瑞氣膜分離制氮機

一、工作原理

膜制氮機是一種新型的空分設備，該設備以空氣為原料，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、穩定的氮氣。

當兩種或兩種以上的氣體混合物通過(guò)高分子膜時(shí)，由于各種氣體在膜中溶解度和擴散系數的差異，導致不同氣體在膜中相對滲透速率的不同。根據這一特性，可獲得各種氣體，氣體分為“快氣”和“慢氣”。當混合氣體在驅動(dòng)力--膜兩側壓力差作用下，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(guò)膜后，在膜的滲透側被富集，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被富集，從而達到混合氣體分離的目的。

二、設備組成

瑞氣膜分離制氮機由以下幾部分組成：壓強空氣氣源（空壓機）、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，簡(jiǎn)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(shí)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(guò)膜壁，并通過(guò)模組壓力箱側面的排氣孔在大氣壓條件下排出；二空氣中的氮氣滲透過(guò)膜壁的氮氣分析儀檢測氮氣純度，檢驗合格后送至用氣點(diǎn)。

三、特點(diǎn)優(yōu)勢

1、自動(dòng)化程度高

采用PLC+人機界面控制方式，整個(gè)系統的流程圖、運行狀態(tài)及氮氣純度、流量、壓力、溫度等指標直觀(guān)顯示在液晶屏上；氮氣純度、流量、壓力等指標可遠傳用戶(hù)中心控制室，實(shí)現對設備的遠程監控；氮氣檢測系統在線(xiàn)檢測氮氣純度，如發(fā)現氮氣純度低于設定值，會(huì )將不合格氮氣排空，以免不合格氮氣進(jìn)入用氣點(diǎn)。

2、系統彈性大、適應性強

氮氣純度可從90%~99.99%調節；操作壓力適用范圍廣6bar~25bar；環(huán)境溫度適應性強-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(shí)現商業(yè)化，從那以來(lái)GENERON膜即成為市場(chǎng)上最高效、高純度和成效比最低的現場(chǎng)制氣空氣分離膜。這一傳統延續至今天GENERON成為IGS系統的一員。GENERON空氣分離系統的核心是每一根內裝有數千英里長(cháng)的中空纖維膜的膜件，每一根纖維均比頭發(fā)絲還細。GENERON膜使用的聚合物材料是從數千種其他聚合材料中挑選出來(lái)的，它具有高效地將氧從氮中分離出來(lái)的固有的特性。

GENERON空氣分離系統被公認為是效率最高的膜分離系統，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(guò)膜壁的滲透速率。在氧氣和氮氣流經(jīng)時(shí)，和其他膜相比，GENERON膜對氧氣的選擇性遠大于氮氣，因此當從空氣中分離出氧氣時(shí)只有很少的氮氣損失。這就使得GENERON系統與其他膜系統相比可使用較小的壓縮機，從而降低運行成本。

4、增容容易，重量輕，易運輸，結構緊湊

用戶(hù)可根據實(shí)際需要靈活組合膜組，也可在用氣量較少時(shí)關(guān)閉其中部分膜組。

5、壽命長(cháng)，運行可靠

瑞氣膜分離制氮機空氣凈化系統采用粗、精、超精三級過(guò)濾+冷干機+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(cháng)，可超過(guò)十年。

四、設備選型與應用

瑞氣膜制氮系列產(chǎn)品選型表如下：

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

柜式結構：全自動(dòng)控制；在線(xiàn)氧含量檢測及報警裝置；人機界面直觀(guān)顯示氮氣指標；產(chǎn)氣量：5~400Nm3/h;純度95%~99.9%

支撐架結構：全自動(dòng)控制；設置在線(xiàn)氧含量檢測；數據記錄、遠程操作和信息傳遞；觸摸屏顯示、遠程控制；產(chǎn)氣量75~1650Nm3/h;純度95%~99.9%

集裝箱式結構：

將氣源設備、制氮設備集成魚(yú)一體，可實(shí)現流動(dòng)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(dòng)作業(yè)的場(chǎng)所；

設在在線(xiàn)氧含量檢測；

產(chǎn)氣量75~1650Nm3/h

純度95%~99.99%