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 一、公司簡況
西安超濾公司位于國家級西安高新技術產業開發區內，是國內專業從事流體分離與凈化設備開發、生產、經營的高新技術產業，經過多年的實踐與探索，目前，西安超濾公司已在流體分離與凈化領域具備了國內領先的研發、生產能力，其產品廣泛應用于氣動、化工、石油、天然氣、能源、軍工、氣體分離、果蔬保鮮、環保工程等領域，成為同行業中科技創新、規模經營、集團化運作能力最強，品種最全，技術水平最高的企業之一。
二、問題的提出及其基本原理和結構
2.1問題的提出
長期以來，化工生產過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、硝銨等生產過程中，油污能使各種觸媒中毒失效、換熱設備熱效率下降、阻力增加，更有甚者，由于氣氨中油含量超標引起重大爆炸事故的發生，合成生產中傳統的氨分不能徹底分離霧狀液氨而影響氨產量。
西安超濾公司采用超濾技術及其高效、低阻、長壽命的過濾材料，開發出了各種高效氣液分離裝置。從理論和實踐上成功解決了精度、結構與極性的有效結合。
2.2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100μm以上，壓力變化形成的霧化粒子粒徑在10 ~100μm，溫度變化形成的冷凝粒子粒徑在0.01~10μm，其中極性粒子為1~10μm，非極性粒子約為0.01~1μm。如圖所示：
傳統慣性分離器對分離10～100μm范圍的液體粒子效果較好，但對于10μm以下的小粒子分離效果較差，為有效分離10μm以下的小粒子，則須采用精濾或超濾的方法進行高效氣液分離。西安超濾公司推出的該項技術已在化工工藝過程中成功推廣應用，并獲得國家實用新型專利和國家科技部科技型中小企業技術創新基金無償資助。
2.3分離機理
我公司率先推出以精濾或超濾技術進行高效氣液分離，并首先確定了精度、結構與極性三位一體的思路，即根據不同的介質和工藝條件，確定采用濾芯種類及其組合。如初濾為燒結不銹鋼纖維氈濾芯，可用于水、液氨等極性分子，而超細玻璃纖維濾芯則適用于潤滑油、凝析油等非極性分子，前者氣體流動方式為外進里出，利用了該材料的極性和巨大的表面積，而后者氣體則里進外出，利用過濾層的親油疏水性能及擴散、碰撞和攔截等綜合過濾機理，屬于凝聚式過濾結構。
2.4極性選擇與結構
介質的極性可以用偶極矩衡量，偶極矩等于分子正電中心或負電中心上的電量乘以兩個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、誘導和色散作用，這三種作用都是吸引作用。不同介質的極性大小不同，其凝聚力也不相同，因此選擇不同的分離材料也是影響分離效果的關鍵因素。如分離極性粒子可采用單級高效分離元件，而分離油氣溶膠粒子或乳化油粒子則必須采用兩級高效分離元件。
西安超濾公司研制、開發的過濾器在結構設計上保留和發展了傳統分離器的優點，最大限度利用各種分離作用的綜合效應。
 
三、超濾技術的應用
3.1合成氨
3.1.1高壓機后新鮮氣油分離
用途：除去新鮮氣中的油水塵等雜質，保護合成觸媒、降低能耗。
應用舉例：四川廣宇化工股份有限公司在新鮮氣管路上采用了兩級高效過濾器，每年排放油水16.2噸，為理論水量的92.36%，分離效率比原來的45～47%大大提高，自98年投產以來，一直運行良好。由于采用了超濾技術，大大改善了熱交換器的油污和積碳堵塞現象，進一步優化了操作條件，有效保護了合成塔觸媒。該公司是合成氨原料氣中最早使用超濾技術的用戶，使用過程中，充分顯示了超濾技術特點和強大生命力，使多年來長期得不到解決的合成氨新鮮氣帶油問題得到了解決，為合成氨工業全面推廣應用該項技術開辟了一條成功道路。
3.1.2 氨分離改造
用途：高效氨分離，從氣體中分離出霧狀液氨，能降低入塔氨含量，降低能耗。直接經濟效益明顯。
應用舉例：湖南湘氮實業有限公司利用其原高壓氨分外筒，用超濾技術對內件進行改造，自2000年10月開始投入運行，取得很好的效果，透平循環機能正常運轉，合成塔進口氨含量降低1.4%，氨年產量增加18768噸，增收3500多萬元（詳見湘氮實業有關論文）。
3.1.3 循環機后油分離器
用途：除去氣體中夾帶的油水雜質，保護合成觸媒，降低能耗。
應用舉例：河北藁城化肥廠，用于活塞式循環機后油分離器改造，2000年初投運至今一直在正常使用。
3.1.4 變換工序進口過濾器
用途：除去變換氣中的油水雜質，保護變換觸媒。
應用舉例：陜西化肥廠在新鮮氣壓縮機三段出口采用了二級過濾器，2000年4月投產，每小時平均排油水100余公斤，但阻力增加較快，經對濾餅分析，70%以上為單質硫。
3.2 尿素
用途：除去CO₂氣體中的油污，降低能耗，提高產品質量。
應用舉例：山東章丘第二化肥廠在CO₂壓縮機后使用了超濾過濾器，使用后發現，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，蒸汽消耗量穩定，尿素產品顏色潔白。首臺CO₂高效除油器的成功應用為后續廠家改造起到了典范作用
3.3 硝酸
用途：除去氨氣中的油污，保護昂貴的鉑觸媒網，延長其工作壽命。
應用舉例：山東海化濰坊硝銨廠在硝酸氨氧化爐前氣氨過濾采用了超濾過濾器，使用后，氧化爐鉑金屬絲網壽命延長，現已連續運轉2年多，同時過濾清洗周期比原布袋過濾器長，減少了不少工作量。
注：空氣系統亦需要注意加裝空氣過濾器，除去空氣中的雜質（鐵粉、油污等），保護觸媒，延長壽命。
3.4 硝銨
用途：除去氨氣中夾帶的油污，防治氨氣帶油進入硝銨中和工段，提高系統安全性，防止意外。
應用舉例：蘭州化學工業公司化肥廠硝銨車間，在氨壓縮機氣氨檔板過濾器之后加裝了超濾過濾器，根據2000年8月份投產以來的情況看，氣氨中的油含量，由進口狀態的50-60ppm降至6-10ppm，完全滿足硝銨中和工段的要求，對系統的安全運行起到了重要的作用。
3.5 煉油廠尾氣回收
用途：從氣體中分離出雜質，保護中空纖維膜，延長膜的使用壽命。
安慶石化總廠柴油加氫尾氣回收膜分離器前原旋風分離器后采用了SF+MF+SMF三級超濾技術，過濾精度達到了0.01μm，效率達到了99.99%，現已連續使用2年多，分離出大量含硫化氫、柴油和水的混合液體，有效保護了中空纖維膜，延長了膜的使用壽命。
3.6 天然氣凈化及凝析油回收
用途：從氣體中分離出雜質，保護中空纖維膜，延長膜的使用壽命。
長慶油田在天然氣中空纖維膜干燥器前設置三級超濾過濾器，用于凈化氣體保護中空纖維膜，使用中意外發現分離出大量凝析油，現已推廣至工業大規模應用。
3.7 西安超濾正在就石化行業的煉廠氣、裂解氣等分離問題做前期選型和試用。
四、經驗教訓
任何技術或產品都有其特定的適用范圍和條件，在使用超濾技術的過程中出現過這樣或那樣的問題，這不足為奇，有待今后進一步的探索和研究，但必須注意：
① 超濾技術不適用高濃度、高粘度的氣固分離。
② 絕不能在低壓大流量的條件下操作，高壓條件下最好設置旁通，無條件設旁通時，則必須在操作中緩慢開啟閥門，建立背壓后方可全開閥門。開停車和處理事故時必須注意低壓大流量氣體正（反）方向沖擊濾芯，導致濾芯破損。
 
附：主要用戶業績表
 
主 要 用 戶 業 績 表