无机陶瓷膜分离技术在大型化工装置的应用

主要从无机膜分离原理、性能特点、表征方法结构特点等几个方面介绍了在化纤16万t扩容改造氨肟化装置应用的无机膜分离技术,并对同类装置无机膜系统出现的异常现象进行了分析,介绍了10万t氨肟化装置针对这些情况所采取的改进措施.     

通过技术改造和优化工艺提高氨肟化装置膜系统运行周期

本文分析了氨肟化膜系统运行周期短的原因,提出了通过技术改造,优化工艺控制参数的方法来提高氨肟化膜系统运行周期。并通过实践证明该方法确实有效,满足了装置长周期高负荷生产的需要。     

应用旋液分离净化技术 提高己内酰胺产品质量

分析了影响环己酮氨肟化装置蒸馏系统稳定运行和中间产品环己酮肟质量的主要原因,结合装置现有的工艺、设备情况,经过进行甲苯-肟混合物旋液分离侧线试验,实施了采用旋液分离净化技术的改造方案,提高了己内酰胺产品质量。     

影响氢回收膜分离系统运行效果的因素及优化

结合500 kt/a甲醇合成装置氢回收膜分离系统的实际运行情况,分析运行过程中出现膜分离系统运行效果差的原因。通过采取相应的有效措施,降低了进入氢回收膜分离系统的甲醇合成弛放气中的甲醇含量并去除了杂质;同时针对膜丝存在老化现象,隔离效率低的膜分离器,以增大膜分离器内外侧的压差,提高了现有膜分离器的运行效率。     

在线反冲下电絮凝对可逆及不可逆膜污染的影响

为研究在线反冲膜分离工艺中电絮凝对膜污染控制的影响,采用电絮凝(EC)技术和平板微滤(MF)膜组合,形成EC-MF集成工艺去除水中腐殖酸,并和单独MF膜分离对比结果表明,间歇操作工艺中,电流密度越高,减缓膜污染作用越明显,电流密度分别为30、40 m A/cm~2时,UV_(254)及DOC的去除率分别可达95%及80%以上。连续操作工艺中,电絮凝可明显降低可逆及不可逆膜污染,并有效延长反冲运行周期,当两工艺最终膜污染程度基本相当时,EC-MF运行了555 min,而MF只能运行270 min。EC-MF中污染膜表面滤饼疏松,而MF中污染膜表面凝胶态污染物结构致密。采用先纯水冲洗、再NaOH溶液浸泡、最后HCl溶液浸泡工艺时,EC-MF膜通量恢复率可达到95.6%,较单独的MF工艺显著提高。     

HTS-1钛硅分子筛催化环己酮氨肟化工业试验

通过工业试验,考察了钛硅分子筛HTS-1新剂和再生剂在环己酮氨肟化制备环己酮肟工艺中的工业试验性能,工业运行结果显示:环己酮转化率99.6%,环己酮肟选择性99.5%,催化剂单程寿命大于600h。同时介绍了亚微米级HTS-1催化过程中的分离和粘壁问题及其工程解决措施,应用陶瓷膜微滤技术解决了催化剂和反应液的分离和循环使用问题,应用波纹管技术克服了催化剂粘壁现象,达到正常换热的效果,并通过优化使系统满足生产要求。     

加氯反冲洗膜污染及消毒副产物前体物的调控

研究了水力反冲洗和加氯反冲洗对超滤系统的膜污染控制效果,考察了加氯反冲洗后超滤系统初滤水中消毒副产物(DBP)前体物含量的变化特性,提出了加氯反冲洗过程的优化措施。结果表明,类蛋白质是造成不可逆膜污染的主要污染物,加氯反冲洗的酪氨酸、色氨酸洗脱效果更佳,质量浓度20 mg/L的NaClO投加量的不可逆膜污染速率只有水力反冲洗的5.71%,可有效控制不可逆膜污染,超滤系统可以长时间稳定运行。水力反冲洗的超滤系统有机物去除效果明显,加氯反冲洗可造成有机物去除效果降低,初滤水中DBP前体物含量升高,主要为三氯甲烷、一溴二氯甲烷、三氯乙酸、二氯乙酸前体物。可采用加氯反冲洗与水力反冲洗的复合反冲洗方式,或排放超滤系统初滤水的措施消减DBP前体物的影响。     

环己酮氨肟化工艺中无机陶瓷膜的污染与控制

采用化学清洗、扫描电子显微镜(SEM)、能量-色散光谱(EDS)分析了环己酮氨肟化工艺中无机陶瓷膜污染物组成,进行了化学反冲洗实验。结果表明,造成无机陶瓷膜堵的主要原因是TS-1催化剂溶解流失,而催化剂主要成分中的Ti、Si化合物停留在膜管支撑体表面和膜表面。提出了防止膜污染的方法,实际生产表明,对无机陶瓷膜进行酸、碱反冲洗,可将膜通量从污染时的只有新膜通量的20%提升至95%,延长了膜管的使用寿命。     

两级空气膜分离系统的设计优化

为了提高膜分离流程的经济效益,进行多级流程的结构和设备优化很有必要。以空气分离氮气为研究对象,构建了两级膜分离系统的设计优化命题,首先分析了不同性能膜材料对生产单位氮气所需膜面积的影响,然后以年总经济效益为目标,对膜材料配置、两级膜流程结构和膜面积的设备费参数进行优化,编制了气相膜分离的严格微分方程模型计算程序用于单元操作模拟。结果表明,将简单串联的单级膜系统改造成串并联结构的两级膜系统时,设备费用降低且经济效益提高;和不带循环优化的最优系统相比,两级带循环的最优系统的氮气产量增加但设备费和操作费也有所增加,不过两级带循环系统经济效益均比对应不带循环系统高;在所有优化方案中,通量和选择性都很高的CMS膜两级带循环膜分离系统C13为最优方案。在常规性能膜材料可选方案中,低通量高选择性的PC膜在前而高通量低选择性的TMHFPSF膜在后的两级带循环流程C20年经济效益最高。流程重排后,第二级膜两侧的传质推动力变大减少了所需膜面积。     

汽提塔工艺对羟胺肟化装置废水中总磷含量的影响

分析了己内酰胺生产中羟胺肟化装置外排废水中总磷含量偏高的原因,重点探讨了汽提塔工艺对装置外排废水中总磷含量的影响,以汽提塔顶部气相冷凝液中磷酸根(H_2PO_4~-)含量来表征外排废水中总磷含量并作为控制指标,提出了汽提塔工艺优化措施。结果表明:汽提塔无机液液位、蒸汽加入量、塔顶压力是影响汽提塔顶部气相冷凝液中H_2PO_4~-含量的主要因素;实际生产中,在稳定控制蒸汽加入量为11 t/h时,通过稳定羟胺肟化装置无机液总量液位来调整汽提塔进料负荷,汽提塔顶部压力(表压)控制在120～125 kPa,无机液液位控制在40%,塔进料无机液时连续补加脱盐水0.8～1.0 m~3/h,可以有效降低汽提塔顶部气相冷凝液中H_2PO_4~-含量,实现HPO装置外排废水中总磷含量稳定达标。     

Modification of a hollow fiber membrane and its three-dimensional analysis of surface pores and internal structure for a water reclamation system

A modified hollow fiber membrane with organic solvents was used for a membrane separation reactor to configure a water reclamation system. Changes in the surface and inner pores of the modified follow fiber membrane were analyzed three dimensionally. The results from the operation of the membrane separation reactor with MLSS of 7200 mg/l for 120 days were compared with those from pure water. Monitoring changes in permeate flux and separation efficiency, we made an effort to predict the possibility of back wash and the breakthrough point. During the initial operation, contamination of membrane surface was increased gradually without changes in inner pores whereas a long-term operation exhibited a decrease in inner pores and a change in microfibril, suggesting that there would be a rare possibility for backwashing. As the suction pressure was raised from 1 atm to greater than 2 atm due to the increased membrane surface contamination with 40 days of operation, the permeate flux and suction pressure were required to be continuously monitored. The results of more than 100 days of operation suggested that backwashing was not possible due to fouling.     

T型分子筛膜的制备及其对含酸乙腈-水的分离性能

石化医药行业会产生大量乙腈废液,通过无机分子筛膜分离技术进行回收可以创造可观的经济价值。然而,乙腈废液水含量较高,并且具有一定的酸性,目前应用比较广泛的NaA型分子筛膜不能在该体系下长期使用。使用自制的平均粒径为600 nm的T型分子筛作为晶种,采用真空涂敷法将晶种负载在α-Al₂O₃载体管表面,在150 ℃下水热晶化16 h制备出T型分子筛膜,并对其做膜性能评价实验。结果表明,自制的T型分子筛膜在进料流量为3.5 L/h、温度为100 ℃条件下对含有1%（质量分数）乙酸和10%水（质量分数）的乙腈混合溶液进行膜分离脱水实验,渗透通量为2.51 kg/（m ²·h）;在120 h长时间运行过程中,分离系数保持在2 250以上,T型分子筛膜性能基本保持不变。     

膜特征对锂资源提取过程的影响

可再生能源领域的发展吸引了众多学者对锂电池行业的关注,高效绿色提锂技术成为研究的重点。膜分离技术由于在连续操作中具有操作方便、运行易控、耗能低等特点在锂资源提取中展现出广阔的应用前景。本文基于锂资源提取的膜分离技术,归纳并讨论膜孔和膜表面特征对锂离子分离的影响。文章指出,离子在膜孔中的传输是其分离的基础,离子尺寸和离子在膜孔中传输形态影响其传输速率。膜孔的尺寸和形态是影响锂离子分离的关键因素,不同尺寸、形态和膜孔内电荷在分离过程中表现出不同的分离效果。基于膜表面特征,文章概括了现有荷正电膜、荷负电膜及表面亲疏水性在锂离子分离中的性能差异。最后,文章探究了膜分离技术在锂资源提取中存在的挑战和机遇,推进膜分离技术在锂资源提取方向的理论研究和实际应用。     

Development of energy-saving spinning membrane systemand negatively charged ultrafiltration membranes for recovering oil from waste machine cutting fluid

Membranes with hydrophobic surfaces have higher tendency for protein adsorption and bacteria attachment.As a result, these membranes foul rapidly in cross-flow filtration processes. Changing the membrane surface properties can slow down the membrane fouling process. For difficult membrane separation processes like oilwater emulsion separation, changing membrane properties alone cannot slow down the membrane fouling process. The ordinary cross-flow filtration system cannot be successfully employed for this kind of separation, and the spinning membrane disc system could be considered. The conventional spinning membrane disc system however is not energy efficient due to the centrifugal force acting against the permeate flow; this reduces the effective filtration pressure during the separation operation. Efforts were undertaken to develop a group of negatively charged ultrafiltration membranes, prepared from polyacrylonitrile-vinyl acetate-sodium p-sulfophenyl methallyl ether (CP-24) with polyacrylonitrile-vinyl acetate (CP-16), to be used in an energy-saving design of spinning membrane disc separation system. Our experimental results clearly demonstrate the energy saving benefit of our design; at filtration pressure of 276 kPa and at membrane disc spinning velocity of 1,000 rpm without sacrificing the oil rejection (>98% for 1,000 ppm oil-in-water) by our membrane, the permeate velocity was increased as high as 132% by our energy-saving system over conventional spinning membrane disc separation system.     

以TPABr为模板剂的ZSM-5分子筛膜的合成与表征

以四丙基溴化铵(TPABr)为模板剂,直接在多孔的α-A1_2O_3陶瓷管外表面,经过重复合成制得了渗透通量较大的ZSM-5沸石分子筛膜。以合成ZSM-5沸石的DTA/TGA分析结果为依据,确定了去除ZSM-5沸石膜中模板剂的热处理制度。用X R D和S E M对Z S M-5沸石分子筛膜进行了表征,膜的分离因子用单一的氢气和氮气的渗透通量的比值表示。X RD分析表明陶瓷基质表面的膜层是ZSM-5沸石晶相,S E M结果显示合成的沸石膜层晶体相互交连,形成一种连续的多晶层,厚度约10μm。H_2、N_2对分子筛膜的气体渗透表明,合成的ZSM-5沸石膜的H_2/N_2理想分离因子为2.87。     

Preparation of blend polyethersulfone/cellulose acetate/polyethylene glycol asymmetric membranes for oil–water separation

Blend PES/CA hydrophilic membranes were prepared via a phase-inversion process for oil–water separation. PEG-400 was introduced into the polymer solution in order to enhance phase-inversion and produce high permeability membranes. A gas permeation test was conducted to estimate mean pore size and surface porosity of the membranes. The membranes were characterized in terms of morphology, overall porosity, water contact angle, water flux and hydraulic resistance. A cross-flow separation system was used to evaluate oil–water separation performance of the membranes. From FESEM examination, the prepared PES/CA membrane presented thinner outer skin layer, higher surface porosity with larger pore sizes. The outer surface water contact angle of the prepared membrane significantly decreased when CA was added into the polymer solution. The higher water flux of the PES/CA membrane was related to the higher hydrophilicity and larger pore sizes of the membrane. From oil–water separation test, the PES/CA membrane showed stable oil rejection of 88 % and water flux of 27 l/m² s after 150 min of the operation. In conclusion, by controlling fabrication parameters a developed membrane structure with high hydrophilicity, high surface porosity and low resistance can be achieved to improve oil rejection and water productivity.     

微孔膜法油水分离——表面性质及微观结构的研究进展

石油炼制和化工过程存在大量油水混合物体系,影响生产过程稳定性,也会造成环境污染,亟需高效低成本的油水分离技术。与气浮、离心、化学混凝等传统油水分离技术相比,微孔膜技术通过油或水的选择性渗透实现分离,具有操作简单、分离效率高、运行成本低等众多优点。然而,微孔膜处理油水混合物的分离效率和加工能力同时取决于膜材料的表面性质（表面浸润性能）和微孔结构（分离通道的尺寸效应）。本文首先基于表面润湿现象和尺寸筛分机制介绍了膜法油水分离的原理,然后从上述两个角度出发综述了近年来微孔膜法油水分离的相关研究进展,最后指出微孔膜法油水分离在迈向工业化应用的过程中还需解决的一些问题,并对未来膜材料表面性质和微孔结构的研究进行了展望。     

太阳能光热-光电中空纤维真空膜蒸馏系统理论与实验研究

自主设计并搭建了太阳能光热-光电中空纤维膜蒸馏系统,太阳能光热采用面积1.82 m²真空管集热系统,光伏发电采用面积1.63 m²多晶硅电池板。实验方面,研究了不同工况下,热料液在不同流动方式时膜通量的差异;研究了在不同跟踪方式下太阳辐照度对系统性能的影响。结果表明：料液在管程流动的膜通量大于壳程的膜通量,且进口料液温度取50~70℃之间为宜;自动跟踪下膜组件入口温度比非跟踪高2~3℃,可以延长膜蒸馏系统运行时间1~2 h,且在相同的自然环境下,自动跟踪方式最大膜通量8.89 kg/(m²·h)远高于非跟踪方式时4.26 kg/(m²·h)。理论方面,分析了以水为工质的中空纤维膜蒸馏的传热和传质过程,建立了传热传质理论计算数学模型;分析了辐照强度、膜表面温差、膜丝内表面传热系数、传热与传质通量的定量关系,计算了膜面温度与理论膜通量,对比了实验值与理论值。系统运行稳定,能量综合利用效率高,性能可靠,为工程应用奠定了理论和实验基础。     

细竖管内流动凝结液膜的稳定性分析

从能量分析的角度入手 ,研究细竖圆管内流动凝结过程中各作用因素对凝结液膜波动稳定性的影响 ;分析了管径、重力加速度、干度、表面张力、扰动波长以及相变等因素对液膜波动的作用机理 所得结果将有助于探讨细竖管内流动凝结液膜的波动规律 ,加深对流型的转换和不连续流动成因的理解     

STABILITY ANALYSIS OF FILM DURING FLOW CONDENSATION IN VERTICAL SMALL DIAMETER TUBE

从能量分析的角度入手 ,研究细竖圆管内流动凝结过程中各作用因素对凝结液膜波动稳定性的影响 ;分析了管径、重力加速度、干度、表面张力、扰动波长以及相变等因素对液膜波动的作用机理 所得结果将有助于探讨细竖管内流动凝结液膜的波动规律 ,加深对流型的转换和不连续流动成因的理解