化学工艺过程中的超滤技术应用分析

李国锋

摘 要：超滤技术已经在很多领域中都得到了普遍的应用，这是因为超滤技术本身就有着非常大的优势，超滤技术在操作的过程中比较简单快捷，同时其分离之后可以体现出非常好的效果，在生产的过程中也不会消耗大量的能源，所以其在化工工艺生产的过程中也得到了非常广泛的应用，同时其环保和节能的优势也日益被人们关注本文主要分析了化工工艺过程中超滤技术的应用，以供参考和借鉴。

关键词：化工工艺；超滤技术；应用

1 超滤技术应用的优势

超滤技术是最近这几年来新发展的一项技术，有很强的分离作用，并且具有流程简单、分离效果好、处理效率高、能耗低等显著的特点。因此，在化工工艺过程中得到广泛的运用。从经济方面考虑，超滤技术的设备投资小、运行费用低且使用寿命长。此外，超滤技术的使用使得生产成本降低、减少化工能源的消耗的同时也降低了对环境造成的污染。

2 超滤技术的基本结构

2.1 粒子的形成及其分布

研究证明，速度变化（重力沉降）形成的雾滴粒径多在100μm以上，压力变化形成的雾化粒子粒径在10μm～100μm，温度变化形成的冷凝粒子粒径在0.01～10μm，且形成的1μm粒子的重量百分比高达40%。其中极性粒子约为1～10μm以上，非极性粒子约为0.01～1μm。传统分离设备依靠惯性折转、旋流，重力沉降，丝网除沫方式，仅对10μm～100μm范围的液体粒子效果较好，而对于10μm以下的粒子分离效果较差，为有效分离10μm以下的小粒子，须采用超滤技术进行高效气液分离。

2.2 分离机理

以西安超滤公司为例，其推出超滤方法进行高效氣液分离，并首先确定了设备的结构、过滤分离材料的精度与过滤分离材料的极性三位一体的思路，即根据不同的介质和工艺条件，确定采用过滤材料--滤芯种类及其组合。比如烧结不锈钢纤维毡滤芯（以下简称SF滤芯），可用于水、液氨等极性分子，而超细玻璃纤维滤芯（以下简称MF滤芯）则适用于润滑油、凝析油等非极性分子。SF滤芯采用外进里出的气体流动方式，利用了该材料的极性和巨大的表面积，而MF滤芯采用里进外出方式，利用过滤层的亲油疏水性能及扩散、碰撞和拦截等综合过滤机理（凝聚式过滤），在通过组合滤层时凝聚长大，最终在背风面依靠重力降落实现气液分离。

2.3 极性选择与结构

介质的极性可以用偶极矩衡量，偶极矩等于分子正电中心或负电中心上的电量乘以两个中心之间的距离所得的积。偶极矩为零的分子都是非极性分子，他们的正负电中心都重合在一起。偶极矩不等于零的分子称为极性分子如H2O，NH3。极性分子之间存在取向、诱导和色散作用，这三种作用都是吸引作用。不同介质的极性大小不一样其凝聚力也不相同。因此针对需分离粒子极性不同选择不同的分离材料也是影响分离效果的关键因素，比如分离极性粒子可采用单级高效分离元件，而分离油气溶胶粒子或乳化油粒子则必须采用两级高效分离元件。超滤技术主要采用高效率低阻力纤维过滤材料，为了提高过滤材料的连续使用寿命，我们采用了如下方法：

（1）增大孔隙率，采用更先进的材料，纤维更细，精度更高，孔隙率增大一倍，容尘量增大一倍，过滤材料连续使用寿命增加两倍。

（2）增大过滤面积，采用折叠式滤芯，在阻力相同情况下，流通面积增加一倍，纳污量增加三倍，寿命增加三倍。此外，结构设计上应保留传统惯性分离技术的优点，最大限度发挥各种分离作用以达到最佳效果。

3 在化工工艺中超滤技术的具体应用

3.1 超滤技术于合成氨中的具体应用

在合成氨过程中应用超滤技术，主要的目的在于将油水尘等杂质有效的去除，同时在合成过程中起到一定的保护作用，减少合成过程中的能源消耗。在合成氨过程中应用超滤技术，能够将冷交换器中容易产生的油污堵塞现象得到很好的解决，而促进操作条件的优化，对合成设备也起到了一定的保护作用。正是超滤技术本身的高效能，也能够促进合成氨质量的提升，促进合成氨技术不断的发展与更新，这也可以说为新技术的形成提供了一定的技术参考。

3.2 水处理中超滤技术的应用

通过超滤膜的应用可以把各种大分子物质，阻止于膜的表面，以起到净化溶液的功能。所以超滤技术手段现也常常被应用于饮用水净化处理方面，也就是利用超滤膜使得水中的各大分子杂质得到截断、净化，从而使得水的质量得到大大的增强，有利于饮用水安全性的提升。从当前的净化水技术来看，超滤技术是现阶段最高效，同时安全程度最高的水净化处理技术。除了可应用超滤膜处理饮用水之外，还可以通过其淡化海水。通过相关研究可以得知，利用超滤膜处理溶质变化较为频繁，同时浑浊度相对较高的海水，其具有更高的适应性，另外还可通过超滤膜开展海水脱盐作业。现在在超滤膜水处理方面，不仅可通过超滤膜对饮用水以及海水进行处理，也可应用于城市污水以及工业废水处理方面。其中在通过超滤膜材料处理城市污水时，可以将城市污水所具有的氨氮清除掉，从而使得城市污水能够得到再利用。另外在使用超滤膜材料处理工业废水时，主要是利用超滤膜将工业废水内所包含的各种悬浮颗粒物以及油污去除掉，从而使得工业废水得到净化，达到回收再利用的标准。

3.3 尿素生产中超滤技术的应用

将超滤技术运用在尿素的生产过程中，主要是为了将C O2 气体中的油污进行快速的去除，减少生产过程中产生的能耗，同时也能有效的促进尿素生产质量的提高。将超滤技术运用在CO2压缩机之后，便会在第一段和第二段的位置产生显著的变化，油污的分解率快速提升，减少了对设备的影响，使得传热效率极大的提升，而在这种情况下生产的尿素，颜色洁白，质地良好，质量也获得明显提升。

3.4 硝酸以及硝铵的合成中超滤技术的应用

超滤技术同样可以应用于硝酸以及硝铵的合成阶段。其中通过超滤技术来开展硝酸合成作业，一般是利用超滤技术将液氨内所具有的油污清除掉，从而使得触媒铂网得到更好的保护，具有一定的经济效益；利用超滤技术来开展硝铵合成作业，主要是通过超滤技术促使液氨内所包含的油污得到去除，可以大大提升硝铵合成处理时的稳定程度以及安全性。

通过超滤技术来进行硝酸合成以及硝铵合成作业已经在我国有了一段应用时间，通过相关实验可以得知，通过将超滤技术投入应用到硝酸合成阶段，能够使得触媒铂网的使用年限得到大幅度的延长，从而还能够降低触媒铂网需要的清洗次数，具有较强的经济效益。从安全角度上来看，通过超滤技术的有效应用，能够使得硝铵合成作业时最初进口油污情况由50～60mg/L减少至6～10mg/L，另外还可以使硝铵生产阶段出现安全事故问题的几率大大减少。

3.5 氨分离阶段超滤技术的应用

氨分离的目的是为了使氨能够由气体中分离，进而通过处理形成液态氨。通过氨分离可以有效避免氨过多的进入到合成塔内，具有降低能耗的功能。而通过将超滤技术引入到氨分离过程中，可以提升氨分离的效率。也就会利用有超滤膜制作而成的MBR，也就是生物反应器，通过反渗透膜的使用，使氨分子被阻拦在外。

4 结语

在化工工艺的生产中，传统的分离技术在分离得出效果和分离的效率方面都存在着非常明显的缺陷，同时这种缺陷也使得化工工艺的质量受到了极大的影响，超滤技术是当今化工生产过程中经常使用到的一种分离技术，这种技术改变了传统技术的诸多不足，为我国化工生产中物质提纯质量的提升打下了坚实的基础，从技术层面提高了化工生产的质量。

参考文献

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[2]李彩霞.试论超滤技术在化工工艺中的应用[J]科技致富向导，2012.

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[4]贺树华.化工工艺过程中超滤技术的应用探析[J].科学之友，2012，2：29-30.

（作者单位：浙江新和成特种材料有限公司）