膜组件测试方法技术

本发明专利技术公开了一种膜组件测试方法，包括：将原料气从原料气储罐通过原料气输送管路输送至膜组件；在膜组件中将原料气分离为渗透气和渗余气；以及通过气体分析仪对渗透气和渗余气分别进行分析，该方法还包括步骤：设置渗余气回流管路，将从膜组件内流出的渗余气通过所述渗余气回流管路返回原料气储罐；和设置渗透气回流管路，将从膜组件内流出的渗透气通过所述渗透气回流管路返回原料气储罐。根据本发明专利技术，能够以较少的气体消耗量和较低的成本实现对工业级膜组件的测试；并减少有毒有害、易燃易爆气体的排放，保障测试安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气体分离膜组件，具体涉及对气体分离膜组件的分离特性进行测试的方法。
技术介绍
气体分离膜对不同种类气体分子的透过率和选择性不同，因而可以利用气体分离膜从气体混合物中选择分离某种气体，如分离空气中的氮气和氧气分别制取纯氮和富氧空气，分离合成氨尾气中的氮气和氢气，分离天然气中的二氧化碳和甲烷等。另外，气体分离膜还可以用于过滤和消除汽车和工业排出废气中的污染物，因此其应用领域非常广泛。气体分离膜组件是膜分离系统的基本组成单元。一般地，膜组件是将若干面积的膜置于耐压金属或非金属膜壳内，用树脂粘合剂将膜与膜壳固定而形成的分离单元。膜将膜组件内的空间分成两个部分，流体仅能透过膜从其中的一部分到达另一部分。将气体分离膜组件安装于膜分离系统之前需要进行性能测试。测试目的有两个 第一是检测膜组件内部是否有泄漏点，如果存在泄漏点，则原料气体将通过泄漏点从膜的原料侧进入渗透侧，使膜组件失去分离功能；第二是检测膜组件的分离性能，即膜对于被分离气体中各组分的渗透通量和选择性。测试气体既可以是纯气，如纯氮、纯氧、纯二氧化碳等，也可以是含量确定的混合气，如甲烷浓度为60%、二氧化碳浓度为40%的模拟沼气，氮气浓度为85%、二氧化碳浓度为15%的模拟烟道气。现有的一种实验室膜组件测试装置如图1所示，其包括吹扫气钢瓶10’、原料气钢瓶20’、膜组件30’以及气相色谱40’。膜组件30’由膜33’分为原料侧31’和渗透侧32’。 原料气钢瓶20’通过管道21’连接到膜组件30’的原料侧31’。吹扫气钢瓶10’通过管道 11，连接到膜组件30，的渗透侧32，。并且，膜组件30，的渗透侧32，通过管道41，连接到气相色谱40 ’，膜组件30 ’的原料侧31 ’通过管道51 ’连接到流量计50，。此外，在管道11， 和21’上分别设置有减压阀61’和62’，用于对钢瓶气减压。在管道51’上设置在背压阀 63’，用于调节膜组件30’内的压力。上述膜组件测试装置的工作过程如下将原料气从原料气钢瓶20’经过管道21’ 供给到膜组件30’的原料侧31’。进入膜组件30’的原料气的一部分能够经由膜33’渗透到膜组件30’的渗透侧32’成为渗透气，原料气的其余部分不能经由膜33’渗透而成为渗余气。同时，将吹扫气从吹扫气钢瓶10’经过管道11’供给到膜组件30’的渗透侧32’，吹扫气用于携带渗透过膜的渗透气作为被测气体经管道41’进入气相色谱40’。气相色谱40’ 用于分析渗透过膜的气体的组分浓度，从而了解膜的渗透特性。另一方面，膜组件30’的原料侧31’中的渗余气则经管道51’进入流量计50’，用于计量渗余气的流量。上述测试方法的特点是(1)原料气和吹扫气都由高压钢瓶供给；(2)渗透气被吹扫气携带进入色谱分析后被排放在环境中，渗余气经过流量计计量后也排放在环境中；(3) 渗透过膜的渗透气被吹扫气携带进入气相色谱进行分析。该方法适合于膜面积较小(一般只有几十cm2)的膜组件的实验室测试。由于膜面积较小，所需测试气体流量很小，一般只3要1 2L/min的流量即可满足测试要求，一只标准钢瓶0OL容量、IOMI3a压力)可以连续测试2000 4000小吋。只要通风条件良好，这种流量的测试气体排放到环境中不至于发生危险。另外，膜面积较小，渗透过膜的渗透气流量很小，一般仅为几十mL/min，使用吹扫气将渗透气携带进入气相色谱柱便于检测滲透气组分。但是，上述现有测试装置和方法不能应用于测试エ业级膜组件。エ业级膜组件的膜面积至少在1.0m2以上，有的达到几十m2，用于测试エ业级膜组件的气体流量很大，有时可达10Nm3/h以上，如果采用上述实验室测试装置的测试方法，将产生下列问题(1)测试气体流量较大，高压钢瓶容量有限(一般钢瓶容积为40L，压カ为lOMPa，換算为标准状态下气体容量约4Nm3)，不到半小时便能用掉ー瓶气体，即使用汇流排串联多个钢瓶，也很难满足超过M小时的连续测试。当钢瓶气压カ降低到测试压力以下吋，必须中断测试更换钢瓶。大量使用钢瓶气作为测试气源使测试成本很高。(2)对于某些有毒有害、易燃易爆的测试气体，渗余气和渗透气直接排放到环境中危害很大，容易引发安全事故。例如测试气体为模拟沼气时，排放到环境中的甲烷气体浓度达到5 15%能形成爆炸性气氛。( 由于エ 业级膜组件膜面积较大，渗透过膜的气体流量也较大，用吹扫气携帯渗透气进入气相色谱柱进行测试难以实现。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述现有技术中的至少ー个缺陷，提供一种适用于エ业级膜组件测试的测试方法。根据本专利技术提出一种，包括以下步骤将原料气从原料气储罐通过原料气输送管路输送至膜组件；在膜组件中将原料气分离为渗透气和渗余气；以及通过气体分析仪对渗透气和渗余气分别进行分析，其中，所述方法还包括步骤设置渗余气回流管路，将从膜组件内流出的渗余气通过所述渗余气回流管路返回原料气储罐；和设置渗透气回流管路，将从膜组件内流出的将从膜组件内流出的渗透气通过所述渗透气回流管路返回原料气储罐。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述方法包括以下步骤设置气体取样管路，通过所述气体取样管路对通过膜组件分离的渗透气和渗余气分别进行取样，并将被取样的气体输送到气体分析仪。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述气体取样管路的两端分别连接在渗透气回流管路和渗余气回流管路上，并且，在所述气体取样管路中设置三通阀，该三通阀的两个输入端ロ分别接收被取样的渗透气和渗余气，该三通阀的输出端ロ连接到气体分析仪。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述方法包括以下步骤在所述原料气输送管路上依次设置压缩机、流量计和压縮原料气储罐，使来自原料气储罐的原料气依次经过压缩机、流量计和压縮原料气储罐后被输送到所述膜组件。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述方法包括以下步骤设置水蒸汽供给管路， 所述水蒸汽供给管路连接到压缩原料气储罐和膜组件之间，使从压缩原料气储罐流出的压缩原料气与来自所述水蒸汽供给管路的水蒸气汇合后进入膜组件。据本专利技术的一个实施例，其中，所述方法包括以下步骤在所述水蒸汽供给管路上设置水罐、计量泵和加热炉，计量泵从水罐中将水定量泵入加热炉，加热炉将水汽化以产生水蒸汽。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述方法包括以下步骤在所述渗余气回流管路上依次设置背压阀、渗余气冻干机和流量计，使来自膜组件的渗余气依次经过背压阀、渗余气冻干机和流量计返回原料气储罐。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述方法包括以下步骤在所述渗透气回流管路上依次设置第一渗透气缓冲罐、真空泵、第二渗透气缓冲罐、渗透气压缩机和渗透气冻干机，使来自膜组件的渗透气依次经过第一渗透气缓冲罐、真空泵、第二渗透气缓冲罐、渗透气压缩机和渗透气冻干机返回原料气储罐。本专利技术的，涉及一种膜组件测试装置，包括原料气储罐，用于储存原料气；膜组件，用于将原料气分离为渗透气和渗余气；原料气输送管路，用于将原料气从原料气储罐输送至膜组件，以及气体分析仪，用于对通过膜组件分离的渗透气或渗余气进行分析，其中，所述膜组件测试装置还包括渗余气回流管路，从膜组件内流出的渗余气通过所述渗余气回流管路返回原料气储罐，和渗透气回流管路，从膜组件内流出的渗透气通过所述渗透气回流管路返回原料气储罐。其中，所述膜组件测试装置还包括气体取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡彦，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：