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文檔簡介
ICS13.020.99
Z00
團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)
CSTM-SQ-2022-00497
綠色低碳技術(shù)評價規(guī)范二氧化碳中空纖維
膜分離技術(shù)（草案）
Evaluationprinciplesforlow-carbonhollowfibermembranetechnologiesfor
CO2capture
202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX
實施
中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布
CSTM-SQ-2022-497
II
CSTM-SQ-2022-497
綠色低碳技術(shù)評價規(guī)范二氧化碳膜分離技術(shù)
1范圍
本文件規(guī)定了綠色低碳技術(shù)評價規(guī)范二氧化碳中空纖維膜分離技術(shù)（以下簡稱“綠色膜分離”）的原
則、對象、要求、程序、方法和結(jié)果判定等。
本文件適用于低碳二氧化碳中空纖維膜分離技術(shù)的評價，并作為工業(yè)行業(yè)制定具體二氧化碳中空纖
維膜分離技術(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)或具體要求的總體要求。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，
僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本
文件。
GB/T20103-2006（膜分離技術(shù)術(shù)語）
GB/T4774-2013(過濾與分離名詞術(shù)語)
GB/T40260-2021（高分子膜材料氣體滲透性能測試方法）
3術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1膜membrane
表面有一定物理或化學(xué)特性的薄的屏障物，它使相鄰的兩個流體相之間構(gòu)成了不連續(xù)區(qū)間并影響流
體中各組分的透過速度。
[來源：GB/T20103-2006]
3.2中空纖維膜hollowfibermembrane
外形為纖維狀、空心的具有自支撐作用的膜。
[來源：GB/T20103-2006]
3.3膜分離過程membraneseparationprocess
用天然或人工制造的具有選擇透過能力的薄膜，以膜兩側(cè)存在的外界能量或化學(xué)位差（如壓力差、
濃度差、電位差等）為推動力，對雙組分或多組分體系進(jìn)行分離、分級、提純或富集的過程。
[來源：GB/T4774-2013]
3.4氣體滲透系數(shù)gaspermeabilitycoefficient
P
氣體通過單位厚度膜的能力，即氣體溶解度系數(shù)與氣體擴(kuò)散系數(shù)的乘積。
1
CSTM-SQ-2022-497
注：氣體滲透系數(shù)P是穩(wěn)定透過時在恒定溫度、單位壓差下單位時間內(nèi)透過單位面積、單位厚度樣
品的標(biāo)準(zhǔn)狀況（STP）下氣體體積，即溫度為0℃，壓力為101.325KPa下體積。
[來源：GB/T20103-2006]
3.5氣體滲透性gaspermeance
P
氣體通過膜的能力，即氣體滲透性系數(shù)除以膜厚度。
/?
注：氣體滲透性系數(shù)單位為GPU，
?63?2?1?1
3.6理想分離系數(shù)idealseparation1GPU≡1×10????????????
表征膜對不同氣體的滲透性能差異，即兩種純氣體的氣體滲透系數(shù)之比。
?
[來源：GB/T20103-2006]
3.7膜壽命membranelife
在正常的實用條件下，膜或膜元件維持預(yù)定性能的時間。
[來源：GB/T20103-2006]
3.8低碳技術(shù)lowcarbontechnology
通過降低溫室氣體的排放量達(dá)到更有效地保護(hù)自然資源和減少環(huán)境污染的技術(shù)。
3.9低碳經(jīng)濟(jì)lowcarboneconomy
在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能
地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)
濟(jì)發(fā)展形態(tài)。
3.10燃燒前捕集Pre-combustiondecarbonization
在燃燒前將二氧化碳從原料氣中捕集的低碳技術(shù)，如天然氣、變換氣、焦?fàn)t煤氣等氣源。
3.11燃燒后捕集Post-combustiondecarbonization
在燃燒后將二氧化碳從尾氣中捕集的低碳技術(shù)，如煙道氣等氣源。
4評價對象基本要求
4.1評價對象目的要求
低碳膜評價是用于衡量應(yīng)用于以減少二氧化碳排放為目的，為低碳經(jīng)濟(jì)服務(wù)的中空纖維膜分離技術(shù)
的先進(jìn)程度。膜分離技術(shù)可以是單一膜組件，也可以是膜分離工藝或系統(tǒng)。
4.2評價對象應(yīng)用場景要求
低碳膜評價對象應(yīng)用場景包括但不限于：
a)燃燒前捕集低碳技術(shù)
b)燃燒后捕集低碳技術(shù)
4.3評價對象其他要求
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CSTM-SQ-2022-497
低碳膜評價對象還應(yīng)滿足以下額外要求：
a)對于膜組件，其膜結(jié)構(gòu)應(yīng)為中空纖維式，且膜面積至少為1m2或滿足使用場景需求。
b)對于膜分離系統(tǒng)，應(yīng)包含從原料氣開始到實現(xiàn)CO2捕集的全部工藝步驟。
5評價流程
5.1評價申請
申請低碳膜評價，應(yīng)提供技術(shù)說明文件和相關(guān)證明材料。包括但不限于：
a)技術(shù)提供方基本情況；
b）技術(shù)基本情況，包括技術(shù)名稱、成熟度、應(yīng)用場景、應(yīng)用效果等；
c)應(yīng)用目標(biāo)場景氣體組分明細(xì)表；
d)分離膜性能參數(shù)，包括滲透性、選擇性、膜壽命等；
e)系統(tǒng)工藝步驟（如有），包括關(guān)鍵技術(shù)方法、工藝流程、主要技術(shù)參數(shù)等；
f)相關(guān)檢測數(shù)據(jù)報告、相關(guān)技術(shù)鑒定、技術(shù)認(rèn)定、知識產(chǎn)權(quán)證明、專利、獲獎證書等；
g)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)、類比案例相關(guān)數(shù)據(jù)和材料；
h)其他必要的證明文件材料。
5.2申請受理
申請材料內(nèi)容及技術(shù)要素完整的，形式審查通過，按照分類進(jìn)入評審階段。
5.3技術(shù)評審
評價機(jī)構(gòu)應(yīng)選取膜分離行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)專家，人員不少于5人，組成專家組對受評低碳膜技術(shù)的先進(jìn)性、
可行性、適用性進(jìn)行評審。存在指標(biāo)基準(zhǔn)的，以指標(biāo)基準(zhǔn)為主，專家打分為輔。不存在指標(biāo)基準(zhǔn)的，由
專家評審決定各項得分。每名專家應(yīng)獨立評分，所有專家評價總分的算數(shù)平均為最終評分。
如需要補(bǔ)充數(shù)據(jù)、信息、說明、報告等材料，申請單位應(yīng)及時提供。必要時,開展評價的機(jī)構(gòu)可采
取答辯、質(zhì)詢等方式，由技術(shù)提供方說明低碳技術(shù)和應(yīng)用情況。開展評價的機(jī)構(gòu)可進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查、測試
或模擬仿真的方式，驗證低碳膜分離技術(shù)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性與實際應(yīng)用情況。
5.4出具評價結(jié)論和報告
開展評價的機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)技術(shù)評審的結(jié)果,形成評價結(jié)論并出具評價報告。
5.5評價流程圖
3
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圖1技術(shù)評價流程圖
6評價指標(biāo)體系及指標(biāo)基準(zhǔn)
6.1評級指標(biāo)體系
評價指標(biāo)體系由一級指標(biāo)、二級指標(biāo)組成。一級指標(biāo)包括膜材料性能指標(biāo)、膜分離性能指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)
性指標(biāo)和社會性指標(biāo)。各二級指標(biāo)基準(zhǔn)分為A,B,C三個級別。低碳膜評價指標(biāo)體系如表1所示。
表1低碳膜分離指標(biāo)項目、權(quán)重及基準(zhǔn)
權(quán)重
評價指標(biāo)基準(zhǔn)
一級指標(biāo)二級指標(biāo)評測目的/
A級B級C級
ωi
膜選擇性評價膜材料先進(jìn)性的主超過一級膜超過二級膜低于二級
0.2
膜材料與滲透性要指標(biāo)性能等級性能等級性能等級
指標(biāo)
評價實用過程中膜性能
膜壽命>5年2~5年<2年0.15
穩(wěn)定的時間長短
CO2捕集衡量膜分離過程對CO2
>90%50%~90%<50%0.2
膜分離水平回收能力的強(qiáng)弱
效果指
標(biāo)CO2綜合捕集過程產(chǎn)生的CO2占
<5%5~10%>10%0.2
捕集效率總CO2回收質(zhì)量的比值
膜分離技安裝膜分離技術(shù)所需投
經(jīng)濟(jì)性
術(shù)投資成資與安裝前整體工藝設(shè)<20%50%~20%>50%0.03
指標(biāo)
本增加率備已有投資的比例
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膜分離技膜分離技術(shù)運行成本與
術(shù)運行成安裝前整體工藝運行成<10%10%~30%>30%0.02
本增加率本的比例
社會性技術(shù)成熟評價膜分離技術(shù)成熟水
八級以上六級~八級六級以下0.2
指標(biāo)度等級平
6.2指標(biāo)基準(zhǔn)與要求
6.2.1膜材料指標(biāo)
膜材料指標(biāo)反映了膜材料的先進(jìn)性。為綜合評價不同膜的性能，將對比待檢測技術(shù)膜材料與國際先
進(jìn)膜材料之間的性能差異，從而得出膜材料性能等級。具體衡量標(biāo)準(zhǔn)見附錄A膜材料先進(jìn)性評價方法。
針對膜材料指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)測試應(yīng)符合GB/T40260-2021的要求。
6.2.2膜分離效果指標(biāo)
膜分離效果反映了中空纖維膜在具體分離過程中的實際分離效果。評價將結(jié)合數(shù)值模擬與實地采集
數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，最終獲得具體膜分離效果指標(biāo)。
模擬仿真獲得的膜性能數(shù)據(jù)應(yīng)附帶具體的仿真參數(shù)以供評委參考。實地采集數(shù)據(jù)應(yīng)附帶獲得數(shù)據(jù)時
相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)。具體參數(shù)包括：前處理條件、上下游壓力、膜面積、原料氣組成、溫度等。
6.2.3經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要用于衡量膜分離技術(shù)安裝前后整個工藝流程增加的成本高低,包括膜分離技術(shù)投資
成本與膜分離技術(shù)運行成本。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)評價將通過對比捕集前后成本的增加比率高低進(jìn)行衡量。
可以通過已有參數(shù)預(yù)估待檢測技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，但需要提供相應(yīng)的預(yù)估方法與依據(jù)以及目前技術(shù)
的投資成本與運行成本。
6.2.4社會性指標(biāo)
社會性指標(biāo)主要考慮其技術(shù)的成熟程度。通過技術(shù)成熟度等級衡量技術(shù)所處的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，反映了技
術(shù)對于整體預(yù)期目標(biāo)的滿足程度。具體標(biāo)準(zhǔn)見附錄B技術(shù)成熟度等級。
7計算方法
7.1CO2捕集水平
CO2捕集水平是對膜分離過程對原料氣中二氧化碳的捕集能力與捕集所得二氧化碳品質(zhì)的綜合評
價，見式（1）
捕集水平（1）
??
式中??2=??×??
Cc——統(tǒng)計期內(nèi)，捕集所含二氧化碳總量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；
Cf——統(tǒng)計期內(nèi)，原料氣所含二氧化碳總量，單位為噸二氧化碳（tCO2）;
——尾氣中二氧化碳體積濃度，單位為%；
??
5
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7.2CO2綜合捕集效率
CO2綜合捕集效率是膜分離過程為回收單位質(zhì)量CO2需要額外產(chǎn)生的CO2占回收整體的質(zhì)量百分比，
見式（2）。
綜合捕集效率（2）
??+??
式中=??
Cc——統(tǒng)計期內(nèi)，捕集到的二氧化碳總量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；
Cm——統(tǒng)計期內(nèi)，膜材料老化導(dǎo)致的等額CO2排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；
CE——統(tǒng)計期內(nèi)，消耗能源所產(chǎn)生的碳排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；
7.3膜分離技術(shù)投資成本增加率
膜分離技術(shù)投資成本增加率是安裝膜分離技術(shù)所需投資與安裝前整體生產(chǎn)工藝設(shè)備已有投資的比
例，見式（3）。
膜捕集工藝投資成本增加率（3）
??
?
Em——安裝膜分離技術(shù)所需成本，應(yīng)包含安裝膜分離技術(shù)所=需?的所有設(shè)備成本，包括原料氣前處理
設(shè)備、膜分離設(shè)備、控溫控壓設(shè)備、管路改造等設(shè)備成本，單位為萬元；
Eo——安裝前已有生產(chǎn)工藝設(shè)備總成本，單位為萬元；
7.4膜分離技術(shù)運行成本增加率
膜分離技術(shù)運行成本增加率是膜分離技術(shù)運行成本與已有設(shè)備運行成本的比例，見式（4）
膜捕集工藝運行成本占比（4）
??+??
?
Ec——統(tǒng)計期內(nèi)，捕集單位二氧化碳所需的動力及原料成=本?，應(yīng)包含電力成本、燃料成本、蒸汽成
本以及其它材料成本等，單位為萬元每噸二氧化碳；
Ea——統(tǒng)計期內(nèi)，捕集單位二氧化碳時設(shè)備折舊以及分離膜老化成本等，單位為萬元每噸二氧化碳；
En——統(tǒng)計期內(nèi)，產(chǎn)生單位二氧化碳時已有生產(chǎn)工藝設(shè)備的總體運行成本。單位為萬元每噸二氧化
碳；
7.5評價指標(biāo)的考核評分計算
7.5.1二級指標(biāo)等級得分計算
低碳膜評價中二級指標(biāo)包含的A、B、C、D三級定性評價指標(biāo)，在進(jìn)行單項評分計算中采用分級打
分原則。其中，缺失指標(biāo)計為D級，如表2所示。
表2二級指標(biāo)等級得分表
標(biāo)準(zhǔn)情況A級B級C級D級
對應(yīng)分值Si10070500
Si為第i項二級評價指標(biāo)中不同等級所對應(yīng)的分值。
7.5.2低碳膜評價得分
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綜合評價得分是各二級指標(biāo)乘以權(quán)重的總值，其值在0~100之間，見式（5）
最終得分（5）
?
式中：=