瑞气膜分离制氮机

一、工作原理

膜制氮机是一种新型的空分设备，该设备以空气为原料，中空纤维膜为分离器，利用氧和氮在膜中相对渗透速率不同的特性，在常温高压下工作，得到连续、稳定的氮气。

当两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数的差异，导致不同气体在膜中相对渗透速率的不同。根据这一特性，可获得各种气体，气体分为“快气”和“慢气”。当混合气体在驱动力--膜两侧压力差作用下，渗透速率相对快的气体如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则被膜滞留在膜的滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。

二、设备组成

瑞气膜分离制氮机由以下几部分组成：压强空气气源（空压机）、压缩空气净化组件、气体加热装置、中空纤维膜组、氮气检测系统，简要流程示意图如下：

环境空气经压缩净化，除去油、水、灰尘后，经加热器加热至约40℃时进入膜分离器进行分离。首先，压缩空气中的氧气、二氧化碳以及少量水汽回快速渗透过膜壁，并通过模组压力箱侧面的排气孔在大气压条件下排出；二空气中的氮气渗透过膜壁的氮气分析仪检测氮气纯度，检验合格后送至用气点。

三、特点优势

1、自动化程度高

采用PLC+人机界面控制方式，整个系统的流程图、运行状态及氮气纯度、流量、压力、温度等指标直观显示在液晶屏上；氮气纯度、流量、压力等指标可远传用户中心控制室，实现对设备的远程监控；氮气检测系统在线检测氮气纯度，如发现氮气纯度低于设定值，会将不合格氮气排空，以免不合格氮气进入用气点。

2、系统弹性大、适应性强

氮气纯度可从90%~99.99%调节；操作压力适用范围广6bar~25bar；环境温度适应性强-40℃~+50℃

3、氮气生产运行成本最低，定量氮气消耗空气最少，从而降低运行成本

膜制氮机的核心是中空纤维膜分离器，瑞气公司选用的是美国捷能高性能空气分离膜，它首先于1985年由DOW化学工业公司实现商业化，从那以来GENERON膜即成为市场上最高效、高纯度和成效比最低的现场制气空气分离膜。这一传统延续至今天GENERON成为IGS系统的一员。GENERON空气分离系统的核心是每一根内装有数千英里长的中空纤维膜的膜件，每一根纤维均比头发丝还细。GENERON膜使用的聚合物材料是从数千种其他聚合材料中挑选出来的，它具有高效地将氧从氮中分离出来的固有的特性。

GENERON空气分离系统被公认为是效率最高的膜分离系统，主要因为GENERON膜对氧和氮的高“选择性”，所谓选择性是指氧气和氮气通过膜壁的渗透速率。在氧气和氮气流经时，和其他膜相比，GENERON膜对氧气的选择性远大于氮气，因此当从空气中分离出氧气时只有很少的氮气损失。这就使得GENERON系统与其他膜系统相比可使用较小的压缩机，从而降低运行成本。

4、增容容易，重量轻，易运输，结构紧凑

用户可根据实际需要灵活组合膜组，也可在用气量较少时关闭其中部分膜组。

5、寿命长，运行可靠

瑞气膜分离制氮机空气净化系统采用粗、精、超精三级过滤+冷干机+活性碳除油器的净化方式，充分除去压缩空气中的油污、水分以及尘埃，确保膜组进口压缩空气洁净，使分离膜的寿命大大延长，可超过十年。

四、设备选型与应用

瑞气膜制氮系列产品选型表如下：

针对不同行业即不同的应用场合，瑞气充分考虑到各种可能的情况，根据各种工况设计了柜体式，支撑架式，集装箱式等膜制氮装置：

柜式结构：全自动控制；在线氧含量检测及报警装置；人机界面直观显示氮气指标；产气量：5~400Nm3/h;纯度95%~99.9%

支撑架结构：全自动控制；设置在线氧含量检测；数据记录、远程操作和信息传递；触摸屏显示、远程控制；产气量75~1650Nm3/h;纯度95%~99.9%

集装箱式结构：

将气源设备、制氮设备集成鱼一体，可实现流动作业；

特别适于海上石油平台钻控填充；

煤矿灭火及需要移动作业的场所；

设在在线氧含量检测；

产气量75~1650Nm3/h

纯度95%~99.99%