[发明专利]一种膜分离制氮设备

说明书

技术领域

    本发明涉及制氮技术领域，具体是一种膜分离制氮设备。

背景技术

    目前常用的制氮方法主要有低温精馏法、变压吸附法和膜分离法三种。低温精馏法首先将空气冷凝成液空，然后从液空中分离出液氮后气化成气氮，整个过程工艺要求高，出氮的时间较长，能耗比较大，一般应用于大型的氮气生产装备中；变压吸附法借助于吸附剂的吸附特性，让压缩空气通过吸附剂床层，空气中的氧分子被吸附，从吸附器出口便可得到高纯度的氮气，这种方法对吸附剂的依赖性较大，吸附剂的性能直接影响生产氮气的质量。

发明内容

    为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种膜分离制氮设备，操作方便、出氮时间短、易实现自动化控制，分离过程不发生气体状态变化，能耗低、污染少。

    本发明是以如下技术方案实现的：一种膜分离制氮设备，包括通过管道顺次连接的空压机、储气罐、调压阀、一级过滤器、冷干机、二级过滤器、三级过滤器、空气流量计、加热器、进气阀、过滤膜、缓冲罐和氮气增压机；储气罐上安装有空气压力表和放空阀，缓冲罐上安装有氮气压力表，在加热器和进气阀之间的管道上安装有温度计和进口压力表；过滤膜和缓冲罐之间的管路上安装有放空阀。

    其进一步是：所述的过滤膜由两根中空纤维膜串联而成。

    本发明的有益效果是：本装置采用的膜分离方法，利用中空纤维膜的渗透选择性，让空气中的氧气透过膜层排空，而被阻隔在一侧的氮气得到浓聚。膜分离法装置简单、操作方便、出氮时间短、易实现自动化控制，分离过程不发生气体状态变化，能耗低、污染少。

附图说明

   下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

   图1是本发明结构示意图。

   图中：1、空压机，2、空气压力表，3、储气罐，4、放空阀，5、调压阀，6、一级过滤器，7、冷干机，8、二级过滤器，9、三级过滤器，10、空气流量计，11、加热器，12、温度计，13、进口压力表，14、进气阀,15、过滤膜，16、氮气压力表，17、缓冲罐，18氮气增压机。

具体实施方式

    如图1所示，一种膜分离制氮设备包括通过管道顺次连接的空压机1、储气罐3、调压阀5、一级过滤器6、冷干机7、二级过滤器8、三级过滤器9、空气流量计10、加热器11、进气阀14、过滤膜15、缓冲罐17和氮气增压机23；储气罐3上安装有空气压力表2和放空阀4，缓冲罐17上安装有氮气压力表16，在加热器11和进气阀14之间的管道上安装有温度计12和进口压力表13；过滤膜15和缓冲罐17之间的管路上安装有放空阀。

    本实施例中，过滤膜15由两根中空纤维膜串联而成。

    工作过程：环境空气经空压机1压缩后进入储气罐3储存，经过调压阀5调整压力至1.25MPa左右（多余的气量由放空阀排出），经过一级过滤器6过滤杂质后进入冷干机7冷却降温除水，再经过二级、三级过滤器过滤杂质，由空气流量计10测试流量后进入加热器11加热至40℃～45℃。加热后的空气由进气阀14进入两根中空纤维膜串联而成的膜组中，废氧通过膜放出，分离出的氮气储存在缓冲罐17中，然后经氮气增压机18增压至15MPa灌充至氮气瓶。

    工作过程中，经加热器加热后的空气温度由温度计12测量，储气罐压力由空气压力表2测量，进入中空纤维膜组空气的压力由进口压力表13测量，出中空纤维膜组氮气的压力由氮气压力表16测量。冷干机7冷却出的冷凝水由冷干机下侧的排污阀排出，一级、二级、三级过滤器过滤出的杂质定期从过滤器下侧的排污阀排出。工作过程结束后，储气罐内的空气可由其下侧的放空阀4手动放出。