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在中空纤维膜分离器内进行气体分离时,慢气在原料侧的富集降低了快气的传质推动力,对快气的渗透产生不利影响。提出使用双膜耦合分离器来减弱此影响,进而提高膜过程的分离效率。建立了描述双膜耦合分离器在全混流,并流,逆流三种流型下分离混合气体的数学模型,并把求解过程嵌入到UniSim软件中进行求解,和文献中实验值相比较,逆流模型计算值吻合最好。以回收煤气化过程中一氧化碳变换气里所含的H：为背景,通过计算分析了各参数对双膜耦合分离器性能的影响。结果表明,逆流比并流更有利于气体的分离；适当增大两膜的膜面积比有利于H2的回收,同时也证明双膜耦合分离器的性能优于单膜分离器；增大原料气的进料压力可以提高H2在PEI膜渗透侧的浓度和回收率,有利于H2的回收；提高双膜耦合分离器中两种膜的性能(增大渗透速率和分离系数)可以显著提高膜分离器的分离性能。比较了两单膜分离器串联和双膜耦合分离器分离混合气体的性能,结果表明当膜面积比为0.6时,对于H2的回收,双膜耦合分离器可以得到最高的回收率,但PEO-PEI串联可以得到最高的氢气浓度。针对国内某大型综合炼油化工企业内的多股炼厂尾气,开发出了炼厂尾气综合回收工艺来回收其中的氢气和轻烃等组分。该工艺分为氢气回收、轻烃回收和双膜耦合分离三个部分,相关技术主要包括压缩冷凝、气体脱硫、变温吸附脱水、氢膜分离、有机蒸汽膜分离、精馏等。年可回收氢气6.1×107Nm3、液化石油气13.1万吨、轻油1万吨,工艺中分离出的各股物料的质量满足该炼厂将其作为产品或生产原料的要求,通过初步的经济性分析该工艺年经济效益可达2.8×108元。把双膜耥合分离器用于压缩冷凝不凝气的回收,和多级膜串联方案相比,轻烃的回收率由82.8%t增大到98.7%,对于20万吨/年炼厂气的回收,年经济收益可增加919万元。使用三种方案回收PSA解吸气中的氢气,双膜耦合分离器方案和单PEI膜方案相比,PEI膜渗透气中氢气浓度由74.38%增加到80.12%,氢气回收率由48.24%增加到54.66%,但PEO-PEI串联方案可以得到最高的氢气浓度和回收率,分别为83.46%和56.18%。