气体膜法脱湿工艺是近年来发展起来的新型脱湿技术,其在天然气和空气脱湿领域已有成功的应用。采用膜法脱湿具有投资少、能耗低和操作弹性大等优点,具有广阔的发展前景。一氯甲烷和1,1-二氟乙烷(HFC-152a),分别作为丁基橡胶反应溶剂和制冷剂使用时,对其含水量有苛刻的要求。目前,普遍采用分子筛吸附法进行气体深度脱湿,该法设备投资大、操作复杂、能耗较高。而采用膜法与分子筛吸附耦合技术,可将膜法中度脱湿和吸附法深度脱湿的技术特点结合起来,达到稳定生产和节能降耗的目的。本文主要研究膜脱湿单元,进行了膜法脱除一氯甲烷中水蒸气的现场实验。在操作压力0.15～0.35 MPa条件下,可以将一氯甲烷原料气的含水量从2000ppmw降低至300ppmw以下,可以满足工厂的实际需求。原料气温度和含水量的下降,使表观分离系数显著下降。通常认为,浓差极化是引起这种变化的原因。目前,气体膜分离浓差极化研究较少,建模过程中忽略了膜结构的影响,与实际偏差较大。针对此问题,本文将膜支撑层结构加入到计算模拟区域,建立了气体膜分离浓差极化的扩展模型。通过研究获得了气流主体边界层、支撑层膜孔和致密层的传质阻力,发现支撑层膜孔内的阻力约为气流主体边界层阻力的两倍。可见,支撑层的影响不能忽略。利用上述扩展模型,考察了原料气表面流速、压力、组成、渗透通量以及分离系数对浓差极化程度的影响,发现原料气压力和渗透通量对浓差极化影响较大。一氯甲烷脱湿实验结果与浓差极化模型计算结果不符,本文针对这一问题,提出了竞争冷凝渗透机理。HFC-152a脱湿现场实验进一步验证了竞争冷凝渗透机理的正确性。通过计算各渗透组分的相互作用参数,得知水蒸气与一氯甲烷及HFC-152a有较强的相互作用,在竞争渗透的同时可能存在混合成簇迁移现象。针对工厂HFC-152a脱湿流程存在的问题,设计了冷冻法-膜法-吸附法耦合脱湿流程,能耗较低。