气体渗透分离

一种以分压差作为推动力,利用各组分渗透率的差别,分离气体混合物的膜分离操作。混合气体中,组分i透过膜的渗透速率,即渗透通量Ni为:

公式 符号

式中Δpi为组分i在膜两侧的分压差;l 代表膜的厚度;K怣=SiDi为组分i在膜中的渗透率;Si为组分i在膜中的溶解度系数,Di为组分i在膜中的扩散系数。混合气体中,组分i对组分j的分离因子定义为:

公式 符号

工业用的气体渗透膜,具有较高的分离因子和较高的渗透速率。分离因子取决于膜的材料;渗透速率与膜的厚度成反比。早期试验用过的金属膜和均质膜,渗透速率很低,难以在工业上应用。现在制成的复合膜,表皮层极薄(约0.1μm),渗透速率较高,又有支撑层,能够承受高压差,适合工业应用。

目前,气体渗透用的膜分离设备有中空纤维式和卷式两种类型。美国孟山都公司于1977年成功地用气体渗透法从合成氨弛放气回收氢,回收率达86%。该法也可用于从其他气体中回收氢。用膜来分离气体组分,操作简易,设备费用低,能耗少。当前正在研制各种选择性高的膜,开拓气体渗透分离的应用领域。