一、膜分離制氮機原理

膜氣體在膜中傳質(zhì)過程的研究推算起來實際已有100多年歷史了,人們對單一的氣體在聚合物及其膜中傳送進行了大量的研究,從而在理論上得到了較好的發(fā)展.然而,膜在實際中的應(yīng)用卻是近幾十年間的事,較突出的例子是核武器中同位素鈾的分離.直到20世紀70年代末期,氣體在聚合物膜中的滲透性和選擇性已發(fā)展到具有工業(yè)化經(jīng)濟價值時,膜才象今天這樣得到大規(guī)模應(yīng)用。

中空纖維膜是用數(shù)以萬計的高分子材料制成的中空纖維絲聚合的膜組件。當兩種或兩種以上的氣體混合通過高分子膜時，由于各種氣體在膜中的溶解度和擴散系數(shù)的差異，導(dǎo)致不同氣體天膜中的滲透速率有所不同，根據(jù)這一特性，可將氣體分為"快氣""慢氣"。

氣體透過中空聚合物膜是一個復(fù)雜的過程，其透過機制一般是氣體分子首先被吸附到膜的表面溶解，然后在膜中擴散，{zh1}從膜的另一側(cè)解吸出來，膜分離技術(shù)依靠不同氣體在膜中溶解和擴散系數(shù)的差異來實現(xiàn)氣體的分離。當混合氣體在一定的驅(qū)動力（膜兩側(cè)的壓力差或壓力比）作用下，滲透速率相當快的氣體如水汽、氧氣、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后，在膜的滲透側(cè)被排除，而滲透速率相對慢的氣體如氮氣、氬氣、甲烷和一氧化碳等被滯留在膜的滯留側(cè)被富集從而達到混合氣體分離的目的。

因為膜分離器所選擇材質(zhì)其分離效率的限制，一般用于自空氣中分離氮氣的分離器其工業(yè)化組件以中空纖維膜較為突出，以中空纖維巨大的分離比表面積為基礎(chǔ)載體的工業(yè)化膜組件能較好的滿足客戶的分離要求，通常地，為了取得較好的經(jīng)濟性指標，達到低投入、低單耗的目的，膜制氮采用高壓流程。

二、高壓流程膜制氮機

壓縮空氣經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)除去油、塵埃等固體雜質(zhì)及大部分的氣態(tài)水,預(yù)熱后進入膜分離器，滲透速率相當快的氣體如水汽、氧氣、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后，在膜的滲透側(cè)被排除，而滲透速率相對慢的氣體如氮氣、氬氣、甲烷和一氧化碳等被滯留在膜的滯留側(cè)被富集；系統(tǒng)在PLC或DCS系統(tǒng)的控制下可實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的輸出氮氣。以這種原理來實現(xiàn)氧氮分離的方法我們稱之為高壓流程膜制氮(MKH-N)。

膜制氮機主要特點-

1、裝置工藝流程簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備投資省

2、裝置占地面積小，可用于室內(nèi)、外操作

3、裝置自動化程度高，開停車方便快捷；10分鐘內(nèi)達到純度指標。

4、無閥門切換等運動部件，不需定期更換易損件，維修量少。

5、通過增加膜分離器，很容易擴大氮氣產(chǎn)量。

6、裝置運行和維護費用較PSA法制氮低；在純度80～98%的范圍內(nèi)，具有優(yōu)越的性能價格比。它具有其它空氣分離方法所不可比擬的優(yōu)勢，運行能耗較低。

7、裝置運行獨立性強，穩(wěn)定性好，可靠性高，常溫低壓下工作，安全性能好

8、裝置規(guī)?？蓮?.2-50000Nm3/h，產(chǎn)品氮氣純度可滿足80-99.9%。

三、高壓流程膜制氮設(shè)備主要組成

1、空氣壓縮機

2、空氣源預(yù)處理組件

3、空氣緩沖罐

4、膜分離器

5、成品氮氣緩沖罐

6、切換閥門及相應(yīng)的管件

7、自動控制、檢測系統(tǒng)

8、可擴展的減壓配置增壓系統(tǒng)

四、膜制氮設(shè)備安裝運行條件

1、安裝條件：安裝現(xiàn)場應(yīng)清潔、平整，吊車或叉車容易到達并進行安裝；

2、使用環(huán)境要求：安裝現(xiàn)場周圍空氣應(yīng)干凈、無油霧、無腐蝕氣體，通風良好；

3、配套條件：電源：380V/50Hz/3相五線；

冷卻水：符合工業(yè)用冷凍、冷卻水。

五、膜制氮機選型注意事項

1、在具體選型前首先確認對所需氮氣設(shè)備最終產(chǎn)品氣的要求，在制造廠商的建議下確

定所需設(shè)備的流程；

2、考察設(shè)備設(shè)計的合理性（每一個配件的設(shè)置是否合理、必需，并發(fā)揮其{zd0}功效）；

3、考察設(shè)備運行的可靠性（考證設(shè)備設(shè)計中保證措施的合理性）；

4、制造廠商研究開發(fā)能力、制造經(jīng)驗及水平；

5、全面計算制氮設(shè)備的成本（設(shè)備價格、投入設(shè)備所必備的水、電、場地及其費用，設(shè)備的使用維護成本，設(shè)備的使用壽命），而不僅僅只考慮設(shè)備的價格。

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