中國二氧化碳捕集與地質封存首次規模化探索（簡體書）

4.膜分離法
膜分離法是利用某些聚合材料制成的薄膜對不同氣體組分的滲透率（速率）差異來分離氣體的技術，每種組分透過膜的速率與該氣體的性質、膜的特性及膜兩邊的壓差有關。膜分離的驅動力是壓差，當膜兩邊存在壓差時，滲透率高的氣體組分以很高的速率透過薄膜，形成滲透氣流，滲透率低的氣體則絕大部分在薄膜進氣側形成殘留氣流，將兩股氣流分別引出，從而達到分離的目的。煤制油化工的常見氣體組分中，H2、CO2、H2O、H2S的滲透能力較強，而N2和CH4的滲透能力相對低一些。
從20世紀70年代開始，許多國家對膜分離技術用于氣體分離進行了工業試驗。美國Monsanto公司于1979年研制出了PRISMTM膜分離器，起初用于從合成氨弛放氣中分離回收氫氣，后來也用于從天然氣中分離CO2。其他主要利用膜分離技術從天然氣中分離CO2的公司還包括美國的UOP公司、DOW公司、NATCO公司、Air Liquid公司、Enrirogenics Systems公司以及加拿大Delta Projects公司等。近年來，國內也在油氣處理等方面做了一些研究，如作者正在承擔的國家科技支撐計劃項目也在研究開發適合于較高濃度CO2捕集的膜技術。2006年10月底，中國海洋石油總公司（簡稱中海油）海南福山油田投產運行了國內第一套膜分離脫除CO2的裝置，該裝置由中國科學院大連化學物理研究所（簡稱大連化物所）設計，所用膜來自美國空氣產品公司和日本UBE公司。裝置設計年處理天然氣量為1360×10 4m3，原料氣中CO2含量超過80％。
工業上用于CO2分離的膜材質主要有：醋酸纖維、乙基纖維素、聚苯醚、聚砜及聚丙烯等。近年來，一些性能優異的新型膜材料正不斷涌現，如聚酰亞胺膜、聚苯氧改性膜、二胺基聚砜復合膜、含二胺的聚碳酸酯復合膜及丙烯酸酯的低分子膜等，均表現出優異的CO2滲透性。膜分離法回收CO2裝置簡單、操作方便，是當今世界上發展較迅速的CO2分離回收技術。工業上膜分離采用單元形式，主要分為中空纖維型和螺旋卷型兩大類。膜分離的主要工藝流程分為一級膜分離、二級膜分離、三級膜分離及串并聯等多種流程。原料氣經過膜分離處理系統之后，分離為低壓富含CO2的滲透氣和高壓富含烴類的產品氣（滲余氣）兩股氣體。