工作原理
利用氣體對中空纖維膜的滲透系數(shù)不同，進行氣體分離。不同種類的氣體透過膜時，滲透速率有差異，把滲透系數(shù)大的氣體稱為“快氣”，滲透系數(shù)小的氣體稱為“慢氣”。當(dāng)壓縮空氣從一端進入中空纖維管內(nèi)時，氧氣(快氣)很快從管內(nèi)透過管壁，而氮氣(慢氣)穿過中空纖維管，由另一端輸出，如圖4-8所示。中空纖維膜分離器是由耐壓的鋼殼和中空纖維管束組成的，其中中空纖維管壁即為起分離作用的膜，其結(jié)構(gòu)如圖4-9所示。
碳分子篩制氮機是20世紀70年代末開發(fā)成功的，其基本原理是用表面積極大的碳分子篩將氧吸附并排出高濃度的氮。中空纖維膜分離制氮機是在80年代出現(xiàn)的，其核心部件是由上百萬根像頭發(fā)絲一樣細的中空纖維并列纏繞而成的膜組，表4-3是碳分子篩制氮機和中空纖維膜制氮機的優(yōu)缺點對比。
工藝流程
圖4-10所示為中空纖維膜制氮機的工藝流程。其具體工作流程為:大氣或庫內(nèi)氣體由空壓機壓縮后升壓，變?yōu)閴嚎s空氣被送入高效過濾器進行除水、除油、除雜質(zhì)，以免中空纖維管堵塞影響分離效果;然后通過電加熱器加熱，以保證膜具有良好滲透系數(shù)和分離系數(shù)所要求的溫度，防止進入分離器的水分凝結(jié)影響分離效果，加熱溫度可以自動控制;由加熱器出來的壓縮空氣進入中空纖維膜分離器，可得到富氮氣體。富氮氣體經(jīng)過冷卻降溫后，可返回氣調(diào)庫。
選型計算
中空纖維膜制氮機選型計算的主要技術(shù)指標見表4-4。
