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1、淺議超濾技術在化工工藝中的應用 【摘要】所謂超濾技術，即一門新型的實用科學技術，隨著其不斷發(fā)展和完善，已在諸多領域得到較為廣泛的應用。超濾技術具有操作簡單、流程短、分離效果好、處理效率高、能耗低等特點，在化工工藝過程中得到廣泛的應用。隨著其技術的不斷完善，其所具有的高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢將日益顯露，超濾技術的應用領域必將進一步擴展?！ 娟P鍵詞】化工工藝；超濾技術；應用 1.化工生產(chǎn)現(xiàn)狀及超濾技術基本原理和結(jié)構 1.1化工工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀 長期以來，化工生產(chǎn)過程中突出的難題是氣體中夾帶的微小液滴和油霧難以分離，在合成氨、尿素、硝酸、硝
2、銨等生產(chǎn)過程中，油污能使各種觸媒中毒失效、換熱設備換熱效率下降、阻力增加。以西安超濾公司為例，其采用超濾技術及高效、低阻、長壽命的過濾材料，開發(fā)出了各種高效氣液分離裝置。超濾技術成功解決了傳統(tǒng)慣性分離存在的缺陷，利用新技術、新材料在傳統(tǒng)慣性分離技術基礎上實現(xiàn)設備的結(jié)構、過濾分離材料的精度和材料極性有機結(jié)合，其效率可達99%~99.99%。 1.2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~100μ6m，溫度變化形成的冷凝粒子粒徑在0.01~10μm，且形成的1μm
3、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，須采用超濾技術進行高效氣液分離?！ ?.3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，并首先確定了設備的結(jié)構、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
4、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?！ ?.4極性選擇與結(jié)構6 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
5、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： ?。?）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。 ?。?）增大過
6、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)構設計上應保留傳統(tǒng)慣性分離技術的優(yōu)點，最大限度發(fā)揮各種分離作用以達到最佳效果?！ ?.化工工藝過程中超濾技術的具體應用 2.1合成氨 高壓機后新鮮氣油分離 用途：除去新鮮氣中的油水塵等雜質(zhì)，保護合成觸煤、降低能耗。6 應用舉例：四川廣宇化工股份有限公司在新鮮氣管路上采用了兩級高效過濾器，每年排放油水16.2噸為理論水量的92.36%，分離效率比原來的45～47%大大提高，自98年投產(chǎn)以來，一直運行良好。由于采用了超濾技術，大大改善了
7、冷交換器的油污和積碳堵塞現(xiàn)象，進一步優(yōu)化了操作條件，有效保護了合成塔觸媒。該公司是合成氨原料氣中最早使用超濾技術的用戶，使用過程中，充分顯示了超濾技術特點和強大生命力，使多年來長期得不到解決的合成氨新鮮氣帶油問題得到了解決，為合成氨工業(yè)全面推廣應用該項技術開辟了一條成功道路。 2.2氨分離改造 用途：高效氨分離，從氣體分離出霧狀液氨，能降低入塔氨含量，降低能耗。直接經(jīng)濟效益明顯。應用舉例：湖南湘氮實業(yè)有限公司利用其原高壓氨分外筒，用超濾技術對內(nèi)件進行改造，自2000年10月開始投入運行，取得很好的效果，透平循環(huán)機能正常運轉(zhuǎn)，合成塔進口氨含量
8、降低1.4%，年產(chǎn)量氨增加18768噸，增收3500多萬元?！ ?.3循環(huán)機后油分離器 用途：除去氣體中夾帶的油水雜質(zhì)，保護合成觸煤，降低能耗?！ ?/p>
