一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法技术

本发明专利技术公开了一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法，包括以下步骤：(1)将工业气流通入一级旋流器中，得到初级净化气流；(2)将步骤(1)得到的初步净化气流通入二级旋流器中，得到二次净化气流；(3)将步骤(2)中排出的二次净化气流通过超滤膜，过滤后排出净化气体；(4)利用膜清洗液对步骤(3)中的超滤膜进行清洗，排出清洗废液，风干后可再次使用；本发明专利技术中的两级旋流+超滤膜除雾方法，选用两级旋流分离技术，选用较大的旋流器高径比，可用较小的占地面积达到较高的净化效率，大幅度提升超微细雾滴的去除效率；选用超滤膜技术，在压力驱动下，利用不同气体分子的渗透速率差来实现对目标气体的浓缩和富集。

A Method of Removal of Ultrafine Mist Droplets in Industrial Gas by Swirl Combination with Ultrafiltration Membrane

【技术实现步骤摘要】
一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法
本专利技术涉及旋流分离技术和超滤膜
，尤其涉及一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法。
技术介绍
在医药、化工、石化、发电等的社会生产过程中，如酸洗、电镀、电解、制酸等均会使用到硫酸、盐酸、硝酸、有机溶剂等物质,在气相中会夹带一定数量、大小不一的液相雾滴，对生产及环境都是有害的，需要设法将其除去。雾滴主要是由于液体表面蒸发，与水凝结而形成，另外，在发生化学反应时，有气泡产生，上浮到液面后爆破，液滴也随之而出。雾滴中会含有许多有毒有害的物质,其性质也各不相同，如含有酸液、碱液和有机溶剂等，会影响其反应过程,会腐蚀或堵塞设备及仪器等；如果未祛除直接排放，还会形成“白烟”，影响人们的视野，更严重的是会污染环境，影响人们的身体健康。例如，有机硅材料生产过程中氯化氢原料的除杂问题，经二甲基二氯硅烷水解，氯化氢气体中多含有粒径不一的硅氧烷超微细雾滴，在设备隐患、产品质量和员工健康生产等多方面均存在较多问题。此外，超微细雾滴作为诱发“雾霾”的重要因素之一，其粒径在0.1～100μm之间。随着社会对“雾霾”问题的愈发重视，国内外就除雾技术的研究亦不断深入。目前，折流板式、旋风式、电除雾设备等为常用的超微细雾滴祛除方法。折流板式、旋风式除雾器易分离粒径较大的雾滴(＞10μm)，电除雾器可分离粒径较小的雾滴(≦10μm)。各种除雾器研究的均是粒子在气流中所受作用力的平衡状态及运动规律。下面对这几种分离方法的机理、优缺点逐项进行阐述：折流板式除雾技术主要利用惯性撞击作用，雾滴随着气流的运动碰撞在折流板上，并在其表面扩散，重力的作用使雾滴逐渐形成较大的液滴随着气流运动至转弯处，由于转向离心力、与波形板的摩擦力、及表面张力等使得液滴越来越大，当液滴的自身重力大于气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就被分离下来了。此除雾器具有阻力小，不易阻塞，处理量大等优点，但分离的微细雾滴的粒径较大，应用受到一定的限制。旋风式除雾技术主要依据的是离心力的作用，气流以某个速度切向进入旋风分离器，在离心力的作用下将液滴甩出并碰撞到筒壁上，气体从分离器的上部流出，液滴因受挡水板的作用返回，从而使液滴分离出来。本除雾器除雾效率较高，处理量大，因而应用较广，但压力损失较大，设备费用比较高,设备占地也较大。电除雾技术主要利用的是电场力的作用，利用高压放电，在阴、阳极之间形成强大的电场，空气分子被电离，而产生大量的电子和正、负离子，其在电场力的作用下作定向运动，同时使雾滴微粒荷电，这些荷电的粒子在电场力的作用下，也作定向运动，到达阳极板上，在极板上，荷电粒子释放电子，雾滴被集聚，达到了除雾的目的。具有除尘效率高、压力损失小、操作简单、能耗小、分离雾滴的粒径较小，但投资费用较高，电极更换期限短，维护费用较高。上述各种分离技术都有其适用范围，主要根据雾滴的大小来选用不同的除雾技术。面对实际工业气体中所含雾滴种类的复杂性，以及实际生产运行过程中超微细雾滴净化效率不佳的现状，迫切地需要寻找一种适合于去除实际工况中多类雾滴的净化方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法，包括以下步骤：(1)将工业气流沿一级旋流器外筒体切线方向通入一级旋流器中，得到初级净化气流，所得初级净化气流由一级旋流器出口排出，离心分离的超微细雾滴颗粒沿一级旋流器筒壁滑向底部，经一级旋流器排污管流至一级储罐收集；(2)将步骤(1)得到的初步净化气流沿二级旋流器外筒体切线方向通入二级旋流器中，得到二次净化气流，所得二次净化气流经二级旋流器出口排出，超微细雾滴颗粒被二次捕集，靠重力沿二级旋流器排污管流至二级储罐收集；(3)将步骤(2)中排出的二次净化气流通过超滤膜，过滤后排出净化气体；(4)利用膜清洗液对步骤(3)中的超滤膜进行清洗，排出清洗废液，风干后可再次使用。优选地，所述的一级旋流器径高比为1﹕(5～7)；所述的二级旋流器径高比为1﹕(10～15)。优选地，所述的一级储罐和二级储罐为同一储罐。优选地，所述的超滤膜为无机膜材料、有机膜材料和无机-有机复合膜材料中的一种。优选地，步骤(4)中所用的膜清洗液结合超微细雾滴的性质进行选取：通常情况下，选用蒸馏水作为膜清洗液；选用质量分数为1％-2％的柠檬酸或柠檬酸钠溶液或质量分数为0.4％-0.5％的HCl溶液，清洗由铁盐或碳酸盐溶液雾滴导致的超滤膜组件的污染；选用质量分数为0.1％-0.2％的NaClO溶液与质量分数为0.1％-0.2％的NaOH溶液组成混合溶液，清洗由有机物雾滴及活性生物溶液雾滴导致的超滤膜组件的污染；选用质量分数为0.2％-0.3％的H2O2溶液与质量分数为0.2％-0.3％的NaOH溶液组成混合溶液，清洗由谷氨酸发酵液雾滴导致的超滤膜组件的污染；选用质量分数为1％-1.5％的甲醛溶液，清洗由细菌溶液超微细雾滴导致的膜组件污染；选用由以下重量百分数的组分配制而成的膜清洗液：碳酸钠15％-20％、磷酸钠5％-7％、氢氧化钠1％-3％、乙二胺四乙酸0.3％-0.5％，余量为水，清洗由胶体溶液雾滴导致的超滤膜组件的污染；选用由以下重量百分数的组分配制而成的膜清洗液：十二烷基苯磺酸钠7％-10％、表面活性剂6％-9％、氢氧化钠0.3％-0.5％、无水碳酸钠0.1％-0.2％、磷酸钠9％-12％、质量分数为10％的硅酸钠溶液8％-10％，余量为水，清洗时控制pH值为5.5-8.5，清洗含油废水导致的超滤膜组件的污染；选用由以下重量百分数的组分配制而成的膜清洗液：磷酸2％-4％、乙二胺四乙酸二钠0.3％-0.6％、LBOW专用清洗剂0.3％-0.5％，余量为水，清洗蛋白质类和油脂类超微细雾滴造成的污染。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术采用两级旋流+超滤膜除雾方法，相对于其他方法，可以更彻底地对工业气体中的超微细雾滴进行去除，适用于工程应用，选用较大的旋流器高径比，加大旋流器的高度，增加流体在旋流场的停留时间，可用较小的占地面积达到较高的净化效率，大幅度提升超微细雾滴的去除效率，实现持续除雾；旋流器的高度不能无限延长，因轴向距离的增大，导致旋流效果的减弱，两级旋流保证了较大颗粒的雾滴的除去效果，二级旋流器径高比大于一级旋流器径高比，使得不同粒径的雾滴可以得到分级除去的目的，使得超微细雾滴粒子在入口浓度为30-50g/m3的情况下，可以捕捉最小粒径为0.5-1μm的超微细雾滴粒子，并有效减少装置占地面积，保证使用周期，降低除雾运行成本，方便使用与维护；(2)另设置气态超滤膜，在压力驱动下,借助气体中各组分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜内溶解-扩散上的差异,利用气体与超微细雾滴分子的渗透速率差来来实现对气体和雾滴的分离，气体中的微小的雾滴颗粒在直接拦截、惯性碰撞与布朗运动等机理的综合作用下，被拦截在超滤膜一侧，而洁净的气体在超滤膜另一侧排出；另外，针对不同性质的超微细雾滴，便捷地更换不同的膜材料进行去除，进一步提高超微细雾滴的净化效率。附图说明图1为旋流+超滤膜组合去除工业气体中超微细雾滴的方法的流程图。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述，该实施例仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将工业气流沿一级旋流器外筒体切线方向通入一级旋流器中，得到初级净化气流，所得初级净化气流由一级旋流器出口排出，离心分离的超微细雾滴颗粒沿一级旋流器筒壁滑向底部，经一级旋流器排污管流至一级储罐收集；(2)将步骤(1)得到的初步净化气流沿二级旋流器外筒体切线方向通入二级旋流器中，得到二次净化气流，所得二次净化气流经二级旋流器出口排出，超微细雾滴颗粒被二次捕集，经二级旋流器排污管流至二级储罐收集；(3)将步骤(2)中排出的二次净化气流通过超滤膜，过滤后排出净化气体；(4)利用膜清洗液对步骤(3)中的超滤膜进行清洗，排出清洗废液，风干后可再次使用。

【技术特征摘要】
1.一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将工业气流沿一级旋流器外筒体切线方向通入一级旋流器中，得到初级净化气流，所得初级净化气流由一级旋流器出口排出，离心分离的超微细雾滴颗粒沿一级旋流器筒壁滑向底部，经一级旋流器排污管流至一级储罐收集；(2)将步骤(1)得到的初步净化气流沿二级旋流器外筒体切线方向通入二级旋流器中，得到二次净化气流，所得二次净化气流经二级旋流器出口排出，超微细雾滴颗粒被二次捕集，经二级旋流器排污管流至二级储罐收集；(3)将步骤(2)中排出的二次净化气流通过超滤膜，过滤后排出净化气体；(4)利用膜清洗液对步骤(3)中的超滤膜进行清洗，排出清洗废液，风干后可再次使用。2.根据权利要求1所述的一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法，其特征在于，所述的一级旋流器径高比为1﹕(5～7)；所述的二级旋流器径高比为1﹕(10～15)。3.根据权利要求1所述的一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法，其特征在于，所述的一级储罐和二级储罐为同一储罐。4.根据权利要求1所述的一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法，其特征在于，所述的超滤膜为无机膜材料、有机膜材料和无机-有机复合膜材料中的一种。5.根据权利要求1所述的一种旋流结合超滤膜去除工业气体中超微细雾滴的方法，其特征在于，步骤(4)中所用的膜清洗液结合超微细雾滴的性质进行选取：通常情况下，选...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，解清杰，周君立，李显同，薛晓丽，苏洁，邵启运，王亮，
申请(专利权)人：镇江江南化工有限公司，江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32