建立大型中空纤维富氮膜工业生产装置 | 中国科学院大连化物所分离膜研究历史记录之五

大型中空纤维膜富氮装置是整个膜法富氮技术水平的标志。我国是一个煤炭、石油和粮食大国，发展我国自己的大型膜法富氮技术和装置，对于我国国民经济的发展和膜分离技术整体水平的提高与进步有十分重要意义。

　　七十年代气体分离膜国内外现状、发展趋势是，膜法富氮技术适用的场合在富氮气量0.3-500NM3/hr，富氮浓度为95-98%的范围内。在更大气量或更高浓度要求范围内，尚不能与其它富氮过程相竞争。开发富氮产量为500NM3/hr，富氮浓度为>95%的膜法富氮装置有助于探索该项技术在我国市场的竞争力及应用前景。

　　中科院大连化学物理研究所拥有膜分离器生产基地，在膜技术大型化方面多年积累的经验。“七五”期间作了探索性研究，为“八五”期间完成富氮产量500NN3/hr，富氮浓度≥95%工业装置的建立奠定了基础。

 膜空分制氮工艺流程 

　　1983年大连化物所气体膜分离组对分离膜和中空纤维新材料发展现状提出意见，认为我们还处于研究或小批量，间歇性生产阶段，基本上还没有形成工业化生产。
 　　大家认识到要发展国内膜分离科研与生产的重要性，建议建立“基础研究和过程应用开发”中心，重点的武装一、二个点，并针对国际上最活跃的膜分离过程中的一、二个，从高分子材料，成膜工艺，分离器研制，一直到工业应用，形成联合体，突破和抓住一、二个过程，建立工业规模的生产，不要什么都搞，什么都上不去，钱花了不少，效果不大。建议以气体膜分离器中的氢气分离器和反渗透分离器作为攻关项目来抓。

 中空纤维式气体膜分离器

　　膜分离技术在近二十年来有了很大的突破，已经形成一门新兴的工业。例如，美国孟山都公司在1979年研制的“普里森”氢氮膜分离器，到1983年就已出口40套，价值约4000万美元。
 　　采用这种分离器来回收合成氨排放废气中的氢气，在不增加原料和动力的情况下，可增产合成氨4——5%。若以我国目前合成氨产量1500万吨计算，每年就可增产60万吨，获得二亿元左右的经济收入，而且这种分离器还可用于炼油厂、石油化工厂等加氢装置排出废气中的氢气回收和其它分离过程。上海吴经化工厂在1983年上半年引进了美国的“普里森”装置，操作稳定，经济效果明显。
 　　中国科学院大连化物所经过两年多的努力，研制出直径为25毫米的分离器，其技术性能已达到美国孟山都公司产品的水平。当年年底组装成两个分离面积为8平方米的分离器，到上海吴经化工厂进行现场试验，并与引进装置进一步进行性能对比。取得良好的试验数据，说明国产分离膜材料基本上可以与引进的技术媲美。
 　　由于使用这种分离器经济效果明显，许多化肥厂都纷纷要求引进。如果大量从国外再引进这种装置，必将严重阻碍我国膜分离技术的发展，因此建议尽快考虑我国膜分离器的试生产。据粗略估计，如果暂不考虑新建厂房和水、电、汽等公用工程和行政管理机构，有二百万元投资和一百名工程技术人员和工人，就可以建立起一个年产300台，100x3000毫米分离器的生产规模，用三年的时间就可以把国内化肥厂加以改造，同时还可以开辟在石油化工等生产领域上的应用。
 　　该项成果获得了中国科学院特等科技成果奖。此后，国家决定不再进口此类装置，由国内组织生产，国家科委将该课题列为国家“七五”攻关课题，要求到 1990年，膜分离器的性能达到国际上1984-1985年同类产品性能，并建成有一定生产规模的中试车间，同时研制新的品种，使该技术达到国际水平。
 　　1985年，中科院决定组织院内单位协作，共同研究氧、氮分离获得富氧空气。由大连化物所、兰州化物所、长春应化所、北京化学所组成院的富氧膜分离器攻关协作组。大连化物所内组成的富氧膜分离器攻关组由膜分离过程研究室江成璋、郑领英负责，主要研制卷式富氧膜分离器。此项目后被列人国家“七五”攻关计划。
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