微震膜过滤技术在氮肥工业中的应.ppt

西安同大实业有限公司,专利技术：气/液固相微震膜过滤回收装置 专利号：ZL200320109821.6,微震膜过滤技术在氮肥工业中的应用 如果您在实际生产中遇到分离问题 也许我们的技术适合您,第一部分,分离问题的出现,合成氨合成工段流程简图 在合成氨的生产中，化肥企业是在不断学习、引进、吸收、扩产的过程中逐步发展起来，其中很多新的技术是企业内的技术人员凭借丰富的生产经验及生产的实际需求而开发。这就决定了化肥企业所采用的技术、工艺具有多样性。下图为化肥企业中常见合成氨合成工段流程之一。,雾滴形成原理 由于氨是在高温、高压的条件下合成，并且在生产过程中存在着温度、压力、流速的变化。其中速度变化(重力沉降)形成的雾滴粒径多在100m以上,压力变化形成的雾化粒子粒径在10m100m之间，温度变化形成的冷凝粒子粒径0.01100m，形成的1m粒子的重量百分比高达40%。在所形成的粒子中1m以上的多为极性粒子，1m以下的多为非极性粒子。,油雾夹带： 夹带的乳化油雾会使原料气因有机硫含量增高导致触媒失活，油污与积炭堵塞催化剂毛孔，并在换热器上形成油垢，降低氨分效率，造成吸收液泛：带油液氨进行深加工如硝酸、硝铵生产时，易使昂贵的铂催化剂中毒失效。油水污染后系统工艺管道和设备，造成油垢热阻，传热效率降低，能耗上升，导致催化剂中毒，使用寿命缩短，影响系统的稳定性和液氨质量 。 氨雾夹带： 氨雾夹带造成液氨损失，入塔氨含量增高，氨净值降低，合成压力上升，循环机功耗和冷冻电耗增大；合成氨工艺中.传统的氨分离器后气体中氨含量远远高于同工况下的Larson值，装置生产能力难以充分发挥。铜雾夹带使蓝色铜液在合成高温反应时附着在催化剂表面上、堵塞毛孔并使催化剂严重失活无法再生，其危害性甚至大于油雾。,雾沫夹带对生产的影响,气体净化分离技术的发展,传统的机械分离：主要依靠重力沉降，离心沉降等方式进行分离，分离效果较差。 高效过滤分离：分离精度较高，可达0.01微米，过滤元件的寿命较短。 微震膜过滤分离：通过运用微震过滤技术，提高分离精度的同时，延长了使用寿命。 溶剂吸收法：利用相似相容原理，利用溶剂进行吸收，可彻底净化工艺气体，但在氮肥工业还未广泛应用。,第二部分,微震膜过滤技术,预过滤原理 筛分过滤原理,基本原理： 预过滤主要通过筛分拦截作用来进行分离，大于滤膜孔径的粒子被拦截下来进入储液槽中，小于孔径的粒子被带入到下一分离工段。其过滤效率与孔径的大小有关，一般预过滤膜的孔径为15m ，过滤效率99%，随膜的污染，膜孔被堵塞，孔径越来越小，效率越来越高，但压差也逐渐增大。 技术优势： 由于预过滤SF滤芯采用目前国际最先进的烧结不锈钢丝毡过滤介质，在相等精度、相同面积下比烧结粉末材料纳污能力高出36倍、透气性高出30100倍。当用折叠式结构后，其过滤面积为圆桶式的46倍。滤芯连续工作时间（工作寿命）几乎比圆桶状烧结粉末滤芯高出十几倍甚至二三十倍。此外，由于该种材料强大的涡流能力和良好的表面渗流能力所表现出的高效气液分离效果,深度过滤的五种机理,重力沉降：重力沉降最为简单，当粒子足够大，通过膜孔的速度低时，重力沉降起足够的作用。 静电沉积：当粒子的电荷其电性与滤膜所带电荷电性相反，则离子通过静电引力被吸附在膜孔中，在流体中被脱除。 惯性碰撞：当流体在膜孔中移动时，流体中的粒子由于惯性离开流体流线与膜孔壁相撞被脱除，流体速度大，所含粒子密度大有利于碰撞截流。 拦截：当流体流线与膜孔壁间距离小于或等于离子半径，粒子则被拦截与流体分离。 扩散：当流体中所含粒子很小时，由于粒子与流体分子相互碰撞产生Brown扩散运动，因此粒子在通过膜孔时其运动轨迹是无规则的，大大提高了与膜孔壁碰撞的机会，提高了粒子被截留分离的可能性。在气体中去除亚微米的粒子的两个最重要的机理是拦截和扩散，其它机理作用甚微。,凝聚式过滤 基本原理,在机械分离的过程中之所以细小的雾滴分离不下来，主要原因是雾滴粒径太小，通过重力和离心不能够分离。 我们的主要目的是通过布朗运动的碰撞作用使粒子凝聚成足够大的粒子，再通过重力作用进行沉降。 我们采用的手段是采用多层滤膜，且其孔径是逐渐增大的，在流体通过过滤介质时，分散相中的小粒子，竞相通过开孔，通过碰撞作用，小粒子逐渐汇聚成大的粒子，这些足够大的粒子更容易和连续相分离，最后通过重力作用，沉积到储液槽中，得到分离。,凝聚式过滤的效率,凝聚式过滤器核心部件除油滤膜，主体材料为平均直径小于1微米的超细玻璃纤维纸，其过滤属于以扩散、拦截、碰撞等综合机理共同作用的深层过滤，可有效捕集亚微米级粒子。下图为美国LYDIR公司ULPA超低穿透率空气滤纸在不同比速下的粒子分级透过率曲线。,由图知0.12微米级粒子穿透率最强、过滤效率最低，即在超高效、超低微粒的情况下，只要能有效捕集0.12微米的粒子，则对大于或小于0.12微米的粒子，更容易被捕集。这是因为超细纤维的综合过滤机理所致：粒子粒径愈大，则惯性效应愈强；粒径愈小，扩散效应愈强。因此在一定比速下，必有一粒径成为临界值，所以超细纤维滤材具有较宽的粒径捕集范围，尤其对亚微米级粒子更具独特功能。实践证明完全有能力捕集微小至0.01微米的油雾粒子。,滤芯为圆桶状组合滤床结构，滤床由预过滤层、超细纤维层、过滤层和重力沉降层组成，内设不锈钢网支撑架。气体由里向外流动，表面积逐渐扩大，成为区别传统滤芯与凝聚式滤芯的典型特征之一。污染物中较大固体颗粒滞留在预过滤层中，并最终阻塞纤维孔隙，导致阻力损失上升，滤芯寿命终结。呈悬浮状的液体、固体微粒进入主过滤层-超细纤维床层，微小的油气溶胶粒子在密集纤维床的直接拦截、惯性碰撞与布朗运动等机理的综合作用下，被收集在一根根超细纤维丝上，并趋于集结、凝聚。最后随气体一起进入最外层的开孔型针毡防扩散套，由于这个套具有很大的表面积和大量的蜂窝状孔隙，故凝聚长大的液滴汇集成液膜在重力沉降作用下落入集液槽排出，洁净的气体在低速下脱离滤芯汇集排出。,综合以上特点可知，通过不同效率与极性材料的组合，可使滤芯兼有高效分水、除油、滤尘能力及优越的经济、技术综合指标(高效、低阻、容尘量大)，滤芯寿命高达21000小时以上。,纤维滤膜内部结构,纤维滤膜打折技术,滤膜的核心是由褶皱型多层过滤材料组成，过滤材料是由不脱落的空隙比96%材料、外层包裹纤维和支撑材料构成的，空隙比大，压差小，能耗低。 过滤材料是由机械打褶的，和缠绕型滤芯相比，打褶方式有更大的截面供气体流过，过滤面积比使用缠绕型方式要大34.5倍。因此有更好的空隙比，更好的容污量、更长的使用寿、更低的使用成本。 排液层是一种新型高级过滤材料，能够克服旧式泡绵排液层易产生的化学脆化、老化及热变形现象，有更好的排液效果，更长的使用寿命。 新型过滤材料产生的效果，可达到极高的过滤精度，突破了在超级精度的过滤材料应用上的难题。结果是：根据客户的需求，高效新型过滤材料中残余液含量少于0.001毫克/立方米。,防腐滤膜端盖 内衬不锈钢骨架 毛质预过滤层 六层深度过滤 粗集液层 外衬不锈钢骨架 外表面针毡型集液层 高化学稳定性和热稳定性 更低的流速 更低的压差 更好的过滤效果 更高的容沉量 更长的使用寿命 更低的使用成本,纤维滤膜特点和技术优势,微震原理,纤维滤膜的最外层材料采用国际先进的Nomex(高熔点芳香族聚酰胺)材料，具有良好的耐高温性，同时富有良好的弹性。 流体通过微震膜回收装置预处理单元（深层过滤）进入滤膜表面，使经过膜表面的流体产生乱流碰撞，防止了膜的静态堵塞；在微震膜中流体向开孔处流动时分散相组分向孔隙渗透并逐渐增大，堆积形成大的液滴，由膜表面层产生的高频微震波使液滴通过时被反弹，不规则的凝聚在一起，这样的过程不断重复，在重力作用下使之沉积在储液槽中，将其连续或间歇性回收。 原理示意图如下：,几种分离技术的对比,分离技术性能对照表：,机械分离：机械分离受其原理所限，分离精度低，使合成的产品不能彻底回收，工艺气体得不到彻底净化，与过滤技术相比投资较小、内件使用寿命长。 过滤分离：分离效率高，但滤芯使用寿命短，滤芯更换费用高，同时压降大，能耗高。 微震膜过滤分离：采用国际先进的打褶技术和微震技术，在提高分离精度的同时，最大限度的提高滤膜的使用寿命，寿命高达21000小时。,第三部分,机械分离与膜过滤分离的最佳融合,机械分离与膜过滤分离,机械分离（导流、旋分、丝网） ：过滤精度在10微米以上，分离精度较低，但与单独的过滤设备相比使用寿命要长很多。 膜过滤分离（预过滤、凝聚式过滤）：过滤分离精度很高，可达到0.01-0.001微米，但使用寿命是一年左右（8000小时），远远小于机械分离的寿命。 最佳融合：把机械分离和过滤分离有机的结合起来，发挥膜过滤分离精度高的优势，利用机械作为初步分离来保护过滤分离的滤膜，既提高了机械分离的精度，又延长了膜过滤分离的寿命,五级分离,第一级：导流板分离：通过时使得流体发生旋转，由于连续相和分散相密度的不同而发生分离。 第二级：丝网分离：通过丝网来过滤一部分大的液固粒子。或采用旋流板分离：通过对流体进行进一步的离心分离，去除大的颗粒。 第三级：不锈钢打褶烧结丝毡预过滤，主要分离5-100微米的液体和固体粒子。 第四级：硼硅纤维多层打褶滤膜，属于凝聚式过滤，主要回收0.01-5微米的液雾粒子。,内件结构原理,1、第一级分离：气体由进气口a进入，沿导流板向下走，通过离心作用，进行初步分离。 2、第二级分离：丝网分离，气体通过导流板后进入丝网框，其主要目的是脱除大部分的液固颗粒来保护预过滤，防止压力降过大。或者气体在分离器底部进入旋流板：通过离心作用进一步分离大液体粒子。 3、第三级分离：气体进入预过滤阶段：预过滤的介质为超细不锈钢（304L）纤维烧结毡,其孔径一般在35微米之间，其过滤机理为筛分过滤，过滤精度为35微米，压力降为0.03kgf/cm2。 4、第四级分离：经过预过滤脱除大部分固体杂志和大颗粒液体粒子后，进入微震膜超细硼硅纤维过滤层，其孔径在0.2-1微米之间，过滤机理为深层凝聚式过滤，过滤精度为0.01微米，压力降为0.02kgf/cm2，根据客户的需求，过滤精度可达到0.001微米。,应用范围,一、氨分离器 二、新鲜气油分离器 三、循环气油分离器 四、二氧化碳除油 五、冰机除油 六、气氨除油 七、驰放气中液氨的回收,技术指标,过滤效率：99.99% 过滤精度：0.01m 工艺气中油含量：0.3mg/m3 工艺气中含液量小于1ppm 不锈钢打褶烧结丝毡孔隙率80%左右，压力降0.003MPa，使用寿命5年。 硼硅纤维多层打褶滤膜孔隙率96%以上，压力降0.002MPa，使用寿命2年。,我们的设计,我们从不墨守陈规，任何产品的设计，都会通过详实的生产数据分析及广泛的技术论证来保证产品的一流质量。 根据连续相和分散相不同的物化性质、流速以及介质的化学相容性，为您量身设计高效的膜过滤分离系统。 根据工艺气体中不同固体杂质含量，含液量，设计不同的分离级数，