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  • 技術文章

    膜分離制氮

    2012-01-18 21:37:13  來源:蘇州華德公司
    制氮、膜制氮、移動式制氮車、PSA制氧、真空變壓吸附制氧、醫用制氧、變壓吸附制氮(PSAN2) 氮氣純化系統(HDEOXO) 真空變壓吸附制氧(VPSAO2) 變壓吸附制氧(PSAO2)
      實際生產過程中,噴油螺桿壓縮機產生的壓縮空氣,在排氣溫度和壓力下為油/水的飽和氣體,在后面的工藝過程中,溫度降低,會析出液態的油和水,該液態的油和水會對膜性能造成傷害。因此,在選擇好膜的前提下,還應該提供一個完整的解決方案—膜系統的空氣處理和控制系統。
      空壓機提供的壓縮空氣進入空氣緩沖罐,再進入多級過濾器,包含活性碳過濾器---除去空氣中的顆粒、油、水。潔凈的空氣進入膜進行氧氮分離,產生的氮氣進入到用戶用氣工段。一般地,進口的過濾器一般能將空氣中的顆粒除到﹤0.01um,油﹤0.003ppm,完全能滿足膜對空氣質量的要求;在過濾器的中間還有溫度加熱及控制器---保證膜在*佳的工作條件下工作;恒溫的,潔凈的空氣再進入膜進行分離,合格氣體進入下道工序,不合格氣體自動排放。因此,維護膜系統時, 其中的定期工作之一是檢查過濾器的工作情況。
      膜設備的特點:它的現場制氣方法比較,膜制氮具有:1、技術先進,是常溫空氣分離的*新技術 2、沒有噪音,完全靜態運行,滿足環保要求 ;3、沒有運動部件,設備維護保養少;4、連續運行可靠性高、設備使用壽命長,可達10年以上;5、增容簡單,僅僅需要并聯添加膜件即可;6、和PSA比較,沒有大的空氣罐和氮氣罐,體積小、重量輕,是移動制氮設備的不二選擇,氮氣露點低、可達-60℃;氮氣沒有任何灰塵、顆粒,開停機方便迅速,操作簡單,能在短時間產生合格氮氣,設備形式可以根據用戶應用情況,有箱式、撬裝式、集裝箱式,設備對土建沒有任何特殊要求,安裝費用低,對環境無特殊要求,可在惡劣工況下運行,撬裝式膜制氮設備1000Nm3/h @ 95%
    華德膜制氮設備的優勢:與膜件生產商和系統集成商捷能(Generon®) 同屬于華德集團, 共享膜技術研發、 成套、應用的經驗;選用世界上業已經證明的*好的捷能(Generon®) 膜;配套高檔,保證系統穩定性;完善培訓和服務體系,保證設備使用無后顧之憂;選用高端的空氣凈化系統, 確保了膜的長壽命。1997年投入使用至今的膜制氮設備
      膜制氮設備形式:根據用戶的需要及使用現場實際情況,西梅卡可設計撬裝式、固定式、移動式膜制氮設備(車載式及集裝箱式兩種)。主要產品:捷能(Generon)膜,膜制氮(HM-N2),移動式制氮車(HPU),變壓吸附制氮(PSA-N2)
      
      膜在大自然中,特別是在生物體內的存在是廣為人知的,早在1748年人類就發現了滲透現象--水會自發的擴散穿過豬膀胱而進入到酒精中。膜分離制氣技術真正在工業上開始應用開始于20世紀70年代末,得于化學工業的發展,新材料的不斷涌現。1979年Monsanto開發了用于H2/CO2氣體分離的膜,緊接著,美國道化學(Dow)公司經過多年的專心致力于氮氣膜的研究,開發出高分子材料的中空纖維均質氮氣膜,并于1980年開始商業化,取名為Generon®膜;在90年代美國捷能(Generon®)公司研發出高壓(2.4MPa),高純度(≥99.5%),高分離效率(57%)的氮氣膜;引領了氮氣膜技術的發展,迎來了膜分離技術的黃金發展期。目前Generon®膜的技術已經成為世界性的膜行業標準。顯微鏡下的中空纖維膜孔如頭發粗細的中空纖維膜
      膜分離原理:膜分離的核心是利用了空氣中不同組分在高分子材料上的擴散系數大小不同而達到氣體分離的物理過程。高分子材料被制成如頭發粗細的中孔纖維膜,氣體在孔內部通過,末端得到我們需要的氮氣(90-99.9%), 側面為排放的富氧氣體, 富氧的濃度可達40%。
      膜的分離原理圖示如下:
      氣體在有機膜的表面遵循下列公式中所描述的溶解、擴散滲透原理進行氣體的分離:擴散速度:q= U ∆P S / L,選 擇 性:α=Ua / Ub,公式中:S—膜面積;     L—膜厚度;U—擴散系數;α—分離因數(系數);∆P—膜內外壁壓差;q—擴散速度;Ua  Ub —混合氣體中不同組份的擴散系數;  
      可以看出:制氮膜的好壞和膜的材料(決定了擴散系數),膜的壁厚, 運行時的壓力等有關,即膜材料要對氧、氮的分離數差較大,產品膜既要薄又要耐高壓。捷能(Generon®)膜件三維模型    捷能(Generon®)商品膜件;捷能表述:所有膜的核心都為添加了不同組分的改性高分子材料,其空氣分離原理都一樣;膜的性能取決于各生產廠家膜材料配方和生產工藝,因此,各膜有不同的分離效率,不同的耐壓,不同的使用壽命。一般地, 膜的性能可以用產氣量、回收率、膜的壽命來描述:產氣量:  單根膜產氣體的量;回收率:  氮氣產量和空氣的量的百分比;回收率高表示需要的壓縮空氣少,運行就更經濟;膜的壽命:膜的壽命和膜本身及運行維護有關; 
    膜性能還與產生的氮氣純度,操作溫度和運行壓力直接相關。膜分離效率隨溫度的升高而降低,隨壓力的增加而稍有增加,膜的產量隨溫度和壓力的增加而增加,反之亦然。因此,膜的運行必須是在一定的溫度和壓力下才能達到*佳運行效果。  

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    張龍庭
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