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膜分离制氮技术是根据压缩空气中各种气体在膜组件中的溶解度和扩散系数的差异,导致气体在通过膜组件时的相对渗透速率不同,可称之为“快气”和“慢气”。
工艺原理:
气体膜分离技术是利用渗透的原理,即分子通过膜向化学势降低的方向运动,先运动至膜的外表面层上,并溶解于膜中,然后在膜的内部扩散至膜的内表面层解吸,其推动力为膜两侧的该气体分压差,由于混合气体中不同组分的气体通过膜时的速度不同,从而达到气体分离、回收提纯氧气的目的。
系统特点:
(1)无阀门切换等运动部件,不需定期更换易损件,维修量少。
(2)分离原料气仅需低压空气(通常100pa~2000Pa)补给,能源消耗低。
(3)结构简单,体积小,重量轻,免维护,可在任何场合下使用。
(4)开、停车方便迅速,开车后5-10分钟内达到氧浓度。
技术指标:
·产气流量: 10~5000Nm3/h
·产气纯度: ~40%
·出口压力: 0.01MPa
环境空气经压缩净化,除去水、尘埃、油后,经过加热器至45℃左右进入膜分离系统,先,压缩空气中氧气、二氧化碳以及少量水,快速渗透过膜壁,并通过膜组压力箱侧面的排气孔在大气压条件下排出;而空气中的氮气渗透过膜壁的速度较慢,它沿着纤维孔流动并在压力箱末端的产品气汇合室中流出。
膜分离设备特点:
1. 装置生产能力5~5000Nm3/h,产品气纯度95~99.9%;
2. 能耗低,可靠性高,静态运行,维护量少;
3. 寿命长,膜组使用寿命可达10年以上;
4. 膜组件耐压,压力损失小,可满足要求出口氮气压力高的用户(膜制氮设备工作压力一般为1.3Mpa);
5. 通过增加膜组件的数量,可灵活扩大制氮系统的产量;
6. 体积小,占地少,重量轻,可做成移动式;
7. 瞬间启动,开、停机即方便又迅速,操作简单;
8.自动化、电脑化、无人化,氮气纯度、流量、工作压力等技术指标可自动控制。
膜分离制氮以空气为原料,在一定压力条件下,利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。具有结构简单、体积小、无切换阀门、维护量少、产气快(≤3分钟)、增容方便等优点,它特别适宜于纯度≤98%的氮气用户。而氮气纯度在98%以上时,它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出15%以上。
3.1工艺流程简介
洁净空气经空压机组进行压缩、油/气分离、冷却后,进入空气处理装置进行除尘过滤,对压缩空气进行除油、除水、除尘过滤、温度调节等多级处理,然后进入中空纤维膜组进行氮氧分离,产出纯度/压力合格的氮气,再经增压机组增压到用户所需的压力送至用户使用。自控系统实现全程的跟踪控制。
3.2主要设备简介
3.2.1空压机
为制氮装置提供足够气源,空压机排气压力和排气量以膜组件的工况要求为依据。
3.2.2空气预处理
空气预处理是为了除去压缩空气中的油和水份以及大于0.1μm 的尘颗粒,减轻后续膜组件的负担。空气预处理包括除油过滤和空气干燥二个功能。
3.2.3膜分离装置
膜分离装置的功能是将压缩空气精过滤后,经膜装置分离成氮气和富氧。氮气达到品质要求后进入缓冲罐备用。未达标气体从放空口排出。膜分离过程的富氧废气通过富氧排放口排出。
3.2.4氮气缓冲罐
缓冲罐用于氮气的暂时存储和气体缓冲。
3.2.5氮气系统
氮气系统用于控制膜空分制氮装置,提供膜空分制氮装置人机操作界面、运行数据显示、报警显示等功能。主要功能包括:一键装置启停、空压机启停、温度调节、压力调节、氮气纯度检测、氮气存储/放空转换控制、温度参数调整、压力参数调整、报警显示等。
技术原理
混合气体通过高分子膜时,由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的差异,导致不同气体在膜中相对渗透速率有所不同。根据这一特性,可将气体分为"快气"和"慢气"。当混合气体在膜两侧压差的作用下,渗透速率相对较快的气体如H2O、O2、H2、CO2等透过膜后,在膜的渗透侧被富集,而掺透速率相对较慢的气体如N2、CO、Nr等则在膜的滞留侧被富集,从而达到混合气体分离之目的。膜分离制氮机就是根据以上原理,以压缩空气为原料气来提取较高纯度的氮气。
设备特点
1. 中空纤维膜比表面积大,具有很高的分离系数;膜组使用寿命长。
2. 没有阀门等运动部件,无噪音运行,可靠性高;
3. 占地少,可以做成移动式、壁挂式,不需基建投资,安装费用低;
4. 开关机迅速,操作简便。