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分离膜行业“十二五”发展指南(摘选)
分离膜行业“十二五”发展指南(摘选)
* 来源 : 中国化工报数字报 * 作者 : admin * 发表时间 : 2012-10-18 * 浏览 : 1251

       膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离单元操作技术,近年来取得了令人瞩目的飞速发展,已广泛应用于国民经济各个部门。2009年包括膜制品、装置和相关工程的世界分离膜市场规模在450亿美元左右,其中膜制品约80亿美元。国内,2009年分离膜制品市场约为60亿元人民币,加上相关工程,市场规模达250亿元人民币。

  目前,全国从事分离膜研究的院所、大学超过100家,膜制品生产企业300余家,工程公司近1,000家,在分离膜几乎所有的领域都开展了工作,产品生产规模化,涉及反渗透、纳滤、超滤、微滤、电渗析等单元操作或集成的膜法水处理系统,气体混合物的膜法分离,液体混合物分离的渗透汽化膜过程,以及医用血液透析膜等。

  水处理方面的应用约占国内分离膜市场的85%份额,单项处理能力已达到5万~10万立方米/日,单项工程合同金额越过亿元人民币大关。就分离膜研究、生产和应用的总体规模而言,我国现已与北美、欧洲并驾齐驱,并很快将跃居世界首位。从事分离膜制作和工程应用的研究机构数量、研究人员总数而言,已位居世界第一位。

  ——反渗透(RO

  反渗透膜分为高压、中压、低压及超低压膜几类,近年又商品化了0.2MPa0.3MPa下出水的极低压膜。当今流行的芳香聚酰胺复合膜,其功能性也在不断扩展,商品化了抗氧化、抗污染、高通量的膜。2005年世界RO膜产量4000万平方米,销售额近5亿美元,2010年世界产量约为5500万~6000万平方米。

  主要用于脱盐和脱除水中有机物杂质的反渗透膜,2009年国内市场的规模约为20亿人民币。中、低压及超低压膜已实现国产化,性能优良;用于海水淡化的国产高压膜的性能已接近国际先进水平。国产反渗透膜的年生产能力约为400万平方米,市场占有率已由5年前的3%~5%提升到目前的10%左右,并有部分出口。目前国内已建成的日产淡水100立方米以上的RO海水淡化装置有近40套,总产水量为42.5万立方米/日,拟建和在建的RO法海水淡化设施的总产水能力超过90万立方米/日。RO法苦咸水淡化方面,2000年在黄骅建成了规模为1.8万立方米/日的亚海水RO淡化系统;2005年在东莞建成了10万立方米/日的亚海水淡化系统。

  近年来,我国在工业废水、城市污水处理、再生水回收中广泛采用了RO为核心的集成膜过程,在电力、钢铁、石化废水及市政污水处理、再生水回用等方面都有1万立方米/日以上规模的示范工程完成,成为膜法水资源再利用的技术发展趋势。

  ——纳滤(NF

  纳滤膜最大的应用领域是饮用水软化和有机物的脱除,在工业下游产品脱盐与浓缩方面,它正取代传统的离心分离、真空蒸馏、加热蒸发等工艺;它也被用于废(污)水处理再生水回用。国内纳滤膜市场的规模大约是反渗透市场规模的1/10,内资企业只有23家能够生产纳滤膜,产量和产品性能都显不足,尚未批量生产,应用领域与规模也有待拓展。

  ——超滤(UF)和 微滤(MF)

  超滤和微滤膜都是多孔膜,由于工作压力较低,所以也统称为低压膜,用于水体除菌除浊,或流体中的固/液分离,有用物质回收等。

  UFMF膜是我国分离膜的第一大产业,制造厂商多达100多家,是我国膜产业中企业数、产品种类、型号最多,产量最大,是能与国外产品抗衡的领域。8家规模化企业的微孔滤膜合计产能已超过3000万平方米/年,5家代表性企业已售出的超滤、微滤膜的合计处理水量约为510万平方米/日。近年来,微孔滤膜大量用于反渗透的前处理和膜生物反应器(MBR),涉及海水淡化、高品质饮用水制备以及污水处理再生水回用等。UF/MF市场中的高端领域(电子工业用超纯水、电泳漆回收、制药、酶制剂等用途)目前基本由国外企业控制,但在中、低端的水净化市场,国产膜因性价比较高占有绝大优势。近年来,通过自主创新和引进消化吸收,国内企业推出了不少优秀的新技术、新产品。据不完全统计,UF/MF的应用实施例多达1500余种。采用微孔滤膜MBR污水处理工程,单项处理规模已达到10万~11万吨/日,跃居国际一流水平。

  ——电驱动膜

  电驱动膜包括一般的离子交换膜、双极性膜及用于新能源电池的隔膜和氯碱工业用全氟磺酸(羧酸)膜。我国的离子交换膜以异相膜为主,也有均相膜批量生产,合计年产70万平方米,居世界第一位,生产主要集中在34家企业。

  国产异相离子交换膜价格低廉,在中、低端市场极具竞争力。近年来又成功推出了低渗透异相离子交换膜、电去离子(EDI)专用膜,并在研发耐酸、耐碱、抗氧化、抗污染膜,一价离子与多价离子分离膜,以及高浊度下使用、浓缩分离用、电泳涂装用等专用膜,应用目标现在已从传统的苦咸水脱盐转向化工分离,采油、天然气回注水处理,糖类、蛋白、氨基酸的浓缩提纯,酸、碱回收等方面。

  全氟离子交换膜是氯碱工业和燃料电池的核心材料,我国历经30余年几代人的艰苦努力,实现了20万平方米/年产能的工程放大,使我国成为第三个掌握全氟离子膜制造技术的国家。国内已经布局研发锂离子电池和储能用钒电池用隔膜,大功率锂离子电池用膜的研发已取得重大进展。

  电去离子(EDI)是一项崭新的制取高纯水的技术。它将电渗析-离子交换-电化学再生结合为一体,彻底革除了造成环境严重污染的酸碱再生工艺,避免了废水排放。用EDI代替传统的离子交换树脂,全国每年可节省酸、碱近1000万吨和大量的冲洗用水。我国EDI装置产超纯水能力已逾万吨,年增长率为20%。

  ——气体膜分离过程

  国内已成功用于富氮、富氧、氢回收、天然气中酸性气体(H2SCO2等)脱除、空气和天然气脱湿等方面。

  世界气体分离膜市场规模2010年将达到3.5亿美元/年;2020年预计可升至7.6亿美元/年,膜分离装置单套规模将达到104107标准立方米/日的水平。国内气体膜分离市场以每年30%的速率递增,2010年膜及设备销售额可望达到4.5亿~5亿元人民币。国内目前能生产富氧分离膜、氢分离膜、二氧化碳分离膜和有机蒸气分离膜,除后二者与国外先进水平相当外,富氧和氢分离膜性能与国外尚有距离。

  气体膜分离装置和工程近年来呈现大型化趋势。膜法氢回收装置主要用于合成氨生产中的氢回收,甲醇装置氢回收和炼厂气氢回收,市场需求相当大,仅合成氨中的氢回收一项,就有400多家企业应用了膜技术。预期CO2膜分离技术将随着减少温室气体排放等政策的深入实施,以及CO2气源的解决而实现快速发展,在今后几年内随着四川气田和海上气田的开发,气体分离膜还将大量应用于天然气的净化。

  ——渗透汽化(PV)和蒸汽渗透(VP

  渗透汽化膜分离技术特别适用于精馏难以实现的近沸点和恒沸点混合物的分离,用于从工业酒精生产无水乙醇节能75%,用于从85%的异丙醇生产无水异丙醇节能65%,用于酯化反应生产乙酸乙酯节能58%。目前,全世界约有近400PV工业装置在运行,其应用主要集中在有机液脱水,少量用于水中脱除或回收有机物。有机液/有机液混合物分离,如醇/苯、醇/环己烷、苯(甲苯)/环己烷、二甲苯同分异构体、丙醇同分异构体、己烷同分异构体、汽油脱有机硫等,尚处于实验室研究或中试阶段。

  国内,约有45家企业能生产渗透汽化膜、相关装置和建设处理工程(处理规模约在1万升/日以下)。值得注意的是,国内已有两家企业开始生产和应用无机渗透汽化膜;中空纤维型渗透汽化膜和组器也已有实验室样品问世。

  蒸汽渗透,国际上约有420套工业装置在运行,主要用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯生产中的单体回收,天然气生产中的C3及以上气体和酸性气体脱除,液化气的回收,炼油厂装车站台和加油站的油气回收等,国内市场规模在5000万元/年左右,年增长率30%~40%。