膜分离制氮机的缺点：膜分离制氮机简介

膜分离制氮机的缺点：膜分离制氮机简介（2）可靠性高：中空纤维膜制氮系统不象其它空分设备，没有移动的部件，静态运行，只需甚少保养，连续运行安全可靠。 （1）能耗低：超细化的中空纤维膜具有极高的分离性能和很大的比表面积，制氮的氮气回收率极高，比其它空分技术制氮的能耗要少15～25%。 通常一切气体均可以渗透通过高分子膜，其过程是气体分子首先被吸附并溶解于膜的高压侧表面，然后借助于浓度梯度在膜中扩散，最后从膜的低压侧解析出来，其结果是小分子和极性较强的分子的通过速度较快，而大分子和极性较弱的分子的通过速度较慢，膜分离就是利用各种气体在高分子膜上的渗透速率的不同，来进行气体分离的，其分离推动力为气体在膜两侧的分压差，所以膜法气体分离没有相变、不需要再生，它具有设备简单、操作及维护费用低等优点。 一根膜分离器（组件）是由成千上万根中空纤维分离膜集装在一个外壳内，其结构类似于列管式换热器，它可以在最小的空间里提供最大的分离膜表面积，所

制氮机

(一)、概述

膜法气体分离技术是当今世界竞相发展的高新技术，具有技术先进、投资少、操作费用低、寿命长、操作简单、开停车方便、占地面积小、操作弹性大、维护费用低等优点。膜法气体分离技术现已广泛应用于石油（三次采油、天然气回收）；化工（置换、吹扫、保护气）；冶金（碳氮共渗、退火、焊接保护气）；电子（电子器件保护气）、运输（易燃、易爆危险品保护气）；煤炭（灭火、防爆）；农业（库存农产品的起跳保护、防霉、防菌、防虫）；医药（氮封、覆盖保护气）等领域。膜法空分可以直接生产氮气、其纯度可在90%--99.7%范围内任意调节；膜法空分还可以直接生产富氧空气、富氧空气的浓度可以达到40%。

(二)、技术原理

通常一切气体均可以渗透通过高分子膜，其过程是气体分子首先被吸附并溶解于膜的高压侧表面，然后借助于浓度梯度在膜中扩散，最后从膜的低压侧解析出来，其结果是小分子和极性较强的分子的通过速度较快，而大分子和极性较弱的分子的通过速度较慢，膜分离就是利用各种气体在高分子膜上的渗透速率的不同，来进行气体分离的，其分离推动力为气体在膜两侧的分压差，所以膜法气体分离没有相变、不需要再生，它具有设备简单、操作及维护费用低等优点。

一根膜分离器（组件）是由成千上万根中空纤维分离膜集装在一个外壳内，其结构类似于列管式换热器，它可以在最小的空间里提供最大的分离膜表面积，所以膜分离系统具有占地面积小、重量轻、分离效率高等优点。膜分离制氮除可以提供洁净的高浓度氮气外，还可以同时提供富氧空气。

(三)、膜法空分的优点

（1）能耗低：超细化的中空纤维膜具有极高的分离性能和很大的比表面积，制氮的氮气回收率极高，比其它空分技术制氮的能耗要少15～25%。

（2）可靠性高：中空纤维膜制氮系统不象其它空分设备，没有移动的部件，静态运行，只需甚少保养，连续运行安全可靠。

（3）寿命长：使用寿命可达6-8年以上。

（4）技术可靠：有数千套设备在世界各地运行，使用效果良好。

（5）操作弹性大：若需增加氮气产量，只需增加膜分离器即可，这是其它技术所不可比拟的，此外、采用膜分离技术生产氮气时，产品气的浓度与产气量是连续可调的。

（6）体积小、重量轻：由于膜分离系统结构紧凑，故不需基建投资，安装费用低。

（7）露点低：膜分离过程可以将氧气和水蒸气同时分离出去，所以氮气产品的露点低。

（8）瞬间启动：开停车既方便又迅速，操作简便。

（9）自动化程度高：产品气的浓度和产量、温度和压力按要求均可以自动控制。

（10）对环境无要求：因无明火操作，可在恶劣工况、有爆炸气氛下工作。

( 11 ) 按客户要求设计 以满足客户不同要求.

(四)、膜组件操作特性

膜的性能通常是由产气量和回收率来描述的 一般来讲浓度不变时 产气量随操作压力和温度的提高而增加.且回收率只随压力升高而稍有增加 却随温度升高而略有下降.当压力和温度一定时 回收率和产气量都随产生的氮气中的氧含量增加而增大.并且产气量和浓度是可调的.膜分离系统的最佳操作状态是:压力是1.0—1.2Mpa 温度在40—50℃.

(五)、膜分离制氮系统设计及工艺流程

一套完整的制氮系统，分为三个部分：1、空气压缩系统2、空气预处理系统3、膜分离系统。整个氮气系统各主要设备单独具有控制系统，确保系统安全、稳定、可靠地运行。

1、设计条件

设计环境温度: －25℃—＋40℃ ；

环境相对湿度<90%

2、膜分离器外壳为: 铝合金

3、管道及管件材料: 膜分离器的出入口管道，管件为不锈钢材料。

‘

4、典型的膜法空气分离的工艺流程

生产过程概述：

空气经压缩机压缩、后冷却器冷却以不低于设计的压力进入高效除油器、冷冻式干燥机除去压缩空气中的液体，再经过T级精密过滤器和及活性碳的过滤，脱除颗粒及油雾，可以将压缩空气中的含油量降低到0.003ppm以下、现经A级超精密过滤器滤除去直径大于0.01mm的所有固体颗粒；再经过加热器加热到40--50℃进入膜分离器，进行分离。压缩空气经膜分离，可以得到压力略低于进气压力的高压氮气，氮气的浓度可以达到95%-99.7%。氮气的露点可以达到-40℃；同时可以得到富氧空气，富氧空气的浓度最高可以达到40%。

(六)、放空系统

当产品氮气纯度达不到设定值时向空中排放，简称放空。

1手动放空

手动放空装置示意图

如上图所示：当须放空时，关闭截止阀2，打开截止阀1，不合格氮气排空。当氮气纯度合格后关闭截止阀1，打开截止阀2；此时合格的氮气送入用气点。

放空时，缓缓打开截止阀1，注意控制流量，流量不能太大，否则会影响纯度上升速度。

通过调压阀对氮气压力进行调节，压力不能超过设计压力，压力过高会损坏流量计。通过截止阀2对氮气流量进行控制，取样流量通过取样阀控制。

2自动放空

自动放空装置示意图

1）半自动：

如上图所示：当氮气纯度达不到设定值时，旋转控制面板上的放空旋钮，打开气动阀1，关闭气动阀2，不合格氮气自动排空。当氮气纯度达到设定值时，旋转控制面板上的放空旋钮，打开气动阀2，关才气动阀1，合格氮气输送用气点。

2）全自动：

如上图所示：当氮气纯度达不到设定值时，气动阀1打开，气动阀2自动关闭，不合格氮气自动排空。当氮气纯度达到设定值时，气动阀2自动打开，气动阀1自动关闭，合格氮气输送用气点，整个过程通过PLC控制系统自动完成，无需人工操作。

通过调压阀调节氮气压力，截止阀1和2用来调节氮气流量。

(七)、安装要求

1应按设备实际的尺寸选择足够大的场地。与周围环境之间的距离0.8米以上，以利于操作及维护保养。

2 安装场地必须有良好的通风，少灰尘。

3 不能安装于有腐蚀性的环境中。

4 废气为富氧空气，排放时微震，如室内宽敞，无易燃易爆物品，可直接排空，否则需接到室外高空排放，且应有防雨设施。

5 电源安装注意事项：1）电源应按标定的电压(V)、电流(A)、相数配置；

2） 电网电压应在交流±10%范围内；

3） 为了保证安全，安全电压电器元件等必须有效接地；

4） 电器设备的安装必须按国家有关规定和要求进行。

(八)、操作

控制柜面板示意图

1 操作前的准备

1） 检查电源电压、相数是否有误；

2） 检查氮气分析仪放空系统上的取样气阀应处于关闭状态。

3） 检查温控仪调节是否到位，温度控制40—50oC之间（调节方法详见温控仪说明书）。

4）压力控制器压力设定不小于0.5MPa。

2安全阀起跳压力调至进口最大压力的1.05倍。

3 开车

1） 空压机操作见空压机说明书。

2） 启动产冷干机，按制氮机启动接钮，启动制氮机。

注意：

必须先启动冷干机1分钟后，再启动空压机，否则如空压机排气温度过高会损害活性碳（催化净化器工作温度不大于30oC）。

4 打开放空装置进行放空，放空参照前面放空系统。此时微开氮气分析仪取样气控制阀，若控制柜面板上的氮气分析仪显示氮气纯度已达到设定值%，则将合格氮气输送用气点。

5 运行中监测和记录

1） 成套装置在运行过程中，需定时检查各设备的运行情况，这很重要。如空压机是否处于工作状态、制氮机切换阀门运行是否正常、各控制仪器表的运行状况等。

2） 做好操作记录（每2小时记录1次）

记录内容有：时间、室温、压缩空气的进气压力和进气温度，高效除油器的出口压力、冷干机的冷媒低压，冷媒高压，制氮机的进气压力，氮气压力，氮气纯度，氮气流量。

6 停车

1）关闭放空系统上截止阀2（手动放空）；

2）按制氮机停止按钮，关闭制氮机，切断所有设备电源；

3）打开各排污口排污，尤其是冬季须放尽各设备内的水；

4）如果长时间停机，关闭氮分析仪上的取样气控制阀

5）如果长时间停机，关闭高效除油器前的截止阀；

(九)、维护及保养

1、高效除油器（详见高效除油器维护及保养）

2、冷干机（详见冷干机维护及保养）

3、精密过滤器（详见精密过滤器维护及保养）

4、催化净化器的维护保养

1）及时排污

2）定期更换催化净化器中的活性碳，根据空压机的排油情况和环境的污染情况；

5、制氮机的维护保养

必须保证进入膜组的压缩空气为洁净的空气，否则容易的损坏膜组；

1）如压缩空气口含有水份，则会引起纤维膜的脆化，造成损坏。

2）如压缩空气中含有油污，微尘等有杂质，则易堵塞纤维膜微孔，慢慢导致纤维膜失效。

3）过高温度也会损害纤维膜。一般不能超过50oC。

6、电器系统的维护保养

1）定期检查各接线头有无脱线或松动，若有， 则应及时重新接好或紧固，但必须在停电状态下进行。

2）电器箱内须经常清扫灰尘(注意先切断电源)并检查后面板各插头是否良好，否则就及时修复。

3）定期检查控制加热器压力开关，必须避免加热空烧。

(十)、注意事项

1、设备应可靠接地；

2 、维修设备时，在断开连接管线之前，要放尽所有管线内及容器内的压力，否则会导致严重伤害或死亡；连接的密封垫应使用高密度的纸板，以防止氮气的泄漏；

3、氮气为无色无味无毒无氧气体，人体直接吸入易造成窒息，排出氮气时要远离人的口鼻，直接排入大气；