[发明专利]一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法

权利要求书

1.一种基于膜分离法的多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，所述装置包括：原料气罐、原料气前处理元件、原料气缓冲罐、三元过滤组件、压缩器缓冲罐、两根一级膜组件、两根二级膜组件、含稳压阀的气体再压缩组件等组成。

2.根据权利要求1所述，一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，原料气罐中可供应单一气体或混合气体，用于纯气体和混合气体的渗透测试；三元过滤组件孔径分别为1μm、1μm、300nm，依次除去粉尘，水汽，油雾等，防止对膜组件造成污染。

3.根据权利要求1所述，一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，原料气体缓冲罐容量为20-100L，用于维持系统压力稳定；压缩气体缓冲罐容积为20-100L，工作压力为0-10MPa，用于降低压力波动保护膜组件。

4.根据权利要求1所述，一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，所述的膜组件为中空纤维膜组件。

5.根据权利要求1所述，一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，所述分离过程为一级或者多级膜分离过程，并可实现多个膜组件的并联或串联。

6.根据权利要求1所述，一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，膜分离组件为待测试的膜组件及膜材料，用于从混合气体中分离某一组分。经过膜组件分离后的渗透气体以及渗余气体均可进行分析进而确定待测膜的分离性能。

7.根据权利要求1所述，一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，该方法可实现膜分离过程的系统集成和经济性评价，并可完成1-10m³/h的膜法气体分离小试实验。

8.根据权利要求1所述，一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，所述分离过程可以实现98％的回收率，采用二级或多级膜分离过程可实现产品气纯度99％。

9.根据权利要求1所述，一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，所述膜组件渗透气、渗余气皆可实现回收循环利用。

10.一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，所述气体分离膜系统和方法过程可应用于氢气分离纯化、空气分离、CO₂的捕集与分离，但不限于以上领域。

11.一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法，其特征在于，所述的膜法气体分离过程包括以下步骤，但不限于以下步骤：

(1)原料气前处理，分别经降温露点控制，脱除有害气体组分，原料气升温过程后由气罐1进入原料气缓冲罐2实现压力稳定，在经过三元过滤组件3依次除去灰尘和粉尘，水汽，油雾等。

(2)气体经过压缩气缓冲罐4降低压力波动后，通过减压阀减压由芯侧进入一级膜分离组件5-1，其中渗透气经组件壳侧渗透气出口排出，渗余气从芯侧渗余气出口排出进行放空、分析操作或存储。

(3)渗余气或经由二阶膜组件的芯侧原料气入口进入二阶膜组件5-2进行二级膜分离，进一步得到高纯度气体(纯度＞99％)，壳侧渗透气一部分进行放空、分析操作或存储，另一部分进入原料气缓冲罐2作为混合原料气循环利用继续进行测试。

(4)可通过对渗透气、渗余气体的分析以及数据的处理得到膜组件的分离性能，并可通过对系统的长期运行分析膜组件的稳定性。