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说起渗透汽化，或许很多人会感到陌生，但提起精馏、萃取和吸附，化工人大多耳熟能详。在全球资源紧缺、能源紧张的今天，我们不得不重新审视那些高耗能的传统技术。近年来，渗透汽化作为一种新型膜分离技术，在有机溶剂分离方面一路高歌猛进，在石油化工、精细化工、医药化工和新能源领域的应用也在不断扩展。
国内第一家渗透汽化膜企业——山东蓝景膜技术工程有限公司，依托清华大学的专利成果开展渗透汽化产业化工作，目前已经拥有20多项成功的工程应用案例，占领了中国渗透汽化领域90％以上的市场份额。今年其渗透汽化膜装置总处理量将达到10万吨/年。
渗透汽化：有机溶剂分离新选择
渗透汽化作为一种新型膜分离技术，其突出的优点是能够实现精馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的分离任务。渗透汽化因高效、节能、环保、不引入第三组分等优点，逐渐成为有机溶剂分离领域的后起之秀。
据中国渗透汽化技术主要发明人之一、清华大学膜材料与工程研究中心主任陈翠仙介绍，渗透汽化特别适用于精馏法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点有机混合物溶液的分离；对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除及废水中少量有机物的分离，具有明显的技术和经济优势；还可以同生物及化学反应耦合，将反应生成物不断脱除，明显提高反应转化率。曾有精馏界元老级人物感叹，混合物达到共沸之前的分离可以用精馏方法，共沸物的分离采用具有明显优势的渗透汽化技术应该更好。 本文来自中华人民共和国图鉴社
渗透汽化技术研发起步其实并不晚。早在1917年就有学者提出了渗透汽化的概念。20世纪70年代之前，尽管渗透汽化研究取得了较大发展，但受膜性能及能源价格低廉的影响，渗透汽化技术在当时还缺乏竞争力。20世纪70年代的世界能源危机，促使渗透汽化技术商业化的脚步大大加快。特别是在欧洲，渗透汽化技术得到了广泛的关注。德国GFT公司于20世纪70年代中期率先开发出优先透水的聚乙烯醇/聚丙烯腈（PVA/PAN）复合膜。在欧洲完成中试试验后，他们于1982年在巴西建立了乙醇脱水制无水乙醇的小型工业生产装置，1984年正式投产，生产能力为1300升/天成品乙醇，从而奠定了渗透汽化技术的工业应用基础。这也成为渗透汽化技术研究和应用的一个里程碑。
据中国渗透汽化技术产业化关键人物之一、清华大学化工系教授李继定介绍，20世纪80年代，美国的渗透汽化技术已经接近工业应用，但中国还不知渗透汽化为何物。1982年，汪家鼎院士受美国麻省理工大学（MIT）校友的邀请访美，认识到了渗透汽化技术的优势，回国后在清华大学化工系开始研究渗透汽化技术。此后，中国开始奋起直追。
清华大学化学工程系膜材料与工程研究中心先后承担了国家“七五”、“八五”、“九五”关于渗透汽化膜技术的重点攻关课题，在渗透汽化膜技术领域取得了一系列集成创新成果，获得了十余项国家授权专利，拥有膜的配方、制备、生产组件全流程的自主知识产权。 copyright 中华人民共和国图鉴社
1999年，渗透汽化技术开始走出校门进行中试，清华大学化工系和北京燕山石化集团公司联合进行的渗透汽化苯脱水中试试验获得成功。该中试装置用自行开发成功的改性PVA/PAN复合膜及膜组件，将原料苯的含水量从500×10-6以上脱除到小于30×10-6，处理量达到1300吨/年以上，膜的使用寿命超过1年。这是世界上第一套用渗透汽化技术脱除苯中微量水的装置。2000年，清华大学再次和燕山石化合作，完成了渗透汽化技术脱除C6溶剂油中微量水的中试试验，将C6溶剂油中的微量水从300×10-6脱除到10×10-6。
燕山石化中试的成功，让渗透汽化技术的研发者坚定了产业化的信念。2001年底，蓝景膜技术工程有限公司注册成立。2003年，国内第一家应用渗透汽化技术的异丙醇脱水装置建成。与德国GFT公司1984年将这项技术正式工业化相比，我们整整晚了19年。
谈到渗透汽化产业化的历程，李继定连说，“相当不容易！难度非常大！瓶颈和障碍相当多！不仅要克服膜的放大制备、膜组件的设计和制造以及膜安装环节中的问题，还要避开国外专利。”值得欣慰的是，蓝景公司现在已经拥有了完全具有自主知识产权的渗透汽化成套技术，膜组件完全国产化，加上在价格和售后服务方面具有优势，在国内市场上一枝独秀。 tujian.org
中国膜工业协会秘书长刘宪秋认为，渗透汽化在恒沸物处理方面可以代替传统的热法精馏技术路线。传统分离方法需要将待脱水的物料完全汽化，能耗巨大，装置运行成本居高不下。而渗透汽化只需把少量需分离的成分汽化，节能减排效果显著。与精馏等传统分离技术相比，渗透汽化过程优势明显。
陈翠仙教授表示，渗透汽化有以下几个显著特点：一是高效。渗透汽化过程的分离系数可以达到几百甚至上千，远远高于传统精馏法所能达到的最大分离系数。因而装置体积仅为同样处理能力的精馏系统的几十分之一。二是能耗低，一般比恒沸精馏法节能1/2～2/3。三是过程简单，操作方便，系统可靠性和稳定性高。四是过程中不引入其他试剂，产品和环境不会受到污染。五是渗透汽化过程的操作温度较低，能够用于热敏性物质的分离。
正所谓“长江后浪推前浪，一浪更比一浪高”，渗透汽化技术正在将分离技术推向新的高潮，传统精馏、萃取等热分离技术一统天下的局面正在被打破，有机溶剂恒沸物脱水的渗透汽化时代正在到来!
渗透汽化技术工艺流程简图
 本文来自中华人民共和国图鉴社
工程应用：生机勃勃前景无限
任何一项新技术，其生命力不在于理论上有多大优势，而在于实际应用中能解决什么问题，获得什么效果。有机溶剂脱水是渗透技术中研究最多、应用最普遍、技术最成熟的。谈起渗透汽化技术，多家采用该技术进行有机溶剂脱水的企业有关负责人都如数家珍，并对其节能降耗、降低成本的效果津津乐道。
淄博诺奥化工有限公司年产1.7万吨丙醇，采用精馏法分离，要产生990吨含水26％左右的丙醇恒沸物。诺奥化工公司生产管理部部长周立亮告诉记者，2006年前，这些副产物只能以500元/吨的极低价格直接卖掉。公司一直在寻求丙醇回收利用的方法，到处找大学和研究院合作。他们尝试过用丙酸丙酯作为萃取剂进行萃取精馏，但回收率很低，能耗很高，只能放弃；用苯作萃取剂，因毒性很大，从环保和安全的角度考虑也只能放弃。后来，一个偶然的机会，周立亮从网上看到渗透汽化技术的介绍，找到了蓝景公司。2006年底，周立亮带着困惑来到了蓝景公司。经前期试验，2007年初蓝景公司拿出报告，给出了渗透汽化膜设计使用寿命1年，产物中水含量小于0.5％的承诺。诺奥化工公司在对蓝景公司技术实力进行全面评估并对其已有工程案例考察后，决定采用蓝景公司渗透汽化技术来处理含水26%的丙醇恒沸物。该装置2007年5月建成投产，至今已经正常稳定运行1年多，超过设计寿命。 本文来自中华人民共和国图鉴社
周立亮对自己的选择备感欣慰，他满脸笑容地对记者说，之前只能卖500元/吨的含水丙醇副产物，经过渗透汽化处理得到的含水量小于0.2％的丙醇产物能卖到8000元/吨。仅这一套装置一年的利润就有500万元。渗透汽化膜组件投资200多万元，加上其他辅助设备总投资也不到300万元，半年多的时间就收回了投资。周立亮说，他们对蓝景公司渗透汽化技术高度认可，另一套异丙醇脱水装置也将采用渗透汽化技术。
苏州东瑞化工有限公司是一家高科技制药企业，该公司工程设备部部长曹志新表示，他们选用渗透汽化技术还有另一番考虑。现在企业为了实现可持续发展，越来越注重提升环保水平、节约能源，粗放型的发展模式已经不合时宜，节能减排是企业的迫切要求。为保证产品质量，也必须排除引入可能成为杂质的第三组分。渗透汽化正好可以帮企业达到这样的目的。
东瑞化工异丙醇生产能力为2100吨/年，2007年之前该公司采用物理干燥剂方法对含水18％的异丙醇恒沸物脱水。干燥剂吸水后无法再利用，公司还要花钱处理这些用过的干燥剂。采用渗透汽化技术后，繁重的干燥剂搬运工作被省去了，安全可靠性大幅提高，操作简单，运行方便稳定，经济效益可观。
该公司工程师给记者算了一笔账，采用渗透汽化技术后，每吨异丙醇的生产成本降低了500多元，其中运行费用降低267元。以该公司每年2100吨的生产能力计算，每年可节约蒸汽近2000吨，减少废水排放近800吨，节约运行成本110多万元。该公司对渗透汽化技术投资约280万元，预计投资回收期1年半左右。自今年5月投产以来，装置运行正常稳定，产品质量达到要求，废物排放减少，少量废水公司自行处理后就能达标排放，再也不需要花钱处理吸水后的干燥剂及生产废水了。 tujian.org
广州天赐高新材料科技有限公司异丙醇生产能力为1万吨/年。他们早在2003年就采用了蓝景公司渗透汽化技术，堪称“吃螃蟹”第一人。该公司生产技术中心经理丁敏勇回忆说，“公司此前采用的是加碱精馏技术，塔设备的占地面积和能耗都比较大，并且溶剂损耗很大，特别是达到共沸后，精馏塔处理效果比较差。当时，渗透汽化在中国还是一项全新的技术。好在公司老总对新技术特别敏感，很有魄力地选择了渗透汽化技术。”
丁敏勇说，“按照渗透汽化技术四年多的运行情况来看，我们公司见证了渗透汽化技术在中国的成长。2003年国内还没有使用渗透汽化技术的范例，因此我们也承担了一定的风险，使用初期也比较艰苦。例如因技术不太成熟，会发生膜漏液的情况，经常要检修更换；不过将密封材质由橡胶垫改为石墨垫后，就解决了泄漏问题。由于进料液pH值不合理，我们就在渗透汽化前用树脂吸附等方法进行了预处理。现在运行中所有问题都完全解决了，产物中异丙醇的含量达到99.5%以上，装置运行很正常，双方合作得非常愉快！”
丁敏勇告诉记者，更具吸引力的是采用渗透汽化技术后获得的巨大经济效益。该公司采用加碱精馏方式时，生产1吨终端产品要消耗1500千克异丙醇；采用渗透汽化技术后每吨产品仅耗异丙醇150千克，仅溶剂这一项每年就可为公司节约成本200万～300万元。丁敏勇笑着说，2003年采用渗透汽化技术的膜组件及其辅助设备的投资约100万元，半年多就收回了投资，之后都是净赚的利润。现在，他们每年只需花20万元左右换膜和对膜组件进行维护。膜的设计使用寿命只有1年，但现在有的膜使用寿命已经达到2年，膜的质量比较令人满意。另外，由于操作比较简单，三班倒的工人每班可以减少一人，人力资源成本也明显降低。 tujian.org
就这样，蓝景公司渗透汽化技术得到了用户的高度认可，在市场中显示了勃勃生机。在采访中，记者深切感受到客户对蓝景公司渗透汽化技术由衷的肯定，体会到了这项技术为客户带来的喜悦。他们认为蓝景公司的渗透汽化膜组件运行稳定正常，售后服务快捷及时，产品价格公道，是石化、医药和精细化工企业很需要的技术。
渗透汽化膜技术应用范围
无水乙醇及燃料乙醇的生产
醇类（乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇等）脱水
酮类（丙酮、丁酮等）脱水
酯类（乙酸乙酯等）脱水
醚类（甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚等）脱水
芳香族化合物（苯、甲苯、二甲苯等）脱微量水
有机硅脱微量水
含氯烃化物（一氯甲烷、二氯甲烷等）脱水
己烷、环己烷、碳六油等油类溶剂脱微量水
多元混合溶剂（如杂醇油等）脱水
石油化工、精细化工、医药化工和新能源等领域循环溶剂脱水及回收再利用
做强做精：勇立渗透汽化膜潮头
俗话说“金杯银杯不如消费者的口碑”，客户为什么会对蓝景公司的渗透汽化技术给予这样的高度评价，蓝景公司的魅力和独特之处到底在哪呢？ 内容来自中华人民共和国图鉴社
首先，蓝景公司依托清华大学的研发实力，是中国第一家开展渗透汽化技术产业化的企业，抢占了市场先机。据该公司总经理张庆武介绍，蓝景公司自2001年成立以来，一直致力于将渗透汽化膜技术由科技成果转化为生产力，并在全面走向市场的过程中，进行了一系列集成化再创新，逐步开发出从小试、中试到工业化连续生产装置的关键技术。
目前该公司已经在山东省泰安高新技术区建成了占地约100亩、拥有工业复合膜全套生产技术的生产线，每年可生产30万平方米渗透汽化复合膜，已批量生产出十个系列几十个品种的渗透汽化膜产品。截至2007年，蓝景公司渗透汽化膜装置总处理量已经超过4万吨/年，国内市场占有率超过90%，众多的客户通过应用渗透汽化膜技术享受到了高科技所带来的节能效益、质量效益和环境效益。预计2008年年底，蓝景公司的渗透汽化膜装置总处理量将达到10万吨/年。正是清华大学20多年的技术积累和蓝景公司20多项工程应用案例的工程经验，使得蓝景公司已经成为国内渗透汽化膜技术领域拥有自主品牌的一面旗帜。
其次，蓝景公司具有持续的研发创新能力。蓝景公司的核心技术是透水膜，它在将高浓度有机溶剂中少量或微量的水脱出方面拥有明显的优势。2004年5月，蓝景公司获国家科技部颁发的国家级火炬计划项目证书；2005年6月，蓝景公司的高性能渗透汽化有机物脱水膜及组件产品获国家科技部、商务部、质量监督检验检疫总局和原环保总局联合颁发的国家重点新产品证书；2006年8月，蓝景公司的高性能渗透汽化有机物脱水膜及组件获中国高科技产业化研究会颁发的企业科技成果自主创新优秀奖；2006年11月，蓝景公司获中国石油和化学工业协会颁发的技术发明一等奖。 本文来自中华人民共和国图鉴社
近期取得的新进展更是让公司员工格外兴奋：他们研制出一种能确保透过侧乙醇含量在15%以下的新型乙醇脱水膜，这标志着公司乙醇脱水体系膜达到了国际领先水平，为进军燃料乙醇市场奠定了坚实的技术基础；淄博诺奥公司含水量高于26%的丙醇体系开车成功并稳定运行，标志着蓝景公司耐高水分膜经受住了实践的检验，技术日臻完善，应用已经成熟；乙腈和四氢呋喃体系脱水现场试验全面告捷，极大地拓展了蓝景公司渗透汽化膜技术的应用市场。除透水膜外，蓝景公司还致力于研究水中少量有机物的脱除技术，并已取得突破性进展，即将中试。新技术可望将含丙酮和乙酸乙酯溶液的浓度从5%提高到90%以上，同时达到处理废水和回收有机溶剂的目的，将为渗透汽化技术再开辟一个广阔的市场。
“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海”正是蓝景人的真实写照。中国膜工业协会秘书长刘宪秋在接受记者采访时说，在中国膜产品市场大部分被跨国公司占领的现实情况下，蓝景公司可以说是民族企业的一个亮点。膜技术用于过程工业，真正体现出了膜分离的优势，是分离工业的革命性变化。蓝景公司在渗透汽化膜分离分支领域的崛起是本土企业的一个希望。
蓝景公司总经理张庆武在采访即将结束时说，尽管渗透汽化技术本身是年轻的，但它符合国家节能减排和循环经济的产业政策，能帮助企业解决实际问题。作为中国第一家渗透汽化技术企业，蓝景公司立志扛起渗透汽化民族工业的大旗，不断做强做精，直至走出国门，走向世界。 中华人民共和国图鉴社
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