膜分离系统及富氧空气的制备系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种膜分离系统及富氧空气的制备系统和方法。膜分离系统中，一级膜通过管道与二级膜串联，管道上设有第一阀门；第一连通管的一端与一级膜的入口连通，第一连通管的另一端与二级膜的入口连通，第一连通管上设有第二阀门；第二连通管的一端与一级膜的富氮出口连通，第二连通管的另一端与二级膜的富氮出口连通，第二连通管上设有第三阀门；第三连通管的一端与二级膜的第二富氧出口连通，第三连通管的另一端与一级膜的第一富氧出口连通，第三连通管上设有第四阀门。本发明专利技术通过两级膜的串联、并联或优选的回流操作，可以调节富氧空气的浓度，也可以产生两种不同浓度的富氧空气；在满足富氧空气浓度的前提下，可调节富氮空气的氧含量。空气的氧含量。空气的氧含量。

【技术实现步骤摘要】
膜分离系统及富氧空气的制备系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种膜分离系统及富氧空气的制备系统和方法。

技术介绍

[0002]现有技术中富氧空气的制备系统及方法仅能制备一路富氧空气，制备的富氧空气浓度较低，并且难以收集及控制富氮空气的浓度；另外，由于现有技术的制备系统及方法的缺陷，分离膜的损耗较为严重，具体如下：
[0003]中国专利CN103868061A公开了一种适用于水泥窑的环保型富氧燃烧方法及其装置。该方法及装置该装置仅能制备的一路富氧空气，且富氧浓度仅为25
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30％，可调范围小。
[0004]中国专利CN201507941U公开了一种采用中空纤维分离膜的富氧空气助燃节能装置。该装置输出的富氧空气含水率低，氧含量稳定，通过增加膜组件可容易地扩大装置的富氧空气产量，适用于各种工业锅炉的助燃节能。但该装置仅能制备的一路富氧空气，且富氧浓度仅为23
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40％，可调范围小；也无法调节富氮空气的浓度。
[0005]中国专利CN203586262U公开了一种膜法制氧的干燥富氧空气助燃系统。该系统仅能制备一路富氧空气，富氧浓度仅为25
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30％，且不可调；采用真空泵为进气动力，采用的膜材料耐压力低，且未对空气进行除尘、除油、加热等预处理，影响膜的使用寿命；使用了干式罗茨真空泵，虽然解决了水环真空泵后空气含水率高影响燃烧效率的问题，但将常温空气加热后造成温度过高，为下游用户使用带来安全隐患，需要再行降温后使用，产生能量的浪费；无法调节富氮空气的浓度；未详细描述膜分离器的结构。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要是为了克服现有技术中无法制备多种高浓度的富氧空气，并且所产富氧浓度不可调的缺陷，而提供了一种膜分离系统及富氧空气的制备系统和方法。本专利技术通过两级膜的串联、并联或优选的回流操作，可以调节富氧空气的浓度，也可以产生两种不同浓度的富氧空气；进行除水、除油、除杂等预处理过程，延长膜的寿命，提高燃烧效率；采用氮氧系数较低的分离膜，制得高浓度的富氧空气；在满足富氧空气浓度的前提下，可调节富氮空气的氧含量。
[0007]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题。
[0008]本专利技术提供了一种膜分离系统，包括：一级膜、二级膜、第一连通管、第二连通管和第三连通管；
[0009]所述一级膜通过管道与所述二级膜串联，且所述管道上设有第一阀门；
[0010]所述第一连通管的一端与所述一级膜的入口连通，所述第一连通管的另一端与所述二级膜的入口连通，所述第一连通管上设有第二阀门；
[0011]所述第二连通管的一端与所述一级膜的富氮出口连通，所述第二连通管的另一端与所述二级膜的富氮出口连通，所述第二连通管上设有第三阀门；
[0012]所述第三连通管的一端与所述二级膜的第二富氧出口连通，所述第三连通管的另
一端与所述一级膜的第一富氧出口连通，所述第三连通管上设有第四阀门。
[0013]本专利技术中，所述膜分离系统优选还包括第四连通管，所述第四连通管的一端与所述第二富氧出口连通，所述第四连通管的另一端与所述一级膜的入口连通，所述第四连通管上设有第五阀门。
[0014]本专利技术中，所述第一富氧出口的管道优选设有第六阀门；所述第二富氧出口的管道优选设有第七阀门；所述富氮出口的管道优选设有第八阀门。
[0015]本专利技术还提供了一种富氧空气的制备系统，所述富氧空气的制备系统包括：压缩机、第一过滤器、干燥机、第二过滤器、换热器、如上所述的膜分离系统、第一富氧空气缓冲罐、第二富氧空气缓冲罐和富氮空气缓冲罐；所述压缩机、所述第一过滤器、所述干燥机、所述第二过滤器、所述换热器和所述膜分离系统依次连接；
[0016]所述第一富氧出口与所述第一富氧空气缓冲罐连接；较佳地，所述第一富氧出口的管道上设有流量计和阀门；
[0017]所述第二富氧出口与所述第二富氧空气缓冲罐连接；较佳地，所述第二富氧出口的管道上设有流量计和阀门；
[0018]所述二级膜的富氮出口的管道与所述富氮空气缓冲罐连接；较佳地，所述二级膜的富氮出口的管道上设有流量计和自控阀。其中，所述膜分离系统可为一个或多个；当使用多个所述膜分离系统时，所述膜分离系统之间并联连接；多个所述膜分离系统的二级膜的富氮出口的管道可合并连通后，再优选与所述富氮空气缓冲罐连接；多个所述膜分离系统的一级膜的第一富氧出口的管道可合并连通后，再优选与所述第一富氧空气缓冲罐连接；多个所述膜分离系统的二级膜的第二富氧出口的管道可合并连通后，再优选与所述第二富氧空气缓冲罐连接。
[0019]其中，所述富氧空气的制备系统还可包括：第三过滤器、缓冲罐和引风机；所述第三过滤器可设于所述压缩机之前；所述缓冲罐可设于压缩机和第一过滤器之间；所述富氮空气缓冲罐的出口、所述第一富氧空气缓冲罐的出口和所述第二富氧空气缓冲罐的出口还分别可设有所述引风机，用于引入空气或低氧气体调整终产品浓度。
[0020]其中，所述第一富氧空气缓冲罐的出口和所述第二富氧空气缓冲罐的出口分别设有氧分析仪。
[0021]其中，所述压缩机可为本领域常规的一级压缩机，无需另设鼓风机或增压鼓风机。
[0022]其中，所述第一过滤器优选包括依次连接的前置过滤器和精密过滤器。
[0023]其中，所述干燥机可为本领域常规的冷冻式干燥机或微热再生干燥机，所述干燥机用于降低压缩空气中的含水率，使压缩空气达到较佳的进膜条件；
[0024]其中，所述第二过滤器可包括后置过滤器。
[0025]其中，所述换热器可为本领域常规的电加热器或余热回收换热器，所述换热器的热源可以来自压缩机余热回收的热量或厂区现有设施余热回收的热量，根据加热器的使用需求及厂区条件，采用多种能量回收措施，实现综合节能。
[0026]本专利技术还提供了一种富氧空气的制备方法，将空气通入上述的富氧空气的制备系统，运行分离系统得到富氧空气和富氮空气。
[0027]其中，经所述压缩机压缩后的气体的压力优选为0.2
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1.0MPa，例如0.6
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1.0MPa或0.2
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0.6MPa。
[0028]其中，经所述第二过滤器处理后的气体的含尘量优选≤0.1mg/Nm3，含油量优选≤0.01mg/Nm3，压力露点优选≤10℃。
[0029]其中，经所述换热器加热后的气体的温度优选为10
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70℃，例如10
‑
25℃、25
‑
40℃、35
‑
55℃或55
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70℃。
[0030]其中，所述膜分离系统的一级膜和二级膜均为本领域常规的中空纤维膜和/或卷式膜。
[0031]其中，所述膜分离系统的一级膜和二级膜的工作温度均优选为15～70℃。
[0032]其中，所述膜分离系统的一级膜和二级膜的氮氧分离系数均优选为2
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10，例如2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜分离系统，其特征在于，所述膜分离系统包括：一级膜、二级膜、第一连通管、第二连通管和第三连通管；所述一级膜通过管道与所述二级膜串联，且所述管道上设有第一阀门；所述第一连通管的一端与所述一级膜的入口连通，所述第一连通管的另一端与所述二级膜的入口连通，所述第一连通管上设有第二阀门；所述第二连通管的一端与所述一级膜的富氮出口连通，所述第二连通管的另一端与所述二级膜的富氮出口连通，所述第二连通管上设有第三阀门；所述第三连通管的一端与所述二级膜的第二富氧出口连通，所述第三连通管的另一端与所述一级膜的第一富氧出口连通，所述第三连通管上设有第四阀门。2.如权利要求1所述的膜分离系统，其特征在于，所述膜分离系统还包括第四连通管，所述第四连通管的一端与所述第二富氧出口连通，所述第四连通管的另一端与所述一级膜的入口连通，所述第四连通管上设有第五阀门。3.如权利要求1所述的膜分离系统，其特征在于，所述第一富氧出口的管道设有第六阀门；所述第二富氧出口的管道设有第七阀门；所述富氮出口的管道设有第八阀门。4.一种富氧空气的制备系统，其特征在于，所述富氧空气的制备系统包括：压缩机、第一过滤器、干燥机、第二过滤器、换热器、如权利要求1
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3任一项所述的膜分离系统、第一富氧空气缓冲罐、第二富氧空气缓冲罐和富氮空气缓冲罐；所述压缩机、所述第一过滤器、所述干燥机、所述第二过滤器、所述换热器和所述膜分离系统依次连接；所述第一富氧出口与所述第一富氧空气缓冲罐连接；较佳地，所述第一富氧出口的管道上设有流量计和阀门；所述第二富氧出口与所述第二富氧空气缓冲罐连接；较佳地，所述第二富氧出口的管道上设有流量计和阀门；所述二级膜的富氮出口的管道与所述富氮空气缓冲罐连接；较佳地，所述二级膜的富氮出口的管道上设有流量计和自控阀。5.如权利要求4所述富氧空气的制备系统，其特征在于，所述膜分离系统为一个或多个；当使用多个所述膜分离系统时，所述膜分离系统之间并联连接；多个所述膜分离系统的二级膜的富氮出口的管道合并连通后，再与所述富氮空气缓冲罐连接；多个所述膜分离系统的一级膜的第一富氧出口的管道合并连通后，再与所述第一富氧空气缓冲罐连接；多个所述膜分离系统的二级膜的第二富氧出口的管道合并连通后，再与所述第二富氧空气缓冲罐连接。6.如权利要求4所述富氧空气的制备系统，其特征在于，所述富氧空气的制备系统还包括：第三过滤器、缓冲罐和引风机；所述第三过滤器设于所述压缩机之前；所述缓冲罐设...

【专利技术属性】
技术研发人员：周海明，陈静，刘根廷，周天睿，
申请(专利权)人：中化浙江膜产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：