普里森（PRISM®）氦气提纯膜技术解析

普里森（PRISM®）是空气化工（Air Products）旗下著名的气体分离膜品牌，其氦气提纯膜在工业领域应用广泛，尤其在天然气提氦、回收氦气等领域表现优异。以下是关于PRISM®氦气膜的核心技术特点和应用分析：

一、PRISM®氦气膜的技术原理

1. 膜材料与结构

材质：基于聚酰亚胺（Polyimide）或聚砜（Polysulfone）等高分子材料，经过特殊改性以提高He的选择性和抗污染能力。

结构：中空纤维膜（Hollow Fiber）或卷式膜（Spiral Wound），具有高比表面积，适合大规模气体处理。

2. 分离机制

溶解-扩散模型：氦气（He）因分子尺寸小（0.26 nm）和低极性，比其他气体（如CH₄、N₂、CO₂）更快透过膜。

选择性：典型He/CH₄选择性在30~100之间，取决于膜型号和操作条件。

3. 驱动方式

压力驱动：进料侧加压（通常3~10 bar），渗透侧常压或抽真空，提高He回收率。

二、PRISM®氦气膜的应用场景

1. 天然气提氦

适用于He含量0.1%~5%的天然气，可富集至50%~90% He。

典型流程：

天然气 → 脱硫脱水 → 压缩 → PRISM®膜 → 渗透气（富He） → PSA → 高纯氦（99.999%）

2. 氦气回收

从核磁共振（MRI）废气、潜水呼吸气、半导体制造尾气中回收He，回收率可达80%~95%。

3. 与其他技术联用

膜+PSA（变压吸附）：膜用于粗提，PSA用于精制，降低整体能耗。

膜+深冷：适用于高He浓度（>5%）天然气，提高经济性。