渗透汽化膜分离法脱除汽油中有机硫化物的应用
渗透汽化膜分离法脱除汽油中有机硫化物的研究的开题报告
渗透汽化膜分离法脱除汽油中有机硫化物的研究的开题报告1.研究背景和意义汽车是人们日常生活中常用的交通工具之一，而汽车燃料中常常含有有机硫化物，如硫化甲烷、硫化乙烷等，这些硫化物对环境和人体健康都有一定的影响。
因此，必须采取有效的方法将汽车燃料中的有机硫化物去除。
渗透汽化膜分离法是一种高效、低成本、环保的物理分离技术，在化学、医药、食品等领域得到了广泛应用。
然而，在油品中去除硫化物方面的应用还较为有限。
因此，本研究旨在探究渗透汽化膜分离法对汽油中有机硫化物的去除效果，并研究其应用性能和工程指标，为汽油中硫化物的减排提供基础数据和技术支持。
2.研究方法和技术路线本研究将采用渗透汽化膜分离法，通过调整膜的材料和结构，以及调节操作参数，如温度、压力、流量等，优化膜分离条件，实现汽油中有机硫化物的脱除。
同时，还将对采集的样本进行表征分析，为寻找最佳的膜分离条件提供参考。
具体实验步骤如下：（1）制备渗透汽化膜；（2）调节样品的组成和操作参数，进行膜分离实验；（3）对采集的样品进行化学分析，评估膜分离效果；（4）分析膜分离工程指标，如脱除率、通量、选择性等。
3.研究预期成果和应用价值本研究预计可获得以下成果：（1）探究渗透汽化膜分离法脱除汽油中有机硫化物的机理；（2）建立汽油中有机硫化物的分析和评价方法，评估膜分离效果；（3）优化膜分离条件，寻找最佳分离条件；（4）分析膜分离工程指标，探究其应用前景和实用性。
本研究的应用价值在于为汽油燃料中硫化物的减排提供新的物理处理方法，对环境保护和人体健康保护都具有积极的作用。
此外，研究成果还可应用于汽车加油站等相关领域，为相关企业提供技术支持和决策参考。
渗透汽化论文(渗透汽化膜分离技术的进展及应用)
渗透汽化膜分离技术的进展及应用摘要: 综述了渗透汽化膜传递理论研究的现状, 分析了各种模型的特点, 并就渗透汽化膜传递理论的研究方向提出了建议。
叙述了渗透汽化过程的新进展,并着重介绍了它在石化中的四方面应用,即(1) 有机溶剂及混合溶剂的脱水；(2) 废水处理及溶剂回收；(3) 有机混合物的分离；(4) 化学反应过程中溶剂的脱水。
关键词:渗透汽化；传递理论；模型；膜组件；脱水膜前言渗透汽化(Pervaporation, 简称PV ) 是用于液体混合物分离的一种新型膜技术。
自80年代以来, 渗透汽化技术得到了很大的发展, 目前世界范围内有100 多套工业装置。
然而, 渗透汽化膜分离的机理由于涉及到渗透物和膜的结构和性质, 渗透物组分之间、渗透物与膜之间复杂的相互作用, 涉及到化学、化工、材料、非晶态物理、统计学等学科的交叉, 研究工作的难度较大, 认识也不够深入。
也提出了几种描述渗透汽化膜传递机理的模型, 其中主要有溶解扩散膜型和孔流模型[1]。
膜技术作为一种高新技术,近30 多年来获得了极为迅速的发展，已在石油化工、海运、冶金、电子、轻工、纺织、食品、医疗卫生、生化制药、环保、航天等领域内广泛应用，形成了独立的新兴技术产业。
据专家断言:“今后，谁掌握了膜技术,谁就掌握了石油化工技术的未来”。
1 渗透汽化过程传递机理1.1溶解扩散模型溶解扩散模型认为PV 传质过程分为三步: 渗透物小分子在进料侧膜面溶解(吸附) ; 在活度梯度的作用下扩散过膜; 在透过侧膜面解吸(汽化)。
在PV 的典型操作条件下, 第三步速度很快, 对整个传质过程影响不大。
而第一步的溶解过程和第二步的扩散过程不仅取决于高聚物膜的性质和状态, 还和渗透物分子的性质、渗透物分子之间及渗透物分子和高聚物材料之间的相互作用密切相关。
因而溶解扩散模型最终归结到对第一步和第二步, 即渗透物小分子在膜中的溶解过程和扩散过程的描述。
一般研究者都认为PV 过程的溶解过程达到了平衡[2]。
渗透汽化膜法汽油脱硫技术研究进展_孔瑛(1)
第31卷 第3期膜 科 学 与 技 术V o l.31 N o.3 2011年6月M EM BR AN E SCI EN CE A ND T ECH N OL OG Y Jun.2011渗透汽化膜法汽油脱硫技术研究进展孔 瑛*,卢福伟,吕宏凌,杨金荣,刘荣坤(中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,青岛266555)摘 要:膜法汽油脱硫技术是一种新型汽油脱硫技术,具有投资和操作费用低、可进行模块化设计,易于放大扩容和建造等优点,当前倍受石油化工界的广泛关注。
文章从膜材料的选取,组件的设计以及技术的放大应用等方面对膜法汽油脱硫技术进行了综述,并指出了该技术在今后的研究方向.关键词:汽油;渗透汽化;脱硫中图分类号:T Q028.8 文献标识码:A 文章编号:1007-8924(2011)03-0162-10随着世界各国对环境保护的日益重视以及环保法规的日益严格,生产低硫及超低硫汽油正逐渐为人们所关注[1,2].近年,欧、美等国家和地区汽油的硫含量由200 g/g降至50 g/g,甚至提出了硫含量为5~10 g/g的 无硫汽油 的建议.我国车用汽油国家标准从2005年起执行汽油硫含量不大于500 g/g 的规定,与国外先进标准相比尚有一定的差距.FCC 汽油是汽油的主要来源,降低FCC汽油中的硫含量是降低汽油硫含量的关键[3,4].传统加氢脱硫虽能有效地脱除如噻吩类等较难脱除的硫化物,但普遍存在损失辛烷值、设备投资和操作费用等不足,因此迫切需要其它低成本的FCC汽油深度脱硫技术.近年来,膜技术的发展和应用,为石化工业注入了新的活力.尤其是各类合成高聚物分离膜的发展,以其能耗低、单级分离效率高、过程简单、不污染环境等优点,在化工单元操作中的应用越来越广泛[5-7].膜分离技术在炼油工业中的应用正成为当今膜分离科学的研究开发热点[8,9].膜分离法汽油脱硫技术在炼油和膜分离领域均是崭新的技术,与传统的汽油脱硫技术相比,膜法汽油脱硫技术具有投资和操作费用低、可深度脱硫、损失辛烷值少、易于放大扩容和建造等优点[10].自2002年德国Grace Davison公司开发了名为S-Br ane的膜分离工艺用于汽油脱硫过程以来,各国的研究者在膜法汽油脱硫技术领域已经取得了一些研究成果,国外研发单位主要有Exxon Mobil公司、TransIonics公司和Marathon Oil公司,国内进行此项研究的主要有中国石油大学(华东)、清华大学和天津大学等院校.本文将结合中国石油大学(华东)在膜法汽油脱硫技术方面的研究情况,对膜法汽油脱硫技术的研究进展做较为详细的综述并展望该技术的工业化应用前景,为相关领域研究人员提供借鉴.1 膜法汽油脱硫技术国内外研究进展膜法汽油脱硫是一个物理过程,其主要优势在于能够将硫化物选择性透过膜,而大部分烯烃仍然保留在低硫产品中,从而有效降低因烯烃饱和造成的辛烷值损失,对传统汽油脱硫做出有益的补充.目前,该项技术的相关研究主要集中在膜材料的筛选、膜组件的制造,工艺的设计与放大等方面.1.1 渗透汽化膜材料的研究1.1.1 汽油脱硫膜材料研究概况由于膜是渗透汽化脱硫的核心组成,因而从该技术建立以来,有关汽油脱硫膜材料的报道较多.表1列出了国内外研究者报道的汽油脱硫用膜材料种类及其对不同料液的脱硫性能[11-23].收稿日期:2011-03-05基金项目:教育部新世纪优秀人才培育计划(NCET-06-0605);教育部创新团队 重质油高效转化的绿色化学与工程 ;教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20090133120008);山东省自然科学基金(ZR2009BQ011)作者简介:孔 瑛(1967-),男,四川人,博士后,教授,从事膜分离研究.*联系人 ying kong1967@y aho o.co 第3期孔 瑛等:渗透汽化膜法汽油脱硫技术研究进展 163表1 渗透汽化膜材料及其脱硫性能T able1 P V membrane materials and their sulfur remo val per formance膜进料料液浓度/( g g-1)温度/K膜后侧压力/Pa渗透通量/(kg m-2 h-1)硫富集因子参考文献PERV A P1060模拟汽油a2482971346.3 1.3 2.35[11] PERV A P1060模拟汽油a2483441319.7 6.2 2.18[11] PERV A P1060直馏汽油9202971266.4 1.10.57[11] PERV A P1060直馏汽油9203471119.7 5.00.56[11] PI(M atrimid5218)模拟汽油a2492971266.4 1.5 1.39[11] PI(M atrimid5218)模拟汽油a249340933.1 5.8 1.68[11] PI(M atrimid5218)直馏汽油826351573.20.90 1.72[11] PI(Lenzing P84)直馏汽油807350679.8 3.25 1.44[11] PU U直馏汽油439348373.20.085 5.12[11] PV P催化轻油19906655.2120 g/g**[12,13] CT A催化轻油1880393 2.66[12,13] Nafion RT M117(H+)模拟汽油b41860.5864.44[14] Nafion RT M117(N a+)模拟汽油b41860.4557.36[14] Nafion RT M117(H+)催化轻油9500.23 5.26[14] Nanofiltr atio n SR-90石脑油294 1.0[15] Nanofiltr atio n SR-90*石脑油294 4.4[15] U ltr afiltration G-10石脑油2958.2[15] Polysulfo ne SEP-0013石脑油29616.8[15] PEG模拟汽油c1200358133.30.74 5.19[16] PEG模拟汽油c300358133.30.589.39[16] PEG F CC汽油1227383133.3 1.63 3.05[16] PEG/PU F CC汽油1200383130 2.5 4.03[17] HEC正庚烷/噻吩1200358133.30.3519.5[18] HEC F CC汽油1200383133.30.78 3.467[18] PDM S正庚烷/噻吩500303 1.5 4.9[19,20] PDM S/Ag2O正己烷/噻吩500323500 2.85 4.46[21] PDM S/Ag2O正己烷/2-甲基-噻吩500323500 2.85 2.61[21] PI(6F DA-M DA)正庚烷/噻吩1028350 1.68 3.12[22] PDM S/Ni2+Y正己烷/噻吩500303 3.26 4.84[23] 模拟汽油a:1-P entene(12%),2,2,4-T r imethylpentane(33%),M ethy lcy clohex ane(13%),T o luene(42%),T hio-phene;模拟汽油b:M ethanol(10%),toluene(48%),hept ane(31%),o ctene(10%),t hiophene(1%);模拟汽油c:T hiophene,heptane(35%),cyclo hex ane(10%),hexene(40%),to luene(15%);120 g/g**:低硫汽油硫含量;N anofiltr ation SR-90*:填充液态甘油组分.但由于膜的类型不一、进料组成以及操作条件的不同,很难准确评价膜材料的优劣,因而仅以硫富集因子和渗透通量为考察目标,系统分析了表中各种脱硫膜材料.由于汽油组分比较复杂,早期大多在烃类中加入典型含硫化合物作为模拟汽油研究材料对硫化物的选择性.其中具有代表性的分离膜材料主要有Gr ace Davison公司和Ex x onM obil公司Research and Engineering部门的PERVAP1060商品膜和PVP膜.以模拟汽油为分离体系,PERVAP1060商业膜在温度为297K,膜后侧压力为1346.3Pa条件下,富硫因子为2.35,相应渗透通量为1.3kg/ (m2 h),具有一定的分离效果.然而当换硫含量为920 g/g的石脑油为原料时,该膜的富硫因子为0.56,相应渗透通量为1.1kg/(m2 h).从PER-VAP1060膜的脱硫性能可以看出,以模拟汽油开发渗透汽化膜具有一定的局限性.此后的材料开发多以工业汽油作为研究对象,同为Grace Dav ison公司开发的PUU膜以石脑油为脱硫对象,其富硫因子高达5.12,但渗透通量只有0.085kg/(m2 h),工业化应用的费用高昂.本课题组开发的PEG复合膜和H EC复合膜以FCC汽油为原料,富硫因子都164膜科学与技术 创刊30周年专刊第31卷在3.0以上,相应渗透通量完全能够满足工业化应用的要求,目前有关PEG/PVDF复合膜的中试测试已经完成.此外,Ex xonMobil公司的三乙醇胺处理Nafion.RTM.117(H+)质子交换膜、Grace Davison 公司的聚酰亚胺复合膜、聚氨酯复合膜、清华大学的聚酰亚胺复合膜,以及天津大学的PDMS/Ni2+Y分子筛共混膜等分离膜都具有一定的脱硫效果.以上研究表明,为了达到工业应用的渗透通量,往往需要以牺牲膜的选择性作为代价.因此,开发具有更高渗透通量,同时又能够保持或者提高富硫因子的高性能分离膜对减小膜面积,降低投资费用,降低能耗,从而使膜法汽油脱硫技术真正走向工业化应用具有决定性的作用.1.1.2 膜材料的选择方法表1只简单列出了专利和文献报道中涉及到的脱硫膜材料,进一步从理论上分析这些材料的共性并对新型膜材料的选择提供指导是很有必要的.溶度参数法是选择渗透汽化膜材料的有效方法,本课题组首次利用溶度参数法选择出与汽油中典型硫化物噻吩具有相似溶解度参数的PEG材料用于汽油脱硫,结果表明PEG对汽油中噻吩类硫化物具有强选择性.目前脱硫用膜材料大多经该法筛选得到.图1给出了典型的汽油组分以及报道的膜材料的溶度参数比较.由图1可知,FCC汽油中主要硫化物 噻吩类硫化物的溶度参数值与FCC汽油中代表性烃类的溶度参数有明显差别,噻吩类硫化物的溶度参数为19~21(J/cm3)1/2,而FCC汽油中大部分烃类的溶度参数为14~15(J/cm3)1/2.因而根据溶度参数理论,有可能筛选出高聚物膜材料,对硫化物比对烃类化合物具有更大的亲和力,这种亲和力的差别,反映在渗透汽化过程中就是硫化物和烃类化合物在膜中的溶解扩散速率有差别,利用这种差别可以使硫化物和烃类分离.Lin等[16]采用溶解度参数为20.1 (J/cm3)1/2的PEG为膜材料用于汽油脱硫,该材料对FCC汽油中噻吩类硫化物的富集系数为3.05. Qi等[19]选取的PDM S膜材料的溶解度参数为21.01(J/cm3)1/2,在噻吩/正庚烷模拟汽油体系中对噻吩的富集系数为4.9.然而溶度参数法仅考虑了组分在聚合物膜中的溶解因素,而未考虑扩散因素,在预测膜的选择性和渗透性方面尚不完善.Chen等[24]研究5种硫的无限稀释活度系数和无限稀释扩散系数,表明有机硫在PDM S中的传质由扩散步骤控制.陈天泉等[25]发现渗透汽化膜对有机硫的选择性受溶解和扩散两个过程控制,是有机硫与膜的相溶性及有机硫分子结构共同作用的结果,不能仅用溶度参数法解释.此外,由于分子模拟可以描述小分在微小时间内在高分子链段中的动态行为,可深入了解其扩散机理,因而在膜材料选择中具有较好的应用前景.卢福伟等[26]尝试了以分子动力学模拟典型汽油组分在PEG表明的吸附能的不同以及在PEG分子链间的传递行为.结果表明,PEG对汽油中的含硫化合物具有一定的吸附选择性与扩散选择性,这与实验趋势相同.因而,分子模拟用于汽油脱硫材料的选择具有可行性.图1 膜材料和典型汽油组分的溶度参数比较F ig.1 Com par ison on solubility par ameters of g aso lineco mponents and membrane materia ls小分子在聚合物中的溶解扩散过程不仅取决于渗透物和聚合物膜的性质和状态,还与渗透物分子间、渗透物与膜间的相互作用有关[27,28],需要在日后的研究中加以关注.1.1.3膜材料的改性前文所述的各类膜材料与汽油中硫化物有较强的亲和力,这种较强的相互作用会使硫化物在膜中溶解度增加,从而达到脱硫目的.但由于二者的作用力太强,长时间接触会使膜极度溶胀甚至溶解,导致膜的机械强度急剧下降,渗透通量大大增加而硫富集因子大大降低.考虑到这一情况和FCC汽油体系的复杂性以及渗透汽化操作的特殊要求,需要对膜材料进行进一步改性,以期获得具有更好的耐温性能、耐溶剂性能和分离性能的改性膜材料.交联、共混、填充以及共聚都是常见的膜材料改性方法.为了取得可以耐受汽油复杂组分的优良膜材料,研究者对脱硫用膜材料进行了一系列的改性第3期孔 瑛等:渗透汽化膜法汽油脱硫技术研究进展 165研究.交联是利用交联剂与高分子反应,形成网络立体状结构,可增强膜的耐溶胀性.Q u 等[18]考察了不同交联度对H EC 膜脱硫性能的影响,其结果表明,随着交联度的增加,膜的硫富集因子增加,但通量随之下降,当交联密度为0.2时,硫富集因子为3.47,相应渗透通量为0.78kg /(m 2 h).林立刚等[16]利用交联改性成功地提高了PEG 脱硫膜材料的耐溶剂性能和分离性能,交联改性前后的PEG 膜材料的硫富集因子分别为3.31和7.31.清华大学[20,21]也采用交联的方法对PDMS 膜进行改性提高了其综合性能.Lin 等[17]将PEG 与PU 共混,硫富集因子与通量都得到了提高.Nair 等[29]将银离子与PDMS 共混使膜对汽油中噻吩硫的选择性得到了提高.Xu 等[30]也将无机离子与有机膜杂化促进含硫化合物在膜中的传递,取得了相似的效果.Marathon Oil 公司[15]通过填充甘油使Nanofiltration SR -90商业膜的硫富集因子从1提高到4.4.综合来看,这些材料改性手段是提高膜综合性能的有效方法.以上传统的膜材料改性大都关注于宏观分离性能,而对高分子膜材料的微观结构研究较少.本课题较为深入研究了共聚高分子膜材料的聚集态结构,并通过改变膜材料的微观结构调控膜的分离性能.Lu 等[31]考察了聚丙烯腈-聚乙二醇(PAN-PEG)嵌段共聚膜微相结构对汽油脱硫性能的影响,如图2所示.结果表明,汽油组分对PAN-PEG 共聚膜的微相结构产生一定的影响.汽油中的含硫化合物和芳烃能够使共聚物中的PEG 链段发生聚集,从而在膜中形成对硫化物与芳烃的选择性通道,其他汽油组分被截留在原料侧,并且可根据膜中聚乙二醇链段的含量增减通道的数量,从而调控膜的分离性能.Lu 等[32]还将PEG 与聚酰亚胺嵌段共聚,在不图2 PA N-PEG 嵌段共聚物微相结构Fig.2 M icr o structure of PA N -b -P EGcopolymer membranes明显降低分离因子的前提下,显著提高了聚酰亚胺膜的渗透通量,其原理与PAN-PEG 共聚膜相似.1.2膜组件的开发渗透汽化使用的膜组件可以是板框式、管式、卷式和中空纤维式.渗透汽化汽油脱硫对膜组件的材质和结构都有特殊要求:料液为有机溶剂,且在高温下操作,对组件和密封材料要求苛刻;膜后侧需有较大的流动空间,从而使渗透物组分能够很容易地排除系统,并减小膜后侧气体的流动阻力.由于汽油组分复杂,对膜组件的要求较高,目前在渗透汽化脱硫领域获得应用的主要有板框式、管式和卷式膜组件.1.2.1 板框式膜组件板框式膜组件已经在乙醇脱水等领域的放大生产中获得广泛的应用,属于较为成熟的膜组件.这种类型膜组件通常以两张膜为一组,背靠背地安置在间隔组件的两个表面,在两块膜之间形成渗透物腔室;在两块膜上安置端板并以密封垫圈密封,使膜表面和盖板间形成原料腔室[33].生产中可根据处理要求串联系列的间隔组件得到所需要的膜面积.Lin 和Kong 等[34-38]制备了PEG/聚醚砜(PES)、PEG/聚偏氟乙烯(PVDF)等稳定性符合工业生产的复合膜.Lu 等[39]考察了以PEG/PV DF 复合膜装填的板框式组件脱硫效果,该组件的装填面积为1.4m 2.研究结果表明,该组件在1000h 的运行过程中膜性能保持稳定,其硫富集因子保持在3.0左右,相应通量约为2.6kg/(m 2 h).1.2.2 卷式膜组件卷式膜组件也是用平板膜制成,组件在结构上和板框式系统相似,其间隔器和盖板都是由柔性材料制作,可以卷在一个中心集合管上.在工业上卷式膜组件应用比较广泛、与板框式组件相比、卷式膜组件具有设备紧凑、单位体积内的膜面积大等优点.该组件的缺点在于渗透的路径长度较短.由于路径长度、渗透空间的设计等限制,可能会引起渗透侧明显的压降,因而其传质推动力较低.White 等[11-13]用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚脲/氨酯(PU U)等不同膜材料和卷式膜组件进行渗透汽化FCC 汽油脱硫的工艺研究,考察了温度对渗透通量和富硫因子的影响.然而由于组件清洗不便,膜有损坏时不易更换,尤其是料液空间对粒子起到筛分的作用,容易被微粒物质堵塞,限制了其在汽油脱硫领域的发展.1.2.3 管式膜组件管式膜组件由管式膜制成,结构原理与管式换166膜科学与技术 创刊30周年专刊第31卷热器类似,管内与管外分别走料液与透过液,管式膜的排列形式有列管、排管或盘管等.膜被刮制在圆管状的支撑体上,多根圆管被装填在同一个筒体中构成膜组件.由于管式膜的管径比较大,管内流速便于控制,膜的更换和清洗都较为便利,这对于容易产生膜污染的汽油脱硫过程来说尤为合适.S-brane技术采用管式膜组件用于渗透汽化脱硫研究[40].该组件将管式膜安装在直径2m,长度6m 的真空罩中,装填面积为1000m2,但对支撑材料与活性皮层并没有进行报道.其研究结果表明,该组件成功将汽油中硫含量从400 g/g降至30 g/g,低硫汽油收率为80%.装置运行情况表明,该套组件在6个月的不间断运转中,膜性能保持稳定.由于汽油组成复杂,在脱硫过程中膜污染情况较为严重,在不同的渗透汽化膜组件中,板框式与管式组件能够有效克服污染带来脱硫性能下降的问题,为膜法汽油脱硫技术的工业化应用奠定了基础.1.3 工艺条件对脱硫性能的影响进料组成、料液温度、膜后侧压力、以及进料流率都是渗透汽化过程的重要操作参数.实际上,不考虑这些操作参数时很难评价某种膜的优劣.系统研究各项工艺条件对膜性能的影响可以为技术的工业放大提供基础数据.1.3.1 汽油组成的影响汽油是几百种组分组成的复杂混合物,各类烃和硫化物的性质不同,也会对膜的综合性能产生较大的影响.系统考察汽油组分对膜性能的影响有助于在获得深入理解的基础上进一步提高膜性能.中国石油大学(华东)对胜利油田胜利石化总厂的FCC汽油进行了色谱全分析,确定了汽油中烃类和硫化物的详细组成[34].烃族分析表明,FCC汽油主要由链烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃组成.林立刚等[34]通过向正庚烷和噻吩模型化合物中逐次加入甲苯、环己烷和己烯系统考察了各类烃对膜性能的影响.研究结果表明,以甲苯为代表的芳香烃和己烯为代表的烯烃的加入大大加剧了膜的溶胀,使膜的渗透通量增加而硫富集因子降低;环烷烃和链烷烃对膜性能影响不大.亓荣彬等[21]通过对PDM S膜在不同模拟汽油中性能的研究,取得了类似的结论. 1.3.2 汽油硫含量的影响目前各炼油厂FCC汽油硫含量并不相同,考察进料组成特别是硫含量不同对膜性能的影响是很有必要的.亓荣彬等[19]研究了料液硫含量变化(500~2500 g/g)对PDM S膜性能的影响,结果表明进料浓度对膜的总通量和选择性影响不大,但噻吩的分通量随之增加.林立刚等[34]通过改变模型化合物中噻吩含量,考察了进料硫含量从200 g/g增加到2000 g/g时,膜的渗透汽化性能变化情况,结果表明,硫富集因子随着进料硫含量的增加而降低,但硫含量达到600mg/kg后,降幅较小.随着进料硫含量的增加,膜的渗透通量先大大增加而后基本保持稳定.这是因为,随着料液硫含量的增加,硫化物对膜的溶胀作用增大,提高了膜中高分子键的移动能力,膜的孔隙增多,硫化物分子和烃类小分子扩散速度加快,使膜的渗透通量增大.当进料硫含量提高到一定程度后,硫化物在膜表面的浓度达到饱和,膜也达到溶胀平衡,此时小分子的渗透速率随硫含量的增加而提高很少,因此膜的渗透通量基本保持恒定;但此时硫化物与烃类在渗透液中浓度比值的增加值却低于原料液中硫化物与烃类浓度比值的增加值,使得硫富集因子随进料硫含量的增加而降低.1.3.3操作条件的影响料液温度、膜后侧压力以及进料流率都是渗透汽化过程的重要操作参数.实际上,不考虑这些操作参数时很难评价某种膜材料的优劣.系统研究参数对膜性能的影响可以为技术的放大和过程设计提供基础数据.料液中硫化物、烃类小分子透过高分子膜是一个传质过程,温度的变化会对这两类组分的溶解和扩散产生影响.从溶解扩散机理来看:(1)操作温度的上升,膜内高分子链段运动加剧,高分子链变得柔软、松弛,有利于分离组分在膜内的扩散;(2)操作温度的上升使硫化物和烃类在膜内的溶解度均上升,同时二者在膜内扩散系数增大;(3)操作温度的上升,膜渗透侧组分的饱和蒸汽压升高,使渗透物通过膜的传质推动力增大,有利于分离组分透过膜;(4)温度升高,小分子在膜中的扩散速度加大,因而渗透速度增加,渗透通量增加.而温度持续升高,缩小了两类组分在膜中的溶解度和扩散速度之间的差别,减弱渗透组分与膜的相互作用,使膜的分离系数下降.林立刚等[41]系统研究了进料温度对PEG膜性能的影响,结果表明,随着料液温度的提高,膜的渗透通量增加,硫富集因子先是有所提高,在85 (噻吩、正庚烷模拟体系进料)和105 (FCC汽油进料)附近达到最大值,而后有较大幅度的降低.清华大学[19]、Grace Daviso n公司[11]和Ex xo nM obil Re-第3期孔 瑛等:渗透汽化膜法汽油脱硫技术研究进展 167search and Engineering公司[13]分别针对开发的PDM S、PERVAP1060商业膜和PV P膜材料进行了温度与膜性能关系研究,取得了类似的结果.膜后侧压力的变化将会影响到过程的推动力,因此它对渗透汽化过程有较大的影响.林立刚等[41]系统研究了进料温度对PEG膜性能的影响,结果表明,随着膜后侧压力的增加,渗透通量随之减小.但在压力小于133.32Pa(1mm H g)时,减幅不大,说明在高真空条件下,渗透通量对膜后侧压力变化不敏感;当压力大于133.32Pa(1m mH g)后,渗透通量随膜后侧压力增加而大幅降低,当膜后侧压力为3999.6Pa(30m mH g)时,通量在0.1kg/(m2 h)以下.这是因为透过侧压力增加,传质的推动力减小,分子脱附的速度减慢,扩散速度下降,因此渗透通量降低.在压力小于133.32Pa(1mm H g)的高真空条件下,膜的硫富集因子较高,且随着膜后侧压力的增加而逐渐增大,当压力为1399.86Pa(10.5 mmH g)时达到最大值,而后硫富集因子随膜后侧压力增大大幅下降.根据渗透汽化理论,通常情况下,膜后侧压力的变化对难挥发组分的影响更为明显,膜后侧压力的增加将会导致难挥发组分在渗透侧的相对含量减少,对于本过程,正庚烷显然比噻吩难挥发,其在渗透侧的相对含量会随膜后侧压力的增加而降低,表现为硫富集因子的增加.当压力大到一定程度时,这种差别逐渐减弱,而烃类物质由于其在进料侧浓度较大,也开始较多地透过,表现为硫富集因子的降低.渗透汽化在其它有机混合物分离体系中也有着类似的结果[42].1.4膜法汽油脱硫技术的放大上述的基础研究和工艺设计为渗透汽化膜法汽油脱硫技术的放大提供了可靠的参考,虽然一种新技术从实验室走向工业化是一个非常复杂的问题,但是鉴于该技术的优势和前景,各研究单位对技术放大进行了大量的工作.进来广泛报道的该技术相关商业化工艺是S-Br ane技术,中国石油大学(华东)也完成了膜脱硫技术的中试研究.1.4.1中国石油大学平板膜脱硫工艺中国石油大学(华东)以大量的实验室研究为基础,于2007年建立了该技术的放大装置,并进行了试运行[35].图3为石油大学平板膜脱硫放大装置.汽油进料经过滤器清洁由进料泵输送入膜组件,膜组件采用板框式设计置于真空罩中.不锈钢真空罩外壳可以维持膜组件周围的真空或低压氛围.导热油经油浴加热利用蛇行盘管在真空罩内循环,以维持料液在一定的温度水平(90~140 ).汽油进料流经组件后成为低硫产品,根据处理情况,冷凝后的低硫产品可以通过阀门收集到低硫产品罐中,也可以循环进入原料罐进行进一步处理.真空泵可以提供渗透产品透过膜所需的低压,所有透过膜的高硫产品蒸气经过冷凝后收集到高硫产品罐中.放大装置中膜组件为板框式设计,自制的不锈钢板框尺寸为250m m 200mm,单张膜有效膜面积为0.03m2,采用4张膜串联,总有效膜面积为0.12m2.结果表明,当收率为80%时,FCC汽油硫图3平板膜渗透汽化脱硫放大装置流程图Fig.3 Schemat ic diagr am of sca le-up plant flat sheet membrane for gasoline desulfurization by per vapor ation。
pdms渗透汽化膜的工业应用
pdms渗透汽化膜的工业应用PDMS渗透汽化膜（PDMS pervaporation membrane）是一种高效的分离膜，广泛应用于工业领域。
它由聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，简称PDMS）制成，具有优异的渗透性能和稳定性，因此在许多工业过程中发挥着重要的作用。
PDMS渗透汽化膜的工业应用非常广泛，其中之一是在石油和化工行业中的石油精炼过程中。
在石油精炼过程中，原油中含有不同种类的杂质，如硫化物、氮化物和氧化物等。
这些杂质会降低石油产品的质量和价值，因此需要进行分离和去除。
PDMS渗透汽化膜通过其独特的渗透性能，可以有效地将这些杂质从原油中分离出来。
具体而言，当将原油与PDMS渗透汽化膜接触时，原油中的杂质会通过膜的微孔和多孔结构渗透到膜的另一侧，而纯净的原油则通过膜的渗透孔隙传输出来。
通过这种分离过程，可以将原油中的杂质有效地去除，从而提高石油产品的质量。
PDMS渗透汽化膜还被广泛应用于食品和饮料工业中的分离和浓缩过程中。
例如，在果汁生产过程中，经过榨取的果汁中含有大量的水分和杂质。
通过使用PDMS渗透汽化膜，可以将果汁中的水分和杂质分离出来，从而得到浓缩的果汁。
这不仅可以提高果汁的品质和口感，还可以减少运输和储存的成本。
PDMS渗透汽化膜还广泛应用于环境保护领域。
例如，在废水处理过程中，废水中含有大量的有机物和污染物。
通过使用PDMS渗透汽化膜，可以将废水中的有机物和污染物分离出来，从而得到净化的水。
这对于保护环境、减少水污染具有重要意义。
PDMS渗透汽化膜在工业应用中发挥着重要的作用。
它可以在石油精炼、食品和饮料生产以及环境保护等领域中进行分离和浓缩。
通过其优异的渗透性能和稳定性，PDMS渗透汽化膜为工业过程提供了一种高效、可靠的分离技术，促进了工业的发展和进步。
渗透汽化膜技术及其应用
渗透汽化膜技术及其应用李继定;杨正;金夏阳;房满权;李祥;郑冬菊【摘要】膜分离技术是当代化工领域的高新技术。
由于它是解决人类面临的能源、资源、环境等重大问题的新技术，所以近30多年来取得了极为迅速的发展。
渗透汽化膜分离技术是一种新型膜分离技术，是典型的节能技术和清洁生产技术。
用于恒沸体系分离，与传统的恒沸蒸馏和萃取精馏相比，节能1/3~1/2，运行费节约至少50%。
本文介绍了国内外渗透汽化脱水膜工业应用情况，并重点介绍了渗透汽化汽油脱硫膜、透甲醇膜、透乙醇膜、透碳酸二甲酯膜、芳烃/烷烃分离膜研究进展及其应用的可能性。
%Membrane separation technology is contemporarily a high and new technology in chemical engineering. It has been consequently developed rapidly in recent 30 years due to the availability of solving many serious problems,such as energy,resources and environment. Membrane separation technology of pervaporation as a novel separation technology is typically energy-saving and cleaner-production technology. Compared to the conventional azeotropicdis-tillation and extractive distillation applied to azeotropicsystems,pervaporation process could lead to an energy saving of 1/3~1/2 and decrease operating costs even no less than 50%. The industrial applications of the pervaporation dehydration over the world are introduced,and re-search progresses and industrial feasibilities of several pervaporation membranes are shown in this paper,which cover gasoline desulfurization membranes,methanol and ethanolpermselec-tivemembranes,dimerthyl carbonate/methanol and arene/alkane separation membranes.【期刊名称】《中国工程科学》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】6页(P46-51)【关键词】渗透汽化;膜技术;分离;节能【作者】李继定;杨正;金夏阳;房满权;李祥;郑冬菊【作者单位】清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084【正文语种】中文【中图分类】TQ028膜分离技术是当代化工领域的高新技术。
渗透汽化膜分离研究的新进展
第９期高分子通报７・ＶｉｊａｙａＫｔⅡｎ盯Ｎ缸ｄＩｌＢ，ｓａｉｌ枷Ｍ，Ｒ咖ＫＶｓＮ，ｅｔｄ．Ｊｌ～ｌｅｍｂＳｃｉ，２００５，２６０：１４２—１５５Ｋｉｔｔｔｔｒ＾ＡｔＫ讪岫ＳＳ，ＡｒａｌａｇｕｐｐｉＭＩ，ｍｄ．Ｊ‰ｍｂＳｅｉ，２０６５，２４７：７５—８６．ＦｏｎｔｎｌｖｏＪ，ＶｏｒｌｔｍａｎＭＡｃ．ＷｉｊｅｎＪＧ．ｅｔ址．ｈｄＥｎｌｇｃＩ～‰，２∞６．４５：２００２—２００７．Ｋ“ｄｕｒ４萨啮ｙ盯ＭＹ．ｘｕｌｋ帅ｉＳＳ。
瞄ｔｔｌｌｒ＾＾ＪＭ伽由ｓｃｉ，２００５，２４６：８３一外．＾ｌ咖嘲村Ｎ，ｓａＩＩｌ？Ｏ．＾ｍＬ，ｄｓｌｃ｝啊ＩＥＩＩｇｈ∞蝴，２００５，４４：５１—５８．ＷａｎｇＸＮ．ＪＭｅ曲Ｓｃｉ，２０∞．１７０：７１．＾ｌｎｉ山㈧ＴＭ，ＮａｉｋＨＧ．ＪＡ刚ＰｏｌｙｍＳｅｉ。
２００２，９３：２４４．１ｈｄＵＳ，＾ｍｉｍｂｈ删ｉＴＭ．ＪＭｅⅢｂ铀ｉ．２００４，２２８：１９９—２０８，ｂＧ．ＫｉｋｈｉＥ．Ｍａｔ日ＩＪ№Ｍ．Ｓ雌嘣＇ｒｅｅｌｍｏｌ，２００３．３２：１９９—２０６ＷａｎｇＹＣ，ＵＣＬ，ＣｈａｎｇＰＦ．ＪＭｅｗｌ】Ｓｅｉ，２００２．２０８：３一１２．ＣｈａｐｍａｎＰＤ，ＴａｎＸＹ，ＩＡｖｉ雌ｓｔｏｎ＾Ｇ，ｄｄ．ＪＭ眦ｂＳｅｉ，２００６，２６８：１３—１９．ｓＢｔｐｒＩｍ，衄４ＳＶ，Ｂｂｍｔ眦ｈａ‘弘ＰＫ．ＪＭｅｍｂｓｃｉ．２００４，２３８：１１）３一１１５．Ｍ明山１址肺，Ｏｔ丑ｎｉｓｈｕ－ｂｅｉ，侧ｉ１甜ｉｍｄａ１．ｓ叩ＰＩｌＴｊｆｆｅｅｌｓ，，Ｉ，２００３，３２：１８１—１８９．Ｐｅ岫ＴＡ，ＦｏｎｔａｌｖｏＪ，ｖ叩帅明ＭＡＧ，ｄｄ．ＪＭ即击ｓｃｉ，２００５，２４８：７３一∞．ｎｒａ瞰蚰Ｂｔ帅Ｒ，ｓ白ｍｌＨ彻口ｈ啪Ｐ．ＩＪ岫ＦａｐＤ，ｄ正Ｊｈｈ袖Ｓｅｉ．２００２，２１０：３８９—４０９．Ｙａ｜ｌｇＪＨ，ＡＢａｅｄ４Ｍ．ＳｅｐＭＴｅｅｌｍ！．２０１）３，３２：２９—３６．１日ｃｉＡ．ＳａＩＩｉｎＳ．鱼岫ｍＧ．ＪＦｏｏｄＥ哗，２００６，７５：３６—４２．ＩＡｕＫ，Ｔｏ啦ＺＦ，ＩｉｕＬ，ｅｌａ１．ＪＭ啪ｂＳｅｉ．２００５，２５６：１９３—２０１．ＩＩｉ剐ｃｌＩｉＡ，Ｙ∞ｎＢ，＾删Ｔ，吼－１．ＪＭｅｍｂｓｃｉ，２００２，１９８：３“一３∞，ｗ蛐＿ＹＣ．ⅡＣＬ，ＬｅｅＫＲ，ｄｄ．ＪＭｅｍｂｓｃｉ，０００５，２４６：５９—６５ＵＬ，Ｘｉ∞ＺＹ，Ｔ钿ＳＪ，ｄｍＪＭ目曲Ｓｅｉ．２００４，２４３：１７７一Ｉ盯．Ｇｕ岫Ｔ，Ｐｒ鲥ｈ肌ＮＣ，Ａｄｈｉ“Ｂ，ｄｄＪＭｅｍｂｓｃｉ，２００３，２１７：４３—５３．ＫＪａ８ｙｅｔＭ．Ｍａｔｓ—Ｔ呲ｎ鲥∞．２００２，１４８：３１—３７．ＦｅｎｅｈＬ，Ｋ曩ｍｉｒ峙ｋｉＭ，Ｍａｗ∞ｎ＾Ｊ，ｄｄ．Ｊｌｇ咖出＆ｉ。
渗透汽化膜分离过程的研究和应用
渗透汽化膜分离过程的研究和应用近年来，随着科学技术的不断发展，一种具有重要意义的分离技术渗透汽化膜分离技术逐渐受到研究人员的关注。
它具有低能耗、操作简便、相对于其它分离技术而言成本低廉等诸多优点，因此已经广泛应用于工业和生物领域，用于气体分离、溶质分离、混合物精炼和加工等。
本文主要针对渗透汽化膜分离技术的原理、研究进展和近期应用进行综述，以期为其他研究者提供参考。
一、渗透汽化膜分离技术的原理渗透汽化膜分离技术是一种基于渗透差与膜选择性的分离技术。
它是利用渗透膜的尺度梯度与流体的渗透特性及膜选择性，在流体中形成一个渗透压梯度，并利用该梯度使重要物质通过膜体向两侧流动，实现对混合物的分离。
其原理可总结如下：（1）渗透膜是由一层薄型导体膜材料构成的具有显著渗透特性的半透膜，它的渗透特性与长度尺度有关。
（2）流体从渗透膜的顶部气体穿透渗透到底部液体中，形成一个渗透压梯度，使有效组分往两侧流动，从而实现对混合物的分离。
（3）渗透膜分离技术可以达到渗透精度较高的分离要求，并具有低能耗、操作简便等优点。
二、渗透汽化膜分离技术的研究进展近年来，渗透汽化膜分离技术的研究进展迅猛。
无论是在基础理论研究方面，还是在应用技术研究方面，都取得了令人满意的进展。
（1）在基础理论研究方面，主要包括：（a）研究膜尺度梯度渗透压梯度和动力学特性；（b）研究膜材料吸附和结晶特性；（c）研究膜催化剂和膜反应机制；（d）研究膜的渗透特性，如渗透系数和通透系数；（e）研究膜的选择性，如膜的选择性和抗渗透性；（f）研究操作条件，如温度、压力和流量等。
（2）在应用技术研究方面，主要包括：（a）研究膜分离系统的稳定性，如膜的渗透性能随操作条件的变化；（b）研究复合膜、磁性膜及其他复合膜对混合物的分离性能；（c）开发低压渗透膜及其他新型渗透膜材料；（d）研究膜的清洗、消毒和维护。
三、最新应用目前，渗透汽化膜分离技术已经广泛应用于工业和生物领域，如气体分离、溶质分离、混合物精炼和加工等。
化工设备-渗透汽化膜分离节能技术及其应用
丙醇脱水16个、其它有机溶剂脱水16个、酯化反应脱水4个、
醚化反应脱水4个、三乙胺脱水1个，从废水中回收四氟乙烯1 个。按年增15％保守估算，至2005年底，该公司约有215套渗
透汽化工业装置在运行。
二、渗透汽化膜分离技术应用现状
国内： 清华大学、浙江大学、复旦大学、中科院化学所、长春应 化所等（有机膜）。南京工业大学、大连理工大学等（无机 膜） 清华大学和中石化燕化公司，1999年，渗透汽化苯脱水工 业中试；2000年，渗透汽化碳六油脱水中试。 苯：600ppm 脱水至 30ppm以下 碳六油： 200ppm 脱水至 5ppm 以下
The dehydration of an IPA/water stream of 1875 kg/h from 80 wt % up to 99.9 wt % product purity with a solvent recovery of 99.98%, 2004
90
Running Cost Investment Cost
1、含水恒沸体系脱水
大部分醇类、酮类等与水形成恒沸体系 用工业乙醇生产无水乙醇节能75％
2005年我国生产无水乙醇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，这样需要脱
水处理保守估计也要大于150万吨，另外，可以预期，我 国燃料乙醇产量将呈大幅上升趋势。
三、可直接工业应用的渗透汽化膜分离节能技术
2005年
8.东药集团东瑞公司乙醇脱水装置，5000t/a
2006年
9。山东新华多孚化工有限公司叔丁醇脱水装置，2000t/a
2006年
二、渗透汽化膜分离技术应用现状
2003年至今，北京蓝景膜技术工程公 司做了8个工业应用项目，其中乙醇脱水2 个、异丙醇脱水3个、叔丁醇脱水3个。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
渗透汽化膜分离法在脱除汽油中有机硫化物的应用王雪1013207077 化学工艺13级博渗透汽化技术又称渗透蒸发（Pervaporation，简称PV）技术作为一项新兴膜分离技术，以其高效、经济、安全、清洁等优点，在石油化工、医药、食品、环保等领域广泛应用，成为目前膜分离研究领域的热点之一。
该技术用于液体混合物的分离，其突出的优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统方法难于完成的分离任务。
它特别适用于蒸馏法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物及同分异构体的分离；对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除及废水中少量有机污染物的分离具有明显的技术和经济优势。
一、基本原理渗透汽化是利用膜对液体混合物中各组分的溶解扩散性能的不同，实现组分分离的一种膜过程，见图1（a）。
在渗透汽化过程中，料液侧（膜上游侧）通过加热提高待分离组分的分压，膜下游侧通常与真空泵相连，维持很低的组分分压，在膜两侧组分分压差的推动下，各组分选择性地通过膜表面进行扩散，并在膜下游侧汽化，最后通过冷凝的方式移出1。
有机溶剂脱水渗透汽化分离的原理见图1（b）。
图1（a）Schematic diagram of pervaporation process2图1 （b）有机溶剂脱水渗透汽化分离的原理二、渗透汽化膜1.有机膜渗透汽化的主要作用元件是渗透汽化膜，膜的性能对渗透汽化过程有决定性的影响。
渗透汽化膜按照功能可分为亲水膜、亲有机物膜和有机物分离膜3种。
亲水膜又称为优先透水膜，其活性分离层又含有一定亲水性基团的高分子材料制成，具有一定的亲水性。
目前应用最广泛的亲水性商品膜是GFT膜，其分离层是聚乙烯醇。
在全球商业化的渗透汽化装置中，约90%的GFT膜都是由德国预案GFT公司及其相关单位开发的。
目前已有相关学者开始研究亲水性膜在火箭燃料肼、不对称二甲肼和甲肼脱水过程中的应用3456。
亲有机物膜又称优先透有机物膜，通常由低极性、地比表面积和溶解度参数小的聚合物（如聚乙烯、聚丙烯、有机硅聚合物、含氟聚合物、纤维素衍生物和聚苯醚等材料）制成。
尽管亲有机物膜在渗透汽化膜分离过程中具有非常高的潜在应用价值，且世界范围内对该膜已有广泛研究，但目前能实现工业化应用的还很少。
有机物分离膜可适用的分离体系多且性质差异大，膜材料的选择没有普遍规律，必须针对分离体系的物理化学性质进行选择和设计，主要有芳烃-烷烃分离膜、醇-醚分离膜以及同分异构体分离膜。
2.无机膜相对于有机膜，无机膜具有优良的热稳定性、化学稳定性、机械稳定性、耐酸碱、微生物侵蚀和耐氧化性等优点。
这些优点使无机膜的发展备受科技界的重视，具有非常广阔的应用前景7。
无机膜按材料可分为陶瓷膜、合金膜、高分子金属配合物膜、分子筛膜和玻璃膜等。
多孔无机膜的制备方法主要有：固态粒子烧结法、溶胶-凝胶（Sol-Gel）法、阳极氧化法、薄膜沉积法、分相法和水热合成法等。
已经商品化的多孔膜主要是超滤和微滤膜，其制备方法以粒子烧结法和Sol-Gel法为主。
粒子烧结法制备的膜孔径范围一般在0.1～10μm，适应于微孔过滤。
目前已开发的商品化微滤膜主要有氧化铝膜、氧化钛膜和氧化锆膜。
Sol-Gel技术可以制备超滤范围的小孔径膜，目前采用该技术制备的已经商品化的超滤膜有氧化铝膜、氧化钛膜、氧化硅膜和氧化锆膜8。
近年来，有关Sol-Gel 技术的研究主要集中在制备孔径小于2 nm的纳滤膜和气体分离膜。
分子筛膜作为无机膜的一种，具有良好的热稳定性、化学稳定性和分离选择性。
通过调节硅铝比可以调节分子筛膜的亲疏水性，如高硅铝比的MFI分子筛膜具有很强的疏水性，而低硅铝比的A分子筛膜具有很强的亲水性。
另外，分子筛本身具有催化活性，通过分子筛膜可以从分子水平上实现分离和催化一体化；同时由于分子筛的孔径尺寸一定，所以在催化反应中具有择形性。
这些优越性使得分子筛膜具有良好的应用前景。
分子筛膜的种类很多，根据不同的应用目的选择不同的制备方法，其制备方法主要有原位水热合成法910、二次生长法1112131415、嵌入法1617和微波加热法1819等。
3.有机-无机复合膜有机-无机复合膜兼顾了有机膜和无机膜的优点，其制备方法通常为Sol-Gel 法。
将有机-无机复合膜用于渗透蒸发还处于研究阶段，目前已商品化的有机-无机复合膜仅有Sulzer Chemtech公司生产的PERV AP 1070，它是一种交联的聚二甲基硅氧烷-硅酸盐/聚丙烯腈复合膜，可用于高度水溶性有机物的去除。
三、渗透汽化膜膜组件渗透汽化过程使用的膜组件可根据不同的膜材料和膜形状进行选择，膜组件可以分为板框式、螺旋卷式、圆管式和中空纤维式4种。
有机膜主要采用板框式膜组件，便于分离器内物料的加热并减小渗透侧气体的流动阻力。
而管状无机膜主要采用圆管式膜组件。
为了降低温度极化和浓度极化效应导致膜分离性能降低的影响，专利20阐述了一种新型恒温管式膜组件（见图2），原料液在由管状膜与加热腔形成的环形夹层中进行换热和分离，原料液通过加热腔中的加热介质直接加热，供给混合物分离所需的热量。
该膜组件可用于渗透汽化和蒸汽渗透膜分离过程，也可用于膜分离与催化反应相结合以强化酯化反应、酯交换反应等的催化膜反应器。
图2 恒温管式膜组件四、脱除汽油中有机硫化物1.纤维膜脱硫技术武汉石油化工厂引进美国Mreichem 公司的纤维膜脱硫技术，用于联合重油催化裂化装置汽油脱臭，运转结果表明，产品质量稳定，成本降低21。
Mreichem 公司提供的MERICATSM专利技术以纤维膜接触器为主体，外表为圆筒形结构，筒体内装有极多的长而不间断的超细金属纤维丝，这些纤维丝提供了大的有效接触面积。
进入接触器的碱液先湿润金属纤维，然后随着碱液流过接触器管路进入分离器窄器，在每根纤维全长上形成了一层薄膜，碱液附着在纤维上。
汽油进入接触器，然后流经碱液包裹着的纤维之间的狭窄管路，两相界面之间的黏性拖力辅助重力使得碱膜沿纤维而下。
由于接触器中含有大量细小的纤维，所以形成一个巨大的界面。
由于纤维及其上的碱膜与其它纤维及其碱膜非常接近，所以距离非常小，汽油内的杂质必须扩散以到达接触面。
而且，由于碱膜沿着纤维的移动，界面处于不断的变化之中，这些因素共同作用产生很高的质量转移率，因而处理效率也高。
反应结束后，碱液沿着纤维进入容器底部，精制过的汽油在离开筒体后进入容器上部，并与碱液彻底分离。
纤维膜接触器与传统的传质设备相比具有以下优点：(1)产生较大的单位体积下的质量转移界面；(2)通过缩短转移距离，延伸近距离接触，更新接触面产生高效的界面；(3)实现无相扩散的界面接触，从而避免夹带问题；(4)大幅减小相分离的驻留时间，因而减少设备尺寸；(5)比传统的混合－沉淀系统所需能量更少；(6)容许相比率在更大范围内作调整，因而可以获得最大的质量转移效率；(7)由于设备体积小，维护工作量小，能耗低，可以节约资金和运作成本；(8)便于在原装置上进行改造；(9)碱耗和碱渣排放量小；(10)连续开工率大大提高。
2.S-Brane 膜法脱硫工艺图 3 S-Brane 工艺的性能雷斯-戴维逊公司和苏尔寿膜系统公司开发出了低费用方法以生产超低硫汽油称为S-Brane 的新工艺使用膜分离将FCC 含硫化合物浓缩为极少的馏分，这一技术可直接处理轻和中沸程范围的汽油。
这种简易的膜系统可将进料汽油物流分离成二种产品物流。
一种物流(未渗透物)为约70%~85%的进料汽油，含硫小于30ppm。
另一物流为含大量硫化物的少量物流，送去进一步加工，如图 3 所示。
进料物流进入系统，通过定制的聚合膜分离，这种膜对含硫分子有高的选择性。
随着汽油进入膜组件，含硫分子和一些烃类进入膜结构中，其他的分子则被排斥在外。
膜的背面一侧(渗透侧)加以减压，驱使杂质通过膜，并使这些化合物蒸发。
一旦通过膜，蒸气被冷凝器冷凝，并进一步送去脱硫处理。
该处理技术中不发生任何化学反应。
S-Brane技术具有以下几个突出的优点(1)模块化设计(可扩容和易于建造)，该技术易于放大。
关键设备包括膜组件和外壳、冷凝器、制冷系统、减压和进料泵；(2)运转时间长，易于维修；(3)工作温度低，无需加热炉，系统工作在低温(90~120 ℃)下；(4)无再组合反应。
过程不产生H2S，并且工作在低温和低压下，因此不发生烯烃/H2S 再组合反应；(5)脱除芳烃。
系统的主要目的不是脱除芳烃，但经过该工艺过程后未渗透物芳烃浓度大大降低，为汽油低苯浓度的未来规范带来附加效益；(6)无辛烷值损失。
该工艺目前在国外已经工业示范成功，极具工业应用前景22。
五、结语总之，对油品质量要求的提高促进了脱硫技术的发展，汽油脱硫的最终目的是，在保持辛烷值的同时，使硫含量达到环境法规所规定的标准，并且不改变汽油的稳定性和色度。
采用加氢技术脱硫是工业上可行的。
但是对汽油馏分来说，脱硫和保持辛烷值及液体收率是相互矛盾的，因此，非加氢脱硫技术得到了快速的发展。
目前我国进口高硫原油日渐增多，加氢技术耗费太大，所以汽油的吸附脱硫、氧化脱硫和膜过程脱硫等非加氢工艺的开发将具有非常广阔的市场应用前景，相信更深入的研究将会引发脱硫技术更大的飞跃。
参考文献1陈翠仙. 渗透蒸发与蒸汽渗透［M］. 北京：化学工业出版社，1997.2Mortaheb, H. R.; Ghaemmaghami, F.; Mokhtarani, B., A review on removal of sulfur components from gasoline by pervaporation.[J] Chemical Engineering Research and Design, 2012, 90 (3), 409 - 432.3Sridhar S，Susheela G，Jayasimha R G，et al. Crosslinked Chitosan Membranes：Characterization and Study of Dimethylhydrazine Dehydration by Pervaporation［J］. Polym Int，2001，50（10）：1156 - 1161.4Sridhar S，Ravindra R，Khan A A. Recovery of Monomethylhydrazine Liquid Propellant byPervaporation Technique［J］.Ind Eng Chem Res，2000，39（7）：2485 - 2490.5Ravindra R，Sridhar S，Khan A A，et al. Pervaporation of Water，Hydrazine and Monomethyl-hydrazine Using Ethylcellulose Membranes［J］. Polymer，2000，41（8）：2795 -2806.6Sridhar S，Srinivasan T，Virendra U，et al. Pervaporation of Ketazine Aqueous Layer inProduction of Hydrazine Hydrate by Peroxide Process［J］. ChemEngJ，2003，94（1）：51 - 56. 7Jonquieres A，Clement R，Lochon P，et al. Industrial State-of-Art of Pervaporation and VaporPermeation in the Western Countries［J］. JMembrSci，2002，206（1/2）：87 - 117.8徐南平. 无机膜的发展现状与展望［J］. 化工进展，2000，19（4）：5 - 9.9Lai R，Gavalas G R. ZSM-5 Membrane Synthesis with Organic-Free Mixtures［J］.MicroporousMesoporousMater，2000，38（2/3）：239 - 245.10Kusakabe K，Kuroda T，Morooka S. Separation of Carbon Dioxide from Nitrogen UsingIon-Exchanged Faujasite-Type Zeolite Membranes Formed on Porous Support Tubes［J］. JMembr Sci，1998，148（1）：13 - 23.11Lovallo M C，Tsapatsis M. Preparation of an Asymmetric Zeolite L Film［J］. ChemMater，1996，8（8）：1579 - 1583.12张雄福，王金渠，刘长厚. ZSM-5型沸石膜的合成及应用与乙苯脱氢反应研究进展［J］. 膜科学与技术，2000，21（2）：55 - 61.13李永生，江志东，王金渠. 在多孔陶瓷管上合成ZSM-5型沸石膜［J］. 大连理工大学学报，2000，40（1）：57 - 60.14Kondo M，Komori M，Kita H，et al. Tubular-Type Pervaporation Moudle with Zeolite NaAMembrane［J］. JMembrSci，1997，133（1）：133 - 141.15Aoki K，Kusakabe K，Morooka S. Gas Permeation Properties of A-Type Zeolite Membrane Formed on Porous Substrate by Hydrothermal Synthesis［J］. JMembrSci，1998，141（2）：197 - 205.16Boom J P，Punt I G M，Zwijnenberg H，et al. Transport Through Zeolite Filled PolymericMembranes［J］. JMembr Sci，1998，138（2）：237 - 258.17Dotremont C，Brabants B，Geeroms K，et al. Sorption and Diffusion of Chlorinated Hydrocarbons in Silicalite-Filled PDMS Membranes［J］. J Membr Sci，1995，104（1/2）：109 - 117.18Han Yu，Ma Hao，Qiu Shilin，et al. Preparation of Zeolite A Membranes by Microwave Heating［J］. MicroporousMesoporous Mater，1999，30（2/3）：321 - 326.19Bonaccorsi L，Proverbio E. Microwave Assisted Crystallization of Zeolite A from Dense Gels［J］. JCrystGrowth，2003，247（3）：555 - 562.20中科院嘉兴中心成都有机所分中心，中国科学院成都有机化学有限公司. 一种新型恒温管式膜组件：中国，201543385U［P］. 2010-08-11.21刘德仿. RFCC汽油纤维膜脱硫新技术及其应用[J].化工进展,2004,23(1):88-9022黎元生,侯娜,马艳秋,等.从2002年NPRA年会看超低硫燃料生产技术发展动向[J].炼油设计,2002,32(10):10-13。