模型估算蒸餾能耗降31.6% 原油分離膜連續測試28天

韓國科學技術院（KAIST）與喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）研究團隊的製程模型顯示，在既有常壓蒸餾前端加入「原油分離膜」，估算可降低31.6%能耗。這是模擬比較結果，並非煉油廠實測數據。

研究團隊於6月24日在國際期刊《自然》（Nature）發表研究，使用多孔聚丙烯腈（PAN）膜進行原油分餾。流程是先用膜分離部分輕質成分，再將剩餘原油送入既有設備處理。

論文指出，全球常壓與減壓蒸餾每年消耗超過1,100 TWh能源，相關二氧化碳當量排放超過1.6億噸。蒸餾透過加熱原油、利用各成分沸點差異進行分離，能源負擔是研究膜分離技術的背景。

過去的原油分離膜研究會在膜表面覆上薄層，以提高選擇性。這次研究團隊使用未經額外塗層處理的PAN膜；PAN也常作為工業分離膜的支撐材料。

原油通過膜時，較重的碳氫化合物會累積在孔隙內，讓原本約15奈米的表面孔隙縮窄成小於2奈米的通道。石腦油、煤油等較輕成分相對容易通過。一般會降低膜效能的物質累積，在這項研究中形成了分離結構。

在切向流條件下，PAN膜的原油透過率超過既有原油分離膜基準的23倍。這不代表它的處理速度比現有煉油流程快23倍，而是與論文比較的既有分離膜透過率相比。

研究團隊使用HD現代Oilbank（HD Hyundai Oilbank）提供的實際原油測試。KAIST於6月25日發布的資料指出，連續運轉28天期間，膜的分離效能維持穩定；測試條件也包括室溫下施加10至40 bar壓力。

製程模型比較了兩種配置：先以膜預處理、再進行既有常壓蒸餾，以及僅使用常壓蒸餾。研究將分離膜定位為原油預先分餾的步驟，並非完全取代蒸餾設備。

同一模型估算，二氧化碳排放量可減少37.6%，冷卻水用量可減少20.7%。這些數字同樣是模型結果，並非煉油廠實測值。

模型也估算年總成本可降低36.0%，但計算納入了膜單位面積成本的假設。

因此，能耗、排放、冷卻水與成本的降幅都應視為製程模型結果。使用實際原油進行的28天測試確認的是膜的分離效能，並未測量整座煉油廠的能源或成本降幅。

以膜分離原油並非首例。麻省理工學院（MIT）研究團隊於2025年5月公布另一項高分子膜研究，估算能源用量最多可減少約90%。當時的數字也不是工業現場實測值，且該研究的膜結構與製程應用方式都和此次研究不同。

喬治亞理工學院教授萊恩·萊弗利（Ryan P. Lively）在KAIST發布資料中表示：「膜的生產效率提高後，已達到讓業界認真評估導入的程度。」這反映研究團隊認為，技術改善了既有膜處理量偏低的問題。

KAIST估算，若這項技術應用於國內煉油與石化產業整體，每年可減少約1,000萬噸溫室氣體排放。這是以全產業導入為前提的估算，並非此次實驗確認的減排量。

賽義德·阿茲法爾·侯賽因（Syed Azfar Hussain）在LinkedIn貼文中表示，為期四週的實驗無法證明技術能在煉油廠連續運轉數年，原油成分變化、污染物與大規模處理量仍需進一步驗證。這是個人貼文中的看法。KAIST則將大型模組化與提升長期運轉可靠性列為後續課題。