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氧氣富集/提純

專注于以氣體分離膜為核心技術(shù)的工業(yè)氣體分離與純化的科技型企業(yè)

商品名稱：氧氣富集/提純

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產(chǎn)品詳情

氣體分離膜工作原理

膜分離系統(tǒng)的工作原理就是利用一種高分子聚合物（通常是聚酰亞胺）薄膜來選擇“過濾”進(jìn)料氣而達(dá)到分離的目的。當(dāng)兩種或兩種以上的氣體混合物通過聚合物薄膜時(shí)，各氣體組分在聚合物中的溶解擴(kuò)散系數(shù)的差異，導(dǎo)致其滲透通過膜壁的速率不同。由此可將氣體分為“快氣”（如 H₂O、H₂、He 等）和“慢氣”（如 N₂、CH₄及其它烴類等）。當(dāng)混合氣體在驅(qū)動(dòng)力－膜兩側(cè)相應(yīng)組分分壓差的作用下，滲透速率相對(duì)較的快氣體優(yōu)先透過膜壁而在低壓滲透?jìng)?cè)被富集，而滲透速率相對(duì)較慢的氣體則在高壓滯留側(cè)被富集。

典型的膜分離器含有數(shù)萬根纖維，兩端用環(huán)氧樹脂澆鑄密封。纖維束端部被切除，使其兩端露出纖維孔以讓氣體從一端移動(dòng)到另端。纖維束封閉在一個(gè)合適的殼體中。該殼體用于保護(hù)纖維，并引導(dǎo)氣體正確流動(dòng)。

氣體分子靠不同的分壓驅(qū)動(dòng)滲透過膜纖維絲薄壁，影響滲透率因素是包括溶解性、擴(kuò)散速度、氣體-聚合物配位狀況和不同氣體組分分子的滲透速率。滲透速率差別越大，分離效率越好。

膜分離系統(tǒng)在石化行業(yè)的應(yīng)用

在石油化工工廠，膜系統(tǒng)回收氫氣和調(diào)整合成氣組份能達(dá)到最佳效果。膜分離器內(nèi)通入高壓的石化氣體，利用膜系統(tǒng)選擇滲透性回收和純化有價(jià)值的氫氣或經(jīng)非滲透分離出可利用的惰性副產(chǎn)品。

膜系統(tǒng)在石化工藝應(yīng)用包括：從甲醇廠馳放氣中回收氫氣、合成氣比率調(diào)整、CO純化、加氫工藝的馳放氣及從PSA解析氣中回收氫氣。

加氫工藝馳放氣

膜系統(tǒng)回收的氫氣可應(yīng)用于加氫過程及其它地方。膜系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用來提升氫氣從純度60-70mol%上升到85-95mol%，回收率超過90%。若純度要求是浮動(dòng)的，則膜系統(tǒng)在保證較高回收率情況下，能適應(yīng)較大范圍的瞬時(shí)流量變化以穩(wěn)定其它氫氣回收系統(tǒng)的波動(dòng)。

從PSA解析氣中回收H2

通過壓縮PSA解析后氣體，分離器可回收達(dá)90以上%的氫氣和濃縮剩余的尾氣。

CO的收集（從含有氫氣的原料氣中提純CO）

此應(yīng)用中膜系統(tǒng)可單級(jí)產(chǎn)85%的純化CO。若再要求高純度的CO，一個(gè)二級(jí)系統(tǒng)和往復(fù)壓縮機(jī)將改善效果，CO產(chǎn)品純度增加到95%或更高。膜分離器可像氫氣一樣脫除水，所以CO氣不用再干燥就可使用。

氣體分離膜性能描述

氣體分離用的所有種類膜的核心技術(shù)，都是添加了不同組分的改性高分子材料，其氣體分離的原理都一樣，膜的性能取決于各生產(chǎn)廠家膜材料配方和生產(chǎn)工藝。因此，不同膜有不同的分離效率，不同的耐壓及不同的使用壽命。

一般地，膜的性能可以用產(chǎn)氣量、回收率、膜的壽命來描述:

1) 產(chǎn)氣量：?jiǎn)胃た梢陨a(chǎn)的產(chǎn)品氣體的量；

2) 回收率: 目標(biāo)產(chǎn)品氣體的產(chǎn)量與原料氣體中相同組分含量比值的百分比。回收率高表示獲得相同量的產(chǎn)品氣體所需要的原料氣體量更少，運(yùn)行就更經(jīng)濟(jì)；

3) 膜的壽命:膜的使用耐久性與膜材料本身、分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性及運(yùn)行維護(hù)等諸多因素有關(guān)。

膜的性能還與產(chǎn)生的產(chǎn)品氣體的純度、操作溫度和運(yùn)行壓力等諸多因素相關(guān)。對(duì)于空氣分離制取氮?dú)獾哪ざ裕獨(dú)饣厥章孰S工作溫度的升高而降低，隨工作壓力的增加而稍有增加，而膜的產(chǎn)量隨溫度和壓力的升高而增加。因此，膜的運(yùn)行必須是在定的溫度和壓力下才能達(dá)到較佳運(yùn)行效果。

氣體分離膜結(jié)構(gòu)-中空纖維膜

膜分離系統(tǒng)的核心部件是類似于管殼式換熱器的膜分離器，數(shù)萬根細(xì)小的中空纖維絲澆鑄成管束而置于承壓管殼內(nèi)。混合氣體進(jìn)入分離器后沿纖維的一側(cè)軸向流動(dòng)，“快氣”不斷透過膜壁而在纖維的另一側(cè)富集，通過滲透氣出口排出，而滯留氣則從與氣體入口相對(duì)的另一端非滲透氣出口排出。

氣體分離膜結(jié)構(gòu)-膜分離器設(shè)計(jì)和布置

膜分離器的設(shè)計(jì)

● 每個(gè)膜束易于安裝到壓力容器內(nèi)

● 單向且耐用的、不同壓力的密封設(shè)計(jì)

● 軸向塞滿膜絲（而不是緊緊纏繞的配置）

● 壓力容器符合：美標(biāo)、歐標(biāo)、俄標(biāo)、國標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)

膜分離器的布置：聯(lián)和并聯(lián)

● 串聯(lián)布置易使能力增大或減小，保護(hù)后級(jí)分離器

● 并聯(lián)配置可以用于大流量隆低膜分離器內(nèi)線速

氣體分離膜實(shí)物

1.外壓式: 工藝氣體處理膜----PO和P2、P3膜，從2至 8英寸等30余種規(guī)格。

　　　　天然氣處理膜------材質(zhì)同P2，有從1到8英寸等數(shù)十種規(guī)格。

2.內(nèi)壓式: 空分富氧制氮膜------P1，N1,2,3和P3 膜，從1到8英寸等多種規(guī)格。

氣體分離膜系統(tǒng)特點(diǎn)

靈活：當(dāng)計(jì)劃或工藝中出現(xiàn)未預(yù)料變化時(shí)，膜系統(tǒng)可供操作的靈活性。若要滿足產(chǎn)量增大時(shí)，投入更多膜分離器即可。如若需減產(chǎn)，關(guān)掉分離器的控制閥門就能保持系統(tǒng)的回收率和純度。多方式整合可從滲透?jìng)?cè)得到不同的純度和流量。

緊湊：適合小或擁擠的工廠且最少的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間、費(fèi)用和潛在的施工誤差。現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備期時(shí)間短，只需簡(jiǎn)單混凝土支撐臺(tái)和公用工程。膜系統(tǒng)是撬裝結(jié)構(gòu)，方便移動(dòng)。

效果和經(jīng)濟(jì)：在大多數(shù)應(yīng)用中，膜系統(tǒng)有高回收率，其對(duì)氫氣和碳?xì)浠衔锏男?80- 95%。膜系統(tǒng)的操作壓力基本等同精煉時(shí)的壓力，不需要附加壓縮能量來供分離過程。消耗很少的蒸汽(用于溫度控制)、儀表氣和吹掃的氮?dú)狻４讼到y(tǒng)的開停車簡(jiǎn)單，產(chǎn)品氣不需要冷卻和預(yù)處理。

低維護(hù)：膜分離器組沒有運(yùn)動(dòng)部件可監(jiān)查、維護(hù)、替換。在合適的設(shè)計(jì)、安裝和操作條件下是免維護(hù)保養(yǎng)的。不過需要關(guān)注的是運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各種工藝條件和所能容忍的一些污染物，如：液態(tài)水、氨氣、硫化氫、碳?xì)浠衔锖头枷阕濉?/p>

壽命長(zhǎng)：健全的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)確保在行業(yè)應(yīng)用的長(zhǎng)壽命。

優(yōu)勢(shì)

基本性能		深冷法	變壓吸附法	膜分離法
原理	分離介質(zhì)		碳分子篩	中空纖維膜
原理	分離原理	將空氣液化，根據(jù)氧、氮沸點(diǎn)不同而分離	加壓吸附，減壓脫附	有壓滲透（不同滲透率〉
能耗	耗能部件	壓縮機(jī)、膨脹機(jī)加壓泵、加熱設(shè)備	空壓機(jī)	空壓機(jī)
	耗電KWh/Nm3	>0.62	0.4-0.6（平均）	0.4-0.6（平均）
	成本元/Nm3	>0.6	0.3	0.2-0.3
設(shè)備性能	氮產(chǎn)重Nm3/h	>500	＜1000	10-5000
	氮?dú)饧兌取?	99-99.999（穩(wěn)定）	98-99.9（波動(dòng)）	95-99.9（穩(wěn)定）
	氮?dú)鈮毫ΑPa		0.6（波劫〉	0.6-1.8
	露點(diǎn)　℃	-60－－70	-40	-60- -70
	啟動(dòng)時(shí)間	20小時(shí)	30分	10分鐘以內(nèi)
	維修量	運(yùn)動(dòng)部件多，維修量大，需定時(shí)大修。	換閥門易損，動(dòng)作頻繁，有維修工作量和故障率存在。	無活動(dòng)部件，甚少維修和保養(yǎng)。
	分離介質(zhì)壽命		國產(chǎn)5年，進(jìn)口10年。	中空纖維10年以上。
設(shè)備參數(shù)	工藝流程	復(fù)雜	一般	簡(jiǎn)單
	設(shè)備狀態(tài)	只能固定	只能固定	固定、移動(dòng)、室內(nèi)外。
	廠房面積	最大	較小	小
	冷卻水	很多	無	無
	高度	局部12米	4-10米	4米
	電容量	最大	較小	最小
	外形尺寸	體積最大	體積較小	體積最小
	增容	增容困難	增容困難	分離膜并聯(lián)組裝，易增容。
	隨機(jī)開/停車	不能	一般	很容易
	基本投資	高	低	較低
	操作工人	需專人操作	無需專人操作	無需專人操作
	特殊要求	需專人安裝，安裝費(fèi)高	尢	尢
	運(yùn)行費(fèi)用	較高	一般	較低

氣體分離膜適用行業(yè)及場(chǎng)景

? 合成氨馳放氣的氫氣分離回收

? 煉廠氣中的氫氣分離回收

? 重整氣的氫氣提純

? H₂/CO比例調(diào)節(jié)及CO純化

? 甲醇尾氣氫回收

? 天然氣脫水和酸性氣體包括脫除(二氧化碳和硫化氫)

? LNG閃蒸汽中氨氣凈化和提純

? 煤層氣中氦氣凈化和提純

? 各種原料氣中氦氣凈化和提純

氧氣提純/富集膜工程

富氧氣體廣泛應(yīng)用于工業(yè)窯爐/鍋爐燃燒來節(jié)能增效、工業(yè)發(fā)酵與氧化來提高氧化反應(yīng)速度和產(chǎn)品產(chǎn)量、高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，在高山高原缺氧地區(qū)，用來改善人們的生活水平和提高工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。特別在海拔5000米的高原礦業(yè)采掘中能有效提高生產(chǎn)效率近50%。舉世矚目的青藏鐵路公務(wù)車、客車使用氧氣富集膜系統(tǒng)，成功解決了進(jìn)藏客車高原缺氧的世界難題。