布支撐體。膜法冷凝油氣回收工藝設備采用壓縮、冷凝技術和先進的膜分離技術的組合，成本低，技術先進，收油效果顯著，加油站應用可以達到5 L（汽油）/h，油庫應用回收率可達到0.6%左右，即年發油量10萬t汽油的油庫，年回收汽油在60 t左右。整個工藝過程不產生任何二次污染物，具有智能化控制系統，并已獲得國家防爆電氣產品質量監督檢驗中心頒發的防爆認證。這項自主研發的膜技術已獲得國家知識產權局頒發的專利證書，并成功用于奧運前北京、天津、河北的油氣回收治理改造中，完成了包括中國石油、中國石化、中海油、中化道達爾、殼牌等一大批加油站與油庫的改造任務，約占京、津、冀三地市場總量的一半左右。憑借領先的工藝技術和更低的設備成本、更完善的售后服務，目前這項自主膜技術產品正迅速由京、津及周邊地區迅速推廣至珠三角、長三角地區及其他地區，為加油站和儲油庫油氣達標排放環保治理工程提速。

“三苯氣體控制排放與回收工業試驗”裝置通過中國石化的技術鑒定，其新工藝填補了國內三苯等氣體回收的空白。該裝置投用后，徹底解決了鐵路成品油裝車過程中油氣揮發的問題，安全、環保等社會效益十分顯著，年創效232萬元。三苯氣體控制排放與回收技術的創新點主要有：一是篩選出了合適的膜材料，成功應用于含有三苯氣體的油氣裝置中；二是廣泛借鑒國內外先進經驗，將膜技術與壓縮、吸收等工藝耦合形成了新的工藝技術，成功應用于三苯氣體及其他有機氣體的回收，填補了國內空白；三是開發的PLC先進控制程序，使得回收裝置高度自動化，達到了自動開停，真正實現了無人值守；四是將回收裝置進行了有效集成，采用撬裝結構模塊化，占地面積小，易于安裝，最大限度地減少了現場動火，消除了安全隱患。2009年1～8月，膜法油氣回收裝置平均開工率達到93.8%，大大超過90%的指標要求，烴類回收率95%，苯類回收率99%，尾氣排放總烴含量小于12.5 g/m3，低于設計值25 g/m3，符合國家排放標準，各項經濟技術指標均優于設計參數。“三苯氣體控制排放與回收工業試驗”2008年落戶長煉，壓縮機、真空泵等主要設備都是德國進口，“洋設備”對貧油供油量、溫度和油氣補入量等技術問題出現了“不適應”。長煉成立了技術攻關小組，進行了4項技術改進，不斷分類對比并優化操作，終于解決了這一難題。

大慶煉化公司聚合物二廠單體二車間微濾膜正式投用，不僅大幅度提高了裝置生產效率，還能對丙烯酰胺渣液和菌體進行反復回收利用，預計年可創效122萬元，同時最大限度地減少污水排放，實現清潔生產。聚合物二廠丙烯酰胺裝置采用微生物催化法生產丙烯酰胺。在水合反應生成粗丙烯酰胺溶液后，原工藝是采用離心機進行液渣初次分離，排除催化用菌絲體和溶液中蛋白等雜質。近幾年，隨著裝置產量逐年攀升，設備負荷越來越大，離心機分離逐漸達不到生產要求，給污水處理帶來很大難度。為徹底消除這一生產瓶頸，該廠經過研究和實驗，擬定采用0.1 μm孔徑的微濾膜取代離心機進行一次精制。經過試運行，微濾膜處理量每小時可達到8 m3，高于兩臺離心機每小時6 m3的處理量。另據精確計算，微濾膜投用后年可回收丙烯酰胺40 t，重復利用近22萬元的菌體培養基，同時還可省電39萬kW·h。

2012年3月29 日，用于燃油窯爐綜合節能減排的膜法富氧助燃系統開發項目獲中國膜工業協會年度科學技術獎一等獎。該技術可以大幅降低石化企業一氧化碳、氮氧化物、粉塵、煙氣等的排放量。由中科院大連化學物理研究所天邦膜技術國家工程研究中心有限責任公司研發的膜法富氧局部增氧助燃技術，適用于各種油、粉、焦、漿、煤和大部分窯爐，且能充分發揮燃料性能，在齊魯石化、勝利油田、遼河油田、大港石化等單位取得了良好的應用效果。齊魯石化腈綸廠的丙烯腈裝置燃油廢水焚燒爐使用后，凈節能18.3%，一氧化碳、氮氧化物和粉塵均下降40%以上，爐子清理周期延長了2/3。齊魯石化烯烴廠加氫加熱爐應用后平均節能12%，排煙溫度下降了20℃。中石油大港石化煉油廠使用該技術后經檢測節能5.95%，排煙氧含量平均下降0.85%，一氧化碳平均下降93%，減壓爐運行更穩定。據介紹，膜法富氧技術根據不同氣體選擇滲透性能不同的原理，用氣體分離膜和富氧膜組件將空氣中的氧氣富集起來，操作簡單，使用方便，是最具發展應用前景的第三代氣體分離技術。該技術用于助燃時即稱為膜法富氧助燃技術，分為整體增氧和局部增氧兩種。整體增氧技術投資大，副作用多。局部增氧助燃集成技術所配富氧量僅為所需助燃風量的1%～15%，而原來爐窯的助燃風量和煙氣量等均顯著下降。其工藝核心是通過專用富氧噴嘴把高品質富氧送到最需要的位置，使燃料在此充分、及時、完全地燃燒，同時供給的助燃風量相對較小，不僅能使燃料充分燃燒，提高熱量的有效利用率，減少熱量損失，降低燃料消耗，改善產品質量，還能延長設備使用壽命，減少煙塵、粉塵、二氧化氮及一氧化碳、二氧化碳等的排放，有利于凈化環境。據悉，目前已有馬蹄焰窯、單元窯、浮法窯、加氫加熱爐、減壓加熱爐、普通加熱爐、熱媒爐、柴油發電機等13種爐型共114臺燃油窯爐使用該技術。

曾一度受制國外技術封鎖的中國膜工業，現已在反滲透膜技術、PVC合金中空纖維膜生產應用、熱致相分離（TIPS）法制聚偏氟乙烯（PVDF）中空膜三個領域取得了重大突破，令膜工業發展后勁十足。預計，雖然面臨國內外經濟增速放緩的形勢，但憑借先進的自主技術，我國膜工業仍將以不低于20%的增速發展，在節能環保中擔綱越來越重要的角色。

我國膜工業有三大創新亮點，主要體現在下述幾方面：

（1）反滲透膜技術達到世界先進水平。此前該技術一直被國外壟斷。2008年以來，國產反滲透膜脫鹽率已達到國際最尖端水平的99.7%，且抗氧化、抗污染能力強。在品質達到世界先進水平的同時，成本也大大降低，加上服務大大增強，國產反滲透膜的國內市場占有率從之前的2%～3%增加到近12%。這將大大加快我國海水淡化、工業廢水處理等領域的科技進步。

（2）獨創PVC合金中空纖維膜，填補國際空白。PVC成本低，原料豐富易得。我國在全球范圍內首創的以PVC為原料制備中空纖維膜技術，具有抗污染、強度高等多種優勢，且節能環保，如今已成為飲用水深度處理的主流技術，實現了日產30萬t凈化水裝置安全穩定運行近2年。與傳統的二次凈化水技術相比，它不僅可徹底去除重金屬、微生物、高分子污染物等，且避免了致癌物溴酸鹽的產生，所產凈化水水質完全符合國家106項水質安全衛生指標，將在國家強制執行的飲用水達標工程中扮演核心角色。

（3）攻克了TIPS法PVDF中空制膜工藝。TIPS工藝簡單、膜孔徑分布窄、孔隙率高，所制得的膜產品品質均勻、強度高。由于國外實行技術封鎖，此前我國一直沿用傳統的非溶劑致相制膜工藝。如今我國已成功實現TIPS小試和中試，正在籌備工業化，不久將實現大規模生產。受益于自主創新、國家大力拉動內需以及環保節能產業的快速發展，我國膜工業將承接近兩年25%～30%的增速，將以20%以上的增速持續健康發展，大大高于國內GDP增速。

Application Progress of Membrane Separation Technology for Energy Saving at Home and Abroad

Qian Bozhang

Described the progress of membrane separation technology in detail at home and abroad recently,especially the achievements of membrane separation technology in energy saving,environmental protection,petroleum and chemical industries.

Membrane;Membrane separation;Membrane industry;Filtration;Microfiltration;Energy saving

TQ 028.5

*錢伯章，男，1939年生，教授級高級工程師。上海市，200127。

2012-04-05）