化學工藝過程中的超濾技術(shù)應用分析

李國鋒

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用，這是因為超濾技術(shù)本身就有著非常大的優(yōu)勢，超濾技術(shù)在操作的過程中比較簡單快捷，同時其分離之后可以體現(xiàn)出非常好的效果，在生產(chǎn)的過程中也不會消耗大量的能源，所以其在化工工藝生產(chǎn)的過程中也得到了非常廣泛的應用，同時其環(huán)保和節(jié)能的優(yōu)勢也日益被人們關(guān)注本文主要分析了化工工藝過程中超濾技術(shù)的應用，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：化工工藝；超濾技術(shù)；應用

1 超濾技術(shù)應用的優(yōu)勢

超濾技術(shù)是最近這幾年來新發(fā)展的一項技術(shù)，有很強的分離作用，并且具有流程簡單、分離效果好、處理效率高、能耗低等顯著的特點。因此，在化工工藝過程中得到廣泛的運用。從經(jīng)濟方面考慮，超濾技術(shù)的設(shè)備投資小、運行費用低且使用壽命長。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也降低了對環(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10μm～100μm范圍的液體粒子效果較好，而對于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)進行高效氣液分離。

2.2 分離機理

以西安超濾公司為例，其推出超濾方法進行高效氣液分離，并首先確定了設(shè)備的結(jié)構(gòu)、過濾分離材料的精度與過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（以下簡稱SF濾芯），可用于水、液氨等極性分子，而超細玻璃纖維濾芯（以下簡稱MF濾芯）則適用于潤滑油、凝析油等非極性分子。SF濾芯采用外進里出的氣體流動方式，利用了該材料的極性和巨大的表面積，而MF濾芯采用里進外出方式，利用過濾層的親油疏水性能及擴散、碰撞和攔截等綜合過濾機理（凝聚式過濾），在通過組合濾層時凝聚長大，最終在背風面依靠重力降落實現(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電中心上的電量乘以兩個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高效分離元件。超濾技術(shù)主要采用高效率低阻力纖維過濾材料，為了提高過濾材料的連續(xù)使用壽命，我們采用了如下方法：

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

（2）增大過濾面積，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)計上應保留傳統(tǒng)慣性分離技術(shù)的優(yōu)點，最大限度發(fā)揮各種分離作用以達到最佳效果。

3 在化工工藝中超濾技術(shù)的具體應用

3.1 超濾技術(shù)于合成氨中的具體應用

在合成氨過程中應用超濾技術(shù)，主要的目的在于將油水塵等雜質(zhì)有效的去除，同時在合成過程中起到一定的保護作用，減少合成過程中的能源消耗。在合成氨過程中應用超濾技術(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，而促進操作條件的優(yōu)化，對合成設(shè)備也起到了一定的保護作用。正是超濾技術(shù)本身的高效能，也能夠促進合成氨質(zhì)量的提升，促進合成氨技術(shù)不斷的發(fā)展與更新，這也可以說為新技術(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)的應用

通過超濾膜的應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)得到截斷、凈化，從而使得水的質(zhì)量得到大大的增強，有利于飲用水安全性的提升。從當前的凈化水技術(shù)來看，超濾技術(shù)是現(xiàn)階段最高效，同時安全程度最高的水凈化處理技術(shù)。除了可應用超濾膜處理飲用水之外，還可以通過其淡化海水。通過相關(guān)研究可以得知，利用超濾膜處理溶質(zhì)變化較為頻繁，同時渾濁度相對較高的海水，其具有更高的適應性，另外還可通過超濾膜開展海水脫鹽作業(yè)?，F(xiàn)在在超濾膜水處理方面，不僅可通過超濾膜對飲用水以及海水進行處理，也可應用于城市污水以及工業(yè)廢水處理方面。其中在通過超濾膜材料處理城市污水時，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，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，達到回收再利用的標準。

3.3 尿素生產(chǎn)中超濾技術(shù)的應用

將超濾技術(shù)運用在尿素的生產(chǎn)過程中，主要是為了將C O2 氣體中的油污進行快速的去除，減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能耗，同時也能有效的促進尿素生產(chǎn)質(zhì)量的提高。將超濾技術(shù)運用在CO2壓縮機之后，便會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)的應用

超濾技術(shù)同樣可以應用于硝酸以及硝銨的合成階段。其中通過超濾技術(shù)來開展硝酸合成作業(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，具有一定的經(jīng)濟效益；利用超濾技術(shù)來開展硝銨合成作業(yè)，主要是通過超濾技術(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的穩(wěn)定程度以及安全性。

通過超濾技術(shù)來進行硝酸合成以及硝銨合成作業(yè)已經(jīng)在我國有了一段應用時間，通過相關(guān)實驗可以得知，通過將超濾技術(shù)投入應用到硝酸合成階段，能夠使得觸媒鉑網(wǎng)的使用年限得到大幅度的延長，從而還能夠降低觸媒鉑網(wǎng)需要的清洗次數(shù)，具有較強的經(jīng)濟效益。從安全角度上來看，通過超濾技術(shù)的有效應用，能夠使得硝銨合成作業(yè)時最初進口油污情況由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)安全事故問題的幾率大大減少。

3.5 氨分離階段超濾技術(shù)的應用

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

4 結(jié)語

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)是當今化工生產(chǎn)過程中經(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，為我國化工生產(chǎn)中物質(zhì)提純質(zhì)量的提升打下了堅實的基礎(chǔ)，從技術(shù)層面提高了化工生產(chǎn)的質(zhì)量。

參考文獻

[1]盛海.超濾技術(shù)在化工工藝中的應用[J]中國化工貿(mào)易，2012.

[2]李彩霞.試論超濾技術(shù)在化工工藝中的應用[J]科技致富向?qū)В?012.

[3]張冬冬.論超濾技術(shù)在化工工藝 過程中的應用[J].科技視界，2013（21）.

[4]賀樹華.化工工藝過程中超濾技術(shù)的應用探析[J].科學之友，2012，2：29-30.

（作者單位：浙江新和成特種材料有限公司）