在這個一提起石油化工，老百姓就聯(lián)想到高能耗、高污染的年代，幾乎所有化工人都懷揣綠色化工的夢想：未來某一天，廢水可實現(xiàn)零排放，化工廠跟排污管說再見；廢氣成為回收資源的寶庫，不再污染環(huán)境；化工設(shè)備成功瘦身，少耗能多出力。未來隨著膜及相關(guān)新技術(shù)的問世，將能夠讓這一夢想照進(jìn)現(xiàn)實。
石化廠不再有排污管
“石油化工廢水處理的終極目標(biāo)是實現(xiàn)零排放”，中國膜工業(yè)協(xié)會石油和化工膜技術(shù)應(yīng)用專業(yè)委員會秘書長黨延齋暢想：“即所有的污水經(jīng)過處理后全部實現(xiàn)回用，甚至新鮮用水也可以由處理過的城市污水來補(bǔ)充，最大程度降低水耗。”但他同時指出，由于石油化工廢水產(chǎn)生量大、構(gòu)成復(fù)雜、處理難度大，必須借助科技進(jìn)步、理念更新、市場調(diào)節(jié)等綜合手段協(xié)同作用，才能實現(xiàn)零排放的最終目標(biāo)。
化工廢水中最多含有約300種組分，依靠單一的物理化學(xué)、生物化學(xué)或膜分離技術(shù)，難以達(dá)到最佳處理效果。黨延齋表示，目前處理廢水的通用辦法是將各種處理方法耦合，實現(xiàn)大部分水回用。6年前，我國煉1噸油需要新鮮水1.5～1.6噸；實施回用技術(shù)后，目前僅需要注入0.5～0.6噸新鮮水，已經(jīng)很接近國際上0.3～0.4噸的先進(jìn)水平。
他補(bǔ)充說，部分回用只是現(xiàn)階段的目標(biāo)，要想實現(xiàn)廢水徹底資源化利用和零排放，則需要采用反滲透膜（RO）技術(shù)等對廢水進(jìn)行深度處理。由此產(chǎn)生的RO濃水（經(jīng)反滲透裝置處理后剩下的含有高濃度鹽離子的工業(yè)廢水）處理問題就成了零排放的關(guān)鍵。目前對RO濃水的處理是多種方法協(xié)同作戰(zhàn)，通常先用催化臭氧氧化、微生物法以及活性炭纖維吸附等方法進(jìn)行預(yù)處理，降低水中的COD和硬度，但最終都離不開膜，最有希望的是膜蒸餾技術(shù)的研究與應(yīng)用。
黨延齋憧憬：“隨著膜材料及應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步，也許8年或者10年之后，就能做到零排放。往更遠(yuǎn)一點說，或許那時候石油化工廠都沒有了排污管，而都多了一套廢水深度處理裝置。”
黨延齋說，目前國外開始將城市污水進(jìn)行處理用作工業(yè)生產(chǎn)的補(bǔ)水，我國中石油、中石化也已經(jīng)開始嘗試，如大連石化公司已把城市污水經(jīng)處理后用于生產(chǎn)補(bǔ)水。如果未來石油化工用水可以大規(guī)模采用處理過的城市污水，那整個行業(yè)就朝著綠色邁進(jìn)了一大步。
從廢氣中回收更多資源
除了廢水，廢氣處理也是石油化工行業(yè)的一大難題。廢氣成分復(fù)雜，排到空氣中會造成污染，但如果把其中的有用成分回收，則能夠?qū)崿F(xiàn)資源化利用。由此，氣體分離膜在這一領(lǐng)域發(fā)展迅速，廣泛用于從空氣中收集氧，從合成氨尾氣中回收氫，從石油裂解的混合氣中分離氫、乙烯、丙烯氣。
黨延齋舉例說，煉廠化工廠尾氣中含有C2、C3、氫氣、甲烷、氯代烴和氟代烴等多種成分，以前只能燒掉或直接作燃料，既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源。如今通過膜與其它方法耦合的技術(shù)，回收物質(zhì)成為了一筆不菲的資源。據(jù)悉，全國有煉廠催化裂化生產(chǎn)裝置90多套，年產(chǎn)干氣400多萬噸，其中乙烯73萬噸，乙烷72萬噸，丙烯11萬噸，氫氣11萬噸，丙烷、丁烷、丁烯等14萬噸，如果將其大部分回收利用，每年可節(jié)約生產(chǎn)乙烯的輕質(zhì)油400多萬噸。而減排1立方米氟代烴，對溫室效應(yīng)的影響相當(dāng)于減排約1萬立方米的CO2。隨著膜及相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，未來將會把更多廢氣變?yōu)橘Y源寶庫，而排出的廢氣也將污染更少。
世界氣體分離膜市場前景廣闊，去年達(dá)到3.5億美元，預(yù)計2020年可擴(kuò)大至7.6億美元，膜分離裝置單套規(guī)模將達(dá)到幾百萬標(biāo)準(zhǔn)立方米/日的水平。國內(nèi)氣體膜分離市場以每年30％的速率遞增，2010年膜及設(shè)備銷售額估計在4.5億～5億元。
單元操作將瘦身降耗
除了廢水、廢氣，膜在石油化工單元操作的節(jié)能降耗上同樣可以顯魔力。化工與石油化工領(lǐng)域分離過程能耗占到了總能耗的70％左右，膜分離技術(shù)可以高效、低能耗地實現(xiàn)高精度分離，是過程工業(yè)節(jié)能降耗的共性技術(shù)之一。可以預(yù)計，隨著膜應(yīng)用技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的單元操作將實現(xiàn)瘦身降耗。
譬如，近幾年興起的滲透汽化膜（PV）分離技術(shù)特別適用于精餾難以實現(xiàn)的近沸點和恒沸點混合物的分離，用于從工業(yè)酒精生產(chǎn)無水乙醇可節(jié)能75％，用于從85％的異丙醇生產(chǎn)無水異丙醇可節(jié)能65％，用于酯化反應(yīng)生產(chǎn)乙酸乙酯可節(jié)能58％。目前，全世界有近400套PV工業(yè)裝置在運(yùn)行，其應(yīng)用主要集中在有機(jī)液脫水，另有少量用于水中脫除或回收有機(jī)物，有機(jī)液、有機(jī)液混合物分離尚處于實驗室研究或中試階段，包括醇/苯、醇/環(huán)己烷、苯（甲苯）/環(huán)己烷、二甲苯同分異構(gòu)體、丙醇同分異構(gòu)體、己烷同分異構(gòu)體、汽油脫有機(jī)硫等的分離。
再比如蒸汽滲透（VP）技術(shù)，國際上約有420套工業(yè)裝置在運(yùn)行，主要用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯生產(chǎn)中的單體回收，天然氣生產(chǎn)中的C3及以上氣體和酸性氣體脫除，液化氣的回收，煉油廠裝車站臺和加油站的油氣回收等，國內(nèi)市場規(guī)模在5000萬元/年左右，年增長率為30％～40％。
此外，膜技術(shù)在改造化工傳統(tǒng)工藝和革新舊工藝方面收效顯著。如化工物料的預(yù)濃縮、離子膜電解制堿、膜法純化和濃縮酶與蛋白、納濾純化染料和藥劑、滲透汽化制無水乙醇，以及膜分離與催化結(jié)合的膜反應(yīng)等。