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真空膜蒸馏技术在石油化工的作用-石油工业论文-工业论文.docx

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内容要点:
真空膜蒸馏技术在石油化工的作用-石油工业论文-工业论文——文章均为 WORD 文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要:石油化工是我国国民经济的重要组成部分,是现代工业的支柱产业之一。真空膜蒸馏(VMD)是一种新型的膜分离技术,它具有较高的膜通量、近乎 100%的截留率和节能环保等特点。基于真空膜蒸馏的原理和传质传热过程,在炼厂脱硫液再生、海水淡化、油田污水处理等石油化工领域中的研究现状,以及近年来应用于石化方面膜材料的研究进展,对真空膜蒸馏在石化领域应用中存在的问题和不足进行了分析。分析认为在今后的研究中应注重耐强碱强酸和低成本膜材料的研制和开发,设计和研发适用于石化生产的可长期运行的膜组件,将真空膜蒸馏与其他先进技术相结合来提高生产效率和降低成本。关键词:石油化工;真空膜蒸馏;膜分离技术;膜材料膜蒸馏(MD)概念最早于 1963 年由 BODELL 提出,是一种将分离膜作为过滤介质,膜两侧压差作为传质驱动力的新型分离技术。现有的膜蒸馏方式主要有直接接触式膜蒸馏(DCMD) 、吹扫气膜蒸馏(SGMD) 、气隙式膜蒸馏( AGMD)和真空膜蒸馏(VMD) 。VMD作为膜蒸馏的一种,发展于 20 世纪 70 年代,是一种将传统真空技术和膜蒸馏相结合的分离技术,在分离和处理含有离子、胶体、大分子和非挥发性成分等物质的溶液时具有很高的分离率。研究者们目前将 VMD 技术主要应用于石化生产中的海水咸水淡化、湿法脱硫液再生和油田生产污水处理等领域。由于 VMD 技术具有操作温度较低(40~60℃)的特点,现已将太阳能、地热能和废热等廉价能源应用于石油化工生产中的真空膜蒸馏, 降低了生产成本和能源消耗。可以预测 VMD 技术在未来的石油化工以及其他领域都具有很高的应用价值[1-2]。1 真空膜蒸馏概述真空膜蒸馏是将微孔膜的一侧(称为热侧)通入加热过的预处理溶液,膜的另一侧(称为冷侧)抽真空形成负压,使膜两侧形成压差,从而为传质提供推动力。真空膜蒸馏传质过程示意图如图 1 所示。热侧液体的易挥发组分蒸发汽化,在压差的作用下穿过微孔膜进入冷侧,液相中非挥发性的离子和分子等溶质则不能透过微孔膜,从而实现溶液分离、浓缩或提纯。图 1 真空膜蒸馏传质过程示意图Fig.1Schematicdiagramofmasstransferprocessofvacuummembranedistillation 真空膜蒸馏过程是十分复杂的,传质和传热同时存在,且都由3 个阶段组成[3-4]。热量传导过程可分为以下 3 个阶段:①以对流方式从液体内部通过边界层传导至膜表面;②水在膜表面汽化吸热;③水蒸气携带热量跨膜进入真空侧。同时热量也会以热传导的方式从热侧传递至冷侧(真空侧) 。传质过程也可分为以下 3 个阶段:①挥发组分从液体内部通过边界层传导至膜表面;②挥发组分在膜表面汽化;③挥发组分通过膜孔进入真空侧,并随真空泵抽出。真空膜蒸馏相比较于其他膜蒸馏方式,具有以下优点:①更高的膜通量;②下游边界层阻力较小,热利用率较高;③理论上具有 100%截留率;④更大的膜比表面积。2 在石油化工领域的应用目前真空膜蒸馏应用于石油石化方面主要以高校和科研院所的研究为主,并未实现全面的工业化,但应用于石油石化中的优势十分显著且潜力巨大。2.1 炼厂脱硫液再生。硫化物是石化生产中最常见的化合物,如天然气中的 H2S,地炼企业排放的烟气中的 SO2 等。国内绝大部分炼化企业都使用湿法脱硫,脱硫液需求量巨大。湿法脱硫工艺所使用的脱硫剂如甲基二乙醇胺(MDEA)溶液,在吸收硫化物后溶液中含有大量硫酸盐,若不处理直接排放会对环境造成不利影响。脱硫液与硫化物发生的是可逆反应,因此在一

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