節(jié)能新技術(shù)在化工分離過(guò)程中的應(yīng)用(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上節(jié)能新技術(shù)在化工分離過(guò)程中的應(yīng)用摘要：分離過(guò)程是化工過(guò)程中耗能很大的操作。所有的分離過(guò)程都需要以熱和（或）功的形式加入能量，其能量費(fèi)用與設(shè)備折舊費(fèi)相比，前者占首要地位。由于世界能源日趨緊張，化工節(jié)能問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。因此，研究化工分離過(guò)程的節(jié)能新技術(shù)也顯得越來(lái)越重要。關(guān)鍵詞：化工分離；節(jié)能；新技術(shù)；研究進(jìn)展1 概述膜分離作為一項(xiàng)高新技術(shù)，在近幾十年來(lái)迅速發(fā)展為產(chǎn)業(yè)化的高效節(jié)能分離過(guò)程。幾十年來(lái)，膜分離技術(shù)在能源、電子、石油、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生、重工、輕工、食品、飲料行業(yè)和人民日常生活及環(huán)保等領(lǐng)域均獲得廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。社會(huì)的需求促使膜技術(shù)發(fā)展迅速，

2、使膜技術(shù)不斷創(chuàng)新、進(jìn)步、完善，成為單元操作，成為集成過(guò)程中的關(guān)鍵1。近年來(lái)，各行業(yè)工業(yè)廢水深度處理回用與資源化，已經(jīng)引起了人們的廣泛重視，不斷有應(yīng)用膜分離技術(shù)進(jìn)行工業(yè)廢水深度處理回用成功的報(bào)道。這表明我國(guó)工業(yè)廢水深度處理回用已進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，石油化工、氯堿化工、造紙、鋼鐵、電力等行業(yè)相繼建立了示范工程，并進(jìn)行行業(yè)推廣，工程規(guī)模已從日處理量百噸級(jí)跨入到萬(wàn)噸級(jí)，并將跨入十萬(wàn)噸級(jí)的規(guī)模。在國(guó)家大力提倡節(jié)能減排的大形勢(shì)下，大力發(fā)展膜分離技術(shù)對(duì)于化工行業(yè)、乃至各行各業(yè)的節(jié)能減排工作均具有重要而深遠(yuǎn)的意義。2 膜分離技術(shù)在石油化工節(jié)能減排中的應(yīng)用 2.1 微濾技術(shù)在石油廢水處理中的應(yīng)用采用南京化工大學(xué)

3、膜科學(xué)技術(shù)研究生產(chǎn)的0.2um和0.8um陶瓷膜進(jìn)行陸上和海上采油平臺(tái)的采出水處理研究，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后取得了較好的效果，懸浮物含量由73-290mg/L降到1 mg/L以下，油含水量由8-583mg/L降到5mg/L以下。探討了不同溫度、壓差、膜面流速、孔徑等參數(shù)對(duì)過(guò)濾特性的影響。針對(duì)膜處理中最為關(guān)鍵的清洗問(wèn)題，他們?cè)O(shè)計(jì)了脈沖及預(yù)處理工藝，有效地延長(zhǎng)了過(guò)濾周期。同時(shí)根據(jù)油田采出水對(duì)膜面的污染特征，確定了B, C兩種清洗劑交替使用的清洗方案，并驗(yàn)證了所采用的預(yù)處理工藝、清洗工藝、脈沖工藝的可重復(fù)性和穩(wěn)定性，為工業(yè)性放大試驗(yàn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。顧文濱2等針對(duì)低滲透油田注入水而研制的新型含油污水精細(xì)

4、過(guò)濾裝置，該裝置采用表層過(guò)濾技術(shù)，用陶瓷微濾膜(無(wú)機(jī)膜)作濾芯，采取交叉流過(guò)濾方式(即過(guò)濾液體平行于濾膜表面流動(dòng))對(duì)含油污水進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾，對(duì)于以小細(xì)粒(8um)為主的含油污水顆粒去除率達(dá)90%以上，精度可達(dá)lum。 2.2 超濾技術(shù)在石油、化工廢水處理中的應(yīng)用油田含油污水量較大，大約占油田總污水量的三分之一，且成分復(fù)雜，用超濾技術(shù)處理油田含油廢水。既可以避免對(duì)環(huán)境和水體產(chǎn)生污染，又可以提供高質(zhì)量的油田回注用水。國(guó)內(nèi)外都有此方面的研究報(bào)道。李永發(fā)3等用超濾膜對(duì)油田采油預(yù)處理過(guò)的廢水進(jìn)行了再處理，試驗(yàn)研究證明，經(jīng)過(guò)超濾膜處理的廢水，膜對(duì)油的截留率為97.7%以上。水質(zhì)指標(biāo)可以達(dá)到低壓滲透油田注水站

5、的回注水標(biāo)準(zhǔn)。用外壓管式聚砜超濾膜裝置現(xiàn)場(chǎng)處理采油污水，研究了操作壓力、膜面流速等操作條件對(duì)超濾膜通量的影響及膜污染的清洗方法。在適宜的操作條件下，膜通量為80-490L/m2.h，所處理過(guò)的污水達(dá)到了低滲透油田注水標(biāo)準(zhǔn)。采用分步清洗的方法能有效地清除膜面污物。為進(jìn)一步工業(yè)試驗(yàn)裝置的放大提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。方忠海4等針對(duì)石化煉油廢水回用至鍋爐補(bǔ)給水的節(jié)水技術(shù)進(jìn)行工藝研究。根據(jù)該石化廠具體情況設(shè)計(jì)了專為廢水處理和反滲透預(yù)處理所使用的超濾設(shè)備，采用改性的PVC材質(zhì)，耐污染、抗氧化。反滲透選用的是LFC1抗污染膜。經(jīng)過(guò)超濾處理的污水，保證出水濁度小于1.ONTU，SDI值小于3。降低濁度后，完全能夠滿足

6、下游反滲透的進(jìn)水要求，并最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)回用水系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。 2.3 膜生物反應(yīng)器(MBR)在石油、化工廢水處理中的應(yīng)用膜生物反應(yīng)器(MBR)是結(jié)合了膜分離技術(shù)和傳統(tǒng)活性污泥法的一種高效污水處理技術(shù)，由于膜的過(guò)濾作用，生物完全被截留在生物反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間和污泥齡的徹底分離，使生物反應(yīng)器內(nèi)保持較高的MLSS，硝化能力強(qiáng)，污染物去除率高，出水懸浮物和濁度接近于零，出水細(xì)菌和病毒大部分被去除，出水水質(zhì)好，回用率高。 3 膜分離技術(shù)在氯堿化工節(jié)能減排中的應(yīng)用隨著近幾年我國(guó)氯堿行業(yè)的迅猛發(fā)展，如何治理和回收利用氯堿生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢水，成為企業(yè)所關(guān)注的重要課題。廢水不僅對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害

7、，同時(shí)也嚴(yán)重地浪費(fèi)了資源。 3.1 淡鹽水的膜法回收5在氯堿行業(yè)離子膜制燒堿的工藝工程中，精制鹽水內(nèi)硫酸根含量過(guò)高會(huì)發(fā)生硫酸根離子與其他金屬離子反應(yīng)生成硫酸鹽沉積在膜內(nèi)，使槽電壓升高，電流效率下降。硫酸根質(zhì)量濃度超過(guò)5g/L時(shí)，電流效率會(huì)明顯下降。所以一次精制鹽水時(shí)必須脫除硫酸根。傳統(tǒng)的一次鹽水硫酸根去除工藝采用的是鋇法，因?yàn)榄h(huán)保原因和氯化鋇本身的毒性及價(jià)格方面的原因，目前可采用膜法脫硝來(lái)替代該工藝(即CIM工藝)，其實(shí)，二者的本質(zhì)區(qū)別在于一個(gè)是化學(xué)方法，一個(gè)是物理方法。據(jù)測(cè)算在一次性投資方面，CIM法的投資將會(huì)比鋇法超出400萬(wàn)元左右，在后續(xù)的運(yùn)行費(fèi)用方面，可以節(jié)約200萬(wàn)元每年，再加上其他

8、運(yùn)行費(fèi)用，可以說(shuō)，多投資的400萬(wàn)元在一年二年內(nèi)可以回收回來(lái)。CIM法脫硝的關(guān)鍵在于膜分離及冷凍脫硝的組合:淡鹽水通過(guò)高壓泵和循環(huán)泵送入到膜裝置，利用膜分離的特性進(jìn)行脫硝，其中脫硝淡鹽水透過(guò)膜送至化鹽單元配水槽，部分濃縮液進(jìn)入膜系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)濃縮，部分濃縮液連續(xù)送至冷凍脫硝裝置。通過(guò)冷凍脫硝裝置回收濃縮液中的芒硝和脫銷鹽水，脫銷鹽水則通過(guò)預(yù)冷器回收部分冷量后送至化鹽單元配水槽待用。 3.2 PVC離心母液的處理回收作為PVC合成的主要工藝，懸浮法PVC生產(chǎn)過(guò)程中所使用的去離了水在聚合反應(yīng)完成后，經(jīng)過(guò)離心分離工序作為離心母液廢水排出，成為整個(gè)生產(chǎn)廢水中的主要來(lái)源。但由于其中鈣鎂離了含量很低，因此離

9、心母液又是受污染的軟水。近年來(lái)，不少單位在離心母液的處理回用方面進(jìn)行了研究和開發(fā)，推出了一些處理工藝，并相繼進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。目前，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)PVC離心母液回收主要的幾種類型工藝組合的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的綜合比較，除了第一種工藝組合以外，其余三種均實(shí)現(xiàn)深度回用(作為聚合純水回用)。因此，實(shí)現(xiàn)PVC母液深度處理回用于聚合釜PVC聚合用水將是今后PVC母液回用的主要方向。近年來(lái)，中水回用和廢水資源化成為各行各業(yè)節(jié)能減排工作中的重點(diǎn)。在中水回用和廢水資源化的各項(xiàng)工藝技術(shù)中，在純水制備和海水淡化基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的廢水回用膜集成技術(shù)無(wú)疑成為最熱門的應(yīng)用技術(shù)。在各項(xiàng)大中型的廢水、中水回用工程中，只要是涉及高品質(zhì)深度

10、回用的項(xiàng)目，均使用了超濾和反滲透的雙膜組合工藝作為核心工藝，同時(shí)配套了其他的物化或生化技術(shù)來(lái)保障雙膜工藝的運(yùn)行。4 膜分離技術(shù)在農(nóng)藥化工清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用概況6農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，病菌、害蟲、雜草是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的三大敵害，應(yīng)用農(nóng)藥進(jìn)行防治是主要的手段。農(nóng)藥的種類比較多，可分為殺菌劑、殺蟲劑、除草劑以及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等四大類。膜分離是一種新型的高效分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，近30年來(lái)發(fā)展迅速，在能源、資源、電子、石化、醫(yī)藥衛(wèi)生、重工、輕工、食品、飲料行業(yè)和人民日常生活及環(huán)保等領(lǐng)域均獲得廣泛的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。與傳統(tǒng)的分離技術(shù)如蒸發(fā)、蒸餾、萃取、吸收、吸附等相比，膜分離具有無(wú)相變、可在常溫

11、下連續(xù)操作、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、能耗低、分離效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。因此，膜分離已成為解決當(dāng)代能源、資源、環(huán)境污染等問(wèn)題的重要高新技術(shù)及可持續(xù)發(fā)展技術(shù)的基礎(chǔ)，是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。農(nóng)藥生產(chǎn)過(guò)程的分離、過(guò)濾、純化、濃縮、提取等過(guò)程，大都采用傳統(tǒng)的鼓式真空過(guò)濾、板框壓濾、離子交換、離心分離、溶媒抽提、吸附、絮凝、沉淀、蒸發(fā)、結(jié)晶等生產(chǎn)工藝，傳統(tǒng)工藝存在技術(shù)落后、工藝繁雜、資源浪費(fèi)、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益甚低，產(chǎn)品質(zhì)量差。運(yùn)用膜集成分離技術(shù)，科學(xué)地整合上下游工藝，可以實(shí)現(xiàn)改造傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，提升企業(yè)技術(shù)水平，提高產(chǎn)品收率，減少能耗，降低成本，為企業(yè)增加效益，提高產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度地減

12、少污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)與要求。 4.1 膜分離技術(shù)在農(nóng)用抗生素生產(chǎn)中的應(yīng)用目前農(nóng)用抗生素大多數(shù)是采用微生物發(fā)酵的方法制成的，其生產(chǎn)成本主要包括原料成本和能耗成本兩大部分，分別占總成本的70%和30%左右。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)主要通過(guò)提高農(nóng)用抗生素的發(fā)酵水平即改善發(fā)酵工藝來(lái)節(jié)約原料成本。而能耗成本則主要集中在后處理提取工藝和劑型加工工藝上。但目前絕大多數(shù)的生產(chǎn)企業(yè)仍然采用原有的后處理工藝來(lái)提取產(chǎn)品，而隨著能源水、電使用的日趨緊張，節(jié)約能源、降低能耗也勢(shì)必成為企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。農(nóng)用抗生素的化學(xué)發(fā)酵液中有效成分較低，其后處理工藝主要采用板框過(guò)濾、蒸發(fā)濃縮法。 4.2 膜分離技術(shù)在草甘磷生

13、產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用采用IDA法制備草甘麟母液中仍含有1%-4%草甘麟以及微量的甲醛、甲酸和未反應(yīng)完全的雙甘麟等。而且由IDA工藝合成的草甘麟母液質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，對(duì)于運(yùn)輸和銷售極為不利，目前的草甘麟企業(yè)多采用蒸發(fā)的方法除去大部分的水，但是蒸發(fā)過(guò)程能耗很大，而且蒸發(fā)容易造成草甘麟的分解從而降低產(chǎn)品收率，同時(shí)蒸發(fā)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的氨氣，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。而且作為一種有機(jī)物質(zhì)，在受到高溫處理時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)物質(zhì)的分了結(jié)構(gòu)改變，如分子的分解等化學(xué)現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，解決草甘麟生產(chǎn)過(guò)程中現(xiàn)有提純、濃縮工藝中存在的能耗大、資源浪費(fèi)等弊端，開創(chuàng)高效、清潔的分離濃縮工藝，以提升企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平，節(jié)約能耗、實(shí)現(xiàn)資源回用，

14、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，是草甘麟生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的問(wèn)題之一。采用膜分離技術(shù)替換草甘麟原提取工藝中的薄膜蒸發(fā)濃縮過(guò)程，草甘麟母液進(jìn)入一級(jí)納濾膜分離，濃縮液中草甘麟質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%以上的收集到儲(chǔ)槽，濃縮液中草甘麟質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%以下的則繼續(xù)循環(huán)分離，直至濃縮液中草甘麟質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%以上后收集到儲(chǔ)槽，一級(jí)納濾透過(guò)液進(jìn)入二級(jí)納濾膜分離，二級(jí)納濾濃縮液返回進(jìn)入一級(jí)納濾膜分離，二級(jí)納濾透過(guò)液進(jìn)入反滲透膜分離，反滲透膜濃縮液返回進(jìn)入二級(jí)納濾膜分離。濃縮后的草甘麟母液經(jīng)冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾得到固體草目一麟原粉。濃縮液中草甘麟質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%以上。膜透過(guò)液中草甘麟質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.1%以下，水回收率100%

15、，可循環(huán)回用。其主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：按每小時(shí)脫水4噸計(jì)，脫水費(fèi)用約為25元/噸，與傳統(tǒng)蒸發(fā)濃縮工藝(脫水費(fèi)用約為90元/噸)相比，脫水成本降低約65元/噸。5 膜分離技術(shù)在化肥工業(yè)節(jié)能減排中的應(yīng)用7隨著膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，膜分離的應(yīng)用亦愈來(lái)愈廣，從早期脫鹽發(fā)展到今天的工業(yè)廢水廢氣處理、生產(chǎn)原料凈化、產(chǎn)品分離和高純水生產(chǎn)等。化肥工業(yè)中已成功應(yīng)用、正在開發(fā)或有發(fā)展前景的膜技術(shù)有膜法水處理、包膜化肥和氣體凈化及回收等。其中，水處理包括工藝用水和廢水處理，包膜化肥主要有包膜尿素和包膜碳銨，氣體凈化及回收包括天然氣脫除CO2, H2S和水蒸氣，合成氨弛放氣回收HZ以及煙氣和尾氣脫SO2, NOx和CO2等。

16、5.1 廢水處理我國(guó)液膜技術(shù)的研究始于1979年，雖起步較晚，但起點(diǎn)較高。液膜法處理工業(yè)廢水的原理在于液膜能夠選擇性地滲透離子，并在內(nèi)水相富集而不破裂。乳狀液膜法處理工業(yè)廢水分步進(jìn)行制乳、傳質(zhì)、破乳。目前，液膜技術(shù)在化肥工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用研究主要有含磷酸鹽、硫化物、亞硫酸鹽、硝酸鹽、砷化物、氰化物、氟化物或氨等廢水的處理。 5.2 含NH4+廢水處理在國(guó)內(nèi)用液膜法處理含NH4+廢水時(shí)問(wèn)不長(zhǎng)，Li N N和CaHnRP發(fā)明了用乳狀液膜去除溶液中弱酸弱堿的方法，此法最適用于溶于水中的少量硫化銨和碳酸銨。目前主要存在的問(wèn)題是當(dāng)被處理廢水含氨濃度較高時(shí)液膜強(qiáng)度差，破損率高等，脫氨效率還遠(yuǎn)不能與氣提法

17、的90%以上相比。徐又一等人通過(guò)初步放大實(shí)驗(yàn)表明，在一定的操作條件下，采用聚丙烯中空纖維膜組件能夠脫除含氨水溶液和含氨混合氣中的絕大部分氨同時(shí)，回收了氨，降低了綜合治理的成本，并且不造成二次污染。 5.3 其他廢水處理宋德政采用離了交換膜電滲析法對(duì)生產(chǎn)硝酸磷酸氨復(fù)合肥料中沖洗設(shè)備和地面的高濃度廢水進(jìn)行了濃縮和脫鹽研究，取得了濃縮濃度、耗電量、膜的鹽遷移量及滲水量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)，并認(rèn)為用此技術(shù)回收化肥和再利用水會(huì)收到顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益。6 結(jié)論與很多傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)相比，膜技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，如:投資省、占地少、能耗低、操作方便、高效等，一經(jīng)問(wèn)世就受到美、英、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的青睞。隨著研究的深入，膜技術(shù)、膜組件和系統(tǒng)化技術(shù)不斷進(jìn)步，各種材質(zhì)的膜層出不窮，尤其是功能高分了材料和新型無(wú)機(jī)材料的成功開發(fā)使得膜技術(shù)工業(yè)水平不斷提高，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。在化工污水的處理中也得到廣泛的應(yīng)用，但還有需要改進(jìn)的方面。目前分離技術(shù)的研究應(yīng)用重點(diǎn)主要是合理選擇膜種類和處理工藝參數(shù)的選擇和確定；對(duì)膜進(jìn)行表面改性，以減少膜污染；探索合適的清理周期，選用合適的清理劑以及清理工藝；同時(shí)開發(fā)新工藝，研制高通、抗污染的新型膜材料。如成功解決以上問(wèn)題，膜分離技術(shù)在化工及其他行業(yè)的節(jié)能減排方