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膜技术为经济升级添动力

发布时间:2019-10-12 19:12:03

随着产业转型升级内在需求增大,膜技术及其产品正成为驱动经济升级的动力之一。膜技术国家工程研究中心正是致力于此。

徐徜徉发现,今年向他咨询膜技术的人明显增多了。对此,他并不感到奇怪。

作为中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)膜技术国家工程研究中心(简称工程中心)的负责人,徐徜徉认为,随着产业转型升级内在需求增大,膜技术及其产品正成为驱动经济升级的动力之一。

“薄薄一层”助推转型

看似“单薄”的膜及其技术和产品,如今正在扮演着“厚重”的角色。

从学术上来讲,膜技术是通过膜的选择透过性,达到分离混合物的目的。在技术上,混合流进入膜分离器后会出来两股物流,即渗透流和浓缩流,渗透流含有较多的易通过膜的化学组分,而浓缩流含有较多的不易通过膜的化学组分。

换句话说,人们通过膜技术可以去除杂质,“捕获”想要得到的物质。

例如,通过膜技术可以对海水、苦咸水进行淡化和净化处理,达到饮用水标准,也可以将工厂废气中的某些高附加值成分进行回收利用。

在工程中心副主任周奕亮看来,膜技术是一种便捷、高效、绿色的高新技术,是我国经济打造升级版的技术推动力之一。

从大连化物所到工程中心,徐徜徉和同事们为膜技术的研发和推广已奋斗多年。

以前,客户对膜技术抱有怀疑态度,而且相对于减少污染,更关注它能带来多少经济回报。如今,随着企业节能减排转型升级需求的增强,更多企业主动在生产工艺中采用膜技术。

为推动膜技术产业发展,我国在去年还特别推出了《高性能膜材料科技发展“十二五”专项规划》。

该规划指出:高性能膜材料的发展得到了全球范围的高度重视,多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究与开发,制定了相应的研究开发计划,促进了膜材料技术和产业的强劲发展。

目前,全球膜材料产业正在向高性能、低成本及绿色化方向发展;膜材料市场快速发展,与上下游产业结合日趋紧密;膜技术对节能减排、产业结构升级的推动作用日趋明显;膜技术对保障饮水安全,减少环境污染的作用显著增强。

膜技术领域的劲旅

在国内膜技术领域,以大连化物所为重要依托的工程中心,可谓种子选手。正如武侠小说中有“南帝北丐”,膜技术业内也有“南水北气”之称,这其中的“北气”,便是指工程中心。

这一美誉也表明,该中心气体分离的技术水平尤为突出。

周奕亮向《中国科学报》记者介绍,工程中心着力发展以下三大主导产业:

首先在膜法氢回收技术应用领域,该中心具有自主知识产权的高压和中低压膜分离器产品,国内一流的工程技术应用队伍,拥有广泛的膜过程应用开发实践。

其次,在气体膜应用开发战略产业,该中心的优势主要集中在富氧、富氮膜法空分技术、有机蒸气膜应用技术开发,拥有自主知识产权和比较优势,产品已达到国际水平。

此外,在加强气体分离回收传统强项的同时,工程中心还在发展水膜事业,具有自主知识产权的超滤膜产品正在展现出显著优势。

在发展过程中,研发是工程中心工作的重要组成部分,涵盖了膜制备过程中的基本问题研究,面向实际应用过程的新型分离膜的研制、新的膜分离过程开发等。

工程中心研究发展部部长葛洁对《中国科学报》记者表示,面向实际应用的技术研发要经得起市场检验,对技术水平、工艺开发等整个体系要求都非常高,“哪个环节做得不到位,都难以过市场这一关”。

在来到工程中心之前,徐徜徉、周奕亮和葛洁都在大连化物所工作多年,有着坚实的科研基础,这使他们及其团队逐渐显示出强大的发展后劲。

近年来,这支“国家队”屡有斩获:在“2010年国家工程研究中心评价”工作中上升10位,排名第13位,在中国科学院国家工程中心中跃居第二位;2011年,国内单套处理能力最大的中石化四川维尼纶100000Nm3/h甲醇尾气氢回收项目开车成功;同年,该中心还获得中国膜工业协会科学技术奖一等奖;2012年,获得中国科学院“西部行动计划”项目支持。

从废气中寻宝

在工程中心诸多技术当中,氢气分离回收系统一直是其“拳头产品”。

该系统的原理在于,两种及两种以上的气体混合物通过高分子膜时,由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数不同,导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异。在膜两侧压力差作用下,渗透速率相对较快的气体,如氢气就会优先透过膜而被富集;而渗透速率相对较慢的气体,如甲烷、一氧化碳等气体则在膜的滞留侧被富集,从而达到混合气体分离的目的。

这一传统优势技术近年来被工程中心不断改良完善,已成为石油化工企业实现氢气回收的成熟技术。

在石油化工行业的废气中往往含有氢气等经济价值较高的成分,但却难以得到有效回收利用。

以炼油厂为例,由于炼油工艺的自身特点,在加工原油的同时,又富产大量含氢废气。在缺乏经济、便捷分离回收手段的情况下,这些氢气只能作为燃料烧掉,从而造成巨大的资源浪费。

为有效分离回收氢气,工程中心利用上述原理,研发生产了膜分离氢回收装置,为炼油厂找到了一个相对稳定、廉价的氢源。此类氢气回收系统已在金陵石化、辽阳石化、天津石化等数十家炼油厂得到应用。

而这仅仅是工程中心诸多膜技术及其产品的一个侧面。此外,该中心还拥有有机蒸气膜、富氧膜、富氮膜、超滤膜及设备等。

目前,该中心一方面着力升级现有技术,拓宽其应用领域;另一方面,也在借助其基础研究优势,开发新的膜材料及产品。

“我们的基础研究也是紧盯市场需求,工程中心争取更好地起到桥梁作用,缩短基础研究到市场应用之间的距离。”徐徜徉说。

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