项目名称：膜法高效回收与减排化工行业挥发性有机气体 提名者：中国石油和化学工业联合会 一、提名意见
二、项目简介（限1页）
化工行业排放的挥发性有机气体（VOCs）接近全国总量的1/3，减排是我国环境保护的重要任务。同时，排放气中含大量资源型组分，对其进行高效回收是提升生产效率、补偿治理成本的有效途径。膜分离具有高效节能、占地少、无放大效应、易与其他过程耦合等突出优点，是最具应用前景的VOCs回收技术。 经过10余年深入系统研究，解决了化工行业VOCs回收与减排过程中的部分关键共性问题，形成耐溶胀分离膜、防静电低阻力膜分离器和循环级联耦合分离工艺等核心成果：
1、建立了气体临界性质预测膜材料分离性能的方法，解决了膜材料与分离体系匹配的难题，制备的膜性能达到或超过国际先进水平；研发出操作条件范围更宽的膜稳定制备工艺，实现了VOCs分离膜的工业化生产，建成了目前全球最大
有机气体分离膜生产基地，年产能20,000 m 2。
2、设计出短渗透流道和非等距折流隔板的新型叠片式膜分离器，膜表面流速均匀，阻力低；开发出防止静电累积膜分离器，实现有机体系膜分离装备的本质
安全；膜分离器年产能达1000支，性能优于国际同类产品，不仅占领了国内新建
的绝大部分市场，而且逐步替换国外著名企业已运行的膜分离器。
3、建立了快速搜寻、判断能效损失关键环节的通用分析方法，解决了化工行业VOCs组分复杂、浓度范围宽、难回收的难题。开发出高效级联耦合回收VOCs
的系列工艺，回收率高、排放气体达到国家最新标准，能耗较国际先进技术下降10 ~ 40 %，可使聚乙烯和聚丙烯生产单耗分别降低0.3 ~ 0.8 %和0.8 ~ 1.0 %。该成
套技术国内市场占有率在90%以上，并在国际市场竞争中击败美国、德国同类技术，批量出口到国外化工高端市场。
相关成果在Chem. Eng. Sci., Ind. Eng. Chem. Res., J. Membrane Sci.等化工领域权威期刊上发表论文50余篇，获授权国家发明专利14项，实用新型专利8项，获日内瓦国际发明展特别嘉许金奖、大连市专利一等奖。本技术已在国内占据了绝对领先地位，成为化工行业高效回收乙烯、丙烯等VOCs的标配，市场占有率超过90%。在中石油、中石化、中海油、壳牌、美孚、英国石油、日本三菱化学、伊朗国家石油等国内外知名企业应用360余项，累计回收烯烃78万吨，为应用单位创造效益超过15亿元，折合减排CO2
超过240万吨。节能减排、增效提质效果
显著，有重要的环境保护、安全生产、节约外汇等社会效益。
2017年本项目通过了中国石油和化学工业联合会的科技成果鉴定：“高性能耐溶胀复合膜、本质安全型叠片式膜组件和循环级联膜耦合集成技术处于国际领先水平”。
三、客观评价
（1）项目鉴定
1）2017年，本项目通过石化协会的科技成果鉴定：“高性能耐溶胀复合膜、
本质安全型叠片式膜组件和循环级联膜耦合集成技术处于国际领先水平”。2）2015年，本项目VOCs分离膜通过中石化的科学技术成果鉴定：“…自主
研发的高分子复合膜对C3烃类具有较好的回收性能以及现场稳定性，且性能与进口膜相当，可以应用到丙烯回收的化工装置中” (附件3.1.2)。 （2）官方推荐首台套
1）压缩机/冷凝/膜分离(CCM)集成设备属国内首台(套)。
2）压缩机/冷凝/膜分离/透平膨胀深冷(CCME)集成设备属国内首台（套）。3）中国工信部将本项目完成单位列为“符合《环保装备制造行业（大气治理）规范条件》（VOCs处理用膜组件装备制造）”企业。
（3）项目奖励：2017年“High Efficiency Membrane-based Technology for Recovery of V olatile Organic Compounds”荣获第45届日内瓦国际发明展特别嘉许金奖。
（4）学术评价：本项目关于膜分离器的研究论文(Ind. Eng. Chem. Res., 2016, 55, 1064)发表仅几个月，就引起国外学者关注，例如，加拿大最大的集成能源公司
—Husky能源在J. Membr. Sci., 2016, 510, 249中，采用本项目提出的双膜方案对膜接触器进行强化，膜通量提升12%~78%(附件8.1)。本项目提出的膜分离过程的非平衡热力学模型和能效损失通用分析方法，成为膜过程设计优化的重要理论基础。例如，膜分离领域著名学者王志教授在Chem. Eng. Sci., 2015, 135, 202中以本项目
提出的膜分离过程Gibbs自由能判据、计算公式和简化条件为基础，建立分析膜过
/CO2膜分离过程的优化(附件8.1)；天津程参数以及预测分离效果的方法，用于H2
大学节能专家赵力教授在Energy, 2017, 119, 1131中大篇幅正面引用本项目提出的膜流程热力学分析方法，“膜分离过程的热力学效率严重受到操作条件的影响，......，为了做到分离效率与设备投资的综合最
优，膜过程流程设计必须避免效率最低的分离级以及不必要的压缩机”(附件8.1)。
（5）新闻报道：
1）科技日报于2017年4月11日报道：“贺高红教授团队…专利项目“高效膜法回收挥发性有机物”创新性地使用多技术集成耦合工艺，实现了挥发性有机物高效率、高能效回收。…将膜分离、透平膨胀制冷、浅冷和精馏等多技术梯级耦合集成，通过技术互补，提高了污染控制的覆盖范围。同时，该技术解决了膨胀制冷机进料的重组分夹带问题，使膨胀机能够稳定工作，持续补充高效膜法回收挥发性有机物的重要目标——轻烃增收所需的冷量，实现了低成本、低能耗的
轻烃综合增收，轻烃回收率高于90 %，回收能耗降低20 %以上…投资回收期均少
于1年，每年为国家产生经济效益5亿元。”此外，人民网、科学网、辽宁日报等多家主流媒体对该成果也进行了报道(附件8.6)。
2）中国石油网于2015年11月10日报道：“四川石化线性低密度聚乙烯装置排放气单体回收改造项目工程中交，……，是四川石化节能增效的重要项目，本次改造同时引用了膜回收和深冷两项技术，将进一步提高乙烯、丁烯、异戊烷和
氮气的回收率，预计每年节约成本1156万元(附件8.6)。”
3）日本Engineering Network（ENN）杂志封面报道日本三菱化学的聚乙烯装置中烃类的回收：“来自中国的膜分离装置成果实现VOC气体的有效控制”。（6）项目招标、技术短名单
目前该技术已经被国际著名聚烯烃工艺专利商，如INEOS、NOVOLEN、UNIPOL、Phillips、JPP、中石化自有GPE技术所采用，并将本项目完成单位列入
了合格供应商短名单。在国内新建的聚烯烃装置，采用该技术的比例已达90 %以上。2017年初本项目完成单位中标浙石化INEOS工艺聚丙烯排放气膜法成套设备，该项目为国内最大的聚丙烯排放气回收项目。本项目完成单位的技术广泛用于国际著名环氧乙烷工艺专利技术中，如Shell、SD和UCC工艺环氧乙烷装置，市场占有率超95 %。开发的“油品储运过程油气膜分离-吸附回收技术”作为推广技术入选2016 年国家先进污染防治技术目录。(附件8.3)
（7）与当前国内外同类技术主要参数、效益、市场竞争力的比较
1）高性能耐溶胀型VOCs分离膜及其稳定化工业生产
本项目优选新型橡胶态材料氟硅橡胶PTFPMS和辛基硅橡胶POMS作为有机气体分离膜的选择分离层材料，研制出以PEI和PAN等高聚物制备的多孔支撑层的平板膜或中空纤维膜，并实现POMS/PAN复合膜的大规模生产和工业应用。两
种复合膜的性能优于国内外同类型膜产品。
2）低阻力、本质安全型叠片式膜分离器
本项目通过流道和装配结构的优化、导电零部件及结构的设计、热熔焊接密封技术的开发，研制出具有自主知识产权的高效、本质安全的叠片式膜分离器，完全满足低压含氧有机尾气回收减排的需要。本项目膜分离器与国内外同类产品的性能相比，在选择性、渗透性、安全性以及价格等方面均占优势，近年来已在
国内有机气体回收减排工业应用项目中替换国际著名膜技术企业美国MTR和德国BORSIG的膜分离器，并在国际竞标过程中多次击败行业竞争对手。
3）低能耗膜基多技术循环级联分离工艺
本项目设计开发系列膜基耦合分离工艺。充分利用多种分离技术各自的优势和协同强化作用，实现了有机废气的综合回收减排，即实现了资源再利用，又使
排放达到国家标准，获得了明显的节能减排效果。本项目针对聚丙烯排放气开发的压缩/冷凝/膜分离集成工艺与国外同类工艺的技术比较，能耗降低10-15%。
四、推广应用情况
本项目技术已在国内外建立360多套工业化装置。包括27套环氧乙烷驰放气回收装置；78套聚丙烯排放气回收装置；24套聚乙烯排放气回收装置；37套装车过程和罐区油气回收装置；195套加油站油气回收设备。已在国内行业竞争中占据了绝对的领先地位，例如，丙烯等有机蒸汽回收装置已成为国内大型石化设备的标准配套装置，市场份额占有率超过90%。如中石油等多次采用本项目技术建立烯烃膜回收装置，2017年本项目完成单位中标浙石化INEOS工艺聚丙烯排放气膜法成套设备，该项目是目前国内最大的聚丙烯排放气回收项目。
日本、泰国、尼日利亚等国家也引进我们研发的技术，如日本三菱化学工程公司三次引进本项目完成单位的技术和设备，进行乙烯、丙烯等有机气体的回收，每年回收乙烯、丙烯等5200多吨，新增利润约2000万元/年。国外市场的推广中也多次击败美国MTR、德国BORSIG等国际顶尖膜技术企业，赢得市场订单。由于本项目的膜和膜分离器性能稳定和性价比高，已在国内有机蒸汽膜回收装置中中替换美国MTR和德国的BORSIG等国外企业的膜分离器49支。
本项目技术的应用单位包括中石油、中石化、中海油、美国壳牌、埃克森美孚、英国石油、日本三菱化学、伊朗国家石油等众多国内外知名企业，累计回收
排放量240余万吨，丙烯58万吨、乙烯及其它烃类超过20万吨，相当于减少CO2
累计为应用单位创造经济效益超过15亿元。
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