基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法技术

本发明专利技术提供一种基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法，首先采用n根膜丝制作膜组件小样；然后通过富氮性能实验测试S1制作的膜组件小样的空分性能，获取膜组件小样在不同氮气纯度条件下的氮气产率和氮气回收率；然后计算该中空纤维膜组件小样的空气进气流速、氮气渗透流速和氧气渗透流速，得到相应的氮气、氧气渗透流速后分别计算得到待测算膜组件在相同实验条件下相较于膜组件小样的氧气渗透流速之比和氮气渗透流速之比；最后计算待测算膜组件膜丝装填根数。解决了因中空纤维膜组件渗透速率无法测量，造成开展相关理论研究和实验研究困难的问题，适用于采用相同材质制成的一系列中空纤维膜组件的膜丝装填数量的计算。

A Method for Determining Filling Number of Hollow Fiber Films in Membrane Modules Based on Nitrogen-Rich Performance Data

The invention provides a method for determining the filling number of hollow fiber membrane filament in membrane module based on nitrogen-rich performance data. Firstly, the hollow fiber membrane module sample is made of N root filament; then, the air separation performance of the membrane module sample made of S1 is tested by nitrogen-rich performance test, and the nitrogen yield and nitrogen recovery rate of the membrane module sample under different nitrogen purity conditions are obtained; secondly, the hollow fiber membrane module is calculated. The air inlet velocity, nitrogen permeation velocity and oxygen permeation velocity of the small sample were obtained, and the corresponding nitrogen and oxygen permeation velocity were calculated. The ratio of oxygen permeation velocity and nitrogen permeation velocity of the membrane module to be measured under the same experimental conditions was calculated. Finally, the number of filament filling roots of the membrane module to be measured was calculated. It solves the problem that the permeation rate of hollow fiber membrane module can not be measured, which makes it difficult to carry out theoretical research and experimental research. It is suitable for the calculation of filament filling quantity of a series of hollow fiber membrane modules made of the same material.

【技术实现步骤摘要】
基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法
本专利技术涉及一种基于富氮性能测试数据的膜组件中空纤维膜丝装填根数的确定方法。
技术介绍
气体膜分离技术的基本原理是混合气体中各组分在压力推动下透过膜的渗透速率不同从而实现各组分之间的分离。气体分离膜材料通常包括有机膜和无机膜两大类，其中有机膜由高分子聚合物制备而成，主要包括聚酰亚胺(PI)、乙酸纤维素(CA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚砜(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)等。大多数高分子聚合物膜都存在渗透性和选择性互为制约的关系，因此研究开发出兼顾高渗透性和高选择性的新型高分子膜材料已成为目前气体分离膜技术研究的热点。膜组件是应用膜材料分离物质的基本单元，通常由膜元件(膜材料)和外壳(容器)组成。工业上常用膜组件的形式主要有平板式、圆管式、螺旋卷式和中空纤维式四种。其中大部分的气体分离膜组件均成型于中空纤维式，接近或少于20％的成型于螺旋卷式。渗透性和选择性是评价气体分离膜性能的两个重要指标。评价渗透性和选择性的物理量分别为渗透系数(P)和分离系数(αij)。渗透系数的定义为单位驱动压力(或逸度)下某气体组分的稳态气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用n根膜丝制作膜组件小样；所述膜丝的材质与待测算膜组件中的膜丝材质相同，即同一种膜材料制成的相同型号或不同型号的中空纤维膜丝；S2：通过富氮性能实验测试S1制作的膜组件小样的空分性能，获取膜组件小样在不同氮气纯度(CN2，％)条件下的氮气产率(Q2，Nm

【技术特征摘要】
1.一种基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用n根膜丝制作膜组件小样；所述膜丝的材质与待测算膜组件中的膜丝材质相同，即同一种膜材料制成的相同型号或不同型号的中空纤维膜丝；S2：通过富氮性能实验测试S1制作的膜组件小样的空分性能，获取膜组件小样在不同氮气纯度(CN2，％)条件下的氮气产率(Q2，Nm3/H)和氮气回收率(ηN2，％)；S3：根据步骤S2中的氮气纯度(CN2，％)、氮气产率(Q2，Nm3/H)和氮气回收率(ηN2，％)，计算该中空纤维膜组件小样的空气进气流速(Q1，Nm3/H)、氮气渗透流速(QN2，Nm3/H)和氧气渗透流速(QO2，Nm3/H)：Q1＝CN2×Q2/ηN2/0.78(1)QN2＝0.78×Q1-CN2×Q2(2)QO2＝0.21×Q1-(1-CN2)×Q2(3)；S4：根据步骤S3计算的氮气、氧气渗透流速QN2、QO2和根据待测算膜组件空分性能实验数据计算得到相应的氮气、氧气渗透流速分别计算得到待测算膜组件在相同实验条件下相较于膜组件小样的氧气渗透流速之比和氮气渗透流速之比S5：根据公式(4)计算待测算膜组件膜丝装填根数nx；其中，l小样为膜组件小样膜丝有效长度；d小样为膜组件小样膜丝外径；n为膜组件小样膜丝装填根数；lx和dx分别为待测算膜组件膜丝有效长度和丝外径。2.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈占营，黑东炜，刘蜀疆，常印忠，
申请(专利权)人：北京放射性核素实验室，西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11