用于烯烃/烷烃分离的气体膜分离与载体促进传递耦合过程的原理与理论分析

摘要

提出了一个用于烯烃/烷烃分离的膜/载体/膜耦合分离概念，并通过薄层厚度为300μm的4 mol/L AgNO3载体溶液，从理论上模拟了乙烯/乙烷在膜/载体/膜夹层耦合系统内的传递与分离特性。通过理论模拟发现，气体分离膜与薄层载体溶液的竞争与耦合支配着膜/载体/膜夹层耦合系统的分离性能。对于低渗透通量玻璃态的气体分离膜来说，膜/载体/膜夹层耦合系统的理想分离系数接近气体分离膜分离系数αm。对于高渗透通量橡胶态气体分离膜来说，膜/载体/膜夹层耦合系统的理想分离系数趋近于载体溶液的分离系数αc,对于包含高渗透通量的气体分离膜和相对较薄层乙烯载体溶液的膜/载体/膜夹层耦合系统，可以获得高的乙烯渗透通量和较高的乙烯/乙烷分离性能。膜/载体/膜夹层耦合系统克服了液膜的不稳定性以及气体分离膜的低选择性，既可以在烯烃/烷烃分离所要求的压力下进行(600～1000kPa)，又解决了载体溶液的泄露问题，同时载体溶液的蒸发损失也可以通过烯烃载体溶液的循环进行补充和平衡，具有广阔的应用前景。