《化工工艺过程中超滤技术的应用》
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摘要：为了提升超滤技术的应用质量、规范化工生产工艺,对化工工艺过程中超滤技术的应用进行了研究.首先,结合实际对超滤技术原理进行了研究,指出了超滤技术具有可常温、分离效率高等特点.然后,详细阐述了超滤技术在合成氨和氨分离改造、水处理、硝酸及硝铵合成、制药等工艺中的应用.实践证明,超滤技术可有效改善各种化工生产工艺,提升生产效率,保证生产质量.
关键词：化工工艺过程;超滤技术;应用
随着我国科学技术的不断发展,化工工艺逐渐成熟.超滤技术就是其中一种比较先进的生产工艺,其能进一步提升分离效果,且高效、节能,非常有利于促进化工行业的可持续发展.但是,化工企业在应用超滤技术时,需结合自身实际情况,进一步改进、优化超滤工艺,从而充分发挥出超滤技术的优势,提高化工生产效率[1-2].
1超滤技术简述
超滤技术属于膜分离技术.主要原理是：借助一定的压力差及多孔膜拦截能力,进行不同颗粒大小的物质分离,从而实现溶液的纯化、浓缩、筛分.从本质上来说,超滤是筛孔分离过程.该技术具有以下特点：（1）超滤技术是在常温下进行的,非常适合药物、果汁等对热敏感的物质.（2）超滤过程不存在相变化,能耗低,不用加热、加化学药剂,非常节能环保.（3）分离效率非常高,尤其是能高效完成低浓度的浓缩.（4）主要以压力为动力,不需要设置过于复杂的分离装置,易操作、易控制.（5）超滤技术还具有设备回收率高、生产周期短、生产成本低、产品品质优良等特点.
2化工工艺过程中超滤技術的应用
2.1 应用于合成氨和氨分离改造
在合成氨和氨分离中应用超滤技术,既可以降低能耗,又可以提升产品产量,最重要的是,能提高分离效率.相比于其他生产工艺,其分离效率能提高到50%以上.
首先,超滤技术在合成氨中的应用主要体现在：（1）去除杂质.例如,去除空气中的油水尘;（2）降低能耗.例如,在新鲜的气管路中,可设置两级超滤设备,提升分离效率,而不需要消耗过多的能源.尤其是可以改善冷交换器设备的积碳、油污堵塞问题.因为超滤技术的过滤效果极强,能去除各种杂质,减少杂质污染.所以,可有效保护合成塔,延长合成塔的使用周期.其次,在氨分离方面,超滤工艺也发挥出了显著的应用优势.氨分离是指将氨从气体中分离出来并进行处理,使其成为液态氨.在这一过程中,起到关键作用的是超滤膜,能够从气体中分离雾状液氮,避免较多的氨进入合成塔.这样就能降低塔的氨质量分数,并提升氨分离效率.另外,在实际应用中也有部分企业会以超滤膜为材料制作膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）,借助反渗透膜进行氨分离.显然,应用超滤技术可以有效改善合成氨和氨分离的工艺水平,提升产品产量.例如,湖南某企业在应用超滤技术后,其合成塔进口氨质量分数降低了1.4%左右,且氨的年产量明显提升.
2.2 应用于水处理
从超滤技术原理来看,超滤膜能够完成大小分子的筛分、净化溶液.将其应用到水处理中,可以过滤掉水中的大分子杂质,净化水资源,从而有效提升水的质量.可以说,超滤技术是目前最有效、最安全的净化技术.
现如今,超滤水处理设备已经研发出来,其主要原理就是以压力为推力,利用膜分离功能将直径在0.002～0.100 μm的杂质筛选出来,进而有效去除水中的微生物、蛋白质、大分子等物质,而小分子物质则会透过膜.这样,大小分子就会被分离,水就会得到净化.而且,超滤技术的应用只需要常温状态,不用加热,所以不会消耗过多能量.这样既能提升水处理质量,又能节能降耗.另外,还可将超滤技术应用在海水脱盐处理、城市污水处理、工业废水处理等工作中.例如,在城市污水处理中,主要借助超滤膜去除污水中的氨氮,进而实现污水的二次利用.在工业废水处理中,主要借助超滤膜去除其中的悬浮颗粒、油污,实现工业废水的净化.由此可见,将超滤技术应用在水处理工艺中能有效保证水处理的质量,促进水处理工艺水平的提升.
2.3 应用于硝酸及硝铵的合成
从实际来看,超滤技术在硝酸合成、硝铵合成中已经得到了一定的应用,且已落实到工业生产中.应用具体表现在以下几个方面：（1）在硝酸合成阶段应用超滤技术时,应用超滤膜可以减少杂质对触铂网的腐蚀,延长触铂网的使用年限,减少其清洗次数,从而有效降低生产成本,保证生产效益.（2）在硝铵合成作业中,应用超滤技术可以减少油污,保证产品品质.（3）在硝铵合成中应用超滤工艺,可以高效率净化氨气,杜绝氨气泄露,保证生产的安全、稳定.总之,在硝酸合成、硝铵合成中应用超滤技术可以有效提升生产工艺水平,提高产品品质,有效促进化工企业生产效益的提升.
2.4 应用于变换气过滤
一般来说,变换气主要指利用变换单元对反应合成气进行变换.变换气过滤就是指对经过变换单元的合成气进行过滤,以达到净化合成气的目的.例如,可去除变换气中的油水杂质.相比于其他过滤方式,应用超滤方式不仅可以保证过滤效果,还可以减少气体杂质对生产设备的腐蚀,延长生产设备使用寿命,降低生产成本.例如,在尿素生产中就可以应用这一方法.以二氧化碳汽提法尿素生产工艺为例,其工艺流程包括CO?2压缩和脱氢、液氮升压、合成、汽提、循环、蒸发造粒、贮存、包装、解吸、水解等.在CO?2压缩和脱氢环节中,设置超滤装置可有效去除CO?2中的油污,改善压缩机油污情况,提高传热效率,降低生产能耗,保证生产产品质量.现如今,随着超滤技术的广泛应用,越来越多的企业将超滤技术应用到尿素合成中,且部分企业还对超滤技术的应用进行优化、改进.总之,借助超滤技术可有效改善尿素生产工艺.
2.5 应用于制药
超滤技术的最小截留分子质量为500 Da,完全可以将其应用到制药中.从目前来看,随着超滤技术的成熟,它在蛋白质、核酸、抗生素、病毒等生产工艺中都得到了广泛应用.
（1）在除热源中应用超滤技术.一般来说,藥液中有效成分的分子质量不超过1 000 Da.例如黄酮类、生物碱类等.超滤技术的最小截留分子质量为500 Da.所以,在制药制剂的除热源中完全可以应用超滤技术.例如,空军北京医药局就应用这一方法制备了生脉、复方丹参等中草药注射液.（2）在小分子精制中也可应用超滤技术.以青霉素为例,该小分子物质属于热敏性物质,容易受到温度、处理时间等因素的影响.传统的过滤、萃取、浓缩、结晶等生产工艺具有能耗大、耗时长、产量低等缺点,尤其是可能预留蛋白质、核酸等大分子,影响药效,给人们的身体带来副作用.但是,应用超滤技术可以筛分大分子,并借助常温优势,减小温度对青霉素精制的影响.尤其是可以省去添加化学药剂的环节,简化生产工艺.（3）在大分子精制中也可应用超滤技术.大分子类药物具有热不稳定性.借助超滤技术可实现低温快速过滤,保证大分子精制质量.例如,可应用超滤技术从猪血中提纯超氧化物歧化酶（Superoxide Diutase,SOD）.该方法的优势为可有效去除大分子,有效浓缩SOD节省沉淀溶剂,提高SOD回收率.（4）在膜蒸馏中也可应用超滤技术.所谓膜蒸馏,指借助疏水箱微孔膜,将温度不同的水溶液区分开.相比于传统的分离方法,该方法具有操作温度和压力低、对膜性能要求低、高效等优势.总之,借助超滤技术可有效改善制药工艺.
2.6 应用于循环机后油分离器
循环机后油分离器的主要作用是去除气体中的油水杂质,保护合成触媒,降低能耗.将超滤技术应用在这一过程中可以有效提升油水筛分效果,延长触媒使用寿命.尤其是对于一些细小的油污分子,其分离效果更好.概括地说,在循环机后油分离器中,超滤技术的应用效益主要表现在可缓解油污对设备的腐蚀、可保证触媒催化性能两个方面.
3结语
超滤技术是一种极为先进、高效的膜分离技术.它在化工生产中有着非常广泛的应用,能有效推动我国化工产业的发展.但是,若想充分发挥出超滤技术的优势,技术人员必须要结合化工生产实际,合理选择超滤技术应用形式、途径,并深入研究超滤膜材料,优化其分离性能,拓宽其应用范围.只有这样,才能深化超滤技术的应用,真正提升我国化工生产工艺水平.
[参考文献]
[1]李 伟,孟影子.化工工艺过程中超滤技术的应用分析[J].化工设计通讯,2018,44（8）：57-58.
[2]丁 陶.化工工艺过程中的超滤技术应用分析[J].石化技术,2018,25（5）：46.
汇总:上述文章是一篇关于化工工艺方面的中超论文题目、论文提纲、中超论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.
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