CN218934511U - 气体膜分离装置膨胀机节能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及气体膜分离技术领域，具体为一种气体膜分离装置膨胀机节能系统。所述的气体膜分离装置膨胀机节能系统，包括原料气压缩机，原料气压缩机通过原料气压缩机出口管道与膨胀机出口交互式换热器相连，膨胀机出口交互式换热器通过原料气冷却器入口管道与原料气冷却器相连，原料气冷却器通过膜分离装置入口管道与膜分离装置相连，膜分离装置通过膨胀机入口管道与膨胀机相连，膨胀机通过膨胀机出口管道与膨胀机出口交互式换热器相连。本系统利用膨胀机对膜分离装置的非渗透气进行减压，实现膨胀机的发电功能，并利用减压后的非渗透气对加压后的原料气进行冷却，实现对能量的充分利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体膜分离技术领域，具体为一种气体膜分离装置膨胀机节能系统。
背景技术
气体膜法分离技术是当今世界竞相发展的高新技术，其基本原理是两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时，各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异。在驱动力—膜两侧压力差作用下，渗透速率相对快的气体优先透过膜而被富集；而渗透速率相对较慢的气体则在膜的滞流侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。
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、环保及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于化工、环保、能源、石油等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益。在车间生产中发现，压缩机对气体进行压缩后，气体会产生大量的热，需要通过冷却器进行降温，这样就会浪费大量的冷却循环水，不利于连续生产的进行。
实用新型内容
根据以上现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种气体膜分离装置膨胀机节能系统，利用膨胀机对膜分离装置的非渗透气进行减压，实现膨胀机的发电功能，并利用减压后的非渗透气对加压后的原料气进行冷却，实现对能量的充分利用，节能减耗。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：
所述的气体膜分离装置膨胀机节能系统，包括原料气压缩机，原料气压缩机通过原料气压缩机出口管道与膨胀机出口交互式换热器相连，膨胀机出口交互式换热器通过原料气冷却器入口管道与原料气冷却器相连，原料气冷却器通过膜分离装置入口管道与膜分离装置相连，膜分离装置通过膨胀机入口管道与膨胀机相连，膨胀机通过膨胀机出口管道与膨胀机出口交互式换热器相连，膨胀机出口交互式换热器上连接有非渗透气管道。
原料气压缩机用于对原料气进行压缩，换热器用于膨胀后气体与压缩后气体的换热，原料气冷却器用于对压缩后升温的气体进行冷却，膜分离装置用于将气体分开，膨胀机对膜分离装置的非渗透气进行减压，实现膨胀机的发电功能。
所述的原料气压缩机上连接有原料气压缩机入口管道。
所述的膜分离装置上设有渗透气管道。
所述的膜分离装置通过膨胀机入口交互式换热器与膨胀机相连。
所述的原料气压缩机通过进膨胀机入口交互式换热器管道与膨胀机入口交互式换热器相连，膨胀机入口交互式换热器通过出膨胀机入口交互式换热器管道与膨胀机出口交互式换热器相连。
所述的膜分离装置与膨胀机入口交互式换热器之间设有膜分离装置非渗透气出口管道，膨胀机入口交互式换热器与膨胀机之间设有非渗透气进膨胀机管道。
本实用新型的工作原理为：
原料气通过原料气压缩机入口管道进入原料气压缩机进行压缩，压缩后升温的气体经换热器进行换热后，进入原料气冷却器冷却，之后经膜分离装置分离，渗透气经渗透气管道进入下一装置，非渗透气经膨胀机入口管道进入膨胀机，经膨胀机膨胀后的气体会降温，降温后的气体进入膨胀机出口交互式换热器与压缩后升温的气体进行换热，换热后的气体经非渗透气管道进入下一装置。其中，利用膨胀机对膜分离装置的非渗透气进行减压，实现膨胀机的发电功能，并利用减压后的非渗透气对加压后的原料气进行冷却，实现对能量的充分利用是本实用新型的核心内容。若原料气中含有水分，在膜分离装置后的非渗透气需要先经膨胀机入口交互式换热器进行升温，防止非渗透气经膨胀机后温度太低，导致结冰现象的产生。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
采用本实用新型气体膜分离装置膨胀机节能系统，利用膨胀机对膜分离装置的非渗透气进行减压，实现膨胀机的发电功能，并利用减压后的非渗透气对加压后的原料气进行冷却，实现对能量的充分利用，节能减耗。
附图说明
图1为本实用新型一种气体膜分离装置膨胀机节能系统的结构示意图；
图2为本实用新型另一种气体膜分离装置膨胀机节能系统的结构示意图；
图中：1、原料气压缩机；2、膨胀机出口交互式换热器；3、原料气冷却器；4、膜分离装置；5、膨胀机；6、原料气压缩机入口管道；7、原料气压缩机出口管道；8、原料气冷却器入口管道；9、膜分离装置入口管道；10、膨胀机入口管道；11、膨胀机出口管道；12、非渗透气管道；13、渗透气管道；14、膜分离装置非渗透气出口管道；15、膨胀机入口交互式换热器；16、非渗透气进膨胀机管道；17、进膨胀机入口交互式换热器管道；18、出膨胀机入口交互式换热器管道。
具体实施方式
为了使本实用新型目的、技术方案更加清楚明白，下面结合附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，气体膜分离装置膨胀机节能系统，包括原料气压缩机1，原料气压缩机1通过原料气压缩机出口管道7与膨胀机出口交互式换热器2相连，膨胀机出口交互式换热器2通过原料气冷却器入口管道8与原料气冷却器3相连，原料气冷却器3通过膜分离装置入口管道9与膜分离装置4相连，膜分离装置4通过膨胀机入口管道10与膨胀机5相连，膨胀机5通过膨胀机出口管道11与膨胀机出口交互式换热器2相连，膨胀机出口交互式换热器2上连接有非渗透气管道12。原料气压缩机1用于对原料气进行压缩，换热器用于膨胀后气体与压缩后气体的换热，原料气冷却器3用于对压缩后升温的气体进行冷却，膜分离装置4用于将气体分开，膨胀机5对膜分离装置4的非渗透气进行减压。原料气压缩机1上连接有原料气压缩机入口管道6。膜分离装置4上设有渗透气管道13。
实施例2
如图2所示，气体膜分离装置膨胀机节能系统，包括原料气压缩机1，原料气压缩机1通过进膨胀机入口交互式换热器管道17与膨胀机入口交互式换热器15相连，膨胀机入口交互式换热器15通过出膨胀机入口交互式换热器管道18与膨胀机出口交互式换热器2相连，膨胀机出口交互式换热器2通过原料气冷却器入口管道8与原料气冷却器3相连，原料气冷却器3通过膜分离装置入口管道9与膜分离装置4相连，膜分离装置4通过膜分离装置非渗透气出口管道14与膨胀机入口交互式换热器15相连，膨胀机入口交互式换热器15通过非渗透气进膨胀机管道16与膨胀机5相连。膨胀机5通过膨胀机出口管道11与膨胀机出口交互式换热器2相连，膨胀机出口交互式换热器2上连接有非渗透气管道12。原料气压缩机1上连接有原料气压缩机入口管道6。膜分离装置4上设有渗透气管道13。
上述气体膜分离装置膨胀机节能系统，工作时，包括以下步骤：
(1)原料气通过原料气压缩机入口管道6进入原料气压缩机1进行压缩，压缩后升温的气体经换热器进行换热后，进入原料气冷却器3冷却，之后经膜分离装置4分离；(2)分离后的渗透气经渗透气管道13进入下一装置，非渗透气经膨胀机入口管道10进入膨胀机5，经膨胀机5膨胀后的气体会降温，降温后的气体进入膨胀机出口交互式换热器2与压缩后升温的气体进行换热，换热后的气体经非渗透气管道12进入下一装置。
经实际测算，在80000Nm3/h原料气(含氢气23mol％)通过膜分离装置提纯氢气的装置中，采用本发明气体膜分离装置膨胀机节能系统，膨胀机发电量约1700KW，节省循环水量约450t/h，创造经济效益约2000万/年。
Claims (6)
1.一种气体膜分离装置膨胀机节能系统，其特征在于，包括原料气压缩机(1)，原料气压缩机(1)通过原料气压缩机出口管道(7)与膨胀机出口交互式换热器(2)相连，膨胀机出口交互式换热器(2)通过原料气冷却器入口管道(8)与原料气冷却器(3)相连，原料气冷却器(3)通过膜分离装置入口管道(9)与膜分离装置(4)相连，膜分离装置(4)通过膨胀机入口管道(10)与膨胀机(5)相连，膨胀机(5)通过膨胀机出口管道(11)与膨胀机出口交互式换热器(2)相连，膨胀机出口交互式换热器(2)上连接有非渗透气管道(12)。
2.根据权利要求1所述的气体膜分离装置膨胀机节能系统，其特征在于，所述的原料气压缩机(1)上连接有原料气压缩机入口管道(6)。
3.根据权利要求1所述的气体膜分离装置膨胀机节能系统，其特征在于，所述的膜分离装置(4)上设有渗透气管道(13)。
4.根据权利要求1所述的气体膜分离装置膨胀机节能系统，其特征在于，还包括膨胀机入口交互式换热器(15)，所述的膜分离装置(4)通过膨胀机入口交互式换热器(15)与膨胀机(5)相连。
5.根据权利要求4所述的气体膜分离装置膨胀机节能系统，其特征在于，所述的原料气压缩机(1)通过进膨胀机入口交互式换热器管道(17)与膨胀机入口交互式换热器(15)相连，膨胀机入口交互式换热器(15)通过出膨胀机入口交互式换热器管道(18)与膨胀机出口交互式换热器(2)相连。
6.根据权利要求4所述的气体膜分离装置膨胀机节能系统，其特征在于，所述的膜分离装置(4)与膨胀机入口交互式换热器(15)之间设有膜分离装置非渗透气出口管道(14)，膨胀机入口交互式换热器(15)与膨胀机(5)之间设有非渗透气进膨胀机管道(16)。
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2022
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