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使用膜片技术制氮

膜式制氮机 压缩空气百科 氮气 制氮 膜片技术

能自已制意味着可以自己掌控氮气供应。如果您的公司需要经常用到氮气,自已制氮或许是一种可行方案。除了安装大型低温空气分离设施外,还有两种方法可用于自已制氮:使用膜片制氮机和变压吸附 (PSA) 制氮机。在本文中,我们将探讨膜片制氮机的工作原理及其优缺点。

膜片技术的工作原理是什么?

膜片制氮机基于简单的工作原理。膜片制氮机的主要组成部分是膜片模块(直径 +- 10cm),其中填充了细小的中空聚合物纤维。首先,干燥洁净的压缩空气进入这些纤维的结构中,部分空气将流向纤维的外部,此过程称为渗透。在此过程中,水蒸气、氧气和一些氩气通过纤维的膜侧排出,最后仅保留氮气。 这是可能实现的,因为不同分子的渗透速度不同。H2O 的渗透速度很快,氧气耗时稍长。氩气和氮气的渗透速度相当缓慢,这意味着它们将在 H2O 和氧气完成渗透很长时间后还留在纤维中(部分氩气也会渗透,但从气流中清除全部氩气的效率将会很低)。在此处了解关于氮气纯度的更多信息。 由于气体能够渗透纤维壁,膜片室内会出现过压。纤维会堵塞,渗透效率会显著降低。为了防止发生这种情况,膜片室中有一个开口,即渗透排气口,这些“排放”的气体(包括 H2O、氧气和氩气)可从这里逸出。

氮气纯度和对进气的要求

进气在进入膜片之前保持清洁和干燥非常重要,否则,这些细小的纤维很快就会发生堵塞。为了防止发生这种情况,必须安装正确的进气处理装置。在有些情况下,所需的过滤器和干燥机已经集成在制氮机内。这意味着,有时不应在压缩机和制氮机之间安装额外的过滤器。 膜片的纤维可以耐受水蒸气,不会出现太大问题。但是,务必要保证空气中不含液态水,否则会对膜片造成损害。所以,需要在制氮机的上游安装优质的水分离装置(例如冷冻式干燥机)。通过关注制氮器进气,可保护膜片,确保更长的使用寿命。请查看下面的典型安装。

选择膜片制氮机还是 PSA 制氮机

PSA 制氮机的空气因数通常较低,所以运营成本也更低,这可能让您认为 PSA 制氮机是显而易见的选择。不过,选用膜片制氮机也有一些显著优势。首先,膜片制氮机的工作原理更简单,这会影响维护成本,并减少设备占地面积。这种制氮机还具有起动速度更快、运行噪声比 PSA 制氮机更小的优点,因为后者在每个制气循环结束时,通常会产生放空噪声。后面这个优点使得膜片制氮机更适合在现场工作人员较多的地方使用。选择正确类型的制氮机时,要考虑到它的目标用途,通过综合考虑优缺点,做出合理选择。

 

膜片

PSA

可实现的纯度

效率达 99.9%

效率达 99.999%

效率

更高

性能与温度

高温下更高*

高温下较低

系统复杂性

保养强度

非常低

压力稳定性

稳定

进气/出气波动

流量稳定性

稳定

进气/出气波动

起动速度

分钟/小时**

对水(蒸气)的敏感性

不得有液态水

PDP 高达 8°C(一般)

对油的敏感性

不允许有油 (< 0.01mg/m³)

不允许有油 (< 0.01mg/m³)

噪声水平

非常低

高(放空峰值)

重量

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