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膜科技：打开迈向绿色工厂通道

在这个一提起石油化工，老百姓就联想到高能耗、高污染的年代，几乎所有化工人都怀揣绿色化工的梦想：田鸡养殖未来某一天，废水可实现零排放，化工厂跟排污管说再见；废气成为回收资源的宝库，不再污染环境；化工设备成功瘦身，少耗能多出力。未来随着膜及相关新技术的问世，将能够让这一梦想照进现实。

石化厂不再有排污管

“石油化工废水处理的终极目标是实现零排放”，中国膜工业协会石油和化工膜技术应用专业委员会秘书长党延斋畅想：“即所有的污水经过处理后全部实现回用，甚至新鲜用水也可以由处理过的城市污水来补充，最大程度降低水耗。”但他同时指出，由于石油化工废水产生量大、构成复杂、处理难度大，必须借助科技进步、理念更新、市场调节等综合手段协同作用，才能实试点落地满月现零排放的最终目标。

化工废水中最多含有约300种组分，依靠单一的物理化学、生物化学或膜分离技术，难以达到最佳处理效果。党延斋表示，目前处理废水的通用办法是将各种处理方法耦合，实现大部分水回用。6年前，我国炼1吨油需要新鲜水1.5～1.6吨；实施回用技术后，目前仅需要注入0.5～0.6吨新鲜水，已经很接近国际上0.3～0.4吨的先进水平。

他补充说，部分回用只是现阶段的目标，要想实现废水彻底资源化利用和零排放，则需要采用反渗透膜（RO）技术等对废水进行深度处理。由此产生的RO浓水（经反渗透装置处理后剩下的含有高浓度盐离子的工业废水）处理问题就成了零在该企业新建的厂房里看到排放的关键。目前对RO浓水的处理是多种方法协同作战，通常先用催化臭氧氧化、微生物法以及活性炭纤维吸附等方法进行预处理，降低水中的COD和硬度，但最终都离不开膜，最有希望的是膜蒸馏技术的研究与应用。

党延斋憧憬：“随着膜材料及应用技术的进步，也许8年或者10年之后，就能做到零排放。往更远一点说，或许那时候石油化工厂都没有了排污管，而都多了一套废水深度处理装置。”

党延斋说，目前国外开始将城市污水进行处理圆锯片用作工业生产的补水，我国中石油、中石化也已经开始尝试，如大连石化公司已把城市污水经处理后用于生产补水。如果未来石油化工用水可以大规模采用处理过的城市污水，那整个行业就朝着绿色迈进了一大步。

从废气中回收更多资源

除了废水，废气处理也是石油化工行业的一大难题。废气成分复杂，排到空气中会造成污染，但如果把其中的有用成分回收，则能够实现资源化利用。由此，气体分离膜在这一领域发展迅速，广泛用于从空气中收集氧，从合成氨尾气中回收氢，从石油裂解的混合气中分离氢、乙烯、丙烯气。

党延斋举例说，炼厂化工厂尾气中含有C2、C3、氢气、甲烷、氯代烃和氟代烃等多种成分，以前只能烧掉或直接作燃料，既污染环境又浪费资源。如今通过膜与其它方法耦合的技术，回收物质成为了一笔不菲的资源。据悉，全国有炼厂催化裂化生产装置90多套，年产干气400多万吨，其中乙烯73万吨，乙烷72万特殊鞋底吨，丙烯11万吨，氢气11万吨，丙烷、丁烷、丁烯等14万吨，如果将其大部分回收利用，每年可节约生产乙烯的轻质油400多万吨。而减排1立方米氟代烃，对温室效应的影响相当于减排约1万立方米的CO2。随着膜及相关技术的不断成熟，未来将会把更多废气变为资源宝库，而排出的废气也将污染更少。

世界气体分离膜市场前景广阔，去年达到3.5亿美元，预计2020年可扩大至7.6亿美元，膜分离装置单套规模将达到几百万标实现绿色发展准立方米/日的水平。国内气体膜分离市场以每年30％的速率递增，2010年膜及设备销售额估计在4.5亿～5亿元。

单元操作将瘦身降耗

除了废水、废气，膜在石油化工单元操作的节能降耗上同样可以显魔力。化工与石油化工领域分离过程能耗占到了总能耗的70％左右，膜分离技术可以高效、低能耗地实现高精度分离，是过程工业节能降耗的共性技术之一。可以预计，随着膜应用技术的不断进步，越来越多的单元操作将实现瘦身降耗。

譬如，近几年兴起的渗透汽化膜（PV）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可节能75％，用于从85％的异丙醇生产无水异丙醇可节能65％，用于酯化反应生产乙酸乙酯可节为了减少过失的产生能58％。目前，全世界有近400套PV工业装置在运行，其应用主要集中在有机液脱水，另有少量用于水中脱除或回收有机物，有机液、有机液混合物分离尚处于实验室研究或中试阶段，包括醇/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、汽油脱有机硫等的分离。

再比如蒸汽渗透（VP）技术，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，年增长率为30％～40％。

此外，膜技术在改造化工传统工艺和革新旧工艺方面收效显著。如化工物料的预浓缩、离子膜电解制碱、膜法纯化和浓缩酶与蛋白、纳滤纯化染料和药剂、渗透汽化制无水乙醇，以及膜分离与催化结合的膜反应钻井设备等。

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