張嘉恒 朱元鑫(常州大學(xué), 江蘇 常州 213164)
石油化工膜分離技術(shù)的應(yīng)用及相關(guān)問(wèn)題探討
張嘉恒 朱元鑫(常州大學(xué), 江蘇 常州 213164)
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了資源短缺、環(huán)境污染等一系列問(wèn)題,而石油化工作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分,更應(yīng)該加大節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用。21世紀(jì)膜分離技術(shù)成為一種高效的分離技術(shù),被廣泛地應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域。不但提高了石油化工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,還使環(huán)境得到了極大的改善。
石油化工;膜分離技術(shù);應(yīng)用
膜分離技術(shù)作為新型高效分離技術(shù),具有操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、有助于工業(yè)放大等優(yōu)點(diǎn),受到了相關(guān)領(lǐng)域的青睞,具有廣闊的發(fā)展前景。隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展,膜分離技術(shù)在石油化工領(lǐng)域起到了重要作用,在給石油化工領(lǐng)域帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),也有效地節(jié)約了資源,使環(huán)境得到了改善,膜分離技術(shù)在未來(lái)石油化工領(lǐng)域的發(fā)展中將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,本文主要針對(duì)膜分離技術(shù)在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用及相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)進(jìn)一步的探討。
膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過(guò)半透膜時(shí),實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù),半透膜又稱分離膜或?yàn)V膜,膜壁布滿小孔,常采用錯(cuò)流過(guò)濾的方式對(duì)其進(jìn)行膜分離。
從1958年研究離子交換膜開(kāi)始,我國(guó)的膜科學(xué)技術(shù)得以發(fā)展,20世紀(jì)60年代進(jìn)入開(kāi)創(chuàng)階段,于1965年進(jìn)行反滲透的探索,隨著全國(guó)海水淡化會(huì)戰(zhàn)的開(kāi)始,使我國(guó)的膜技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展,20世紀(jì)70年代,我國(guó)開(kāi)發(fā)出微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組器,20世紀(jì)80年代我國(guó)的膜技術(shù)進(jìn)入應(yīng)用階段,并開(kāi)發(fā)出其他新膜。膜系統(tǒng)通常有回流液與透析液兩個(gè)出口,對(duì)于在過(guò)濾過(guò)程中小于膜截留分子量的物質(zhì),分子透過(guò)膜形成透析液;而大于膜截留分子量的物質(zhì),分子不會(huì)透過(guò)膜回流料罐,最終經(jīng)過(guò)一系列的處理,實(shí)現(xiàn)膜分離,是一種物理過(guò)程,被廣泛的應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域。
2.1 處理油田回注用水
石油化工領(lǐng)域中各個(gè)環(huán)節(jié)都要用到水,不同等級(jí)的水有著不同的作用,由于多次對(duì)油田進(jìn)行開(kāi)采,原油在脫水之后產(chǎn)生大量的油田廢水,為了確保地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,油田繼續(xù)高產(chǎn),需要對(duì)油田廢水進(jìn)行深度處理,使其達(dá)到回注用水標(biāo)準(zhǔn),之后進(jìn)行再利用,在解決廢水污染的同時(shí),使經(jīng)濟(jì)效益得到了巨大提高。用中空纖維超濾膜處理地表水,之后用于油田回注,此項(xiàng)研究已取得了成功,采用徑孔為6nm到10nm的中空纖維超濾膜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每只膜面積為7.5平方米,并排安裝35只超濾組件,每小時(shí)產(chǎn)水量約為21立方米,以黃河水為原水,處理后進(jìn)入中空纖維超濾器,超濾膜中的水進(jìn)入中間貯藏槽中,通過(guò)水泵送到高壓柱塞泵,之后注入地下,見(jiàn)圖1。
2.2 應(yīng)用在有機(jī)溶劑混合物分離中
膜分離技術(shù)不但應(yīng)用于工藝用水方面,在有機(jī)溶劑混合物分離中也有所應(yīng)用。膜分離技術(shù)的傳統(tǒng)分離方法是精餾法,應(yīng)用此方法時(shí)需要先加入溶劑,這種方法耗能高、不環(huán)保,沒(méi)有被廣泛的使用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,研制出了滲透汽化膜、蒸汽滲透膜兩種先進(jìn)的膜分離技術(shù),從而更好地對(duì)有機(jī)溶液混合物進(jìn)行分離。通常采用致密的分離膜對(duì)有機(jī)溶劑混合物進(jìn)行分離,采取滲透汽化或蒸汽滲透的方式。根據(jù)混合物中分子的溶解度及擴(kuò)散系數(shù)不同,來(lái)對(duì)其進(jìn)行分離,在進(jìn)行分離時(shí)要注意克服有機(jī)物分子引起的分離膜結(jié)構(gòu)破壞及過(guò)度溶脹等問(wèn)題。在工業(yè)中滲透汽化分離膜可以將高濃度的乙醇進(jìn)行脫水處理,進(jìn)而得到無(wú)水乙醇。近幾年來(lái),由于無(wú)機(jī)膜的化學(xué)穩(wěn)定性好,廣泛的應(yīng)用在有機(jī)溶劑混合物分離中,在膜市場(chǎng)中占有越來(lái)越重要的比重。
2.3 應(yīng)用在氣體分離中
隨著對(duì)膜分離技術(shù)的不斷深入探究,研發(fā)出一種新技術(shù)—?dú)怏w膜分離技術(shù),在不斷地改進(jìn)的過(guò)程中,氣體分離技術(shù)不斷的發(fā)展走向成熟。將富氧空氣添加到煤氣發(fā)生爐中后,不但節(jié)約了大量的煤炭資源,還使氣化強(qiáng)度得以提高,在石油化工產(chǎn)品中,空氣分離富氧技術(shù)能夠催化氧化反應(yīng),使石油化工產(chǎn)品的數(shù)量、種類、質(zhì)量都有所提高,在不斷發(fā)展的過(guò)程中通過(guò)多種方法來(lái)提高富氧空氣的制備。
工程實(shí)踐已證明膜分離技術(shù)在石油化工企業(yè)具有較高的可行性,在水處理、原油勘測(cè)、儲(chǔ)備、運(yùn)輸過(guò)程中已取得了豐富經(jīng)驗(yàn),但是與國(guó)外相比還是存在一定的差距,需要進(jìn)行不斷發(fā)展與完善,研發(fā)出適合領(lǐng)域發(fā)展的技術(shù)產(chǎn)品,創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)利益。
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圖1