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高分子膜時，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，簡要流程示意圖如下：

環境空氣經壓縮凈化，除去油、水、灰塵后，經加熱器加熱至約40℃時進入膜分離器進行分離。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、特點優勢

1、自動化程度高

采用PLC+人機界面控制方式，整個系統的流程圖、運行狀態及氮氣純度、流量、壓力、溫度等指標直觀顯示在液晶屏上；氮氣純度、流量、壓力等指標可遠傳用戶中心控制室，實現對設備的遠程監控；氮氣檢測系統在線檢測氮氣純度，如發現氮氣純度低于設定值，會將不合格氮氣排空，以免不合格氮氣進入用氣點。

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；環境溫度適應性強-40℃~+50℃

3、氮氣生產運行成本最低，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化學工業公司實現商業化，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場制氣空氣分離膜。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的中空纖維膜的膜件，每一根纖維均比頭發絲還細。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膜壁的滲透速率。在氧氣和氮氣流經時，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

用戶可根據實際需要靈活組合膜組，也可在用氣量較少時關閉其中部分膜組。

5、壽命長，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、設備選型與應用

瑞氣膜制氮系列產品選型表如下：

針對不同行業即不同的應用場合，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：全自動控制；在線氧含量檢測及報警裝置；人機界面直觀顯示氮氣指標；產氣量：5~400Nm3/h;純度95%~99.9%

支撐架結構：全自動控制；設置在線氧含量檢測；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、制氮設備集成魚一體，可實現流動作業；

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的場所；

設在在線氧含量檢測；

產氣量75~1650Nm3/h

純度95%~99.99%