英国曼彻斯特大学的Peter M. Budd教授和Patricia Gorgojo博士于Membranes期刊发表题目为“Superglassy Polymers to Treat Natural Gas by Hybrid Membrane/Amine Processes: Can Fillers Help?”的 章，研究了在天然气脱硫的混合膜/胺工艺中应用超玻璃膜的经济可行性，同时将该混合工艺与更传统的独立胺吸收技术进行了比较，以进一步了解其一系列的膜气体分离特性 (CO2渗透率和CO2/CH4选择性)，最后分析并提出了延长膜寿命的建议。
研究背景
与其他化石燃料相比，天然气具有更低的资本支出和碳排放量，以及更高的热效率等诸多优点。而在使用天然气时通常需要将杂质CO2和H2S等酸性气体从天然气中分离出来，以防止管道腐蚀。当前，从天然气中去除CO2的普遍方法是在吸收单元中使用链烷醇胺溶剂，这种技术占天然气去除CO2技术的70％。胺基吸收过程如图1所示。
胺的独立工艺又受高昂的运营和维护成本所影响，其高运行成本主要与从再生器中的胺中去除酸性气体的热负荷要求有关。为了确保最佳性能，需要仔细监控胺基溶剂的加热和冷却步骤以及胺的降解，以避免设备故障。在各种从天然气中去除酸性气体的潜在替代技术中，膜技术因其简单性和较低的运行成本而脱颖而出。
最近，有研究者提出将高流速和高酸性气体含量的两种方法结合起来，其中在将酸性气体引入胺法之前安装膜单元 (图2)。在该系统中，膜单元可从进料原料气中除去一部分酸性气体。因此，以较低的酸性气体含量向胺单元进料，可以减少胺的投资和运营成本。
研究过程
在脱硫过程中，对研究混合工艺的可行性起重要影响的因素有酸性气体渗透率、CO2/CH4和H2S/CH4的选择性、进料侧与渗透侧之间的压力比、进料气流量、进料中的酸性气体含量、膜工艺中酸性气体的去除率、原料气中的碳氢化合物含量、膜工艺设计、膜组件设计。
图3. 不同膜性能条件下混合工艺的可行性
研究结果
期刊介绍
Membranes (ISSN 2077-0375;IF 3.094) 是MDPI组织出版的国际型开放获取期刊，出版与膜科学相关基础理论和应用方面的科技论 。期刊研究范围涵盖非生物膜和生物膜科学和技术，包括膜动力学、膜的制备和表征及其在化工、环境、能源、医学和食品工业中的应用等方向，包括膜化学、物理、工程和生物学等研究领域。目前期刊已被SCIE、Scopus、Ei Compendex、SciFinder和Polymer Library等数据库收录。Membranes采取单盲同行评审，一审审稿周期约为11.5天， 章从接收到发表上线仅需2.7天。
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