膜技術(shù)為經(jīng)濟(jì)升級(jí)添動(dòng)力
徐徜徉發(fā)現(xiàn)，今年向他咨詢膜技術(shù)的人明顯增多了。對(duì)此，他并不感到奇怪。
作為中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱大連化物所）膜技術(shù)國(guó)家工程研究中心（簡(jiǎn)稱工程中心）的負(fù)責(zé)人，徐徜徉認(rèn)為，隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)內(nèi)在需求增大，膜技術(shù)及其產(chǎn)品正成為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)升級(jí)的動(dòng)力之一。
“薄薄一層”助推轉(zhuǎn)型
看似“單薄”的膜及其技術(shù)和產(chǎn)品，如今正在扮演著“厚重”的角色。
從學(xué)術(shù)上來(lái)講，膜技術(shù)是通過(guò)膜的選擇透過(guò)性，達(dá)到分離混合物的目的。在技術(shù)上，混合流進(jìn)入膜分離器后會(huì)出來(lái)兩股物流，即滲透流和濃縮流，滲透流含有較多的易通過(guò)膜的化學(xué)組分，而濃縮流含有較多的不易通過(guò)膜的化學(xué)組分。
換句話說(shuō)，人們通過(guò)膜技術(shù)可以去除雜質(zhì)，“捕獲”想要得到的物質(zhì)。
例如，通過(guò)膜技術(shù)可以對(duì)海水、苦咸水進(jìn)行淡化和凈化處理，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，也可以將工廠廢氣中的某些高附加值成分進(jìn)行回收利用。
在工程中心副主任周奕亮看來(lái)，膜技術(shù)是一種便捷、高效、綠色的高新技術(shù)，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)打造升級(jí)版的技術(shù)推動(dòng)力之一。
從大連化物所到工程中心，徐徜徉和同事們?yōu)槟ぜ夹g(shù)的研發(fā)和推廣已奮斗多年。
以前，客戶對(duì)膜技術(shù)抱有懷疑態(tài)度，而且相對(duì)于減少污染，更關(guān)注它能帶來(lái)多少經(jīng)濟(jì)回報(bào)。如今，隨著企業(yè)節(jié)能減排轉(zhuǎn)型升級(jí)需求的增強(qiáng)，更多企業(yè)主動(dòng)在生產(chǎn)工藝中采用膜技術(shù)。
為推動(dòng)膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)在去年還特別推出了《高性能膜材料科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》。
該規(guī)劃指出：高性能膜材料的發(fā)展得到了全球范圍的高度重視，多國(guó)政府將膜技術(shù)作為21世紀(jì)高新技術(shù)進(jìn)行研究與開發(fā)，制定了相應(yīng)的研究開發(fā)計(jì)劃，促進(jìn)了膜材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁發(fā)展。
目前，全球膜材料產(chǎn)業(yè)正在向高性能、低成本及綠色化方向發(fā)展；膜材料市場(chǎng)快速發(fā)展，與上下游產(chǎn)業(yè)結(jié)合日趨緊密；膜技術(shù)對(duì)節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的推動(dòng)作用日趨明顯；膜技術(shù)對(duì)保障飲水安全，減少環(huán)境污染的作用顯著增強(qiáng)。
膜技術(shù)領(lǐng)域的勁旅
在國(guó)內(nèi)膜技術(shù)領(lǐng)域，以大連化物所為重要依托的工程中心，可謂種子選手。正如武俠小說(shuō)中有“南帝北丐”，膜技術(shù)業(yè)內(nèi)也有“南水北氣”之稱，這其中的“北氣”，便是指工程中心。
這一美譽(yù)也表明，該中心氣體分離的技術(shù)水平尤為突出。
周奕亮向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹，工程中心著力發(fā)展以下三大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)：
首先在膜法氫回收技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，該中心具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高壓和中低壓膜分離器產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)一流的工程技術(shù)應(yīng)用隊(duì)伍，擁有廣泛的膜過(guò)程應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐。
其次，在氣體膜應(yīng)用開發(fā)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，該中心的優(yōu)勢(shì)主要集中在富氧、富氮膜法空分技術(shù)、有機(jī)蒸氣膜應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和比較優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際水平。
此外，在加強(qiáng)氣體分離回收傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)的同時(shí)，工程中心還在發(fā)展水膜事業(yè)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超濾膜產(chǎn)品正在展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。
在發(fā)展過(guò)程中，研發(fā)是工程中心工作的重要組成部分，涵蓋了膜制備過(guò)程中的基本問(wèn)題研究，面向?qū)嶋H應(yīng)用過(guò)程的新型分離膜的研制、新的膜分離過(guò)程開發(fā)等。
工程中心研究發(fā)展部部長(zhǎng)葛潔對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者表示，面向?qū)嶋H應(yīng)用的技術(shù)研發(fā)要經(jīng)得起市場(chǎng)檢驗(yàn)，對(duì)技術(shù)水平、工藝開發(fā)等整個(gè)體系要求都非常高，“哪個(gè)環(huán)節(jié)做得不到位，都難以過(guò)市場(chǎng)這一關(guān)”。
在來(lái)到工程中心之前，徐徜徉、周奕亮和葛潔都在大連化物所工作多年，有著堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)，這使他們及其團(tuán)隊(duì)逐漸顯示出強(qiáng)大的發(fā)展后勁。
近年來(lái)，這支“國(guó)家隊(duì)”屢有斬獲：在“2010年國(guó)家工程研究中心評(píng)價(jià)”工作中上升10位，排名第13位，在中國(guó)科學(xué)院國(guó)家工程中心中躍居第二位；2011年，國(guó)內(nèi)單套處理能力最大的中石化四川維尼綸100000Nm3/h甲醇尾氣氫回收項(xiàng)目開車成功；同年，該中心還獲得中國(guó)膜工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；2012年，獲得中國(guó)科學(xué)院“西部行動(dòng)計(jì)劃”項(xiàng)目支持。
從廢氣中尋寶
在工程中心諸多技術(shù)當(dāng)中，氫氣分離回收系統(tǒng)一直是其“拳頭產(chǎn)品”。
該系統(tǒng)的原理在于，兩種及兩種以上的氣體混合物通過(guò)高分子膜時(shí)，由于各種氣體在膜中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)不同，導(dǎo)致不同氣體在膜中相對(duì)滲透速率有差異。在膜兩側(cè)壓力差作用下，滲透速率相對(duì)較快的氣體，如氫氣就會(huì)優(yōu)先透過(guò)膜而被富集；而滲透速率相對(duì)較慢的氣體，如甲烷、一氧化碳等氣體則在膜的滯留側(cè)被富集，從而達(dá)到混合氣體分離的目的。
這一傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)技術(shù)近年來(lái)被工程中心不斷改良完善，已成為石油化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)氫氣回收的成熟技術(shù)。
在石油化工行業(yè)的廢氣中往往含有氫氣等經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的成分，但卻難以得到有效回收利用。
以煉油廠為例，由于煉油工藝的自身特點(diǎn)，在加工原油的同時(shí)，又富產(chǎn)大量含氫廢氣。在缺乏經(jīng)濟(jì)、便捷分離回收手段的情況下，這些氫氣只能作為燃料燒掉，從而造成巨大的資源浪費(fèi)。
為有效分離回收氫氣，工程中心利用上述原理，研發(fā)生產(chǎn)了膜分離氫回收裝置，為煉油廠找到了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定、廉價(jià)的氫源。此類氫氣回收系統(tǒng)已在金陵石化、遼陽(yáng)石化、天津石化等數(shù)十家煉油廠得到應(yīng)用。
而這僅僅是工程中心諸多膜技術(shù)及其產(chǎn)品的一個(gè)側(cè)面。此外，該中心還擁有有機(jī)蒸氣膜、富氧膜、富氮膜、超濾膜及設(shè)備等。
目前，該中心一方面著力升級(jí)現(xiàn)有技術(shù)，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域；另一方面，也在借助其基礎(chǔ)研究?jī)?yōu)勢(shì)，開發(fā)新的膜材料及產(chǎn)品。
“我們的基礎(chǔ)研究也是緊盯市場(chǎng)需求，工程中心爭(zhēng)取更好地起到橋梁作用，縮短基礎(chǔ)研究到市場(chǎng)應(yīng)用之間的距離。”徐徜徉說(shuō)。
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