氮氢膜分离技术的开发与推广十年回顾中国科学院大连化学物理研究所 董子丰 赵勇 蒋国梁 摘要 １０年来，氮氢膜技术已从无到有，并接近世界水平；已在５０余家企业
摘要 １０年来，氮氢膜技术已从无到有，并接近世界水平；已在５０余家企业应用，效益突出。 关键词 氮氢膜分离，合成氨，膜分离器
关键词 氮氢膜分离，合成氨，膜分离器 为了发展我国的气体膜分离技术，从１９８２年起，大连化学物理研究所开始研
为了发展我国的气体膜分离技术，从１９８２年起，大连化学物理研究所开始研制中空纤维氮氢膜分离器。１９８５年，Ⅰ型膜分离器在上海通过了由上海市经委和中国科学院联合主持的鉴定；１９８６年获中国科学院科技进步特等奖；１９９０年，Ⅱ型膜分离器在安庆又通过了由中国科学院主持的鉴定；１９９３年获中国科技进步二等奖；１９９５年被国家科委列入国家科技成果重点推广计划。１９９１年在大连建立了膜分离器生产基地，其产品性能已接近世界水平。 为尽快将科研成果转化为生产力，更好地为国民经济服务，从１９８６年起，大
为尽快将科研成果转化为生产力，更好地为国民经济服务，从１９８６年起，大连化学物理研究所开始进行对氮氢膜分离技术的开发应用和技术推广工作。主要是从合成氨弛放气中回收氢气，用于增产氨或回收得到浓度在９８％以上的工业氢来生产附加值更高的加氢产品。 到目前为止，我们生产的氮氢膜分离器已在国内５０余家大中小型氮肥厂投入应
到目前为止，我们生产的氮氢膜分离器已在国内５０余家大中小型氮肥厂投入应用；此外，还有２套适合于中型氮肥厂的膜分离装置先后出口到阿尔巴尼亚和越南。装置投用后，经济效益显著，深得国内外用户的好评。厂家普遍反映，装置技术先进，工艺设计合理，操作方便，膜的性能稳定。经多年考察，性能未见下降。 １９８３～１９８８年，我国代表国内氮肥先进水平的１２个大型氮肥厂（年产
１９８３～１９８８年，我国代表国内氮肥先进水平的１２个大型氮肥厂（年产合成氨３０万吨）先后从美国引进了普里森膜分离装置，用于从合成氨驰放气中回收氢气，以增产氨。投用后，经济效益显著，可增产氨３％～４％，吨氨能耗可下降５００兆Ｊ，当年即可收回设备投资。 由于膜分离器的核心———中空纤维膜是由高分子材料组成，膜的使用寿命除了
由于膜分离器的核心———中空纤维膜是由高分子材料组成，膜的使用寿命除了受管理水平、制造技术和操作技术等因素的影响外，本身也存在着老化问题。一般说来，在正常使用条件下，膜的使用寿命为７～８年。经泸天化对这１２个大氮肥厂进行调查，现在除１９８８年引进的２套普里森装置（泸天化和云天化）的性能尚好外，其余１０个厂的普里森膜分离装置的性能均程度不同的出现下降趋势，有的厂由于膜分离器损坏严重，已危及生产的正常运行。如：安庆石化总厂化肥厂是１９８５年引进的，但１９８７年就发现其中１根直径４寸（１寸＝３．３ｃｍ）器和１根直径８寸器性能变坏；齐鲁石化公司第二化肥厂１９８６年引进，１９９０年发现９根直径４寸器的性能显著下降；洞庭氮肥厂１９８６年引进，１９９６年发现其中直径８寸器和直径４寸器各１根性能严重下降；湖北化肥厂１９８４年引进，试车时就发现其中１根直径８寸器性能很差。经交涉，美方派人带器进行了更换，１９９４年发现其中两根直径８寸器的性能下降。其它几个厂如大庆石化总厂化肥厂、金陵石化公司化肥厂、辽河化肥厂、沧州化肥厂、吴泾化工厂等，都反映普里森膜分离装置在使用４～５年后，膜分离器性能下降。 为了适应生产的需求，实现以产代进，自１９９０年以来，我们先后用国产器为
为了适应生产的需求，实现以产代进，自１９９０年以来，我们先后用国产器为安庆石化总厂化肥厂、洞庭氮肥厂、齐鲁第二化肥厂和湖北化肥厂等４个厂替换进口器。其中，除齐鲁二化全部更换外，其它３个厂均是部分更换。替换后经考核，国产器的性能均达到同类进口器的考核指标。使用后厂家普遍认为，国产器质量可靠，完全可以满足生产工艺的要求，直到现在运行状况良好。然而，国产器的价格则仅为进口器的１／３左右。 除了这十几家大氮肥以外，国内还有８００多家中小氮肥厂。当时为了更新技术，
除了这十几家大氮肥以外，国内还有８００多家中小氮肥厂。当时为了更新技术，我们也曾想引进膜分离装置来改造一些中小氮肥厂。国外的技术人员来我国考察几个厂后，对国内中小氮肥厂能否采用膜分离这一高新技术表示怀疑。 国内有８００多家中小氮肥厂，其产量约占全国氮肥产量的３／４以上，是国内
国内有８００多家中小氮肥厂，其产量约占全国氮肥产量的３／４以上，是国内一支举足轻重的力量。应该想方设法用新技术来帮助它进行技术改造。为此，我们从国情和实际出发，对中小氮肥厂采取提供成套膜分离装置，即交钥匙工程的办法，同时，努力做好技术咨询、技术培训和技术服务工作，抓典型，带一般。到目前已有近５０家中小氮肥厂使用了我们的膜分离技术。 黑龙江化工厂是氮厂中第一个采用我们膜分离技术的厂家，为了帮助推广该项技
黑龙江化工厂是氮厂中第一个采用我们膜分离技术的厂家，为了帮助推广该项技术，所里组织了较强的工程技术力量下厂。小氮肥厂中第一个采用膜分离装置的是高密化肥厂。当时厂内几乎没有什么自控仪表，主要设备全靠人来监控。为了帮助厂方尽快熟悉和掌握膜分离技术，在半年之内，我们的技术人员连续下厂１０余次，一旦出现问题，只要厂方来电，我们立即派人去。上述２厂的膜分离装置，都是１９８８年开始投用的，到现在已连续运转８年。 通过走访用户，能及时了解用户的需求和改进意见。９０年代初，为适应各厂发
通过走访用户，能及时了解用户的需求和改进意见。９０年代初，为适应各厂发展多种经营、生产附加值高的加氢产品的需求，我们又开发了二级膜分离提取工业氢（Ｈ２≥９８％）新工艺。现在已有１０多个厂采用它生产出双氧水、医药中间体和染料中间体等多种加氢产品。按合同规定，在保修期内，因膜分离器本身性能有缺陷而造成膜性能下降时，我们应无偿予以更换。既使是由于操作原因而使膜分离器受损时，我们也设法予以更换，这些技术服务工作做好了，用户十分满意。因此，在签订新合同时有不少是“回头客”，由于第１套用得好，服务也好，所以在他们厂扩产或生产需要时，又上第２套甚至再上第３套膜分离装置。 ５０余家大中小氮肥厂采用膜分离装置回收氢气后，经济效益十分显著。若用于
５０余家大中小氮肥厂采用膜分离装置回收氢气后，经济效益十分显著。若用于生产氨，按增产４％来计算，则每年可增产氨８万吨。若吨氨售价按１２００元计，每年可创收近亿元。若用于生产双氧水等加氢产品，由于这些产品的售价要比氨高好几倍，故年创收额也将比增产氨高好几倍。据测算，年增产氨８万吨，折合成尿素为１３万吨，每吨尿素可增产稻谷６吨，则年可增产稻谷７８万吨，若每公斤稻谷按２元计算，则年创效益约１６亿元。 为发展我国的气体膜分离产业，今后我们要努力提高膜分离器的性能，扩大品种
为发展我国的气体膜分离产业，今后我们要努力提高膜分离器的性能，扩大品种和应用范围，不断改进膜分离工艺流程，开发膜分离和其它分离技术相结合的流程。