分析超濾技術(shù)在化工工藝中的應(yīng)用論文

1、分析超濾技術(shù)在化工工藝中的應(yīng)用論文 所謂超濾技術(shù),即一門新型的實(shí)用科學(xué)技術(shù),隨著其不斷發(fā)展和完善,已在諸多領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用。超濾技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、流程短、分離效果好、處理效率高、能耗低等特點(diǎn),在化工工藝過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用。隨著其技術(shù)的不斷完善,其所具有的高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)將日益顯露,超濾技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域必將進(jìn)一步擴(kuò)展。 化工工藝;超濾技術(shù);應(yīng)用 1.1化工工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀 長(zhǎng)期以來(lái),化工生產(chǎn)過(guò)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、硝銨等生產(chǎn)過(guò)程中,油污能使各種觸媒中毒失效、換熱設(shè)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(shù)及高效、低阻、

2、長(zhǎng)壽命的過(guò)濾材料,開(kāi)發(fā)出了各種高效氣液分離裝置。超濾技術(shù)成功解決了傳統(tǒng)慣性分離存在的缺陷,利用新技術(shù)、新材料在傳統(tǒng)慣性分離技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、過(guò)濾分離材料的精度和材料極性有機(jī)結(jié)合,其效率可達(dá)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100m以上,壓力變化形成的霧化粒子粒徑在10m100m,溫度變化形成的冷凝粒子粒徑在0.0110m,且形成的1m粒子的重量百分比高達(dá)40%。其中極性粒子約為110m以上,非極性粒子約為0.011m。 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)10m100m范圍的液體粒子效果較好,而對(duì)于1

3、0m以下的粒子分離效果較差,為有效分離10m以下的小粒子,須采用超濾技術(shù)進(jìn)行高效氣液分離。 1.3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)

4、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。 1.4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)

5、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。 2.1合成氨 高壓機(jī)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(hù)合成觸煤、降低能耗。 應(yīng)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(jí)高效過(guò)濾器,每年排放油水16.2噸為理論水量的9

6、2.36%,分離效率比原來(lái)的4547%大大提高,自98年投產(chǎn)以來(lái),一直運(yùn)行良好。由于采用了超濾技術(shù),大大改善了冷交換器的油污和積碳堵塞現(xiàn)象,進(jìn)一步優(yōu)化了操作條件,有效保護(hù)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(shù)的用戶,使用過(guò)程中,充分顯示了超濾技術(shù)特點(diǎn)和強(qiáng)大生命力,使多年來(lái)長(zhǎng)期得不到解決的合成氨新鮮氣帶油問(wèn)題得到了解決,為合成氨工業(yè)全面推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)開(kāi)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(jì)效益明顯。應(yīng)用舉例:湖南湘氮實(shí)業(yè)有限公司利用其原高壓氨分外筒,用超濾技術(shù)對(duì)內(nèi)件進(jìn)行改造,自2000年10月開(kāi)始投入運(yùn)行

7、,取得很好的效果,透平循環(huán)機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn),合成塔進(jìn)口氨含量降低1.4%,年產(chǎn)量氨增加18768噸,增收3500多萬(wàn)元。 2.3循環(huán)機(jī)后油分離器 用途:除去氣體中夾帶的油水雜質(zhì),保護(hù)合成觸煤,降低能耗。 應(yīng)用舉例:湖南湘氮實(shí)業(yè),用于往復(fù)式循環(huán)機(jī)油分改造,自xx年1月投運(yùn)以來(lái),排放油水量明顯比以前增加,合成觸煤的壽命已由改造前的3個(gè)月左右,延長(zhǎng)到現(xiàn)在的7-8個(gè)月,目前仍在高效低阻狀態(tài)下運(yùn)行。 2.4變換氣后過(guò)濾器 用途:除去變換氣中的油水雜質(zhì),保護(hù)變換觸煤。應(yīng)用舉例:陜西化肥廠在新鮮氣壓縮機(jī)三段出口采用了二級(jí)超濾過(guò)濾器,自2000年4月投產(chǎn)以來(lái),每小時(shí)平均排油水100余公斤,有效保護(hù)低變觸煤。 2.

8、5尿素 用途:除去CO2氣體中的油污,降低能耗,提高產(chǎn)品質(zhì)量。 應(yīng)用舉例:山東章丘第二化肥廠在CO2壓縮機(jī)后使用了超濾過(guò)濾器,使用后發(fā)現(xiàn),一、二段分解加熱器的油污垢情況大大改善,提高了傳熱效果,蒸汽消耗量穩(wěn)定,尿素產(chǎn)品顏色潔白。首臺(tái)CO2高效除油器的成功應(yīng)用為后續(xù)廠家改造起到了典范作用。 2.6硝酸 用途:除去氨氣中的油污,保護(hù)昂貴的觸煤鉑網(wǎng),延長(zhǎng)其工作壽命。 應(yīng)用舉例:山東?；癁H坊硝銨廠在銷酸氧化爐前氣氨過(guò)濾器采用了超濾過(guò)濾器,使用后,氧化爐鉑金屬絲網(wǎng)壽命延長(zhǎng),現(xiàn)已連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2年多,同時(shí)過(guò)濾清洗周期比原布袋過(guò)濾器長(zhǎng),減少了不少工作量。 2.7硝銨 用途:除去氨氣中夾帶的油污,防治氨氣帶油進(jìn)入硝

9、銨中和工段,提高系統(tǒng)安全性能,防止意外。 應(yīng)用舉例:蘭州化學(xué)工業(yè)公司化肥廠硝銨車間,在氨壓縮機(jī)氣氨檔板過(guò)濾器之后加裝了超濾過(guò)濾器,根據(jù)2000年8月份投產(chǎn)以來(lái)的情況看,氣氨中的油含量,由進(jìn)口狀態(tài)的50-60ppm降至6-10ppm,完全滿足硝銨中和工段的要求,對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到了重要的作用。 2.8煉油廠尾氣回收 用途:從氣體中分離出雜質(zhì),保護(hù)中空纖維膜,延長(zhǎng)膜的使用壽命。 安慶石化總廠柴油加氫尾氣回收膜分離器前原旋風(fēng)分離器后采用了SF+MF+SMF三級(jí)超濾技術(shù),過(guò)濾精度達(dá)到了0.01m,效率達(dá)到了99.99%,現(xiàn)已連續(xù)使用2年多,分離出大量含硫化氫、柴油和水混合液體,有效保護(hù)中空纖維膜,延長(zhǎng)了膜的使用壽命。 2.9天然氣凈化及凝析油回收 用途:從氣體中分離出雜質(zhì),保護(hù)中空纖維膜,延長(zhǎng)膜的使用壽命。長(zhǎng)慶油田在天然氣中空纖維膜干燥器前設(shè)置三級(jí)(下轉(zhuǎn)第84頁(yè))(上接第16頁(yè))超效過(guò)濾器,用于凈