李國(guó)鋒

摘 要：超濾技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域中都得到了普遍的應(yīng)用，這是因?yàn)槌瑸V技術(shù)本身就有著非常大的優(yōu)勢(shì)，超濾技術(shù)在操作的過(guò)程中比較簡(jiǎn)單快捷，同時(shí)其分離之后可以體現(xiàn)出非常好的效果，在生產(chǎn)的過(guò)程中也不會(huì)消耗大量的能源，所以其在化工工藝生產(chǎn)的過(guò)程中也得到了非常廣泛的應(yīng)用，同時(shí)其環(huán)保和節(jié)能的優(yōu)勢(shì)也日益被人們關(guān)注本文主要分析了化工工藝過(guò)程中超濾技術(shù)的應(yīng)用，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：化工工藝；超濾技術(shù)；應(yīng)用

1 超濾技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

超濾技術(shù)是最近這幾年來(lái)新發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)，有很強(qiáng)的分離作用，并且具有流程簡(jiǎn)單、分離效果好、處理效率高、能耗低等顯著的特點(diǎn)。因此，在化工工藝過(guò)程中得到廣泛的運(yùn)用。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，超濾技術(shù)的設(shè)備投資小、運(yùn)行費(fèi)用低且使用壽命長(zhǎng)。此外，超濾技術(shù)的使用使得生產(chǎn)成本降低、減少化工能源的消耗的同時(shí)也降低了對(duì)環(huán)境造成的污染。

2 超濾技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)

2.1 粒子的形成及其分布

研究證明，速度變化（重力沉降）形成的霧滴粒徑多在100μm以上，壓力變化形成的霧化粒子粒徑在10μm～100μm，溫度變化形成的冷凝粒子粒徑在0.01～10μm，且形成的1μm粒子的重量百分比高達(dá)40%。其中極性粒子約為1～10μm以上，非極性粒子約為0.01～1μm。傳統(tǒng)分離設(shè)備依靠慣性折轉(zhuǎn)、旋流，重力沉降，絲網(wǎng)除沫方式，僅對(duì)10μm～100μm范圍的液體粒子效果較好，而對(duì)于10μm以下的粒子分離效果較差，為有效分離10μm以下的小粒子，須采用超濾技術(shù)進(jìn)行高效氣液分離。

2.2 分離機(jī)理

以西安超濾公司為例，其推出超濾方法進(jìn)行高效氣液分離，并首先確定了設(shè)備的結(jié)構(gòu)、過(guò)濾分離材料的精度與過(guò)濾分離材料的極性三位一體的思路，即根據(jù)不同的介質(zhì)和工藝條件，確定采用過(guò)濾材料--濾芯種類及其組合。比如燒結(jié)不銹鋼纖維氈濾芯（以下簡(jiǎn)稱SF濾芯），可用于水、液氨等極性分子，而超細(xì)玻璃纖維濾芯（以下簡(jiǎn)稱MF濾芯）則適用于潤(rùn)滑油、凝析油等非極性分子。SF濾芯采用外進(jìn)里出的氣體流動(dòng)方式，利用了該材料的極性和巨大的表面積，而MF濾芯采用里進(jìn)外出方式，利用過(guò)濾層的親油疏水性能及擴(kuò)散、碰撞和攔截等綜合過(guò)濾機(jī)理（凝聚式過(guò)濾），在通過(guò)組合濾層時(shí)凝聚長(zhǎng)大，最終在背風(fēng)面依靠重力降落實(shí)現(xiàn)氣液分離。

2.3 極性選擇與結(jié)構(gòu)

介質(zhì)的極性可以用偶極矩衡量，偶極矩等于分子正電中心或負(fù)電中心上的電量乘以兩個(gè)中心之間的距離所得的積。偶極矩為零的分子都是非極性分子，他們的正負(fù)電中心都重合在一起。偶極矩不等于零的分子稱為極性分子如H2O，NH3。極性分子之間存在取向、誘導(dǎo)和色散作用，這三種作用都是吸引作用。不同介質(zhì)的極性大小不一樣其凝聚力也不相同。因此針對(duì)需分離粒子極性不同選擇不同的分離材料也是影響分離效果的關(guān)鍵因素，比如分離極性粒子可采用單級(jí)高效分離元件，而分離油氣溶膠粒子或乳化油粒子則必須采用兩級(jí)高效分離元件。超濾技術(shù)主要采用高效率低阻力纖維過(guò)濾材料，為了提高過(guò)濾材料的連續(xù)使用壽命，我們采用了如下方法：

（1）增大孔隙率，采用更先進(jìn)的材料，纖維更細(xì)，精度更高，孔隙率增大一倍，容塵量增大一倍，過(guò)濾材料連續(xù)使用壽命增加兩倍。

（2）增大過(guò)濾面積，采用折疊式濾芯，在阻力相同情況下，流通面積增加一倍，納污量增加三倍，壽命增加三倍。此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)保留傳統(tǒng)慣性分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，最大限度發(fā)揮各種分離作用以達(dá)到最佳效果。

3 在化工工藝中超濾技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 超濾技術(shù)于合成氨中的具體應(yīng)用

在合成氨過(guò)程中應(yīng)用超濾技術(shù)，主要的目的在于將油水塵等雜質(zhì)有效的去除，同時(shí)在合成過(guò)程中起到一定的保護(hù)作用，減少合成過(guò)程中的能源消耗。在合成氨過(guò)程中應(yīng)用超濾技術(shù)，能夠?qū)⒗浣粨Q器中容易產(chǎn)生的油污堵塞現(xiàn)象得到很好的解決，而促進(jìn)操作條件的優(yōu)化，對(duì)合成設(shè)備也起到了一定的保護(hù)作用。正是超濾技術(shù)本身的高效能，也能夠促進(jìn)合成氨質(zhì)量的提升，促進(jìn)合成氨技術(shù)不斷的發(fā)展與更新，這也可以說(shuō)為新技術(shù)的形成提供了一定的技術(shù)參考。

3.2 水處理中超濾技術(shù)的應(yīng)用

通過(guò)超濾膜的應(yīng)用可以把各種大分子物質(zhì)，阻止于膜的表面，以起到凈化溶液的功能。所以超濾技術(shù)手段現(xiàn)也常常被應(yīng)用于飲用水凈化處理方面，也就是利用超濾膜使得水中的各大分子雜質(zhì)得到截?cái)?、凈化，從而使得水的質(zhì)量得到大大的增強(qiáng)，有利于飲用水安全性的提升。從當(dāng)前的凈化水技術(shù)來(lái)看，超濾技術(shù)是現(xiàn)階段最高效，同時(shí)安全程度最高的水凈化處理技術(shù)。除了可應(yīng)用超濾膜處理飲用水之外，還可以通過(guò)其淡化海水。通過(guò)相關(guān)研究可以得知，利用超濾膜處理溶質(zhì)變化較為頻繁，同時(shí)渾濁度相對(duì)較高的海水，其具有更高的適應(yīng)性，另外還可通過(guò)超濾膜開(kāi)展海水脫鹽作業(yè)?，F(xiàn)在在超濾膜水處理方面，不僅可通過(guò)超濾膜對(duì)飲用水以及海水進(jìn)行處理，也可應(yīng)用于城市污水以及工業(yè)廢水處理方面。其中在通過(guò)超濾膜材料處理城市污水時(shí)，可以將城市污水所具有的氨氮清除掉，從而使得城市污水能夠得到再利用。另外在使用超濾膜材料處理工業(yè)廢水時(shí)，主要是利用超濾膜將工業(yè)廢水內(nèi)所包含的各種懸浮顆粒物以及油污去除掉，從而使得工業(yè)廢水得到凈化，達(dá)到回收再利用的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 尿素生產(chǎn)中超濾技術(shù)的應(yīng)用

將超濾技術(shù)運(yùn)用在尿素的生產(chǎn)過(guò)程中，主要是為了將C O2 氣體中的油污進(jìn)行快速的去除，減少生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的能耗，同時(shí)也能有效的促進(jìn)尿素生產(chǎn)質(zhì)量的提高。將超濾技術(shù)運(yùn)用在CO2壓縮機(jī)之后，便會(huì)在第一段和第二段的位置產(chǎn)生顯著的變化，油污的分解率快速提升，減少了對(duì)設(shè)備的影響，使得傳熱效率極大的提升，而在這種情況下生產(chǎn)的尿素，顏色潔白，質(zhì)地良好，質(zhì)量也獲得明顯提升。

3.4 硝酸以及硝銨的合成中超濾技術(shù)的應(yīng)用

超濾技術(shù)同樣可以應(yīng)用于硝酸以及硝銨的合成階段。其中通過(guò)超濾技術(shù)來(lái)開(kāi)展硝酸合成作業(yè)，一般是利用超濾技術(shù)將液氨內(nèi)所具有的油污清除掉，從而使得觸媒鉑網(wǎng)得到更好的保護(hù)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益；利用超濾技術(shù)來(lái)開(kāi)展硝銨合成作業(yè)，主要是通過(guò)超濾技術(shù)促使液氨內(nèi)所包含的油污得到去除，可以大大提升硝銨合成處理時(shí)的穩(wěn)定程度以及安全性。

通過(guò)超濾技術(shù)來(lái)進(jìn)行硝酸合成以及硝銨合成作業(yè)已經(jīng)在我國(guó)有了一段應(yīng)用時(shí)間，通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)可以得知，通過(guò)將超濾技術(shù)投入應(yīng)用到硝酸合成階段，能夠使得觸媒鉑網(wǎng)的使用年限得到大幅度的延長(zhǎng)，從而還能夠降低觸媒鉑網(wǎng)需要的清洗次數(shù)，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益。從安全角度上來(lái)看，通過(guò)超濾技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠使得硝銨合成作業(yè)時(shí)最初進(jìn)口油污情況由50～60mg/L減少至6～10mg/L，另外還可以使硝銨生產(chǎn)階段出現(xiàn)安全事故問(wèn)題的幾率大大減少。

3.5 氨分離階段超濾技術(shù)的應(yīng)用

氨分離的目的是為了使氨能夠由氣體中分離，進(jìn)而通過(guò)處理形成液態(tài)氨。通過(guò)氨分離可以有效避免氨過(guò)多的進(jìn)入到合成塔內(nèi)，具有降低能耗的功能。而通過(guò)將超濾技術(shù)引入到氨分離過(guò)程中，可以提升氨分離的效率。也就會(huì)利用有超濾膜制作而成的MBR，也就是生物反應(yīng)器，通過(guò)反滲透膜的使用，使氨分子被阻攔在外。

4 結(jié)語(yǔ)

在化工工藝的生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的分離技術(shù)在分離得出效果和分離的效率方面都存在著非常明顯的缺陷，同時(shí)這種缺陷也使得化工工藝的質(zhì)量受到了極大的影響，超濾技術(shù)是當(dāng)今化工生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常使用到的一種分離技術(shù)，這種技術(shù)改變了傳統(tǒng)技術(shù)的諸多不足，為我國(guó)化工生產(chǎn)中物質(zhì)提純質(zhì)量的提升打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從技術(shù)層面提高了化工生產(chǎn)的質(zhì)量。

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（作者單位：浙江新和成特種材料有限公司）