【讲座回顾】膜界面控制与强化的新型结晶过程 & 膜分离梯级耦合流程的设计与优化

膜界面控制与强化的新型结晶过程

——姜晓滨教授

近年来，高效微尺度传递界面调控理论和膜分离等过程强化技术的发展，为新型结晶过程强化提供了独特的解决方案。膜材料和组件具有界面性质可调性高，质量/热量传递梯度均一、集成性高、耦合性强等特性，使其更加适用于复杂多相体系的结晶分离过程调控和定向强化。

本项目团队围绕微尺度过程传精准质调控和结晶强化，以微孔膜和致密膜为传质和调控界面，揭示了微孔膜强化传质过程以及晶体的膜表面“粘附-生长-脱落”效应，探究了影响微孔膜分散传质强化过程的关键结构和过程参数；设计了致密膜液层强化传质的表面更新机制和控制结晶颗粒制备的多级膜操作系统，进一步开发了膜蒸馏结晶、膜反应结晶和膜溶析结晶等系列技术。以上研究实现在膜分离组件中的溶液浓缩、界面混合、溶析剂控制传递等过程的微尺度强化，为典型溶液结晶过程研究开拓了新的方向。

膜分离梯级耦合流程的设计与优化

——阮雪华教授

气体膜分离在石油化工、环境保护、能源转化等领域的应用越来越广泛，处理对象也由单一原料、单一回收目标的拟二元简单体系发展至多原料、多回收目标的多元复杂体系。随着这种发展趋势，多组份非理想膜过程模拟、多技术耦合流程的整体设计与协同优化，成为研发高效分离过程的新挑战。本报告将重点介绍大连理工大学膜科学与技术研究开发中心在膜组件的有限元数值计算、膜分离过程化学势损失分析、复杂体系多技术梯级耦合分离序列的快捷设计等方面的研究进展。

1）在模拟软件UniSim Design平台下建立了膜组件的有限元数值计算模型，并实现了常见非理想因素的关联，能够准确模拟多组份非理想膜分离过程。实验及模型对比分析表明，有限元模型的模拟偏差小于3.0 %，远低于对数平均推动力模型的10.5 %。

2）建立了分析气体膜分离过程化学势损失的非平衡热力学模型，为多级流程的框架设计与参数优化提供理论指导工具。针对逆流循环膜级联流程，利用热力学分析提出局部结构改进的优化模式，减少“浓差”返混损失，系统能效提高5.9 %，建设投资预期减少3.5 %。

3）针对含烃石化尾气体系的资源最大化利用，建立了复杂体系多技术梯级耦合分离序列的三角坐标-矢量分析设计方法，避免了分离序列的“组合爆炸”现象，解决了多来源、多组份原料体系的多目标回收难题。