【化工装备十年大发展】2106-2024膜接触器天然气脱碳技术工业试验通过验收

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　2024年5月消息，中国科学院大连化学物理物理研究所研究员康国栋和研究员曹义鸣团队研发的聚四氟乙烯中空纤维膜接触器天然气脱碳技术，在马来西亚国家石油公司天然气处理厂完成工业试验，各项指标满足合同要求，通过了应用单位的验收。



膜接触器天然气脱碳装置。大连化物所供图

　　天然气在开采过程中通常伴随有一定含量的酸性气体，脱碳是天然气使用和进一步加工前的必要环节。传统吸收塔技术存在体积庞大、操作弹性小等问题，在海上平台等空间受限场合的应用受到限制。膜接触器是膜与传统吸收工艺的耦合技术，整合两者各自优势，具有设备体积小、分离效率高、操作能耗低等优势，非常适合海洋环境天然气的开发和净化。

　　团队近年来在聚四氟乙烯中空纤维膜研制及膜接触器应用技术开发方面开展了深入研究，并与马来西亚国家石油公司在天然气脱碳领域进行了长期国际合作，先后完成实验室概念验证、小试及中试示范。

　　该工作是双方合作取得的新进展，膜接触器天然气脱碳工业试验装置天然气处理量为1000Nm3/h、操作压力5.2MPa。在相继系统考察了原料气组成、预处理工艺、吸收剂负载、单芯及多芯组件结构等多个工艺条件后，于2023年12月至2024年3月进行了2000余小时的连续运行试验。用户验收结果显示，膜接触器性能稳定，产品天然气中二氧化碳含量优于合同指标。

　　目前，马来西亚国家石油公司已与大连化物所签署商业化协议，致力于膜接触器天然气脱碳技术的商业推广和工业应用，并启动了双方在烟气碳捕集领域的新合作。

【化工装备十年大发展】2107-2024江苏江锅造国内首套纯国产材料裂解气急冷换热器
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梦想天空分外蓝 发表于 2024-12-24 08:03
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【化工装备十年大发展】2108-2024石化机械造燕山石化万方级大排量氢气隔膜压缩机
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碎冰 发表于 2024-12-25 09:21
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【化工装备十年大发展】2104-2024中科清能自主知识产权5吨/天氢液化装备成功下线
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膜接触器技术是膜技术与传统吸收工艺的耦合，在气液两相不直接接触的前提下实现相间传质，根本上避免了传统吸收塔工艺存在的鼓泡、液泛、雾沫夹带等弊端，并具有比表面积大、设备体积小、传质效率高、操作弹性好等优势，在气体吸收和净化领域具有良好应用前景。膜是膜接触器过程的核心和关键，其性质和性能直接决定膜接触器过程的技术经济性和实用性。聚四氟乙烯(PTFE)材料具有优异的疏水性、机械强度、化学稳定性和耐润湿性能，是膜接触器过程的最理想膜材料，但由于“不溶不熔”性质，无法采用传统的制膜方法制备，且国内外PTFE膜研发主要用于水处理领域，较少涉及膜接触器技术领域。



曹义鸣团队自2011年开始高压膜接触器脱碳技术开发，在PTFE膜研制、膜组件设计、过程模拟及应用示范等方面取得突出进展：研究纤维化调控机制，解决了制膜过程中挤出压力高、易产生缺陷、拉伸不均匀等关键技术难题，研制了具有自主知识产权的疏水PTFE中空纤维微孔膜系列产品并实现规模制备，其中内、外径仅为0.4mm/0.8mm的超细PTFE中空纤维膜是目前国际上报道的最小尺寸，显著提升膜接触器过程的技术经济性；设计开发适合高压膜接触器天然气净化过程商业化膜组件，并解决了膜接触器技术低吸收剂流速下的液相传质难题和科学问题；研制了世界首套用于天然气中酸性气体脱除的PTFE中空纤维高压膜接触器工业示范集成系统，并在马来西亚国家石油公司(PETRONAS)天然气净化厂实现工业应用，产品气中CO2含量降至50ppm以下，达到液化天然气品质，被业主称为“CO2脱除技术的新突破”。相关技术申请PCT专利3项，授权发明专利6项，创造外汇3000余万元，并曾获中国膜工业协会科学技术一等奖、英国化学工程师学会 （IChemE Awards）等奖励。

除膜吸收酸性气体净化外，PTFE中空纤维膜接触器技术在膜蒸馏脱盐、废水脱氨氮、液体脱气等领域也有很好的应用前景。开发的PTFE中空纤维膜接触器技术成功应用于提钒废水和高COD废水中氨氮的脱除，将废水中的氨氮由3000~5000ppm脱降至10ppm以下，具有能耗低、脱氨效率高、寿命长、运营成本低、操作简单等优势。



目前，基于研究团队技术成果成立了南京碧盾新膜技术有限公司，致力于高性能PTFE中空纤维膜产品生产、膜接触器技术等工艺过程开发与工业应用，相继开发出PTFE中空纤维膜接接触器脱CO2工艺与装置、废水脱氨氮工艺与装置、微滤产品，膜蒸馏产品和PTFE换热器等产品。

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