主题：【原创】膜分离制氧设备概述

一、膜分离制氧基本原理

    气体在膜中传质过程的研究推算起来实际已有100多年历史了，人们对单一的气体在聚合物及其膜中传送进行了大量的研究, 从而在理论上得到了较好的发展。然而, 膜在实际中的应用却是近几十年间的事, 较突出的例子是核武器中同位素铀的分离。直到20世纪70年代末期，气体在聚合物膜中的渗透性和选择性已发展到具有工业化经济价值时，膜才像今天这样得到大规模应用。

    一般说来，膜对所有气体都是可以渗透的，只不过渗透的程度不同而已。气体透过 中空聚合物膜是一个复杂的过程，其透过机制一般是气体分子首先被吸附到膜的表面溶 解，然后在膜中扩散，最后从膜的另一侧解吸出来，膜分离技术依靠不同气体在膜中溶 解和扩散系数的差异来实现气体的分离。当混合气体在一定的驱动力（膜两侧的压力差或压力比）作用下，渗透速率相当快的气体如水汽、氧气、氢气、氦气、硫化氢、二氧 化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对慢的气体如氮气、氩气、甲烷 和一氧化碳等被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、膜分离制氧设备的流程

    根据分离条件中压力 不同，通常我们将膜制氧分成两种不同的工艺流程，用户可根据不同的工况要求，选择适合的流程以达到最低单耗的目的。

    1、 高压流程膜制氧

    压缩空气经预处理系统除去油、尘埃等固体杂质及大部分的气态水,预热后进入膜分离器，渗透速率相当快的气体如水汽、氧气、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对慢的气体如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧被富集；系统在PLC或DCS系统的控制下可实现连续稳定的输出氧气。

    2、 负压流程制氧

    经鼓风机后的原料空气，净化除去粉尘再进入膜分离器，渗透速率相对慢的气体，如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧富集后作为废气排出，以真空泵抽真空将渗透侧的富氧空气收集作为产品气。系统在PLC或DCS系统的控制下可连续获得稳定纯度的氧气。

    三、膜分离制氧设备的特点

    膜法氧氮分离设备主要特点

    1、 装置工艺流程简单、结构紧凑、设备投资省

    2、 装置占地面积小，可用于室内、外操作

    3、 装置自动化程度高，开停车方便快捷；10分钟内达到氧浓度。

    4、 无阀门切换等运动部件，不需定期更换易损件，维修量少。

    5、 通过增加膜分离器，很容易扩大富氧空气产量。

    6、 装置运行和维护费用较PSA法制氧低；在纯度25～35%的范围内，具有优越的性能 价格比。在助燃应用方面，它具有其它空气分离方法所不可比拟的优势，运行能耗较低。

    7、 装置运行独立性强，稳定性好，可靠性高，常温低压下工作，安全性能好。

    8、 装置规模可从0.2-50000 Nm3/h，产品氧气纯度可达25-45%；

    四、膜分离制氧设备的基本组成

    高压流程设备主要组成 /低压流程设备组成

    1、空气压缩机 / 1、鼓风机组

    2、空气源预处理组件/ 2、除尘、冷却器

    3、空气缓冲罐/ 3、膜分离器

    4、膜分离器/ 4、成品氧气缓冲罐

    5、成品氧气缓冲罐/ 5、切换阀门及相应的管件

    6、切换阀门及相应的管件/ 6、真空泵机组

    7、自动控制、检测系统/ 7、氧气增压机

    8、可扩展的增压系统/ 8、自动控制、检测系统

    五、膜制氧设备安装运行条件

    1、安装条件：安装现场应清洁、平整，吊车或叉车容易到达并进行安装；

    2、使用环境要求：安装现场周围空气应干净、无油雾、无腐蚀气体，通风良好；

    3、配套条件：电源：380V/50Hz/3相五线；

    4、冷却水：符合工业用冷冻、冷却水。

    六、膜制氧设备选型注意事项

    1、在具体选型前首先确认对所需氧气设备最终产品气的要求，在制造厂商的建议下确定所需设备的流程；

    2、考察设备设计的合理性（每一个配件的设置是否合理，必需，并发挥其最大功效）；

    3、考察设备运行的可靠性（考证设备设计中保证措施的合理性）；

    4、制造厂商研究开发能力、制造经验及水平；

    5、 全面计算制氧设备的成本（设备价格、投入设备所必备的水、电、场地及其费用，设备的使用维护成本，设备的使用寿命），而不仅仅只考虑设备的价格。


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