膜分離氮氣發(fā)生器是一種氣體分離技術(shù),以?xún)?yōu)質(zhì)碳分子篩(CMS)為吸附原理(PSA)分離空氣制取高純度的氮氣,氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同,直徑較小的氣體分子擴散速率較快,較多的進(jìn)入碳分子篩微孔,直徑較大的氣體分子(N2)擴散速率較慢,進(jìn)入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異,導致短時(shí)間內氧在吸附相富集,氮在氣體相富集,如此氧氮分離,在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。
工作原理:
裝置啟動(dòng)后,空壓機出口的壓縮空氣先進(jìn)入壓縮空氣儲罐,然后進(jìn)入旋風(fēng)分離器、精密級過(guò)濾器進(jìn)一步除油除塵除水,接著(zhù)進(jìn)入空氣加熱器(加熱溫度設定為40℃),這時(shí)滿(mǎn)足一定壓力、溫度和清潔度要求的壓縮空氣最后進(jìn)入膜分離組件,因膜對不同分子量的各種氣體具有不同的滲透性和滲透速率,經(jīng)過(guò)膜分離組件后,氮與絕大部分氧分離開(kāi)來(lái),富氧從膜分離組件側邊孔排出,而氮氣從膜的另一端流出,經(jīng)過(guò)調節閥調節流量與純度后,滿(mǎn)足設定純度產(chǎn)氮純度≥97%的標準氮氣進(jìn)入氮氣儲罐,而非標氮氣直接經(jīng)過(guò)打開(kāi)的氣動(dòng)閥從廢氮管道排出。
膜分離氮氣發(fā)生器由空氣壓縮機、過(guò)濾器、中空纖維膜分離器、脫氧管等部件組成。儀器流程。壓縮空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入膜分離器,空氣中的氧氣、水蒸汽及少量二氧化碳快速透過(guò)膜,進(jìn)入膜的另一側;氮氣因透過(guò)膜的相對速率慢,被滯留和富集。富集后的氮氣,其出口壓力幾乎和壓縮空氣進(jìn)入膜系統時(shí)的壓力相同,動(dòng)力損耗非常小。
制氮原理:
當兩種或兩種以上的氣體混合物通過(guò)中空纖維膜時(shí),由于氣體在膜中的溶解度和擴散系數有差異,因而這些氣體在膜中的相對滲透率是不同的。根據這一特性,氣體可以分為“快氣”和“慢氣”。當混合氣體在驅動(dòng)力(膜兩側壓力差)作用下通過(guò)中空纖維膜時(shí),滲透速率相對快的氣體,如水、氫氣、硫化氫、二氧化碳等,快速透過(guò)膜進(jìn)入膜的另一側。而滲透速率相對較慢的氣體,如甲烷、氮氣、一氧化碳等,則被膜滯留在這一側而富集,從而達到使混合氣體分離的目的。中空纖維膜系統含有成千上萬(wàn)根細小的中空纖維絲。膜系統有選擇地將壓縮空氣中的氧氣、水蒸汽、二氧化碳等氣體排走,而留下了富氮氣流。通過(guò)調節空氣速率,就可生產(chǎn)不同純度和速率的氮氣。