韩美团队研发PAN膜可降炼油能耗三成

韩国科学技术院（KAIST）与美国佐治亚理工学院联合研发出一种基于聚（PAN）的新型分离膜，可在常温下实现原油组分分级分离。该技术绕开传统高温蒸馏工艺，实测在28天连续运行中保持通量与截留率稳定，经模拟验证，若作为预分离单元嵌入现有炼油装置，整体能耗可降低31.6%，运营成本下降36%。研究成果发表于《自然》期刊。

该PAN膜处于炼油工艺中游分离环节，定位为‘蒸馏前预处理模块’，不替代塔器、换热器等核心设备，而是以模块化形式加装于常减压装置前端。其核心材料为廉价工程塑料聚，经相转化法制备成多孔基膜，孔径初始分布较宽；实际运行中，重质油分子自发沉积于微孔内壁，原位生成亚2纳米级限域通道——这一自优化机制突破了传统膜易被沥青质堵塞（fouling）的瓶颈，使轻组分（如石脑油、汽油、煤油）选择性透过率显著提升，而渣油、胶质等重馏分被有效截留。

技术参数显示，该膜在常温（25°C）、0.3 MPa操作压力下，对轻质馏分的渗透通量达12.7 L·m⁻²·h⁻¹，是此前同类油品分离膜的23倍；对沸点低于200°C组分的截留率＞92%，对350°C以上重质组分截留率＞99.4%。值得注意的是，其分离过程无需蒸汽加热或真空系统，仅依赖泵送压差驱动，冷却水消耗同步减少20.7%。目前实验室样机已通过模拟中东混合原油（API度32，含硫0.8%）和委内瑞拉超重油（API度8，沥青质含量18%）双工况测试，证实对高黏度、高胶质原料具备适应性。

从产业链位置看，该技术属于炼油中游工艺包中的‘节能型分离单元’，上游依赖PAN树脂供应与精密成膜设备，下游直接对接常减压蒸馏（CDU）装置入口。当前全球炼厂约85%采用传统蒸馏路线，其中亚太地区新建炼厂普遍预留膜分离接口空间，而欧美存量炼厂改造更关注兼容性与停工期——该PAN膜模块设计适配DN300–DN600管线接口，单模块处理能力覆盖50–200吨/小时进料量，可分阶段替换原有闪蒸罐或初馏塔，避免全线停产。对国内工程公司而言，需重点关注其与国产DCS系统的信号协议兼容性（支持4–20 mA模拟量及Modbus TCP）；对设备制造商，应评估PAN基膜在含硫介质下的长期化学稳定性（实验室数据表明，在H₂S浓度≤100 ppm环境下，1000小时后通量衰减＜8%）。

美国与韩国市场背景差异显著：美国炼厂平均役龄超30年，EPA强制要求2030年前将工艺能耗降低25%，催生大量节能技改需求；韩国则依托蔚山国家石化园区集群，正推动‘绿色炼化’补贴政策，对碳减排贡献度＞30%的技术给予设备投资30%现金返还。中国炼化企业近年加速推进能效‘领跑者’行动，生态环境部《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 31570-2015）修订稿已明确将‘单位产品综合能耗’列为约束性指标。该PAN膜若进入中国市场，需通过石化联合会组织的‘炼油过程节能新技术认证’，并完成中石化、中石油指定第三方机构（如镇海炼化检测中心）的72小时连续工况验证。

对国内采购方与渠道商而言，短期需跟踪KAIST技术授权进展——目前专利由韩美双方共有，商业化主体尚未明确；中期应评估国产PAN树脂替代可行性（国内吉林化工、山东潍坊诺力达已量产电子级PAN，纯度≥99.95%，但孔结构调控能力待验证）；长期来看，该技术若实现万吨级产线落地，将压缩高温陶瓷膜、金属有机框架（MOF）膜等高成本替代方案的市场空间，但不会冲击主流蒸馏设备订单，因其本质是‘增效而非替代’。外贸出口方向上，东南亚新兴炼厂（如越南永盛、印尼Balongan）正规划二期节能改造，对该类低资本支出（CAPEX）、快回报周期（ROI＜2年）的模块化方案接受度较高。