CN112808016B - 膜组件测试装置、膜组件测试系统及膜组件测试方法 - Google Patents

Abstract

一种膜组件测试装置，包括：原料气发生单元，用于提供原料气；与原料气发生单元连通的气体分离单元，气体分离单元用于接入膜组件结构，膜组件结构对流经其的原料气进行分离以得到渗透气和渗余气；与气体分离单元连通的气体测量单元，气体测量单元用于对所述渗透气和/或渗余气进行测量；其中，膜组件结构为多个，膜组件测试装置配置为，可选择性地将多个膜组件结构中的至少一个接入气体分离单元，以在不同的原料气种类、气体压力和气体流量测试条件下，对该至少一个膜组件结构进行测试。上述膜组件测试装置通过调控测试过程所需的原料气、气体压力和气体流量，可实现对多个膜组件进行测试并提高测试的准确性和精确性。

Description

膜组件测试装置、膜组件测试系统及膜组件测试方法

技术领域

本申请实施例涉及分离膜技术领域，具体涉及膜组件测试装置、膜组件测试系统及膜组件测试方法。

背景技术

气体分离膜组件的核心部件为气体分离膜，气体分离膜能够从气体混合物中选择分离某种气体。气体分离膜可用于气体分离、气体净化、气体浓集等方面，受到广泛关注。

气体分离膜用于实验室研究时，其性能表征通常是基于理想条件、两组分混合气体的情况进行的，然而在实际应用中，需要在非理性条件、多组分混合气体的情况下进行气体分离等，此时在理想条件、两组分混合气体的情况下对膜组件进行的性能表征将无法反映其真实情况，需要对膜组件的性能进一步测试，以掌握膜组件性能的实际情况。

目前缺乏用于测试膜组件性能的测试装置、系统或方法，以优化测试的准确性或精确性。

发明内容

有鉴于此，根据本申请的一个方面，本申请实施例提出一种膜组件测试装置，包括：原料气发生单元，用于提供原料气；与所述原料气发生单元连通的气体分离单元，所述气体分离单元用于接入膜组件结构，所述膜组件结构对流经其的所述原料气进行分离以得到渗透气和渗余气；与所述气体分离单元连通的气体测量单元，所述气体测量单元用于对所述渗透气和/或所述渗余气进行测量；其中，所述膜组件结构为多个，所述膜组件测试装置配置为，可选择性地将多个所述膜组件结构中的至少一个接入所述气体分离单元，以在不同的原料气种类、气体压力和气体流量测试条件下，对该至少一个所述膜组件结构进行测试。

进一步地，所述气体分离单元包括第一流量控制器，其设置在所述膜组件结构的下游，所述第一流量控制器用于调节所述渗透气和所述渗余气的流量分配比例；所述膜组件测试装置还包括：第二管路，其一端用于连通所述膜组件结构、另一端连通所述气体测量单元，用于使经所述膜组件结构分离得到的所述渗透气流入所述气体测量单元；第三管路，其一端用于连通所述膜组件结构、另一端连通所述气体测量单元，用于使经所述膜组件结构分离得到的所述渗余气流入所述气体测量单元；其中，所述第二管路和所述第三管路上分别设置所述第一流量控制器，以分别控制所述渗透气和所述渗余气的流量。

进一步地，所述气体分离单元还包括压力调节阀，其设置在所述第三管路上并位于所述第一流量控制器的上游，当所述第三管路内的压力大于所述压力调节阀的预设压力时，所述渗余气流过所述压力调节阀到达所述第一流量控制器。

进一步地，所述气体测量单元包括：气体释放装置，与所述第二管路和/或所述第三管路连通；气体测量仪，与所述气体释放装置连通并位于其下游，通过所述气体释放装置对所述渗透气和/或所述渗余气进行部分释放，以相应地调节所述渗透气和/或所述渗余气进入所述气体测量仪的流量。

进一步地，所述气体释放装置包括第一流量调节阀和流量测量装置，所述流量测量装置位于所述第一流量调节阀和所述气体测量仪之间。

进一步地，所述原料气发生单元包括：气源，用于产生所述原料气；第一管路，其一端用于连通所述气源、另一端连通所述膜组件结构；气压缓冲器，设置在所述第一管路上，用于调节所述原料气的压力；或者/以及第二流量调节阀，设置在所述第一管路上，用于调节所述原料气的流量；或者/以及第二流量控制器，设置在所述第一管路上，用于调节所述原料气的流量；或者/以及压力测量装置，设置在所述第一管路上，用于测量所述第一管路内的压力。

进一步地，所述气体分离单元还包括切换装置，所述切换装置可选择性地将多个所述膜组件结构中的至少一个接入所述气体分离单元，并将其余的所述膜组件结构切出所述气体分离单元。

进一步地，膜组件测试装置还包括：气体净化单元，与所述原料气发生单元连通并位于所述气体分离单元的上游，用于净化所述原料气。

进一步地，所述气体净化单元包括：杂质分离器，用于分离所述原料气中的杂质；或者/以及干燥器，用于干燥所述原料气。

进一步地，所述杂质分离器用于分离水、气溶胶以及油雾中的至少一种。

根据本申请的另一个方面，本申请实施例提出一种膜组件测试系统，包括：上述任一实施例提供的膜组件测试装置；以及架体，所述架体用于安装所述膜组件测试装置的至少部分部件和/或管路。

进一步地，所述至少部分部件和/或管路与所述架体可拆卸安装。

进一步地，安装在所述架体上的所述部件和/或所述管路中的至少部分在所述架体上的位置可调节。

根据本申请的另一个方面，本申请实施例提出一种膜组件测试方法，采用上述任一实施例提供的膜组件测试装置或采用上述任一实施例提供的膜组件测试系统进行测试，包括以下步骤：提供原料气；利用膜组件结构分离所述原料气，得到渗透气和渗余气；对所述渗透气和/或所述渗余气进行测量；其中，所述膜组件结构为多个，将多个所述膜组件结构中的至少一个接入所述膜组件测试装置或所述膜组件测试系统，在不同的原料气种类、气体压力和气体流量测试条件下，对该至少一个所述膜组件结构进行测试。

进一步地，所述膜组件测试方法，还包括：调节所述渗透气和所述渗余气的流量分配比例；对所述渗透气和/或所述渗余气进行部分释放，以相应地调节所述渗透气和/或所述渗余气的流量，以使流入气体测量仪的所述渗透气的流量和/或所述渗余气的流量满足测量要求。

进一步地，所述膜组件测试方法，还包括：调节所述原料气的压力；或者/以及调节所述原料气的流量。

进一步地，所述膜组件测试方法，还包括：净化所述原料气。

进一步地，净化所述原料气的步骤包括：分离所述原料气中的杂质；或者/以及干燥所述原料气。

进一步地，所述膜组件测试方法，还包括：对所述原料气、所述渗透气和所述渗余气中的至少一者所流经的管路进行气密性测试。

进一步地，所述气密性测试的步骤包括：当所述原料气流至位于所述膜组件结构之前的第一预定位置时对所述原料气进行封堵，对所述原料气流过的管路进行气密性测试；或者/以及当所述渗透气流至位于气体测量仪之前的第二预定位置时对所述渗透气进行封堵，对所述渗透气流过的管路进行气密性测试；或者/以及当所述渗余气流至位于气体测量仪之前的第三预定位置时对所述渗余气进行封堵，对所述渗余气流过的管路进行气密性测试。

本申请实施例的膜组件测试装置/系统/方法，支持同一测试装置或系统，在不同的气源、气压以及气体流量等条件下，对不同尺寸、类型、功能的单个膜组件或者由多个膜组件组合的结构进行测试有利于提高膜组件性能测试的准确性/精确性以及测试效率。

附图说明

图1是根据本申请一个实施例的膜组件测试装置的结构示意图；

图2是根据本申请另一个实施例的膜组件测试装置的结构示意图；

图3是根据本申请另一个实施例的膜组件测试装置的结构示意图；

图4是根据本申请另一个实施例的膜组件测试装置的结构示意图；

图5是根据本申请另一个实施例的膜组件测试装置的结构示意图；

图6是根据本申请另一个实施例的膜组件测试装置的结构示意图；

图7是根据本申请一个实施例的膜组件测试系统的结构示意图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

请参阅图1至图6，为本申请实施例提供的膜组件测试装置。

如图1所示，膜组件测试装置包括：原料气发生单元10、气体分离单元20以及气体测量单元30。原料气发生单元10、气体分离单元20以及气体测量单元30依次连通，构成用于测试膜组件的气流通路。

其中，原料气发生单元10用于提供原料气，原料气是指需要分离的混合气体，是气体分离膜组件进行测试的原料。原料气发生单元10可提供具有压力、流量参数的原料气，以满足测试需求。原料气的种类可根据实际需要选择，例如当待测试的气体分离膜组件实际将用于分离核电厂烟囱气(对气体组分进行分析)时，这里可相应地选择原料气的种类为核电厂烟囱气，以提高膜组件测试的准确性或有效性。

气体分离单元20用于接入膜组件结构1000，该膜组件结构1000对流经其的原料气进行分离以得到渗透气和渗余气。关于膜组件对混合气体的分离原理，可参考本领域相关技术，在此不再详细描述。也就是说，气体分离单元20为膜组件结构1000进行测试提供条件，以便膜组件结构1000发挥其作用。

为充分利用资源或提高测试效率，膜组件测试装置允许接入一个或同时接入多个膜组件结构1000，当接入多个膜组件结构1000时，可通过调试不同的测试条件，使多个膜组件结构1000在相应的测试条件下进行测试。或者，还可以在相同的测试条件下对多个膜组件结构1000测试，便于对同一测试条件下的测试结果进行比较、分析。

可以理解的是，通过提供不同种类原料气，调控测试过程所需的气体压力和气体流量等，可优化膜组件结构测试条件、有利于提高膜组件结构测试效果。膜组件结构1000可以是单个的分离膜组件，也可以是多个分离膜组件的组合。对于多个分离膜组件的组合，各分离膜组件之间的连接关系包括：并联、串联、串并联。可根据分离膜组件的类型、功能等设置它们之间的连接关系，以满足不同测试需求。

图1示出了两个膜组件结构1000并联接入膜组件测试装置的情况，由此可利用相同的测试条件/参数对两个膜组件结构1000依次进行测试，以简化测试流程、提高效率。或者，当对其中一个膜组件结构1000进行测试时，可以较方便地对另外一个膜组件结构1000进行更换，以节约时间。当然，在其他的实施例中，膜组件结构1000的数量还可以是三个或者更多个。多个膜组件结构1000可以分别在不同的条件/参数下测试，以满足不同测试需求。

当原料气被分离成渗透气和渗余气之后，气体测量单元30能够对渗透气和/或渗余气进行测量。可以理解的是，根据测量结果能够对膜组件的性能进行判断，例如根据分离系数、浓集倍数、目标气体回收率、分离纯度等参数来评价膜组件的性能。

如图1所示，气体分离单元20包括第一流量控制器202，其设置在膜组件结构1000的下游，该第一流量控制器202用于调节渗透气和渗余气的流量分配比例。

在一些实施例中，第一流量控制器202为质量流量控制器，可实现气体流量的自动控制。用户根据需要对渗透气和渗余气的流量分配比例进行设定，通过该第一流量控制器202能够对渗透气的流量以及渗余气的流量进行自动、精确控制。

在一些实施例中，经由膜组件结构1000分离得到的渗透气和渗余气，可以由同一第一流量控制器202控制，例如，第一流量控制器202将渗透气的流量控制在一个参数、将渗余气的流量控制在另一个参数，以满足两路气体的流量分配。

在其他的实施例中，第一流量控制器202与分离得到的每一种气体分别对应设置。如图1所示，第一流量控制器202对应渗透气流经的管路、以及渗余气流经的管路分别设置。例如，膜组件测试装置包括第二管路3000，其一端用于连通膜组件结构1000、另一端连通气体测量单元30，用于使经膜组件结构1000分离得到的渗透气流入气体测量单元30；第三管路4000，其一端用于连通膜组件结构1000、另一端连通气体测量单元30，用于使经膜组件结构1000分离得到的渗余气流入气体测量单元30；其中，第二管路3000和第三管路4000上分别设置第一流量控制器202，以分别控制渗透气和渗余气的流量。

可以理解的是，经由每个膜组件结构1000分离出的渗透气可以受到第二管路3000上的第一流量控制器202a的流量控制，渗余气则受到第三管路4000上的第一流量控制器202b的流量控制，其中，渗透气和渗余气满足预设的流量分配比例。

图2示出了在图1的基础上的膜组件测试装置的结构示意图。

气体分离单元20还包括压力调节阀203，其设置在第三管路4000上并位于第一流量控制器202b的上游，当第三管路4000内的压力大于压力调节阀203的预设压力时，渗余气流过压力调节阀203到达第一流量控制器202b。

根据测试所需的压力条件，对压力调节阀203设置预设压力，以满足对渗余气的测试需求。压力调节阀203例如可以是背压阀。

图3示出了在图1的基础上的膜组件测试装置的结构示意图。

渗透气在第一流量控制器202a的流量控制下，通常得到一个较大的流量，而在气体测量环节则要求可能相对较小的流量，因此，渗透气在流经气体测量单元30的过程中，需要进一步调节流量。对于渗余气也是同样的原理。

在一些实施例中，气体测量单元30包括：气体释放装置，与第二管路3000和/或第三管路4000连通；气体测量仪303，与气体释放装置连通并位于其下游，通过气体释放装置对渗透气和/或渗余气进行部分释放，以相应地调节渗透气和/或渗余气进入气体测量仪303的流量。

如图3所示，气体释放装置可以进一步包括第一流量调节阀301和流量测量装置302，流量测量装置302位于第一流量调节阀301和气体测量仪303之间。渗透气在第一流量控制器202a位置处具有一个相对较大的流量，然后流至第一流量调节阀301时，可利用第一流量调节阀301对一部分渗透气进行释放、以使得经释放后的渗透气的流量变得相对较小、以满足测量要求。通过第一流量调节阀301和流量测量装置302配合，调节渗透气的流量大小，当流量测量装置302测量到渗透气的流量满足预设的测量要求时，可使渗透气继续流动、流入气体测量仪303中进行测量。对于释放/排出的多余气体，可以对这部分气体进行收集、处理，或者当测试的原料气体例如为大气时，可以对经分离的气体(不污染环境的情况下)直接排放。

其中，流量测量装置302可以是浮子流量计或其他类型的流量计、流量测量装置，能够对流量测量和/或显示。当然，流量测量装置302也可以是仅用于测量流量，获得一个测量信号，该测量信号可传输至控制器(可以是设置于测试装置之外的部件)，由控制器来根据测量信号判断当前的流量。

气体测量仪303可以是气相色谱仪、质谱仪、气质联用仪或其他任何满足气体分析测量要求的仪器，或者根据需要测量的参数来选择相应的仪器。

类似地，可以在第三管路4000上也设置第一流量调节阀301和流量测量装置302，以对渗余气的流量进行调节、控制，以满足气体测量仪303对渗余气的测量要求。

图4示出了在图1的基础上的膜组件测试装置的结构示意图。

本申请实施例的膜组件测试装置，通过对原料气的相关参数进行调节/控制，以提高测试的准确性/精确性。

如图4所示，原料气可经由第一管路2000流入膜组件结构1000，使得膜组件结构1000对原料气中的混合组分进行分离，分离后得到渗透气和渗余气，该两路气体可以分别流至第二管路3000和第三管路4000，最后分别进入气体测量仪303进行测量。

在一些实施例中，原料气可以由气源101提供，气源101例如可以是储存有实验所需气体的钢瓶；原料气还可以经由气体压缩机、气泵等进行输送。可通过调节钢瓶阀门、压力等参数来调节原料气的初始压力、以满足实验需求。实际应用中，对测试所需的压力条件要求较高，需要精确控制。在一些实施例中，在第一管路2000上设置气压缓冲器102，例如当利用气泵等输送装置进行原料气输送时，容易造成气压波动，通过气压缓冲器102的缓冲或稳压作用，可避免较大或不稳定的气压冲击对测试装置各管路、部件等造成损坏，还可避免影响膜组件结构1000进行气体分离的稳定性。除了气源101所具备的气源阀门、开关等，还可在气源101与气压缓冲器102之间设置控制阀106，通过控制阀106接通或阻断整个气路，来提高装置整体安全性，例如在事故工况下，可紧急关闭控制阀106从而切断气路。对原料气的压力进行调节，可通过监控第一管路2000内的压力来进行。例如在第一管路2000上设置压力测量装置105，该压力测量装置105可以是压力计、压力表等，能够对压力进行测量和/或显示。当然，压力测量装置105也可以是仅用于测量压力，获得一个测量信号，该测量信号可传输至控制器(可以是设置于测试装置之外的部件)，由控制器来根据测量信号判断当前的压力。

类似地，原料气发生单元10还可对原料气的流量进行控制，以满足实验需求。在一些实施例中，第一管路2000上可设置第二流量调节阀103，通过控制第二流量调节阀103的开度大小，可调节流入第一管路2000的原料气的流量大小。

在一些实施例中，第一管路2000上可设置第二流量控制器104，对原料气流量自动控制。例如，对原料气预设一个流量或流量范围(在较小范围波动)，第二流量控制器104根据该预设值进行流量控制。

可以理解的是，可以在测试装置中分别设置第二流量调节阀103或第二流量控制器104，也可以同时设置。同时设置时，例如可以使原料气依次流经第二流量调节阀103和第二流量控制器104，前者进行流量的粗调节，后者则用于精确调节。关于第二流量调节阀103、第二流量控制器104的设置，可根据实际需求调整，可以是单独设置，也可以进行组合，以实现流量的精确控制为准。

需要说明的是，关于第二流量调节阀103、第二流量控制器104的类型、功能等，前者例如是普通的流量调节阀(无法实现自动控制)，后者例如是质量流量控制器，可实现流量的自动、稳定调节。第二流量控制器104和第一流量控制器202可以是相同结构、功能的流量控制器，也可以是不同的。

第二流量控制器104和/或第一流量控制器202例如可以是质量流量控制器。当然，在可替换的实施例中，还可以使用具有上述功能的部件/组件来实现第二流量控制器104和/或第一流量控制器202的功能，例如使用流量测量部件、控制器以及流量调节部件的集成或组合单元来实现流量测量和控制，当然还可以使用流量显示部件对流量进行显示。本申请实施例在此不作限定。

如图4所示，气体分离单元20还包括切换装置204，切换装置204可选择性地将多个膜组件结构1000中的至少一个接入气体分离单元20，并将其余的膜组件结构1000切出气体分离单元20。

本申请实施例的测试装置，能够同时接入多个膜组件结构1000，以使得多个膜组件结构1000中的至少部分能够在相同的条件/参数下进行测试，从而提高效率。由于精确的参数调节/控制是不易的，在一次调节的情况下，依次或同时对多个膜组件结构1000进行测试，有助于简化或节约实验流程。或者，可以使同类型的多个膜组件结构1000在相同的测试条件下进行测试，通过比较测试结果来评估该类型膜组件结构1000的性能，具有较高的准确性。

图4的实施例中，切换装置的数量为三个，分别设置在原料气流入膜组件结构1000的入口处、渗透气流出膜组件结构1000的出口处以及渗余气流出膜组件结构1000的出口处。在设置两个膜组件结构的情况下，切换装置例如可以是三通阀。如图4，当需要测试膜组件结构1000a时，原料气流至切换装置204a时，控制切换装置204a与膜组件结构1000a连通、同时使切换装置204a与膜组件结构1000b阻断，此时原料气进入膜组件结构1000a，在分离膜的分离作用下得到渗透气和渗余气，同时控制切换装置204b与膜组件结构1000a连通、以及切换装置204c与膜组件结构1000a连通，使得渗透气和渗余气分别经第二管路3000和第三管路4000进入气体测量仪303。

类似地，当测试膜组件结构1000b时，控制切换装置204a、204b以及204c均与膜组件结构1000b连通、而不与膜组件结构1000a连通，由此实现切换。

可以理解的是，切换装置204的结构并非限于三通阀，当膜组件结构1000的数量为更多时，切换装置204还可以是多通阀。当然，切换装置204还可以是其他能够实现切换功能的装置。

在一些实施例中，切换装置204可用于将多于一个的膜组件结构1000同时接入气体分离单元20中，以同时测试多个膜组件结构1000，在这种实施方式中，可通过分配原料气流入各膜组件结构1000的流量来进行。

图5和图6示出了在图1的基础上的膜组件测试装置的结构示意图。

在一些实施例中，膜组件测试装置还包括：气体净化单元40，与原料气发生单元10连通并位于气体分离单元20的上游，用于净化原料气。原料气中通常含有杂质，通过净化原料气，能够减少杂质对膜组件测试的影响、或者减少杂质对分离膜结构的破坏，从而提高分离膜对气体分离的效果。

如图6所示，气体净化单元40可以包括：杂质分离器401，用于分离原料气中的杂质。杂质例如可以是水蒸气、灰尘、气溶胶以及油雾中的至少一种。杂质分离器401可以是多个分离部件集成的，以实现多种杂质的分离功能。在一些实施例中，气体净化单元40还包括干燥器402，以进一步干燥原料气。因为原料气中的水或水蒸气容易破坏分离膜材料结构，通过进一步干燥有利于提高分离膜的使用寿命和分离效果。

在优选的实施例中，膜组件测试装置可以具有如图6所示的部件、管路及排布方式。本申请通过对实验所需的条件、参数以及渗透气/渗余气测量应满足的参数进行调节、控制，来提高分离膜组件测试的准确性/精确性，有助于对分离膜组件的性能进行有效的评估。

在实际应用中，上述膜组件测试装置在接入膜组件结构1000之后，可作为气体发生装置、气体净化装置(例如氮气发生器、富氧气体发生器、沼气净化器)等使用，从而扩展其功能。

根据本申请的另一个方面，本申请实施例还提出一种膜组件测试系统，其包括上述实施方式的膜组件测试装置，还包括架体50，该架体50用于为膜组件测试装置中的至少部分部件和/或管路提供安装空间。

如图7所示，膜组件测试装置的至少部分部件例如气压缓冲器102、杂质分离器401、干燥器402、第二流量调节阀103、第二流量控制器104、压力测量装置105、压力调节阀203、第一流量控制器202、第一流量调节阀301、流量测量装置302和切换装置204可以全部或部分安装在架体50上。第一管路2000、第二管路3000以及第三管路4000中的至少部分管路、管路上的接头等也可以设置在架体50上。当然，膜组件结构1000也可以设置在架体上，从而使测试装置整体形成紧凑的结构。

在一些实施例中，上述部件和/或管路能够与架体50可拆卸安装，从而便于组装或拆卸测试装置，或者有利于调整各部件之间的相对位置/排布、增加或减少部件的数量等。

架体50上可设置连接部或安装部，用于安装、连接或固定上述部件和/或管路，部件和/或管路与架体可以通过卡扣、滑动、栓接、吸附等方式进行连接，以便于安装、拆卸。

上述部件和/或管路中的至少部分在架体50上的位置可调节，以便于根据实际测试需求调整各部件或膜组件结构的位置、排布。

通过使用架体，对膜组件测试装置进行立体空间排布和安装，有利于节省实验台面空间，促进装置或系统小型化。

关于架体50的结构，可以利用常见的梁结构、板结构等设置成一定的构架、形状和尺寸，以满足安装需求。

利用上述膜组件测试装置或膜组件测试系统，本申请实施例提供膜组件测试方法。可参照图1至图7中的测试装置或测试系统，来理解膜组件测试方法的流程。例如，如图1所示，可利用原料气发生单元10提供原料气。然后使原料气流过需要测试的膜组件结构1000，原料气在膜组件结构1000的分离作用下得到渗透气和渗余气，其中，渗透气流入第二管路3000，并在气体测量单元30进行测量；渗余气则流入第三管路4000，并在气体测量单元30进行测量。

其中，可利用第一流量控制器202控制渗透气和渗余气的流量分配比例。用户根据需要对渗透气和渗余气的流量分配比例进行设定，通过该第一流量控制器202能够对渗透气的流量以及渗余气的流量进行自动、精确控制。

以进入膜组件结构1000的原料气为1L/min为例进行说明，用户根据需要设定渗透气的流量为0.6L/min，渗余气的流量为0.4L/min，利用第一流量控制器202可进行流量的自动控制。以对渗余气进行测量为例，根据原料气与渗余气的浓缩比例(如1:0.4)，来检测气体流量/流速对某种目标气体的分离效果，从而评估膜组件结构的性能。

进一步地，对渗透气和/或渗余气进行部分释放，以相应地调节渗透气和/或渗余气的流量，以使流入气体测量仪的渗透气的流量和/或渗余气的流量满足测量要求。

如图3所示，可通过第一流量调节阀301和流量测量装置302配合，来进一步调节渗透气的流量和/或渗余气的流量。例如，气体测量仪303对检测的气体要求为10ml/min，那么对于上述的0.6L/min(渗透气)或0.4L/min(渗余气)，可通过排出多余的气体来实现。

在一些实施例中，膜组件测试方法还包括：调节原料气的压力；或者/以及调原料气的流量。如图4所示，可通过控制气源阀门、设置气压缓冲器102等对流入管路的原料气的压力进行调节，以满足测试需求。可通过控制第二流量调节阀103和/或第二流量控制器104来调节原料气的流量，以满足测试需求。

在一些实施例中，膜组件测试方法还包括：净化原料气。

如图6所示，可利用杂质分离器401对原料气中的杂质进行分离过滤，再利用干燥器402进一步干燥原料气。原料气中的杂质包括水蒸气、灰尘、气溶胶、油雾等。

在一些实施例中，膜组件测试方法还包括：对原料气、渗透气和渗余气中的至少一者所流经的管路进行气密性测试。

具体地，如图4所示，当原料气流至位于膜组件结构1000之前的第一预定位置时对原料气进行封堵，对原料气流过的管路进行气密性测试。第一预定位置例如可以是第二流量调节阀103所在的位置，当原料气流至第二流量调节阀103时，关闭该第二流量调节阀103，确认此前气路的气密性。

类似地，当渗透气流至位于气体测量仪303之前的第二预定位置时对渗透气进行封堵，对渗透气流过的管路进行气密性测试。第二预定位置例如可以是切换装置204b所在的位置，当渗透气流至切换装置204b时，阻断该切换装置204b与第一流量控制器202a之间管路的通路，并确认此前气路的气密性。

类似地，当渗余气流至位于气体测量仪303之前的第三预定位置时对渗余气进行封堵，对渗余气流过的管路进行气密性测试。第三预定位置例如可以是切换装置204c所在的位置，当渗余气流至切换装置204c时，阻断该切换装置204c与第一流量控制器202b之间管路的通路，并确认此前气路的气密性。

通过对管路分段测试气密性，能够保证测试装置整体管路的气密性，从而提高测试精确度。

上述气密性检测，可以使用常用的检测方法，在此不再赘述。

根据本申请实施例的膜组件测试装置/系统/方法，具有如下有益效果：

可使用同一套测试装置或系统，在不同的气源、气压以及气体流量等条件下，对不同尺寸、类型、功能的单个膜组件或者由多个膜组件组合的结构进行测试；将多个膜组件结构同时接入测试装置，有利于提高测试效率。

装置或系统集成性和稳固性好，可确保管路气密性控制、压力控制以及流量控制的精确性，从而提高膜组件测试的准确性/精确性。

各部件和/或管路便于组装、安装、拆卸和更换，可根据实际需求灵活调整位置、分布；装置或系统整体呈立体空间排布，有利于节省占地空间。

对于本申请的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种膜组件测试装置，其特征在于，包括：

原料气发生单元（10），用于提供原料气；

与所述原料气发生单元（10）连通的气体分离单元（20），所述气体分离单元（20）用于接入膜组件结构（1000），所述膜组件结构（1000）对流经其的所述原料气进行分离以得到渗透气和渗余气；

与所述气体分离单元（20）连通的气体测量单元（30），所述气体测量单元（30）用于对所述渗透气和/或所述渗余气进行测量；

其中，所述膜组件结构（1000）为多个，所述膜组件测试装置配置为，可选择性地将多个所述膜组件结构（1000）中的至少一个接入所述气体分离单元（20），以在不同的原料气种类、气体压力和气体流量测试条件下，对该至少一个所述膜组件结构（1000）进行测试；

所述气体分离单元（20）还包括切换装置（204），所述切换装置（204）可选择性地将多个所述膜组件结构（1000）中的至少一个接入所述气体分离单元（20），并将其余的所述膜组件结构（1000）切出所述气体分离单元（20）；

所述气体分离单元（20）还包括第一流量控制器（202），其设置在所述膜组件结构（1000）的下游，所述第一流量控制器（202）用于调节所述渗透气和所述渗余气的流量分配比例；

所述膜组件测试装置还包括：

第二管路（3000），其一端用于连通所述膜组件结构（1000）、另一端连通所述气体测量单元（30），用于使经所述膜组件结构（1000）分离得到的所述渗透气流入所述气体测量单元（30）；

第三管路（4000），其一端用于连通所述膜组件结构（1000）、另一端连通所述气体测量单元（30），用于使经所述膜组件结构（1000）分离得到的所述渗余气流入所述气体测量单元（30）；

其中，所述第二管路（3000）和所述第三管路（4000）上分别设置所述第一流量控制器（202），以分别控制所述渗透气和所述渗余气的流量。

2.根据权利要求1所述的膜组件测试装置，其特征在于，

所述气体分离单元（20）还包括压力调节阀（203），其设置在所述第三管路（4000）上并位于所述第一流量控制器（202）的上游，当所述第三管路（4000）内的压力大于所述压力调节阀（203）的预设压力时，所述渗余气流过所述压力调节阀（203）到达所述第一流量控制器（202）。

3.根据权利要求1所述的膜组件测试装置，其特征在于，

所述气体测量单元（30）包括：

气体释放装置，与所述第二管路（3000）和/或所述第三管路（4000）连通；

气体测量仪（303），与所述气体释放装置连通并位于其下游，通过所述气体释放装置对所述渗透气和/或所述渗余气进行部分释放，以相应地调节所述渗透气和/或所述渗余气进入所述气体测量仪（303）的流量。

4.根据权利要求3所述的膜组件测试装置，其特征在于，

所述气体释放装置包括第一流量调节阀（301）和流量测量装置（302），所述流量测量装置（302）位于所述第一流量调节阀（301）和所述气体测量仪（303）之间。

5.根据权利要求1所述的膜组件测试装置，其特征在于，

所述原料气发生单元（10）包括：

气源（101），用于产生所述原料气；

第一管路（2000），其一端用于连通所述气源（101）、另一端连通所述膜组件结构（1000）；

气压缓冲器（102），设置在所述第一管路（2000）上，用于调节所述原料气的压力；或者/以及

第二流量调节阀（103），设置在所述第一管路（2000）上，用于调节所述原料气的流量；或者/以及

第二流量控制器（104），设置在所述第一管路（2000）上，用于调节所述原料气的流量；或者/以及

压力测量装置（105），设置在所述第一管路（2000）上，用于测量所述第一管路（2000）内的压力。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的膜组件测试装置，其特征在于，还包括：

气体净化单元（40），与所述原料气发生单元（10）连通并位于所述气体分离单元（20）的上游，用于净化所述原料气。

7.根据权利要求6所述的膜组件测试装置，其特征在于，

所述气体净化单元（40）包括：

杂质分离器（401），用于分离所述原料气中的杂质；或者/以及

干燥器（402），用于干燥所述原料气。

8.根据权利要求7所述的膜组件测试装置，其特征在于，

所述杂质分离器（401）用于分离水、气溶胶以及油雾中的至少一种。

9.一种膜组件测试系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任一项所述的膜组件测试装置；以及

架体（50），所述架体（50）用于安装所述膜组件测试装置的至少部分部件和/或管路。

10.根据权利要求9所述的膜组件测试系统，其特征在于，

所述至少部分部件和/或管路与所述架体（50）可拆卸安装。

11.根据权利要求9所述的膜组件测试系统，其特征在于，

安装在所述架体（50）上的所述部件和/或所述管路中的至少部分在所述架体（50）上的位置可调节。

12.一种膜组件测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的膜组件测试装置或采用如权利要求9-11中任一项所述的膜组件测试系统进行测试，包括以下步骤：

提供原料气；

利用膜组件结构分离所述原料气，得到渗透气和渗余气；

对所述渗透气和/或所述渗余气进行测量；

其中，所述膜组件结构为多个，将多个所述膜组件结构中的至少一个接入所述膜组件测试装置或所述膜组件测试系统，在不同的原料气种类、气体压力和气体流量测试条件下，对该至少一个所述膜组件结构进行测试。

13.根据权利要求12所述的膜组件测试方法，其特征在于，还包括：

调节所述渗透气和所述渗余气的流量分配比例；

对所述渗透气和/或所述渗余气进行部分释放，以相应地调节所述渗透气和/或所述渗余气的流量，以使流入气体测量仪的所述渗透气的流量和/或所述渗余气的流量满足测量要求。

14.根据权利要求12所述的膜组件测试方法，其特征在于，还包括：

调节所述原料气的压力；或者/以及

调节所述原料气的流量。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的膜组件测试方法，其特征在于，还包括：

净化所述原料气。

16.根据权利要求15所述的膜组件测试方法，其特征在于，

净化所述原料气的步骤包括：

分离所述原料气中的杂质；或者/以及

干燥所述原料气。

17.根据权利要求12-14、16中任一项所述的膜组件测试方法，其特征在于，还包括：

对所述原料气、所述渗透气和所述渗余气中的至少一者所流经的管路进行气密性测试。

18.根据权利要求17所述的膜组件测试方法，其特征在于，

所述气密性测试的步骤包括：

当所述原料气流至位于所述膜组件结构之前的第一预定位置时对所述原料气进行封堵，对所述原料气流过的管路进行气密性测试；或者/以及

当所述渗透气流至位于气体测量仪之前的第二预定位置时对所述渗透气进行封堵，对所述渗透气流过的管路进行气密性测试；或者/以及

当所述渗余气流至位于气体测量仪之前的第三预定位置时对所述渗余气进行封堵，对所述渗余气流过的管路进行气密性测试。

Images