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氮气分离/提纯
专注于以气体分离膜为核心技术的工业气体分离与纯化的科技型企业
- 商品名称： 氮气分离/提纯
产品详情
气体分离膜工作原理
膜分离系统的工作原理就是利用一种高分子聚合物（通常是聚酰亚胺）薄膜来选择“过滤”进料气而达到分离的目的。当两种或两种以上的气体混合物通过聚合物薄膜时，各气体组分在聚合物中的溶解扩散系数的差异，导致其渗透通过膜壁的速率不同。由此可将气体分为“快气”（如 H2O、H2、He 等）和“慢气”（如 N2、CH4及其它烃类等）。当混合气体在驱动力－膜两侧相应组分分压差的作用下，渗透速率相对较的快气体优先透过膜壁而在低压渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体则在高压滞留侧被富集。
典型的膜分离器含有数万根纤维，两端用环氧树脂浇铸密封。 纤维束端部被切除，使其两端露出纤维孔以让气体从一端移动到另端。纤维束封闭在一个合适的壳体中。该壳体用于保护纤维，并引导气体正确流动。
气体分子靠不同的分压驱动渗透过膜纤维丝薄壁，影响渗透率因素是包括溶解性、扩散速度、气体-聚合物配位状况和不同气体组分分子的渗透速率。渗透速率差别越大分离效率越好。
气体分离膜性能描述
气体分离用的所有种类膜的核心技术，都是添加了不同组分的改性高分子材料，其气体分离的原理都一样，膜的性能取决于各生产厂家膜材料配方和生产工艺。 因此，不同膜有不同的分离效率，不同的耐压及不同的使用寿命。
一般地，膜的性能可以用产气量、回收率、膜的寿命来描述:
1) 产气量：单根膜可以生产的产品气体的量；
2) 回收率: 目标产品气体的产量与原料气体中相同组分含量比值的百分比。回收率高表示获得相同量的产品气体所需要的原料气体量更少，运行就更经济；
3) 膜的寿命:膜的使用耐久性与膜材料本身、分离系统设计合理性及运行维护等诸多因素有关。
膜的性能还与产生的产品气体的纯度、操作温度和运行压力等诸多因素相关。对于空气分离制取氮气的膜而言，氮气回收率随工作温度的升高而降低，随工作压力的增加而稍有增加，而膜的产量随温度和压力的升高而增加。因此，膜的运行必须是在定的温度和压力下才能达到较佳运行效果。
气体分离膜结构-中空纤维膜
膜分离系统的核心部件是类似于管壳式换热器的膜分离器，数万根细小的中空纤维丝浇铸成管束而置于承压管壳内。混合气体进入分离器后沿纤维的一侧轴向流动，“快气”不断透过膜壁而在纤维的另一侧富集，通过渗透气出口排出，而滞留气则从与气体入口相对的另一端非渗透气出口排出。
气体分离膜结构-膜分离器设计和布置
● 每个膜束易于安装到压力容器内
● 单向且耐用的、不同压力的密封设计
● 轴向塞满膜丝（而不是紧紧缠绕的配置）
● 压力容器符合：美标、欧标、俄标、国标等标准
膜分离器的布置：联和并联
● 串联布置易使能力增大或减小，保护后级分离器
● 并联配置可以用于大流量隆低膜分离器内线速
气体分离膜结构-中空纤维膜
1.外压式: 工艺气体处理膜----PO和P2、P3膜，从2至 8英寸等30余种规格。
天然气处理膜------材质同P2，有从1到8英寸等 数十种规格。
2.内压式: 空分富氧制氮膜------P1，N1,2,3和P3 膜，从1到8英寸等多种规格。
气体分离膜系统特点
灵活：当计划或工艺中出现未预料变化时，膜系统可供操作的灵活性。若要满足产量增大时，投入更多膜分离器即可。如若需减产，关掉分离器的控制阀门就能保持系统的回收率和纯度。多方式整合可从渗透侧得到不同的纯度和流量。
紧凑：适合小或拥挤的工厂且最少的现场安装时间、费用和潜在的施工误差。现场准备期时间短，只需简单混凝土支撑台和公用工程。膜系统是撬装结构，方便移动。
效果和经济：在大多数应用中，膜系统有高回收率，其对氢气和碳氢化合物的效率 80- 95%。膜系统的操作压力基本等同精炼时的压力，不需要附加压缩能量来供分离过程。消耗很少的蒸汽(用于温度控制)、仪表气和吹扫的氮气。此系统的开停车简单 ，产品气不需要 冷却和预处理。
低维护：膜分离器组没有运动部件可监查、维护、替换。在合适的设计、安装和操作 条件下是免维护保养的。不过需要关注的是运转时各种工艺条件和所能容忍的一些污染物， 如：液态水、氨气、硫化氢、碳氢化合物和芳香族。
寿命长：健全的设计和结构确保在行业应用的长寿命。
优势
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基本性能 |
深冷法 |
变压吸附法 |
膜分离法 |
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原理 |
分离介质 |
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碳分子筛 |
中空纤维膜 |
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分离原理 |
将空气液化，根据氧、氮沸点不同而分离 |
加压吸附，减压脱附 |
有压渗透（不同渗透率〉 |
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能耗 |
耗能部件 |
压缩机、膨胀机加压泵、加热设备 |
空压机 |
空压机 |
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耗电KWh/Nm3 |
>0.62 |
0.4-0.6（平均） |
0.4-0.6（平均） |
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成本元/Nm3 |
>0.6 |
0.3 |
0.2-0.3 |
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设备 性能 |
氮产重Nm3/h |
>500 |
＜1000 |
10-5000 |
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氮气纯度 % |
99-99.999（稳定） |
98-99.9（波动） |
95-99.9（稳定） |
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氮气压力 MPa |
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0.6（波劫〉 |
0.6-1.8 |
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露点 ℃ |
-60－－70 |
-40 |
-60- -70 |
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启动时间 |
20小时 |
30分 |
10分钟以内 |
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维修量 |
运动部件多，维修量大，需定时大修。 |
换阀门易损，动作频繁， 有维修工作量和故障率存在。 |
无活动部件，甚少维修和保养。 |
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分离介质寿命 |
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国产5年，进口10年。 |
中空纤维10年以上。 |
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设备 参数 |
工艺流程 |
复杂 |
一般 |
简单 |
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设备状态 |
只能固定 |
只能固定 |
固定、移动、室内外。 |
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厂房面积 |
最大 |
较小 |
小 |
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冷却水 |
很多 |
无 |
无 |
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高度 |
局部12米 |
4-10米 |
4米 |
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电容量 |
最大 |
较小 |
最小 |
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外形尺寸 |
体积最大 |
体积较小 |
体积最小 |
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增容 |
增容困难 |
增容困难 |
分离膜并联组装，易增容。 |
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随机开/停车 |
不能 |
一般 |
很容易 |
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基本投资 |
高 |
低 |
较低 |
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操作工人 |
需专人操作 |
无需专人操作 |
无需专人操作 |
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特殊要求 |
需专人安装，安装费高 |
尢 |
尢 |
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运行费用 |
较高 |
一般 |
较低 |
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气体分离膜适用行业及场景
▶ 合成氨驰放气的氢气分离回收
▶ 炼厂气中的氢气分离回收
▶ 重整气的氢气提纯
▶ H2/CO比例调节及CO纯化
▶ 甲醇尾气氢回收
▶ 天然气脱水和酸性气体 包括脱除(二氧化碳和硫化氢)
▶ LNG闪蒸汽中氨气净化和提纯
▶ 煤层气中氦气净化和提纯
▶ 各种原料气中氦气净化和提纯
氮气提纯/富集膜工程
膜分离器的用途是从压缩空气中分离和富集而制取高纯度氮气。这些坚固耐用的分离器采用中空纤维膜技术将氮气分子从压缩空气的其他组分中分离出来。所产生的氮气流纯净、干燥，可直接用在 大多数工业应用中。
膜分离器的主要作用是从压缩空气中分离出氮气。绝大多数应用是制取氮气作为惰性气体，以消除易燃气氛或保护易在空气中氧化的物品。膜分离器采用 N1、N2 或P3 膜纤维装配而成。PA 膜分离器能够制取纯度高达 99.9%的氮气。
N1 纤维适合需要供应大宗氮气的系统使用。应用示例包括：惰化产品仓库和船舶货舱、惰性油气运输船、低氧空气、防火及其他使用氮气的众多应用。
N2 纤维类似于 N1，但用在要求膜开停频繁的场合。N2 纤维的应用包括：饮料分配和轮胎充气。
P3 纤维是一种高选择性膜。与N1纤维相比，这种膜产气量较低，但是单位体积压缩空气供给可制取更多的氮气。P3纤维是市场上选择性最高的品种。当压缩空气有限或需要节省动力时，适合选用该纤维。应用示例包括近海石油平台和船舶。
氮气膜分离器采用非对称中空纤维复合膜技术从压缩空气中分离和回收氮气。膜利用选择性渗透原理制取高纯度氮气。每种气体都有一个特定渗透速率，它取决于气体在膜中的溶解与扩散能力。在膜分离器中，压缩空气沿着中空纤维内部向前流动。快渗透气体（氧气、二氧化碳和水蒸气）及少量慢渗透气体穿过膜壁流向纤维外部。随后在大气压力下收集为渗透气体。大部分慢渗透气体和极少量快渗透气体继续沿纤维流动，直到到达膜分离器尾端，产生的氮气产品通过管道输送到用气点。
关键词：
氮气分离/提纯
