高分子精密微孔過濾技術在催化劑生產領域應用
摘要:高分子精密微孔過濾技術是一種高效的固液精密過濾技術，在化工生產上有廣泛的應用前景。敘述了高分子精密微孔過濾技術的主要組成、性能及其在催化劑的制造工藝與應用工藝中的主要使用概況。
高分子精密微孔技術是一種新型過濾技術，由于其過濾效果、排渣效果、微孔過濾管再生、化學防腐、動力消耗及投資與成本等綜合性能均較優異，在工業上已獲得廣泛應用，被原國家科委于1992年與1996年連續兩次選為國家級科技成果重點推廣計劃項目。
1 高分子精密微孔過濾技術
(1)硬件 包括PG型精密微孔過濾機(內裝微孔PE過濾管或微孔PA過濾管)和輔助裝置(空壓機、貯氣柜和輸送泵等)。PG型精密微孔過濾機現有PGK、PGR、PGF、PGH、PGD與PGW等不同結構型號，每種型號有多種規格過濾面積，其中最大為200 m2，最小為0.5 m2。
(2)軟件 包括被過濾物料過濾參數測試，過濾工藝選擇，所需過濾面積計算，微孔過濾管毛細孔徑型號選擇，PG型精密微孔過濾機型號與規格選擇，過濾工程安裝設計及生產裝置的操作與維護方法。
2 主要性能
①過濾效率高 對于液固精密過濾，當靜止過濾時，最小可過濾0.5 μm,如是動態過濾，最小可過濾0.3 μm；對氣固精密過濾，其中0.3 μm微粒的過濾效率大于99%。
②洗滌效率高 在微孔過濾機內可對微孔過濾管外表面所形成的濾餅進行靜止洗滌，洗滌效率大于95%。
③卸除濾餅簡便 利用壓縮氣體對微孔管進行快速瞬時反吹，就可將微孔管外表面的濾餅快速吹落，打開精密微孔過濾機底部的氣動排渣大底蓋，較干的濾餅就能順利排出過濾機。
④再生效率高 利用簡便的氣水混合流快速反吹法，可對微孔過濾管進行高效再生，微孔過濾管不易被堵塞，至少可用0.5～2年。
⑤耐腐蝕性能好 微孔過濾管耐酸、堿、鹽及70 ℃以下大部分有機溶劑。
⑥維護檢修方便 精密微孔過濾機的結構較簡單，所裝微孔過濾管較輕，維護與檢修均較方便。
⑦動力消耗小 過濾壓差一般不超過0.2～0.3 MPa。
⑧占地面積較小 大部分精密微孔過濾機為立式安裝，單位過濾面積過濾機所需的占地面積較小。
⑨投資及操作成本較低 微孔過濾管的基本原料為高分子，價格較低，過濾機的結構又較簡單，因此投資費用較低。微孔管可長期使用，節省動力，操作較簡單，不需很多操作人員，因此操作成本也較低。
主要的缺點是耐溫低，微孔PE管一般不超過80 ℃，微孔PA管不超過120 ℃；另一缺點是濾餅干度不及三足式離心機與皮膜擠壓板框壓濾機。
3 應用
(1)在催化劑制造工藝中，PG型各種規格的精密微孔過濾機已被成功地用于制造催化劑的各種液體原料(包括水)的精密過濾，去除液體原料中的懸浮雜質，以提高反應產物的質量與收率。如某些石油催化劑廠用于酸性硫酸鋁溶液與強堿性偏鋁酸鈉溶液的過濾。這些過濾均能全部去除溶液中未反應完全的氫氧化鋁顆粒，使溶液達到三無(無懸浮物，無雜物，無沉淀物)一透(透明)的效果，收率提高。PG型精密微孔過濾機可用于化學反應后超細顆粒產品的過濾，如某石化廠用于氧化鋁的前體——氫氧化鋁的過濾與洗滌，取代了傳統的板框壓濾機，過濾收率可提高15%～30%，取消了原來5次排渣、打漿與壓濾等繁復操作，在PG型的精密微孔過濾機內一次就完成過濾、洗滌與排渣，生產的氫氧化鋁干膠質量指標均合格。這一新技術與新裝備，不僅使收率提高，還省去大批不銹鋼漿化缸等輔助裝置，勞動強度大幅下降，可節省40%勞動力。PG型精密微孔過濾機還被大量用于其它催化劑細顆粒的過濾與洗滌，如一些石油催化劑與化肥催化劑等。
(2)在催化劑應用工藝中，細顆粒催化劑參與化學反應后，應及時將催化劑與反應溶液完全分離，以使催化劑繼續進行下一批反應或進行催化劑再生。如果分離不完全，不僅影響化學反應產物的質量，也由于催化劑的損失而使操作成本增加。固體催化劑的顆粒很細，一般濾布很難達到完全分離，用濾布的各種過濾機，排濾餅操作均較麻煩。PG型精密微孔過濾機可分離0.5～1 μm的顆粒，過濾效率達100%，其排固體濾餅操作及再生容易，具有很優異的耐酸堿等化學性能，因而在石油化工、精細化工與制藥生產上被成功用于催化劑的過濾分離。如鈀催化劑，在各化工與制藥生產中應用很普遍，但由于沒有簡單可靠的過濾技術，以致操作成本較大。從1981年開始，PG型精密微孔過濾機就被成功用于某一石化廠的鈀催化劑過濾。18年來，已推廣到許多化工廠與制藥廠，取得顯著的經濟效益。PG型精密過濾機還用于許多其它貴重催化劑的過濾，如鎳銅催化劑及其它貴金屬炭載催化劑等。
4 結語
高分子精密微孔過濾技術具有優良的綜合性能，在化工與醫藥生產催化劑的制造或回收中，都獲得廣泛應用。為了使應用一次成功，應用前應進行小型試驗與計算，確定最佳微孔過濾管的毛細孔直徑，測定過濾物料的過濾比阻與壓差之間的數學模型，計算最佳過濾壓差，然后計算所需過濾面積與最大濾餅層厚度，選擇PG型精密微孔過濾機的型號與規格。
參考文獻：
[1] 宋顯洪.高分子微孔管與精密過濾機［J］.上；ぃ1989，(3)：25-26.
[2] 宋顯洪，殷龍志.微米與亞微米級液固與氣固混合物的一種新型分離技術［J］.化工進展，1993，12(4)：25-28.
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