化工工藝過程中超濾技術(shù)的應(yīng)用研究

摘要：作為當前化工工藝中的重要模式之一，超濾技術(shù)在化工工藝中起到了至關(guān)重要的作用，可有效滿足工藝操作的諸多要求。并且超濾技術(shù)很好地踐行了我國當前所大力宏揚的可持續(xù)發(fā)展理念，踐行節(jié)能環(huán)保政策，降低能源消耗，對于化工工藝及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展均有著較大的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：化工工藝；超濾技術(shù)；技術(shù)運用相比于傳統(tǒng)工藝技術(shù)，超濾技術(shù)具有較強的實用性與科學(xué)性，已逐漸發(fā)展成為化工工業(yè)領(lǐng)域的必要技術(shù)。利用超濾技術(shù)，呈現(xiàn)出更加明顯的分離效果，并且，因技術(shù)操作便利、流程較短，大大提高整體的工藝操作效率。更重要的是，超濾技術(shù)在節(jié)能環(huán)保方面有明顯優(yōu)勢，有助于推動化工工藝的綠色化發(fā)展，積極響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展號召。

1部分化工企業(yè)現(xiàn)有工藝發(fā)展情況

在化工企業(yè)發(fā)展過程中，分離氣態(tài)微小顆粒與油污還存在較多的障礙與問題。所以對于企業(yè)而言，如何全面處理氣態(tài)微小顆粒與油污分離問題是在發(fā)展中需著重關(guān)注的一大要點，該項工作的穩(wěn)步推進有助于企業(yè)提高技術(shù)水平，也可降低各項資源的消耗。對比多種不同技術(shù)手段，超濾技術(shù)的合理運用，可輔助企業(yè)有效解決上述問題，對于企業(yè)的發(fā)展而言具有較高的現(xiàn)實意義。

2超濾技術(shù)的概念與應(yīng)用優(yōu)勢

2.1概念

從本質(zhì)上來看，超濾技術(shù)就是物質(zhì)分離，以膜材料自身帶有的微孔對物質(zhì)進行非均相分離，最終完成物質(zhì)提純［1］。

2.2分離原理

該技術(shù)的主要原理為通過非均相分離的方式，及時去除氣體中的液體或者油污。該技術(shù)在運用過程中，技術(shù)人員需要了解現(xiàn)有的工藝條件，精準判定分離材料的精確度。同時也要根據(jù)超濾技術(shù)的應(yīng)用標準選擇合適濾芯材料，如燒結(jié)不銹鋼纖維和超細玻璃纖維，兩者的優(yōu)勢并不相同，工作原理也存在一定區(qū)別。前者的氣體流動方式為自外而內(nèi)，而后者的流動方式為自內(nèi)而外；前者可實現(xiàn)極性分子分離，而后者多用于非極性分子分離。

2.3應(yīng)用優(yōu)勢

相比于傳統(tǒng)過濾技術(shù)，超濾技術(shù)的應(yīng)用價值與優(yōu)勢更加明顯。一方面，該技術(shù)的能耗更低。超濾技術(shù)的顯著優(yōu)勢之一在于其對于分離目標并不具備過于嚴格的溫度要求，即便是對于處在常溫狀態(tài)下的物質(zhì)，也能夠?qū)崿F(xiàn)有效分離，所以能夠較大程度降低能耗；另一方面，該技術(shù)的應(yīng)用效率更高。在運用超濾技術(shù)進行化工工藝生產(chǎn)時，能夠切實強化物質(zhì)分離的效率，并通過合理選擇膜材料，更好地應(yīng)對環(huán)境造成的不良影響。

3超濾技術(shù)在化工工藝過程中的應(yīng)用

3.1在氨合成分離中應(yīng)用

氨合成和氨分離過程中，超濾技術(shù)的合理應(yīng)用可有效降低工藝過程造成的能源損耗，也可切實提高整體的分離效率以及產(chǎn)品質(zhì)量［2］。相比于化工生產(chǎn)的其他工藝，運用超濾技術(shù)進行氨合成分離，整體的效率可提高近50%。

在氨分離過程中，超濾技術(shù)也有著無可替代的應(yīng)用優(yōu)勢。氨分離的主要原理是通過在氣體中分離氨，并對其進行加工處理，使之轉(zhuǎn)化為液態(tài)氨。在超濾膜的輔助下，技術(shù)人員可順利地將液態(tài)物從氣體中分離出來，通過這一舉措對氨形成有效防護，避免其過多被合成塔吸收。完成這一操作后，塔內(nèi)的氨質(zhì)量分數(shù)會出現(xiàn)降低，進而整體的分離效率會逐步提高。另外，部分企業(yè)也會運用超濾技術(shù)及超濾膜材料生成膜生物反應(yīng)器，進行氨分離操作。顯然，在氨合成和分離過程中，超濾技術(shù)的應(yīng)用價值相對較高。

3.2在水處理中應(yīng)用

在化工工藝過程中合理運用超濾技術(shù)，可以順利篩分大小分子，并且在超濾膜材料的輔助下，技術(shù)人員也可實現(xiàn)溶液凈化的相關(guān)要求。超濾技術(shù)可以與水處理工作有效整合，切實過濾水中雜質(zhì)，使得水資源達到凈化標準，提高整體質(zhì)量。更重要的是，在水處理過程中，超濾技術(shù)能夠達到質(zhì)量和效率的“雙高”。在當前的化工領(lǐng)域，超濾水處理設(shè)備已研發(fā)完成，該設(shè)備運用的主要原理便是以超濾技術(shù)為基礎(chǔ)，以壓力為驅(qū)動，通過分離膜的方式，有效篩出直徑為0.002～0.100 μm的雜質(zhì)［3］。在水資源中，微生物、大分子、蛋白質(zhì)等物質(zhì)均處于這一標準范圍。并且運用超濾技術(shù)的整個流程比較簡便，技術(shù)人員無需進行加熱處理，只需處在常溫狀態(tài)，所以能夠控制能耗，提高處理質(zhì)量，符合國家可持續(xù)發(fā)展要求。

3.3在循環(huán)機后油分離器中的應(yīng)用

循環(huán)機后油分離器與超濾技術(shù)的有效結(jié)合，可輔助技術(shù)人員及時去除氣體中存在的油污以及雜質(zhì)，有效提高合成酶的質(zhì)量與應(yīng)用效果，并且可降低能源損耗，控制污染排放，有效維護生態(tài)環(huán)境。技術(shù)人員可利用超濾技術(shù)，適當改造創(chuàng)新傳統(tǒng)的往復(fù)式循環(huán)機，利用超濾技術(shù)的超強過濾功能，對循環(huán)境內(nèi)排放的油水總量進行控制，并及時對油水進行處理，這一舉措可延長合成觸媒的使用壽命。

3.4在硝酸硝銨合成中的應(yīng)用

（1） 在硝酸的合成階段適當應(yīng)用超濾技術(shù)，可減少合成階段形成的雜質(zhì)，也能夠降低觸鉑網(wǎng)的腐蝕概率，延長該類器件的使用年限，降低化工工藝生產(chǎn)成本。

（2） 在硝銨合成作業(yè)階段應(yīng)用超濾技術(shù)，可有效降低硝銨合成過程中形成的油污，切實提高最終的化工產(chǎn)品質(zhì)量。

（3） 在硝銨合成中應(yīng)用超濾技術(shù)，可對氨氣進行有效凈化，并避免泄漏，在提高合成質(zhì)量與效率的同時，也可維護現(xiàn)場人員的人身安全。

3.5在變換器過濾中的應(yīng)用

變換器的作用在化工工藝生產(chǎn)過程中變換單元，對反應(yīng)合成氣進行變換操作。變換器過濾指的是對經(jīng)過變換操作后的合成氣進行過濾操作使得其整體的凈化程度更高［4］。在此環(huán)節(jié)，超濾技術(shù)可較大程度去除變換器中的油水雜質(zhì)，可減少變換器過濾過程中造成的設(shè)備腐蝕，使得氣體雜質(zhì)得以被全面清除，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)設(shè)備的綜合性能。

以尿素合成為例。首先，施工人員需要經(jīng)過二氧化碳的壓縮與脫氫環(huán)節(jié)，而后進入到液氮的合成與升壓環(huán)節(jié)。在二氧化碳壓縮脫氫期間，超濾技術(shù)呈現(xiàn)出一定的應(yīng)用價值。技術(shù)人員可適當?shù)卦O(shè)置超濾裝置，利用該裝置及時去除二氧化碳中的油污，使得壓縮機內(nèi)的油污得以及時清理，避免過多堵塞造成傳熱問題。當前，在化工生產(chǎn)過程中超濾技術(shù)已呈現(xiàn)出較為廣泛的應(yīng)用趨勢，逐漸成為尿素合成中的關(guān)鍵技術(shù)手段。

3.6在制藥中的應(yīng)用

在制藥行業(yè)超濾技術(shù)也有著較高的應(yīng)用可行性及必要性。

結(jié)合超濾技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析，在制藥領(lǐng)域該技術(shù)可以用于蛋白質(zhì)、抗生素及核酸的生產(chǎn)工藝。

（1） 利用超濾技術(shù)完成除熱源操作。立足于專業(yè)角度，藥液中的有效成分分子質(zhì)量通常比較固定，會被精準控制在1 000 Da以內(nèi)，如生物堿、黃酮。而超濾技術(shù)的最小截流分子質(zhì)量為500 Da，所以完全可利用該技術(shù)進行儲熱源操作。

（2） 利用超濾技術(shù)進行小分子精制。以青霉素為例，青霉素中的小分子物質(zhì)特性為熱敏性，極易被外部環(huán)境影響。傳統(tǒng)精制工作中，不論是過濾萃取還是濃縮結(jié)晶，都會對該物質(zhì)的特性造成影響，并且能耗、時耗也比較大，甚至?xí)率购怂?、預(yù)留蛋白質(zhì)等大分子無法及時排出，降低藥效。然而超濾技術(shù)的合理運用可有效解決類似問題造成的不良影響。技術(shù)人員可利用該技術(shù)對核酸預(yù)留蛋白質(zhì)等大分子加以及時篩選，并且該技術(shù)支持常溫操作，所以也能夠在一定程度上弱化外部環(huán)境對青霉素產(chǎn)生的影響。在制藥環(huán)節(jié)也可減少化學(xué)藥劑的添加，避免對人造成副作用影響。

（3） 在大分子藥物中應(yīng)用超濾技術(shù)。相比于小分子類藥物，大分子藥物的熱不穩(wěn)定性較為明顯，生產(chǎn)人員可利用超濾技術(shù)以低溫快速的方式對大分子藥物進行過濾。通過這一舉措有效提高大分子藥物的整體質(zhì)量。例如生產(chǎn)期間可利用超濾技術(shù)對豬血進行處理，及時將其中的超氧化物歧化酶進行提純濃縮。相比于常規(guī)技術(shù)手段，超濾技術(shù)的合理運用能夠在一定程度上節(jié)省沉淀容積，使得整體回收率有效提高。

（4） 可利用超濾技術(shù)進行膜蒸餾操作。膜蒸餾，簡單來說指的是以疏水相微孔膜為主要材料，區(qū)分不同溫度的水溶液。在此環(huán)節(jié)，超濾技術(shù)的合理運用可有效規(guī)避溫度壓力對整體操作造成的影響。

4超濾技術(shù)在化工工藝過程中應(yīng)用的未來思考與展望在化工工藝中，超濾技術(shù)擁有著較為良好的發(fā)展前景，為促進其在該行業(yè)中深入發(fā)展，應(yīng)將重點集中在以下方面：

（1） 應(yīng)加大高性能超濾膜的研發(fā)。超濾技術(shù)使用過程中，超濾膜是不可或缺的材料，甚至可被看作是整個技術(shù)的關(guān)鍵。①應(yīng)增加膜的品種。切實提高膜的耐溫性能、耐壓性能、抗污染性能以及耐腐蝕性能，通過這一舉措充分體現(xiàn)超濾技術(shù)的應(yīng)用價值；②應(yīng)促進膜材料創(chuàng)新發(fā)展。膜的功能往往會被膜結(jié)構(gòu)及材質(zhì)所決定。常規(guī)超濾膜的主要材料多為醋酸纖維素。該材料的價格相對偏低，且成膜性能較明顯，但某種程度上也會限制超濾技術(shù)的使用范圍。所以在未來發(fā)展中應(yīng)加大膜材料的選擇范疇，合理引進聚酯材料、聚酰胺材料以及改性纖維材料。相比于醋酸纖維素，以上合成材料的性能更強，可有效抗菌和抗酸堿腐蝕，促進超濾技術(shù)功能作用的進一步發(fā)揮。

（2） 應(yīng)逐步擴大超濾技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。當前，超濾技術(shù)逐漸在工業(yè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，在化工工程中也逐漸展露頭角。隨著超濾技術(shù)應(yīng)用范圍的逐步擴散，必然也會出現(xiàn)一些局限性問題，對此應(yīng)加大對膜的構(gòu)造性能改進創(chuàng)新，適當?shù)丶訌姵瑸V技術(shù)與其他生物技術(shù)的有機結(jié)合，以綜合性技術(shù)手段促進技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

5結(jié)論

在化工工藝中，運用超濾技術(shù)具有較高的現(xiàn)實意義。超濾技術(shù)的合理運用，可切實輔助技術(shù)人員提高操作效率，降低操作能耗。為此，化工工藝技術(shù)人員需對超濾技術(shù)加以深入地解讀，把握技術(shù)應(yīng)用要點，將其引入到氨合成分離、水處理、循環(huán)機后油分離器等各項操作中。在此基礎(chǔ)上，還需根據(jù)技術(shù)的特征與性質(zhì)，對其未來的發(fā)展加以展望，跟隨技術(shù)發(fā)展趨勢，創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用體系框架，為我國化工行業(yè)發(fā)展提供穩(wěn)定支撐。

參考文獻：

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