CN108786323A - 一种气体组分的分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体组分的分离装置，包括储气罐和储液罐，所述储气罐的罐体上设有进气管和出气管，进气管和出气管上分别设有阀门，所述储气罐和储液罐之间采用单向渗透结构连通；所述单向渗透结构的主体部分为一输液管路，所述输液管路中设有单向膜，位于单向膜下方的输液管路一侧连通泄压管，所述泄压管上设有泄压阀。本发明设计的一种气体组分的分离装置，设计原理简单、安装使用方便、性能稳定可靠、适用于各种工作环境，并且无需人为操作，尤其适用于饱和蒸气压相差很大的气体组分的分离，作为气体组分的分离装置核心部件的单向渗透结构，只需更换单向膜即可保证装置的正常使用，节约了人工和成本，并且操作简单、便于维护。
Description
技术领域
本发明属于分离技术领域，具体涉及一种气体组分的分离装置。
背景技术
分离技术广泛应用于化工的各个领域，气体组分的分离技术属于其重要分支之一。现有的气体组分的分离装置，普遍根据混合气体中各成分的沸点不同和气液成分的密度不同，通过气液分离的方法，实现气体组分的分离，这种装置生产效率高，但使用时能耗巨大，只适用于便于人工操作和维护的工作环境，并且操作复杂、维护困难。
发明内容
本发明目的是提供一种气体组分的分离装置，该装置结构简单，尤其适用于人为操作和维护不便的使用环境中的气体组分的分离。
技术方案：本发明所述的气体组分的分离装置，包括储气罐和储液罐，储气罐的罐体上设有进气管和出气管，进气管和出气管上分别设有阀门，储气罐和储液罐之间采用单向渗透结构连通；单向渗透结构的主体部为一输液管路，输液管路的中部设有单向膜将输液管路分割成两部分，从上到下分别为第一部分，第二部分。
进一步的，所述的输液管路第二部分设有泄压管。
进一步的，所述的第一部分设有液位传感器，所述的泄压管上设有泄压阀。
进一步的，所述的单向膜为反渗透膜、超滤膜、纳滤膜或微滤膜中的一种。根据实际气体组分的性质，可选择不同的单向膜。当气体组分中含有盐类溶质、纳米颗粒、或大分子物质等，根据气体组分的性质以及压力的需要，选择相应的单向膜。
进一步的，还包括控制单元，位于单向膜上方的输液管路内设有液位传感器，泄压阀和阀门均为电磁阀，控制单元与液位传感器和电磁阀相连。控制单元的引入，实现了该气体组分的分离装置的自动化，当液位传感器液体的液位到一定的位置时，将信号传输给控制单元，控制单元进一步控制下一步的工作。
进一步的，进一步的，储气罐罐体包裹有冷却装置，冷却装置与控制单元通过电路相连。
进一步的,储气罐罐体内部还安装有气压感应器，气压感应器与控制单元通过电路相连。
更进一步的，单向膜的压力参数可以为0.2-7 MPa。
操作方式：单向膜比如反渗透膜在储气罐内的气体压力作用下，可以将大于膜孔的纳米颗粒、盐类以及其他杂质过滤，从而实现了对分离出的液体的有效过滤和回收。装置开始工作时，控制器先确认出气管阀门和泄压阀处于关闭状态，再打开进气管阀门，然后将混合气体通过储气罐的进气管进入储气罐内，气体液化后沉积在储气罐的底部，并通过单向渗透结构聚集在单向膜的上方；控制器接收气压感应器和液位传感器信号，当实时气压值达到预定值或当液位高度达到液位传感器的设定高度时，控制器相继关闭进气管阀门，再打开泄压阀，打开出气管阀门，单向膜上部的液体渗透到储液罐中；当气压感应器传输给控制器的实时气压值低于预设值后，控制器会先关闭出气管阀门，再关闭泄气阀，然后打开进气管阀门，混合气体继续进入到储气罐内，进行后续的气体组分分离作业。使用过程中冷凝包处于工作状态。
有益效果：本发明所设计的气体组分的分离装置，其气液分离器件即单向渗透结构可拆卸安装在储气罐外部，适用于各种使用环境、并且维护方便，尤其适用于饱和蒸气压相差很大的气体组分的分离。
1单向膜结构简单具有较好的选择性，能够通过气压控控制通过的速率。
2单向膜为反渗透膜、超滤膜、纳滤膜或微滤膜中的一种。根据实际气体组分的性质，可选择不同的单向膜。当气体组分中含有盐类溶质、纳米颗粒、或大分子物质等，根据气体组分的性质以及压力的需要，选择相应的单向膜，适用范围广。
3泄压管和泄压阀起到保护仪器的作用，防止压力过大造成的压力膜破裂，液位传感器能够指示液位高低，实时了解液位情况，为控制器提供信息，实现自动化。
4储气罐罐体外侧设有冷却装置，加速气体中饱和蒸气压低的组分凝结成为液体，加速分离。
5储气罐罐体内部安装有气压感应器方便感应气压变化。
6所述的储气罐的出气管罐体开口高于进气管罐体开口防止气体直接出去，进出口高低落差可以使得气体经过处理才能出去，防止有待分离的气体未经处理即离开。
7控制器实现自动化控制，不需人工调控，节约人力效率高。
8控制精准、全自动化、智能控制、效率高、安全。
附图说明
图1为一种气体组分的分离装置的结构示意图；
图2为一种气体组分的分离装置的结构示意图；
1-储气罐；2-储液罐；3-控制器；4-输液管路；5-单向膜；6-泄压管；7-泄压阀；8-进气管；9-出气管；10-进气管阀门；11-出气管阀门；12-液位传感器；13-冷却包；14-气压感应器。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
实施例1
如图1图2所示，气体组分的分离装置，包括储气罐1和连接储气罐1底部的储液罐2，储气罐1的罐体内部安装有气压感应器14，储气罐1上设有进气管8和出气管9，进气管8和出气管9上分别设有进气管阀门10和出气管阀门11，储气罐1和储液罐2之间采用单向渗透结构连通，单向渗透结构的主体部为一输液管路4，输液管路4的中部设有单向膜5，单向膜将输液管路从上到下分为第一部分、第二部分，位于单向膜5下方的输液管路一侧连通泄压管6，泄压管6上设有泄压阀7。位于单向膜5上方的输液管路内设有液位传感器12，泄压阀7为电磁阀，液位传感器12、泄压阀7、进气管阀门10和出气管阀门11均与控制器3相连。为了扩大装置适用的气体范围，还可以在储气罐1的外部包裹冷却包13，且冷却包13也与控制器3相连。
工作流程：
装置开始工时，控制器3先确认出气管阀门11和泄压阀7处于关闭状态，再打开进气管阀门10，然后将混合气体通过储气罐1的进气管8进入储气罐1内，混合气体在储气罐1内的气压逐渐增大，饱和蒸气压较小的气体组分会液化为液体（为了提高分离效率，还可以在储气罐1的外部包裹冷凝包13，并且在装置工作过程中，通过控制器3始终令冷凝包13处于工作状态,如图2所示），沉积在储气罐1的底部，并通过单向渗透结构聚集在单向膜5的上方，当气压感应器14传输给控制器3的实时气压值达到预定值或当液位高度达到液位传感器12的设定高度时，控制器3会先关闭进气管阀门10，再打开泄压阀7，然后打开出气管阀门11，单向膜5上部的液体会在储气罐1中的气体压力下渗透到储液罐2中，单向膜5在储气罐1内的气体压力作用下，可以将大于膜孔的纳米颗粒、盐类以及其他杂质过滤，从而实现了对分离出的液体的有效过滤和回收。当气压感应器14传输给控制器3的实时气压值低于预设值后，控制器3会先关闭出气管阀门11，再关闭泄气阀7，然后打开进气管阀门10，从而使得混合气体继续进入到储气罐1内，进行后续的气体组分分离作业。
更进一步的，进气时，阀门7和11均处于关闭状态，当储气罐内的气体压力达到0.8MPa时，气压传感器14发送信号给控制器，停止进气；当液位传感器位于单向膜上方1.25厘米处（单向膜上方的输液管路长度为2.5厘米），当液位达到液位传感器的高度时，控制器控制阀门7打开，液体开始从单向膜渗透，经过单向膜截留后，单向膜下方的压力为0.2MPa。本实施例中的单向膜为反渗透膜。反渗透膜可承受的压力为一般为1.2-7 MPa。单向膜的压力参数可以为0.2-7 MPa。液位感应器预设值可以为范围可以在1-5厘米。
Claims (10)
1.一种气体组分的分离装置，其特征在于，包括储气罐和储液罐，储气罐的罐体上设有进气管和出气管，进气管和出气管上分别设有阀门分别为进气管阀门、出气管阀门，储气罐和储液罐之间采用单向渗透结构，所述的单向渗透结构的主体部分为一输液管路，输液管路中设有单向膜将输液管路分割成两部分，从上到下分别为第一部分，第二部分。
2.根据权利要求1所述的一种气体组分的分离装置，其特征在于，所述的输液管路第二部分设有泄压管。
3.根据权利要求2所述的一种气体组分的分离装置，其特征在于，所述的第一部分设有液位传感器，所述的泄压管上设有泄压阀。
4.根据权利要求1所述的一种气体组分的分离装置，其特征在于，所述的单向膜为反渗透膜、超滤膜、纳滤膜或微滤膜中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种气体组分的分离装置，其特征在于，
储气罐罐体外侧设有冷却装置。
6.根据权利要求1所述的一种气体组分的分离装置，其特征在于，储气罐罐体内部安装有气压感应器。
7.根据权利要求1所述的一种气体组分的分离装置，其特征在于，所述的储气罐的出气管罐体开口高于进气管罐体开口；所述的储气罐位于储液罐上方。
8.根据权利要求6任意一项所述的一种气体组分的分离装置，其特征在于，所述的一种气体组分的分离装置设有控制器，所述的气压感应器与控制单元通过电路相连；所述的气压感应器通过电路与控制器相连接；所述的阀门均通过电路与控制器相连接。
9.根据权利要求5任意一项所述的一种气体组分的分离装置，其特征在于，所述的一种气体组分的分离装置设有控制器，所述的冷却装置与控制单元通过电路相连。
10.一种气体组分的分离装置使用方法，其特征在于，
装置开始工作时，控制器先确认出气管阀门和泄压阀处于关闭状态，再打开进气管阀门，然后将混合气体通过储气罐的进气管进入储气罐内，气体中的部分组分液化后沉积在储气罐的底部，并通过单向渗透结构聚集在单向膜的上方；
控制器接收气压感应器和液位传感器信号，当实时气压值达到预定值或当液位高度达到液位传感器的设定高度时，控制器相继关闭进气管阀门，再打开泄压阀，打开出气管阀门，单向膜上部的液体渗透到储液罐中；
当气压感应器传输给控制器的实时气压值低于预设值后，控制器会先关闭出气管阀门，再关闭泄气阀，然后打开进气管阀门，混合气体继续进入到储气罐内，进行后续的气体组分分离作业。
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