CN215439683U

CN215439683U - 一种膜制氮系统

Info

Publication number: CN215439683U
Application number: CN202121895391.XU
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Tianjin CNRO Science Technology Co Ltd
Current assignee: Tianjin CNRO Science Technology Co Ltd
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2022-01-07
Anticipated expiration: 2031-08-13

Abstract

本实用新型涉及一种膜制氮系统，包括：空气压缩机，其经配置以产生压缩空气；制氮箱，其连接于所述空气压缩机，并经配置以制取氮气；以及气体管路，其经配置以连接所述空气压缩机和所述制氮箱；其中，所述制氮箱包括第一膜组箱和第二膜组箱，所述第一膜组箱经配置以容纳第一膜组，所述第二膜组箱经配置以容纳第二膜组，所述第一膜组和所述第二膜组为材质不同的中空纤维膜。本申请的制氮系统，其通过不同材质的中空纤维膜复合使用，可以有效控制控制膜组内的水汽产生，延长膜组的使用寿命。同时还可以提高膜组的利用率，增加制氮的效率。

Description

一种膜制氮系统

技术领域

本实用新型涉及制氮领域，特别地涉及一种膜制氮系统。

背景技术

制氮系统可以以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气。目前通用的制氮方法包括深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法(可简称“膜制氮”)，其中，膜制氮系统与其他制氮系统相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快、增容方便等优点，因此，越来越多的人使用膜制氮系统来制取氮气。

而现有的膜制氮系统通常采用单一材质的膜组进行串联或者并联来制取合格的氮气，有时使用环境的不同，会使得膜组性能的利用率降低，从而造成经济成本的升高。例如在低温环境中，气体会形成水汽，对膜组产生破坏，严重的影响制氮系统的使用寿命。而现有技术中可以通过气体反吹或者软件调整等，去除膜组中剩余的气体，但是会使得制氮系统功率增加，氮气的生产成本也会相应的提高。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种膜制氮系统，包括：空气压缩机，其经配置以产生压缩空气；制氮箱，其连接于所述空气压缩机，并经配置以制取氮气；以及气体管路，其经配置以连接所述空气压缩机和所述制氮箱；其中，所述制氮箱包括第一膜组箱和第二膜组箱，所述第一膜组箱经配置以容纳第一膜组，所述第二膜组箱经配置以容纳第二膜组，所述第一膜组和所述第二膜组为材质不同的中空纤维膜。

如上所述的膜制氮系统，其中，所述第一膜组为复合膜，所述第二膜组为均质膜。

如上所述的膜制氮系统，其中，所述第一膜组和/或第二膜组包括一根或多根串联或并联的膜。

如上所述的膜制氮系统，其中，所述制氮箱还包括第一阀门，其设置于所述第一膜组箱与所述第二膜组箱连接的管路上，其经配置以控制通过所述第一膜组箱气体的流向。

如上所述的膜制氮系统，其中，所述制氮箱还包括第二阀门，其设置于所述第二膜组箱的出口处，其经配置以控制通过所述第二膜组箱气体的流向。

如上所述的膜制氮系统，其中，所述第一阀门和/或所述第二阀门为三位两通阀。

如上所述的膜制氮系统，进一步包括：缓冲罐，其连接与所述制氮箱上，并经配置以缓冲、稳压所述制氮箱输出的气体。

如上所述的膜制氮系统，进一步包括：氮气增压机，其连接与所述缓冲罐上，并经配置以增压输出氮气。

如上所述的膜制氮系统，进一步包括：显示控制箱，其经配置以控制所述空气压缩机、所述制氮箱和所述氮气增压机工作。

如上所述的膜制氮系统，进一步包括：远程控制箱，其经配置以远程控制所述空气压缩机、所述制氮箱和所述氮气增压机工作。

本申请的制氮系统，其通过不同材质的中空纤维膜复合使用，可以有效控制膜组内的水汽产生，延长膜组的使用寿命。同时还可以提高膜组的利用率，增加制氮的效率。

附图说明

下面，将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1为根据本申请一个实施例的膜制氮系统示意图；以及

图2为根据本申请一个实施例的膜组连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

本申请提出一种新的制氮系统，其通过多种材质的中空纤维膜复合使用，可以有效控制控制膜组内的水汽产生，延长膜组的使用寿命。同时还可以提高膜组的利用率，增加制氮的效率。

下面通过具体的实施方式来进一步说明本申请技术方案。本领域技术人员应当理解，以下描述仅仅是为了方便对本申请技术方案的理解，并不应当用来限制本申请的保护范围。

图1为根据本申请一个实施例的膜制氮系统示意图。图2为根据本申请一个实施例的膜组连接示意图。

如图所示，膜制氮系统(可简称“制氮系统”)100包括空气压缩机(可简称“空压机”)110、制氮箱120、气体管路130。其中，空气压缩机110可以用于为制氮系统提供压缩空气；制氮箱120与空压机连接，可以用于分离压缩空气制取氮气；气体管路130可以用于连接制氮系统的各部件。在一些实施例中，空气压缩机110可以包括冷干机(图中未示出)，可以对压缩空气进行冷却干燥，防止水汽对膜组产生影响。在一些实施例中，空气压缩机110还可以包括过滤装置(图中未示出)，其可以用于过滤压缩空气，保证压缩空气洁净。

在一些实施例中，制氮箱120可以包括第一膜组箱121和第二膜组箱122。其中，第一膜组箱121可以用于放置第一膜组，第二膜组箱122可以用于放置第二膜组。在一些实施例中，第一膜组和第二膜组为不同材质的中空纤维膜，可以通过不同材质的膜组适应环境变化对膜组的影响，还可以提高膜组的利用效率。例如：第一膜组可以为复合膜，第二膜组可以为均质膜，复合膜具有非亲油水基特性、对油分不敏感、抗污染性好、低温效果好，且受水蒸气影响较小。但复合膜分离效率低，耐压低。均质膜具有亲油水基特性、对油份敏感、抗污染性差，但分离效率高，耐压高。两种膜复合使用，压缩空气先进入复合膜，对气体进行预热和初步分离纯化后，气体中的水、油等污染物被分离出去，且气体温度升高至均质膜适宜的温度(例如：40度-50度)，气体再进入均质膜进行进一步的分离纯化，均质膜的分离效率比复合膜更高，可以得到高纯度的氮气，提高膜的利用率，延长膜组的使用寿命。在一些实施例中，第一膜组和 /或第二膜组可以包括多根串联或者并联的膜。在一些实施例中，第一膜组箱或者第二膜组箱还可以独立设置于制氮箱之外。

在一些实施例中，制氮箱120中可以包括阀门123，其设置于第一膜组箱和第二膜组箱连接的管路上，可以用于控制第一膜组箱输出气体的流向，从而可以控制制氮箱氮气的产生方式。在一些实施例中，阀门123可以是三位两通阀。在一些实施例中，制氮箱120可以根据生产氮气量的需求，仅通过第一膜组箱产生氮气或者通过第一膜组箱和第二膜组箱组合产生氮气。例如：需要输出两种气量的氮气Q1和Q2，其中Q1＜Q2，当氮气产量设置为Q1时，制氮箱中的第一级膜组箱进行工作，并经阀门123直接输出氮气；当氮气产量为Q2 时，空气经过制氮箱内的第一级膜组箱后，并经过阀门123进入第二膜组箱内对气体进行进一步的纯化输出氮气。在一些实施例中，还可以根据不同氮气纯度、膜组气耗比来选择第一膜组箱和/或第二膜组箱工作。例如：氮气需要纯度P1时，第一级膜组箱的氮气出口纯度即为目标纯度，氮气由阀门123直接输出，气耗比较小；当氮气需要纯度为P2时(P2>P1)，第二级膜组的氮气出口纯度才为目标纯度，两级膜组均具有较小的气耗比，从而可以降低制氮系统的功耗，减小氮气生产的成本。在一些是实施例中，制氮箱内设置有氮气纯度测量装置，可以检测第一膜组和第二膜组箱出口处的氮气纯度，当发现氮气纯度未达到设定阈值时，直接由阀门123经排放管路将不合格的氮气排出制氮系统。在一些实施例中，第二膜组箱出口处同样可以包括阀门123。在一些实施例中，测量装置可以是氧含量传感器，通过氧含量传感器检测的结果，可以经设备的控制系统计算转换成氮气纯度，从而进行相应的后续动作(例如：输出或者排空)。

在一些实施例中，第一膜组箱和/或第二膜组箱还可以包括伴热带(图中未示出)，其可以缠绕于膜组上，可以用于提高膜组的温度，提高膜组的分离效率。在一些实施例中，还可以通过预先对制氮箱通入加热空气，对膜组进行热吹扫，使得膜组快速升温，通过膜组的空气可以由阀门经排放管路排出制氮系统。在一些实施例中，第一膜组箱与第二膜组箱的排放管路可以连通，并可以连通至第一膜组箱的入口端，从而热空气可以循环进入第一膜组箱和/或第二膜组箱，有利于节省热吹扫的成本。在一些实施例中，循环管路(即相互连接的排放管路以及连接到第一膜组箱入口端的管路)中可以包括加热源(图中未示出)，可以用于加热循环的空气。在一些实施例中，加热源其可以设置于靠近第二膜组箱出口的位置。如本领域技术人员所理解，本领域中其他用于提高膜组温度的方案同样可以适用于本申请，在此不再赘述。

在一些实施例中，膜制氮系统100还可以包括缓冲罐140，其与制氮箱相连，可以用于存储制取的氮气，并且可以对氮气进行缓冲、稳压。在一些实施例中，膜制氮系统100还可以包括氮气增压机150(可简称“增压机”)，其与缓冲罐相连，可以用于增压氮气，从而可以得到满足压力的氮气。在一些实施例中，膜制氮系统100还可以包括显示控制箱160，其可以用于控制空压机、制氮箱和增压机工作，并且还可以显示各部件的工作状态。在一些实施例中，膜制氮系统100还可以包括远程控制箱170，其可以通过远程控制空压机、制氮箱和增压机工作。在一些实施例，显示控制箱或者远程控制箱输入指令(例如：制取氮气的纯度、流量等)控制制氮系统工作，空气先经过空压机进行压缩、过滤、净化等处理后，进入到制氮箱的第一膜组箱制取氮气，还可以在经过第二膜组箱进一步的纯化制取氮气，然后进入到缓冲罐进行稳压，最后通过增压机增压，制取符合规定的氮气。

本申请公开的膜制氮系统，通过多种材质的膜组复合使用，可以有效的提高膜组的分离效率，降低制取氮气的成本，还可以有效的防止水汽产生的影响，增加膜组的使用寿命。

上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本实用新型公开的范畴。

Claims

1.一种膜制氮系统，其特征在于，包括：

空气压缩机，其经配置以产生压缩空气；

制氮箱，其连接于所述空气压缩机，并经配置以制取氮气；以及

气体管路，其经配置以连接所述空气压缩机和所述制氮箱；

其中，所述制氮箱包括第一膜组箱和第二膜组箱，所述第一膜组箱经配置以容纳第一膜组，所述第二膜组箱经配置以容纳第二膜组，所述第一膜组和所述第二膜组为材质不同的中空纤维膜。

2.根据权利要求1所述的膜制氮系统，其特征在于，其中，所述第一膜组为复合膜，所述第二膜组为均质膜。

3.根据权利要求1所述的膜制氮系统，其特征在于，其中，所述第一膜组和/或第二膜组包括一根或多根串联或并联的膜。

4.根据权利要求1所述的膜制氮系统，其特征在于，其中，所述制氮箱还包括第一阀门，其设置于所述第一膜组箱与所述第二膜组箱连接的管路上，其经配置以控制通过所述第一膜组箱气体的流向。

5.根据权利要求4所述的膜制氮系统，其特征在于，其中，所述制氮箱还包括第二阀门，其设置于所述第二膜组箱的出口处，其经配置以控制通过所述第二膜组箱气体的流向。

6.根据权利要求5所述的膜制氮系统，其特征在于，其中，所述第一阀门和/或所述第二阀门为三位两通阀。

7.根据权利要求1所述的膜制氮系统，其特征在于，进一步包括：缓冲罐，其连接与所述制氮箱上，并经配置以缓冲、稳压所述制氮箱输出的气体。

8.根据权利要求7所述的膜制氮系统，其特征在于，进一步包括：氮气增压机，其连接与所述缓冲罐上，并经配置以增压输出氮气。

9.根据权利要求8所述的膜制氮系统，其特征在于，进一步包括：显示控制箱，其经配置以控制所述空气压缩机、所述制氮箱和所述氮气增压机工作。

10.根据权利要求8所述的膜制氮系统，其特征在于，进一步包括：远程控制箱，其经配置以远程控制所述空气压缩机、所述制氮箱和所述氮气增压机工作。