瑞氣膜分離制氮機(jī)

一、工作原理

膜制氮機(jī)是一種新型的空分設(shè)備，該設(shè)備以空氣為原料，中空纖維膜為分離器，利用氧和氮在膜中相對滲透速率不同的特性，在常溫高壓下工作，得到連續(xù)、穩(wěn)定的氮氣。

當(dāng)兩種或兩種以上的氣體混合物通過高分子膜時，由于各種氣體在膜中溶解度和擴(kuò)散系數(shù)的差異，導(dǎo)致不同氣體在膜中相對滲透速率的不同。根據(jù)這一特性，可獲得各種氣體，氣體分為“快氣”和“慢氣”。當(dāng)混合氣體在驅(qū)動力--膜兩側(cè)壓力差作用下，滲透速率相對快的氣體如水、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等過膜后，在膜的滲透側(cè)被富集，而滲透速率相對較慢的氣體，如甲烷、氮氣、一氧化碳和氬氣等氣體則被膜滯留在膜的滯留側(cè)被富集，從而達(dá)到混合氣體分離的目的。

二、設(shè)備組成

瑞氣膜分離制氮機(jī)由以下幾部分組成：壓強(qiáng)空氣氣源（空壓機(jī)）、壓縮空氣凈化組件、氣體加熱裝置、中空纖維膜組、氮氣檢測系統(tǒng)，簡要流程示意圖如下：

環(huán)境空氣經(jīng)壓縮凈化，除去油、水、灰塵后，經(jīng)加熱器加熱至約40℃時進(jìn)入膜分離器進(jìn)行分離。首先，壓縮空氣中的氧氣、二氧化碳以及少量水汽回快速滲透過膜壁，并通過模組壓力箱側(cè)面的排氣孔在大氣壓條件下排出；二空氣中的氮氣滲透過膜壁的氮氣分析儀檢測氮氣純度，檢驗合格后送至用氣點。

三、特點優(yōu)勢

1、自動化程度高

采用PLC+人機(jī)界面控制方式，整個系統(tǒng)的流程圖、運行狀態(tài)及氮氣純度、流量、壓力、溫度等指標(biāo)直觀顯示在液晶屏上；氮氣純度、流量、壓力等指標(biāo)可遠(yuǎn)傳用戶中心控制室，實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控；氮氣檢測系統(tǒng)在線檢測氮氣純度，如發(fā)現(xiàn)氮氣純度低于設(shè)定值，會將不合格氮氣排空，以免不合格氮氣進(jìn)入用氣點。

2、系統(tǒng)彈性大、適應(yīng)性強(qiáng)

氮氣純度可從90%~99.99%調(diào)節(jié)；操作壓力適用范圍廣6bar~25bar；環(huán)境溫度適應(yīng)性強(qiáng)-40℃~+50℃

3、氮氣生產(chǎn)運行成本最低，定量氮氣消耗空氣最少，從而降低運行成本

膜制氮機(jī)的核心是中空纖維膜分離器，瑞氣公司選用的是美國捷能高性能空氣分離膜，它首先于1985年由DOW化學(xué)工業(yè)公司實現(xiàn)商業(yè)化，從那以來GENERON膜即成為市場上最高效、高純度和成效比最低的現(xiàn)場制氣空氣分離膜。這一傳統(tǒng)延續(xù)至今天GENERON成為IGS系統(tǒng)的一員。GENERON空氣分離系統(tǒng)的核心是每一根內(nèi)裝有數(shù)千英里長的中空纖維膜的膜件，每一根纖維均比頭發(fā)絲還細(xì)。GENERON膜使用的聚合物材料是從數(shù)千種其他聚合材料中挑選出來的，它具有高效地將氧從氮中分離出來的固有的特性。

GENERON空氣分離系統(tǒng)被公認(rèn)為是效率最高的膜分離系統(tǒng)，主要因為GENERON膜對氧和氮的高“選擇性”，所謂選擇性是指氧氣和氮氣通過膜壁的滲透速率。在氧氣和氮氣流經(jīng)時，和其他膜相比，GENERON膜對氧氣的選擇性遠(yuǎn)大于氮氣，因此當(dāng)從空氣中分離出氧氣時只有很少的氮氣損失。這就使得GENERON系統(tǒng)與其他膜系統(tǒng)相比可使用較小的壓縮機(jī)，從而降低運行成本。

4、增容容易，重量輕，易運輸，結(jié)構(gòu)緊湊

用戶可根據(jù)實際需要靈活組合膜組，也可在用氣量較少時關(guān)閉其中部分膜組。

5、壽命長，運行可靠

瑞氣膜分離制氮機(jī)空氣凈化系統(tǒng)采用粗、精、超精三級過濾+冷干機(jī)+活性碳除油器的凈化方式，充分除去壓縮空氣中的油污、水分以及塵埃，確保膜組進(jìn)口壓縮空氣潔凈，使分離膜的壽命大大延長，可超過十年。

四、設(shè)備選型與應(yīng)用

瑞氣膜制氮系列產(chǎn)品選型表如下：

針對不同行業(yè)即不同的應(yīng)用場合，瑞氣充分考慮到各種可能的情況，根據(jù)各種工況設(shè)計了柜體式，支撐架式，集裝箱式等膜制氮裝置：

柜式結(jié)構(gòu)：全自動控制；在線氧含量檢測及報警裝置；人機(jī)界面直觀顯示氮氣指標(biāo)；產(chǎn)氣量：5~400Nm3/h;純度95%~99.9%

支撐架結(jié)構(gòu)：全自動控制；設(shè)置在線氧含量檢測；數(shù)據(jù)記錄、遠(yuǎn)程操作和信息傳遞；觸摸屏顯示、遠(yuǎn)程控制；產(chǎn)氣量75~1650Nm3/h;純度95%~99.9%

集裝箱式結(jié)構(gòu)：

將氣源設(shè)備、制氮設(shè)備集成魚一體，可實現(xiàn)流動作業(yè)；

特別適于海上石油平臺鉆控填充；

煤礦滅火及需要移動作業(yè)的場所；

設(shè)在在線氧含量檢測；

產(chǎn)氣量75~1650Nm3/h

純度95%~99.99%