集成式膜分離制氮設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集成式膜分離制氮設(shè)備，該設(shè)備包括冷卻器，電機，聚結(jié)過濾器，活性碳過濾器，手動球閥，流量計，減壓閥，氧電池，膜分離器，電動調(diào)節(jié)閥，電磁閥，單向閥，手動排水閥，電動排水閥，空氣螺桿壓縮機，汽水分離器，換熱器，在過濾器和膜分離器設(shè)有由微控單元控制的溫度檢測器，壓力檢測器。膜分離器由多個中空纖維膜組件并聯(lián)。優(yōu)點是體積小，氮氣純度高，集成化程度高，操作簡便，精確控制及數(shù)據(jù)記憶能力。
【專利說明】集成式膜分罔制氮設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制氮設(shè)備，尤其涉及一種集成式膜分離制氮設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制氮工藝和設(shè)備也得以完善，氮氣廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域?？蛇m用于石油開采提高采油率；適用于化工行業(yè)可起到惰性保護(hù)、干燥、壓力輸送、管道吹掃、工藝滲氮等；適用于食品倉儲，果蔬保鮮、飲料攪拌、包裝等；電力電纜應(yīng)用于干法聚乙烯交聯(lián)保護(hù)、電子焊接保護(hù)等；醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用于氣態(tài)運輸、包裝等；冶金行業(yè)應(yīng)用于熱處理；煤礦行業(yè)應(yīng)用于惰化防滅火等。現(xiàn)有的制氮設(shè)備操作復(fù)雜，對環(huán)境污染大，能源消耗多及獲得的氮氣純度較低等方面的缺陷。
[0003]目前常用的制氮方法主要有低溫精餾法、變壓吸附法和膜分離法大眾。本發(fā)明的采用的膜分離技術(shù)源于美國DOW化學(xué)公司的科研成果。DOW化學(xué)是世界上最大的化學(xué)公司之一，它的膜分離技術(shù)四十多年來在世界上一直處于領(lǐng)先地位。自八十年代中期第一代膜分離氮氣發(fā)生器問世以來，到目前第二代膜分離空分制氮膜組件已商業(yè)化。該技術(shù)核心是超細(xì)化中空纖維，具有高的回收效率和可獲得較高純度的氮氣，工作連續(xù)穩(wěn)定、可靠、壽命長，現(xiàn)已有數(shù)千套膜分離系統(tǒng)在世界各地運行，產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決上述技術(shù)問題，提供一種具有集成化程度高，體積小，氮氣純度高，操作簡便，精確控制及數(shù)據(jù)記憶能力的集成式膜分離制氮設(shè)備。
[0005]本發(fā)明主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
集成式膜分離制氮設(shè)備，包括冷卻器1，電機3，聚結(jié)過濾器5，活性碳過濾器6，手動球閥8，流量計11，減壓閥12，氧電池13，膜分離器14，電動調(diào)節(jié)閥15，電磁閥16，單向閥17，手動排水閥18，電動排水閥19，其特征在于，所述制氮設(shè)備包括空氣螺桿壓縮機2，汽水分離器4，換熱器7，在過濾器5和膜分離器14設(shè)有由微控單元控制的溫度檢測器9，壓力檢測器10。
[0006] 膜分離器采用多個中空纖維膜組件并聯(lián)，并將空氣螺桿壓縮機體積增大，可獲得不同產(chǎn)氣量和純度的氮氣。
[0007]由電化學(xué)氧檢測傳感器控制采樣檢測氮氣；由純度調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)產(chǎn)品氣的純度調(diào)控。溫度檢測器9，壓力檢測器10對所述制氮設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)，主要是對空壓機和膜組件進(jìn)行保護(hù)，防止進(jìn)氣溫度過高會損傷膜組。標(biāo)準(zhǔn)固定氮氣裝置具有成熟的中空纖維膜分離制氮技術(shù)、可靠的膜組件產(chǎn)品支持。可通過增加膜組件擴大系統(tǒng)的產(chǎn)氮量、氮氣純度調(diào)節(jié)方便，并根據(jù)用戶的需求在95%_99.9%之間任意調(diào)節(jié)、人性化設(shè)計滿足您的不同要求。流程簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間。所述制氮設(shè)備對采樣檢測、純度調(diào)控、溫度控制及系統(tǒng)保護(hù)采用全自動控制方式。本制氮設(shè)備還包括由電化學(xué)氧檢測傳感器，純度調(diào)節(jié)閥，冷干機，空氣加熱器。[0008]本發(fā)明的有益效果是:集成式膜分離制氮設(shè)備均采用先進(jìn)的中空纖維膜分離制氮技術(shù)，具有產(chǎn)氣量大、抗污染、高純度、低能耗等最佳性能，將空氣螺桿壓縮機，汽水分離器，換熱器集成，并且均采用PLC電腦控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)記憶功能強大，適用于95— 99.9%純度的氮氣，流程簡單，控制精確，操作簡便?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明集成式膜分離制氮設(shè)備平面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步具體的說明:
集成式膜分離制氮設(shè)備包括冷卻器1，電機3，聚結(jié)過濾器5，活性碳過濾器6，手動球閥8，溫度檢測器9，壓力檢測器10，流量計11，減壓閥12，氧電池13，膜分離器14，電動調(diào)節(jié)閥15，電磁閥16，單向閥17，手動排水閥18，電動排水閥19，空氣螺桿壓縮機2，汽水分離器4，換熱器7。膜分離器采用多個中空纖維膜組件并聯(lián)。本制氮設(shè)備還包括由電化學(xué)氧檢測傳感器，純度調(diào)節(jié)閥，冷干機，空氣加熱器。
[0011]如圖1所示，本實施例中開啟電機3，啟動空氣螺桿壓縮機2，潤滑油和壓縮空氣經(jīng)冷卻器I冷卻后進(jìn)入空氣螺桿壓縮機2，潤滑油經(jīng)換熱器7后再進(jìn)入冷卻器I ;空氣壓縮增壓到1.4MPa，壓縮氣體先經(jīng)鋁翅片風(fēng)冷冷卻器I冷卻，進(jìn)入汽水分離器4除水、再經(jīng)過濾器
5、活性碳過濾器6預(yù)處理裝置過濾凈化，并通過冷干機，空氣加熱器使，壓縮氣體的純凈度達(dá)到顆粒度含量小于0.0lum、油霧含量小于0.0lppm的純凈度指標(biāo)，然后進(jìn)入膜分離器14實現(xiàn)氮-氧分離，分離后的氮氣通過單向閥17進(jìn)入儲氣罐，實現(xiàn)用戶的終端使用。膜分離器采用多個中空纖維膜組件并聯(lián)。為防止進(jìn)氣溫度過高損傷膜組，在過濾器5和膜分離器14設(shè)有由微控單元控制的溫度檢測器9，壓力檢測器10。
[0012]壓縮空氣內(nèi)的水分通過手動排水閥18，電動排水閥19定時排放，干燥的空氣經(jīng)過13氧電池的標(biāo)定，開啟減壓閥12，通過流量計11檢測后進(jìn)入膜分離器14，經(jīng)過電動調(diào)節(jié)閥15的控制，產(chǎn)生出合格純度的氮氣進(jìn)入儲液罐，此時氮氣在經(jīng)過14氧電池的標(biāo)定，校核純度。該設(shè)備配置使用期限長達(dá)五年的電化學(xué)氧檢測傳感器，在線隨機檢測產(chǎn)品氣的純度。當(dāng)?shù)獨獾募兌葮?biāo)定與純度設(shè)定完成后，系統(tǒng)開機即可進(jìn)入調(diào)整狀態(tài)，這時通過純度調(diào)節(jié)閥的逐漸調(diào)整來實現(xiàn)產(chǎn)品氣的純度控制。當(dāng)純度未達(dá)到要求，通過電磁閥16排向大氣，將膜分離器分離出來的富氧放空，當(dāng)不需要氮氣的時候，控制手動球閥8關(guān)閉進(jìn)入膜分離器的入口 ；打開手動球閥8，產(chǎn)生的壓縮空氣供用戶使用，實現(xiàn)雙工況的功能。氮氣發(fā)生裝置均采用PLC電腦控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)記憶功能強大。
[0013]膜分離制氮機理是薄膜對某些氣體組成具有選擇性滲透和擴散的特性，以達(dá)到氣體分離和純化的目的。
[0014]膜組件是一個圓筒狀的不銹鋼外殼和PVC高分子材料制成的中空纖維膜束，每束象列管式換熱器一樣包含上百萬根中空纖維，以提供最大限度的分離面積。每根纖維直徑約幾十微米，象人的頭發(fā)絲一樣細(xì)。壓縮空氣由纖維膜束的一端進(jìn)入，氣體分子在壓力作用下首先在膜的高壓側(cè)接觸，然后是吸附、溶解、擴散、脫溶、逸出。每種氣體都含有不同的滲透速率，氧、二氧化碳、水蒸汽等滲透速率“快”，由高壓內(nèi)側(cè)纖維壁向外側(cè)滲出，由膜組件的另一端排出，從而實現(xiàn)了空氣中氧、氮的分離。分離出的氮氣壓力比一般入口空氣低5-15psig(0.3-1.0 bar)。
[0015]本發(fā)明還可以有其他的實施方式，凡釆用等同替換或等效變換的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.集成式膜分離制氮設(shè)備，包括冷卻器(1)，電機(3)，聚結(jié)過濾器(5)，活性碳過濾器(6)，手動球閥(8)，流量計(11)，減壓閥(12)，氧電池(13)，膜分離器(14)，電動調(diào)節(jié)閥(15)，電磁閥(16)，單向閥(17)，手動排水閥(18)，電動排水閥(19)，其特征在于，所述制氮設(shè)備包括空氣螺桿壓縮機(2)，汽水分離器(4)，換熱器(7)，在所述過濾器(5)和所述膜分離器(14)設(shè)有由微控單元控制的溫度檢測器(9)，壓力檢測器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式膜分離制氮設(shè)備，其特征在于，所述膜分離器由多個中空纖維膜組件并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成式膜分離制氮設(shè)備，其特征在于，所述制氮設(shè)備包括冷干機，空氣加熱器，電化學(xué).氧檢測傳感器，純度調(diào)節(jié)閥。
【文檔編號】C01B21/04GK103466567SQ201310450578
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】張忠家, 王鶴舀, 孫艷 申請人:天津凱德實業(yè)有限公司