两种或两种以上的气体混合通过高分子膜时,由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的差异,导致不同气体在膜中相对渗透速率有所不同。根据这一特性,可将气体分为“快气”和“慢气”。
当混合气体在驱动力——膜两侧压差的作用下,渗透速率相对较快的气体和水、氧、二氧化碳等透过膜后在膜渗透侧被富集,而渗透速率相对较慢的气体如氮气、、气等则在滞留侧被富集,从而达到混合气体分离之目的。
变压吸附法:
变压吸附法即PSA法(PressureSwing Adsorption),基于吸附剂对空气中的氧、氮组分选择性吸附而使空气分离得到氮气。当空气经过压缩,通过吸附塔的吸附层时,氧分子优先被吸附,氮分子留在气相中,而成为氮气。吸附达到平衡时,利用减压将分子筛表面所吸附的氧分子驱除,恢复分子筛的吸附能力即吸附剂解析。为了能够连续提供氮气,装置通常设置两个或两个以上的吸附塔,一个塔吸附,另一个塔解析,按适当的时间切换使用。
膜分离法:
膜分离法是利用有机聚合膜的渗透选择性,从气体混合物中分离出富氮气体。理想的薄膜材料应具有很高的选择率和渗透性。为了得到经济的流程,需要很薄的聚合物分离膜(0.1μm),所以需要支撑。渗透器常为板式渗透器和中空纤维渗透器。此法,若产气量大,所需薄膜表面积太大,薄膜价格高,虽然膜分离法装置简单,操作方便,但工业应用还不广泛,本篇不再多述。
深冷制氮已有近百年的历史,工艺流程不断改进。变压吸附制氮是近二十年发展起来并被市场广泛接受的技术。本篇试从流程、费用、运行和产品种类等方面比较二者的差别,并得出相关结论。
技术原理通常一切气体均可以渗透通过高分子膜,其过程是气体分子首先被吸附并溶解于膜的高压侧表面,然后借助于浓度梯度在膜中扩散,后从膜的低压侧解析出来,其结果是小分子和极性较强的分子的通过速度较快,而大分子和极性较弱的分子的通过速度较慢,膜分离就是利用各种气体在高分子膜上的渗透速率的不同,来进体分离的,其分离推动力为气体在膜两侧的分压差,所以膜法气体分离没有相变、不需要再生,它具有设备简单、操作及维护费用低等优点。
一根膜分离器(组件)是由成千上万根中空纤维分离膜集装在一个外壳内,其结构类似于列管式换热器,它可以在的空间里提供分离膜表面积,所以膜分离系统具有占地面积小、重量轻、分离等优点。膜分离制氮除可以提供洁净的高浓度氮气外,还可以同时提供富氧空气。
以上信息由专业从事二氧化碳高分子膜厂家的科林爱尔于2024/9/9 5:42:03发布
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