气体膜分离工艺的经济分析□唐文俊    气体膜分离工艺经过３０多年来的发展，现已广泛应用于工业气体的分离。自７
    气体膜分离工艺经过３０多年来的发展，现已广泛应用于工业气体的分离。自７０年代后期气体分离工艺进入实用化以来，发展速度很快，在与ＰＳＡ法及传统低温分离法的激烈竞争中形成了一个新兴产业。    膜分离作为工业气体分离工艺具有如下优点：
    膜分离作为工业气体分离工艺具有如下优点：    ①投资和能耗比通常的分离工艺低。
    ①投资和能耗比通常的分离工艺低。    ②设备简单紧凑，易于操作和控制。
    ②设备简单紧凑，易于操作和控制。    ③装置组件化，可任意组合成不同规模的分离设备。
    ③装置组件化，可任意组合成不同规模的分离设备。    ３０年来，气体膜分离工艺在工业气体分离中的应用已相当广泛，主要在如下几
    ３０年来，气体膜分离工艺在工业气体分离中的应用已相当广泛，主要在如下几个方面：    ①从氨厂、甲醇厂、炼厂尾气中分离Ｈ２。
    ①从氨厂、甲醇厂、炼厂尾气中分离Ｈ２。    ②从空气中分离Ｎ２或富Ｏ２。
    ②从空气中分离Ｎ２或富Ｏ２。    ③在强化采油中从井口气中回收ＣＯ２，或从天然气中脱除ＣＯ２，以提高天然
    ③在强化采油中从井口气中回收ＣＯ２，或从天然气中脱除ＣＯ２，以提高天然气热值。    ④从发酵气中回收ＣＨ４。
    ④从发酵气中回收ＣＨ４。    ⑤从核工业炉排放气中分离回收Ｋｒ和Ｘｅ。
    ⑤从核工业炉排放气中分离回收Ｋｒ和Ｘｅ。    ⑥在Ｃ１化学有关工艺中用以调节Ｈ２／ＣＯ比例，以得到合成乙二醇、乙醇、
    ⑥在Ｃ１化学有关工艺中用以调节Ｈ２／ＣＯ比例，以得到合成乙二醇、乙醇、醋酸的适当原料气。    ⑦从天然气或其它混合气中分离回收氦。
    ⑦从天然气或其它混合气中分离回收氦。    ⑧从含Ｈ２气体中分离脱除ＮＨ３和ＣＯ２。由于气体膜分离工艺具有上述独特
    ⑧从含Ｈ２气体中分离脱除ＮＨ３和ＣＯ２。由于气体膜分离工艺具有上述独特的优点、广泛的应用领域以及较好的经济效益，因此，国外在研制高性能膜材料和开发各种膜分离工艺方面早已大张旗鼓，不惜投入人力物力，使这一新兴领域发展很快，现已进入全面推广应用阶段。    制造高性能膜材料是发展膜分离技术的首要条件，国外一些公司在膜材料研究方
    制造高性能膜材料是发展膜分离技术的首要条件，国外一些公司在膜材料研究方面一直在作不懈的努力。    对膜材料的分类，按膜的内部结构分为多孔膜和非多孔膜两类；按材质分为有机
    对膜材料的分类，按膜的内部结构分为多孔膜和非多孔膜两类；按材质分为有机膜和无机膜两类。    目前，推广应用较多的是有机聚合物膜，一般加工成中空纤维或平面膜，然后用
    目前，推广应用较多的是有机聚合物膜，一般加工成中空纤维或平面膜，然后用其制作管壳或卷筒式组件。无机膜除钯合金膜之类的金属膜外，主要是用陶瓷管或烧结金属管作支撑材料，再镀上一层钯合金薄膜作渗透膜。这类膜材料的特点是可耐高温和较高的压力差，但与有机膜相比，无机膜发展较晚，目前还在开发之中。    在气体分离工艺中，膜技术是典型的节能技术，其节能的经济效益要比ＰＳＡ法
    在气体分离工艺中，膜技术是典型的节能技术，其节能的经济效益要比ＰＳＡ法还好。以Ｈ２／ＣＯ分离及制Ｈ２、Ｏ２、Ｎ２为例，将传统工艺深冷法、吸收法及ＰＳＡ法与膜法进行比较，膜法的经济效益最为显著，具体数据参见表１、表２和表３。    由于人类将面临能源紧缺问题，世界发达国家耗能量远高于发展中国家。因此，
    由于人类将面临能源紧缺问题，世界发达国家耗能量远高于发展中国家。因此，在发展生产技术的同时都很重视生产工艺的节能问题，以提高经济效益。    正是在这种形势下，膜分离技术和ＰＳＡ技术几乎同时出台成为两项节能新工艺
    正是在这种形势下，膜分离技术和ＰＳＡ技术几乎同时出台成为两项节能新工艺而得到快速发展。１９８５年世界膜装置销售总额约为５亿美元，１９９５年世界膜装置销售额估计为４６亿美元，１０年间平均年增长率为１６％。    法国液化空气公司为世界最大的工业气体公司，它的年销售额于１９９０年就达
    法国液化空气公司为世界最大的工业气体公司，它的年销售额于１９９０年就达到５３亿美元，近年来持续增长，为众强之首，它的传统低温装置及ＰＳＡ技术均为世界先进水平。８０年代末，为了进入竞争激烈的膜市场，它与杜邦公司组建了联合企业Ｍｅｄａｌ．Ｌ．Ｐ．公司。近年来法国液化空气公司完全控制了这个联合企业，并将膜技术作为优先发展的非低温分离手段大力推广。    １９８８年法国液化空气公司创建了“现场服务队”，在用户现场设立装置，保
    １９８８年法国液化空气公司创建了“现场服务队”，在用户现场设立装置，保证按合同供气，使用户十分满意。这项工作一直坚持至今，并在服务手段上不断改进，也为企业赢得了不少用户。    几年前，法国液化空气公司又搞出了包括低温、吸附和膜技术在内的联合装置Ａ
    几年前，法国液化空气公司又搞出了包括低温、吸附和膜技术在内的联合装置ＡＰＳＡ，以更经济、高效地代替ＬＮ２供应。看来，世界最大的气体工业公司，法国液化空气公司在基膜技术市场的激烈竞争中也是那么雄心勃勃。    搞混合工艺，提高膜分离经济效率，是当前各生产商的关注点。美国空气产品公
    搞混合工艺，提高膜分离经济效率，是当前各生产商的关注点。美国空气产品公司、Ｐｒａｘａｉｒ公司和法国液化空气公司都在混合工艺方面取得了成果，膜分离技术和ＰＳＡ法都可能成为工艺装置中的一个组成部分，无论两者之一与传统低温工艺相结合，还是膜技术和ＰＳＡ法相结合，都可取得比单一工艺更好的经济效率。混合工艺是未来高效膜分离工艺的发展方向，现正在发展之中。法国液化空气公司将低温、吸附和膜技术相结合搞出了能代替ＬＮ２供应的ＡＰＳＡ装置，就是典型的例子。    今后，直到２１世纪，将是先进气体膜分离工艺的大发展时期。相信这一具有较
    今后，直到２１世纪，将是先进气体膜分离工艺的大发展时期。相信这一具有较高商业价值的新工艺，会在未来工业气体的生产中发挥越来越大的作用，取得越来越好的经济效益。