[发明专利]一种亲水性高分子聚合物膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种亲水性高分子聚合物膜及其制备方法和应用。该亲水性高分子聚合物膜的原料组分包括聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚乙二醇；其中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量百分数为50wt％～70wt％，所述聚乙二醇的质量百分数为30wt％～50wt％。本发明还提供了一种亲水性高分子聚合物膜的制备方法及其在膜法天然气脱水中的应用。本发明采用相转化法制备分离膜，制备的亲水性高分子聚合物膜是具有致密皮层和微孔支撑层的亲水性膜；解决了纯聚对苯二甲酸丁二醇酯膜亲水性差，孔隙率低的问题，有效增强了膜对于水和甲烷混合气体的选择渗透性；本发明的制备方法简单经济，环境友好，适合工业推广应用。

技术领域

本发明涉及高分子膜材料技术领域。更具体地，涉及一种亲水性高分子聚合物膜及其制备方法和应用。

背景技术

天然气作为燃烧热值最高、最清洁的化石燃料，同时也是工业产品的重要原料，得到了广泛的使用。采出的天然气中通常含有一定量的饱和水蒸气，对后续的加工处理及输送过程有较大的影响。因此，天然气脱水成为必然。目前，常用于天然气脱水的方法有：溶剂吸收法、低温冷凝法、固体吸附法，膜分离法等。相较之传统的天然气脱水方法，新兴的膜分离法占地面积少，受地域条件约束少，设备运行成本低，操作简便，对环境污染小，受到了广泛关注。

膜分离法的核心是膜材料的选用。常用到的分离膜材料类型有：无机膜，有机聚合膜。无机膜具有优异的机械性能，耐压性能，不易产生溶胀或压实现象，尺寸稳定好，但制备复杂且费用高。目前应用较为广泛的无机膜有碳膜、NaA型沸石分子筛膜等，无机膜稳定性好，且具有较高的选择渗透性。但无机膜在应用过程中也存在以下问题：1)无机膜较脆，应用时需谨慎处理；2)膜的孔洞结构易于受到团簇分子，水解产物等的影响而堵塞，使得膜的选择渗透性下降；3)无机膜生产工序复杂且成本高。一般而言，有机膜聚合物膜制造简单且成本较低，对于分离气体有良好的选择渗透性。在天然气净化中，应用较为广泛，例如，西南油气田首套撬装式膜法天然气脱水装置在蜀南气矿投入运行；美国Separex公司开发的醋酸纤维素螺旋卷式膜组件，可除去97％的水分；上个世纪90年代，美国Air Product公司的Perma与BP、Norsk等石油公司共同研发的Prism气体分离膜，可脱去95％的水分，同时与传统的甘醇法天然气脱水比较，该膜组件装置可降低30％的操作费用。有机膜制备简单经济，但膜材料易于产生溶胀现象，影响膜的使用寿命，同时也存在选择性和和渗透性的权衡问题。

适宜的膜材料是膜法天然气脱水的核心，研制高性能、高选择渗透性的膜在膜法天然气脱水商业进程中尤为重要，应用于膜法天然气脱水中膜材料的基本要求有：对水/甲烷分子选择渗透性高、机械性能稳定、热稳定性强、以及制备简单经济。然而，目前的膜材料无法完全满足上述要求。

因此，本发明提供了一种亲水性高分子聚合物膜及其制备方法和应用，以解决上述问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种亲水性高分子聚合物膜；该亲水性高分子聚合物膜亲水性好、热稳定性强、选择渗透性好，解决了纯PBT膜亲水性差，孔隙率低的问题，有效增强了膜对于水和甲烷混合气体的选择渗透性。

本发明的第二个目的在于提供一种亲水性高分子聚合物膜的制备方法；该制备方法简单经济，环境友好，适合工业推广应用。

本发明的第三个目的在于提供一种亲水性高分子聚合物膜的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：