CN211562434U - 一种气体纯化用膜分离设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气体纯化用膜分离设备，包括：空气压缩机、空气预处理装置、膜分离装置和密封件，所述空气压缩机、空气预处理装置、膜分离装置之间均依次通过高压胶管相连；所述空气压缩机首先将空气进行压缩，再将压缩后的空气利用高压胶管传输给空气预处理装置，经所述空气预处理装置对空气进行换热和过滤处理后，再经高压胶管将换热及过滤后的空气输到膜分离装置进行分离，最终形成纯度较高的气体，再经管道传输给氮气储备室，所述氮气储备室和管道之间经过设置的密封机构，可大大减少氮气在传输过程中因气压过大造成氮气储备室和管道之间脱开，造成气体泄漏的情况。

Description

一种气体纯化用膜分离设备

技术领域

本实用新型涉及膜分离设备技术领域，特别涉及一种气体纯化用膜分离设备。

背景技术

膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征。在对气体进行纯化分离后，将分离出来的氮气往氮气瓶内进行储备时，往往会因为管道和氮气瓶开口之间出现间隙造成氮气泄漏的情况。

实用新型内容

本实用新型提供一种气体纯化用膜分离设备，在对气体进行纯化分离后，将分离出来的氮气往氮气瓶内进行储备时，用以减少管道和氮气瓶开口之间出现间隙造成氮气泄漏的情况。

本实用新型提供一种气体纯化用膜分离设备，包括：空气压缩机、空气预处理装置、膜分离装置和密封件，所述空气压缩机将空气进行压缩并输入至空气预处理装置，所述空气预处理装置用于将压缩的空气预处理后输入所述膜分离装置，所述膜分离装置用于将预处理后的空气进行分离并形成氮气，所述氮气经管道充入氮气储备室，所述管道和氮气储备室之间设置有密封件。

优选地，所述空气压缩机设为螺杆空压机，所述螺杆空压机的排气压力为 0.8～1.5MPA。

优选地，所述空气预处理装置包括：空气预处理外壳、换热器和过滤器，所述换热器一端连接电源，另一端置于所述空气预处理外壳内。

所述换热器和所述过滤器依次设在空气预处理外壳内，所述换热器靠近所述空气压缩机设置，所述过滤器靠近所述膜分离装置设置。

优选地，所述膜分离装置包括多个膜组件、膜分离外壳、调节阀门和压力表，所述膜组件并联设在膜分离外壳内，所述调节阀门和所述压力表设在所述膜分离外壳的外壁，且所述调节阀门和所述压力表均和所述膜分离外壳的内腔连通。

优选地，所述过滤器设置为多个，并间隔设在所述空气预处理的外壳内。

优选地，空气压缩机通过导线连接电源，所述空气压缩机的输入端用于将空气吸入，所述空气压缩机的输出端用于将压缩后的空气输入所述空气预处理装置内。

优选地，所述管道连接密封件的一端周向外壁设置有卡环，所述氮气储备室连接所述密封件的开口端周向外壁也设置有卡环，所述密封件用于卡设在所述管道和所述氮气储备室的开口端设置的卡环上。

优选地，所述密封件包括：连接管和套环，所述连接管设为管状结构，所述连接管的两端分别连通氮气储备室的开口端和管道远离膜分离装置的一端；所述套环分别活动套设在所述连接管的两端。

优选地，所述管道和所述开口端的周向外壁均设置有凸环，所述凸环的周向外壁设置有外螺纹，所述套环的一端内壁上设置有挡环，另一端的内壁设置有内螺纹，所述套环设置有内螺纹的一端和所述凸环的外螺纹相互配合；所述挡环和所述卡环用于将所述套环卡设在所述管道的周向外壁。

优选地，所述套环周向外壁设有贯穿的螺孔，所述螺孔上贯穿设有螺纹连接的连杆，所述连杆位于所述套环内壁的一端设有限位块，所述连杆的另一端设置有把手，所述连杆上设有多个弹簧；所述弹簧位于所述把手和所述套环周向外壁之间，以及所述套环周向内壁和所述限位块之间。

本实用新型的有益效果：

所述空气压缩机、空气预处理装置、膜分离装置之间均依次通过高压胶管相连；所述空气压缩机首先将空气进行压缩，再将压缩后的空气利用高压胶管传输给空气预处理装置，经所述空气预处理装置对空气进行换热和过滤处理后，再经高压胶管将换热及过滤后的空气输到膜分离装置进行分离，最终形成纯度较高的气体，再经管道传输给氮气储备室，所述氮气储备室和管道之间经过设置的密封机构，可大大减少氮气在传输过程中因气压过大造成氮气储备室和管道之间脱开，造成气体泄漏的情况。

膜分离原理:气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数的差别，导致不同气体在膜中相对渗透速率之不同。渗透速率相对高的气体如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透率相对较低的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则在膜滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。整个分离过程:是平稳连续的。具体的，空气中的氧氮分离是通过这种中空纤维膜组件来完成的，每根中空纤维膜组件中装有数以万计细如发丝的中空纤维膜，细小的中空纤维膜就如同塑料管 (实际上就是一种特殊塑料管)由于空气中的氧气与氮气在管中的透过速率不同，当压缩空气进入管中后，单位时间内氧气、水蒸气等渗透速率相对高的气体大部分透过管壁并排空，而氮气则在管中富集从管的另端输出。本申请中的气体纯化主要是用于制氮，制氮装置以螺杆式空气压缩机为供气源，通过压缩空气预处理段对空气进行除油、除尘、除水、恒温处理后，再由膜分离段中的膜组件对空气进行分离富集而制取氮气。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的空气预处理装置结构示意图；

图3为本实用新型的膜分离装置结构示意图；

图4为本实用新型的密封件结构示意图；

图5为本实用新型的限位块和连杆连接结构示意图。

其中，1-空气压缩机，2-空气预处理装置，3-膜分离装置，4-密封件，5- 空气预处理外壳，6-换热器，7-过滤器，8-膜组件，9-膜分离外壳，10-调节阀门，11-压力表，12-管道，13-卡环，14-连接管，15-套环，16-氮气储备室，17- 开口端，18-限位块，19-凸环，20-挡环，21-把手，22-弹簧，23-连杆，24-密封垫片。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了根据图1-3所示，一种气体纯化用膜分离设备，包括：空气压缩机1、空气预处理装置2、膜分离装置3和密封件4，所述空气压缩机1将空气进行压缩并输入至空气预处理装置2，所述空气预处理装置2 用于将压缩的空气预处理后输入所述膜分离装置3，所述膜分离装置3用于将预处理后的空气进行分离并形成氮气，所述氮气经管道12充入氮气储备室16，所述管道12和氮气储备室16之间设置有密封件4。所述空气压缩机1设为螺杆空压机，所述螺杆空压机的排气压力为0.8～1.5MPA。空气压缩机1通过导线连接电源，所述空气压缩机1的输入端用于将空气吸入，所述空气压缩机1 的输出端用于将压缩后的空气输入所述空气预处理装置2内。

所述空气压缩机、空气预处理装置、膜分离装置之间均依次通过高压胶管相连；所述空气压缩机首先将空气进行压缩，再将压缩后的空气利用高压胶管传输给空气预处理装置，经所述空气预处理装置对空气进行换热和过滤处理后，再经高压胶管将换热及过滤后的空气输到膜分离装置进行分离，最终形成纯度较高的气体，再经管道传输给氮气储备室，所述氮气储备室和管道之间经过设置的密封机构，可大大减少氮气在传输过程中因气压过大造成氮气储备室和管道之间脱开，造成气体泄漏的情况。

膜分离原理:气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数的差别，导致不同气体在膜中相对渗透速率之不同。渗透速率相对高的气体如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透率相对较低的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则在膜滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。整个分离过程:是平稳连续的。具体的，空气中的氧氮分离是通过这种中空纤维膜组件来完成的，每根中空纤维膜组件中装有数以万计细如发丝的中空纤维膜，细小的中空纤维膜就如同塑料管 (实际上就是一种特殊塑料管)由于空气中的氧气与氮气在管中的透过速率不同，当压缩空气进入管中后，单位时间内氧气、水蒸气等渗透速率相对高的气体大部分透过管壁并排空，而氮气则在管中富集从管的另端输出。本申请中的气体纯化主要是用于制氮，制氮装置以螺杆式空气压缩机为供气源，通过压缩空气预处理段对空气进行除油、除尘、除水、恒温处理后，再由膜分离段中的膜组件对空气进行分离富集而制取氮气。

根据图2所示，所述空气预处理装置2包括：空气预处理外壳5、换热器 6和过滤器7，所述换热器6一端连接电源，另一端置于所述空气预处理外壳5 内，所述换热器6和所述过滤器7依次设在空气预处理外壳5内，所述换热器 6靠近所述空气压缩机1设置，所述过滤器7靠近所述膜分离装置3设置。

所述换热器通过连接电源，电源将换热器内设置的电阻丝进行加热，使得位于所述空气预处理外壳内部的换热器变热，并由此对空气预处理外壳内部的空气进行加热；接着在对加热后的空气经过滤器进行过滤，将气体中的浮尘进行过滤后经高压胶管传输到膜分离装置进行气体分离。

根据图3所示，所述膜分离装置3包括多个膜组件8、膜分离外壳9、调节阀门10和压力表11，所述膜组件8并联设在膜分离外壳9内，所述调节阀门10和所述压力表11设在所述膜分离外壳9的外壁，且所述调节阀门10和所述压力表11均和所述膜分离外壳9的内腔连通。所述过滤器7设置为多个，并间隔设在所述空气预处理的外壳内。

所述压力表用于查看所述膜分离外壳内的压力，并经过所述调节阀门对所述膜分离外壳的内部压力进行泄压；

从所述空气预处理装置传输过来的气体经所述膜组件进行多级分离后，就能够得到纯净度较高的氮气，并将氮气经管道和密封件传输至所述氮气储备室进行储存，以供使用。

根据图1-5所示，所述管道12连接密封件4的一端周向外壁设置有卡环 13，所述氮气储备室16连接所述密封件4的开口端17周向外壁也设置有卡环 13，所述密封件4用于卡设在所述管道12和所述氮气储备室16的开口端17 设置的卡环13上。

所述管道端部的卡环和所述开口端的卡环均用于连接所述密封件，实现所述管道能够牢固的和氮气储备室的开口端连通，并且减少氮气泄漏的情况。

根据图1-5所示，所述密封件4包括：连接管14和套环15，所述连接管 14设为管状结构，所述连接管14的两端分别连通氮气储备室16的开口端17 和管道12远离膜分离装置3的一端；所述套环15分别活动套设在所述连接管 14的两端。

所述连接管的两端均设置有卡环，所述连接管的一端和管道连通，另一端和氮气储备室的开口端连通；所述连接管的卡环和所述管道端部的卡环之间设置有密封垫片24；以及，所述连接管另一端的卡环和所述开口端的卡环之间也设置有密封垫片24；所述密封垫片24用于使得所述连接管能够和两端连通的管道和氮气储备室之间的连接缝隙减小，从而减少氮气泄漏的情况；所述套环用于将所述连接管与连接管两端连通的管道和氮气储备室的开口端固定为一体，由此进一步减少氮气泄漏的情况。

根据图1-5所示，所述管道12和所述开口端17的周向外壁均设置有凸环 19，所述凸环19的周向外壁设置有外螺纹，所述套环15的一端内壁上设置有挡环20，另一端的内壁设置有内螺纹，所述套环15设置有内螺纹的一端和所述凸环19的外螺纹相互配合；所述挡环20和所述卡环13用于将所述套环15 卡设在所述管道12的周向外壁。

安装时，首先在管道和连接管之间安装好密封垫片24，将所述管道和连接管的一端对准；接着，利用套环的内螺纹将套环套设并固定在所述管道周向外壁设置的凸环上，使得所述套环位于所述连接管周向外壁的挡环能够和所述管道端部的卡环相接触，所述套环与所述凸环相互螺纹配合过程中，所述套环就能够将连接管和管道连通并紧固为一体；经过套环和凸环的固定后，管道内的气压即使过大，也不会将连接管崩开；所述连接管和所述氮气储备室的开口端连接方式与所述连接管和管道的连接方式一致。

所述套环和所述凸环的螺纹连接部分连接的越多，则所述连接管和管道、所述连接管和开口端就连接的更紧密，所述连接管两端的间隙就会越小，出现氮气泄漏的情况就会减少。

根据图1-5所示，所述套环15周向外壁设有贯穿的螺孔，所述螺孔上贯穿设有螺纹连接的连杆23，所述连杆23位于所述套环15内壁的一端设有限位块18，所述连杆23的另一端设置有把手21，所述连杆23上设有多个弹簧22；所述弹簧22位于所述把手21和所述套环15周向外壁之间，以及所述套环15 周向内壁和所述限位块18之间。

为了进一步提高套环的连接强度，通过在套环的周向外壁上设置对称的连杆，所述连杆为螺杆，螺杆和套环周向外壁对称设置的螺孔进行螺纹配合；螺杆如果朝向套环的内壁方向运动，则限位块就会朝向所述凸环和卡环之间运动，并由此实现所述套环能够进一步的固定在管道或者是开口端的周向外壁，由此就能实现所述套环内壁的螺纹出现滑丝失效时，还可以通过利用螺杆和限位块进行限位的目的；所述限位块设置为弧形板状结构，所述弧形板状结构的两侧分别贴合着所述卡环和凸环的端面，并由此使得套环能够牢固的将连接管和管道或者是开口端进行连通并固定的目的。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，包括：空气压缩机(1)、空气预处理装置(2)、膜分离装置(3)和密封件(4)，所述空气压缩机(1)将空气进行压缩并输入至空气预处理装置(2)，所述空气预处理装置(2)用于将压缩的空气预处理后输入所述膜分离装置(3)，所述膜分离装置(3)用于将预处理后的空气进行分离并形成氮气，所述氮气经管道(12)充入氮气储备室(16)，所述管道(12)和氮气储备室(16)之间设置有密封件(4)。

2.如权利要求1所述的一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，所述空气压缩机(1)设为螺杆空压机，所述螺杆空压机的排气压力为0.8～1.5MPA。

3.如权利要求1所述的一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，所述空气预处理装置(2)包括：空气预处理外壳(5)、换热器(6)和过滤器(7)，所述换热器(6)一端连接电源，另一端置于所述空气预处理外壳(5)内，

所述换热器(6)和所述过滤器(7)依次设在空气预处理外壳(5)内，所述换热器(6)靠近所述空气压缩机(1)设置，所述过滤器(7)靠近所述膜分离装置(3)设置。

4.如权利要求1所述的一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，所述膜分离装置(3)包括多个膜组件(8)、膜分离外壳(9)、调节阀门(10)和压力表(11)，所述膜组件(8)并联设在膜分离外壳(9)内，所述调节阀门(10)和所述压力表(11)设在所述膜分离外壳(9)的外壁，且所述调节阀门(10)和所述压力表(11)均和所述膜分离外壳(9)的内腔连通。

5.如权利要求3所述的一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，所述过滤器(7)设置为多个，并间隔设在所述空气预处理的外壳内。

6.如权利要求1所述的一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，空气压缩机(1)通过导线连接电源，所述空气压缩机(1)的输入端用于将空气吸入，所述空气压缩机(1)的输出端用于将压缩后的空气输入所述空气预处理装置(2)内。

7.如权利要求1所述的一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，所述管道(12)连接密封件(4)的一端周向外壁设置有卡环(13)，所述氮气储备室(16)连接所述密封件(4)的开口端(17)周向外壁也设置有卡环(13)，所述密封件(4)用于卡设在所述管道(12)和所述氮气储备室(16)的开口端(17)设置的卡环(13)上。

8.如权利要求7所述的一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，所述密封件(4)包括：连接管(14)和套环(15)，所述连接管(14)设为管状结构，所述连接管(14)的两端分别连通氮气储备室(16)的开口端(17)和管道(12)远离膜分离装置(3)的一端；所述套环(15)分别活动套设在所述连接管(14)的两端。

9.如权利要求8所述的一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，所述管道(12)和所述开口端(17)的周向外壁均设置有凸环(19)，所述凸环(19)的周向外壁设置有外螺纹，

所述套环(15)的一端内壁上设置有挡环(20)，另一端的内壁设置有内螺纹，所述套环(15)设置有内螺纹的一端和所述凸环(19)的外螺纹相互配合；

所述挡环(20)和所述卡环(13)用于将所述套环(15)卡设在所述管道(12)的周向外壁。

10.如权利要求9所述的一种气体纯化用膜分离设备，其特征在于，所述套环(15)周向外壁设有贯穿的螺孔，所述螺孔上贯穿设有螺纹连接的连杆(23)，

所述连杆(23)位于所述套环(15)内壁的一端设有限位块(18)，所述连杆(23)的另一端设置有把手(21)，

所述连杆(23)上设有多个弹簧(22)；

所述弹簧(22)位于所述把手(21)和所述套环(15)周向外壁之间，以及所述套环(15)周向内壁和所述限位块(18)之间。

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