多級并聯式膜制氣裝置的制作方法
1.本實用新型涉及一種多級并聯式膜制氣裝置。
背景技術：
2.氣體膜分離技術是20世紀70年代開發成功的新一代氣體分離技術，其原理是利用具有特殊選擇分離性的有機高分子和無機材料，形成不同形態結構的膜，在一定的壓力驅動下，借助氣體中各組分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜內溶解－擴散上的差異，即滲透速率差而達到分離或特定組份富集的目的。
3.膜空氣分離制氮、制富氧設備有如下特點：技術先進，是常溫空氣分離的最新技術；沒有噪音，完全靜態運行，滿足環保要求；沒有運動部件，設備維護保養少；連續運行可靠性高、設備使用壽命長，可達10年以上；增容簡單，僅僅需要并聯增加膜件、增加原料壓縮空氣量即可；與psa比較，可以不設置空氣、氮氣緩沖罐，體積小、重量輕，是移動式制氮、制富氧設備的不二選擇；氮氣產品露點低，長期連續運行條件下，可達-70℃露點；氣體產品潔凈，無任何灰塵、顆粒；開停機方便迅速，操作簡單，能在短時間內生產出合格氣體；設備形式可以根據用戶應用要求設計，可以是箱式、撬裝式或集裝箱式；設備對土建無任何特殊要求，安裝費用低；對環境無特殊要求，可在惡劣工況下運行。
4.在當今膜組件廠家眾多、膜組特性變化豐富、運行工況復雜的條件下，構建一種操作簡單且具有通用性和普適性的，優化運行管控體系，是膜法氣體分離流程亟需解決的問題。
技術實現要素：
5.本實用新型提供了一種多級并聯式膜制氣裝置，解決上現有技術存在的技術問題，采用如下的技術方案：
6.一種多級并聯式膜制氣裝置，包含：進口調節閥、第一手動閥、壓縮空氣來流總管儀表、第二手動閥、多個標準制氣單元、第三手動閥、富氮儀表、第四手動閥、富氮出口總管調節閥、第五手動閥、富氧儀表、第六手動閥、富氧出口管道調節閥、第七手動閥；
7.所述進口調節閥、所述第一手動閥、所述壓縮空氣來流總管儀表和所述第二手動閥通過管路依次連接，所述第二手動閥的另一端連接至多個所述標準制氣單元的進氣端；
8.所述第三手動閥、所述富氮儀表、所述第四手動閥、所述富氮出口總管調節閥通過管路依次連接，所述第三手動閥的另一端連接至多個所述標準制氣單元的氮氣出氣端；
9.所述第五手動閥、所述富氧儀表、所述第六手動閥、所述富氧出口管道調節閥和所述第七手動閥，所述第五手動閥的另一端通過管路連接至多個所述標準制氣單元的氧氣出氣端。
10.進一步地，所述多級并聯式膜制氣裝置還包含：儲氣罐進口閥、儲氣罐和儲氣罐出口閥；
11.所述儲氣罐進口閥、所述儲氣罐和所述儲氣罐出口閥依次通過管道連接，所述儲
氣罐出口閥的另一端通過管路連接至所述進口調節閥。
12.進一步地，所述多級并聯式膜制氣裝置還包含：進口手動閥、富氮儲氣罐和出口手動閥；
13.所述進口手動閥、所述富氮儲氣罐和所述出口手動閥通過管路依次連接，所述進口手動閥的另一端通過管路連接至所述富氮出口總管調節閥。
14.進一步地，所述多級并聯式膜制氣裝置還包含：第八手動閥和富氧儲氣罐；
15.所述第八手動閥的一端通過管路連接至所述富氧出口管道調節閥且另一端連接至所述富氧儲氣罐，所述富氧儲氣罐的另一端通過管路連接至所述第七手動閥。
16.進一步地，每個所述標準制氣單元都包含膜組件。
17.進一步地，每個所述標準制氣單元都包含所述膜組件。
18.進一步地，多個所述膜組件并聯。
19.進一步地，每個所述膜組件的富氮氣體流程和富氧氣體流程是相等的。
20.本實用新型的有益之處在于所提供的多級并聯式膜制氣裝置，采用并聯式制氣方式，制氣效率高。
附圖說明
21.圖1是本實用新型的一種多級并聯式膜制氣裝置的示意圖；
22.圖2是本實用新型的一種多級并聯式膜制氣方法的示意圖。
具體實施方式
23.為了使本領域的技術人員更好地理解本技術的技術方案，下面結合具體實施例對申請的優選實施方案進行描述，但是應當理解，附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本技術的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關系僅用于示例性說明，不能理解為對本技術的限制。
24.下面結合附圖和實施例對本技術作進一步的說明，但并不作為對本技術限制的依據。
25.如圖1所示為本技術的一種多級并聯式膜制氣裝置，包含：進口調節閥4、第一手動閥5、壓縮空氣來流總管儀表6、第二手動閥7、多個標準制氣單元8、第三手動閥9、富氮儀表10、第四手動閥11、富氮出口總管調節閥12、第五手動閥16、富氧儀表17、第六手動閥18、富氧出口管道調節閥19、第七手動閥20。其中，進口調節閥4、第一手動閥5、壓縮空氣來流總管儀表6和第二手動閥7通過管路依次連接，第二手動閥7的另一端連接至多個標準制氣單元8的進氣端。第三手動閥9、富氮儀表10、第四手動閥11、富氮出口總管調節閥12通過管路依次連接，第三手動閥9的另一端連接至多個標準制氣單元8的氮氣出氣端。第五手動閥16、富氧儀表17、第六手動閥18、富氧出口管道調節閥19和第七手動閥20，第五手動閥16的另一端通過管路連接至多個標準制氣單元8的氧氣出氣端。每個標準制氣單元8都包含多個并聯的膜組件21。壓縮空氣來流總管儀表6、富氮儀表10和富氧儀表17在線實時監測對應介質的壓力、溫度、流量和濃度等參數。
26.優選的是，多級并聯式膜制氣裝置還包含：儲氣罐進口閥1、儲氣罐2和儲氣罐出口
閥3。儲氣罐進口閥1、儲氣罐2和儲氣罐出口閥3依次通過管道連接，儲氣罐出口閥3的另一端通過管路連接至進口調節閥4。
27.更優選的是，多級并聯式膜制氣裝置還包含：進口手動閥13、富氮儲氣罐14和出口手動閥15。進口手動閥13、富氮儲氣罐14和出口手動閥15通過管路依次連接，進口手動閥13的另一端通過管路連接至富氮出口總管調節閥12。
28.作為可選的實施方式，所述多級并聯式膜制氣裝置還包含：第八手動閥和富氧儲氣罐。所述第八手動閥的一端通過管路連接至所述富氧出口管道調節閥19且另一端連接至所述富氧儲氣罐，所述富氧儲氣罐的另一端通過管路連接至所述第七手動閥20。
29.從流體力學的角度出發，考慮多邊環境工況和生產和在強度條件下，多個膜組件21并行運行過程中的動態水力平衡問題。本技術對于氧氣流程和氮氣流程的設計，采用同程式的設計理念，即每個膜組件21的進出口管道配置好后，從進口到出口，膜組件21對應的管網阻力完全一致。多個標準制氣單元88按照本技術提出的同程式并行運行。本技術的同程式含義包括兩重:1)在本技術對應的管路體系下，標準制氣單元8中，各個膜組件21的富氮氣體流程和富氧氣體流程，均為同程式。即每個標準制氣單元88對應的各個膜組件21的管網水力特征完全一致；2)整個制氣流程中，多個制氣單元8同程式管網。這兩重同程式設計，從根本上確保每個膜組件21水力特性完全相同，從而為后續控制的準確開展奠定管網水力特性基礎。
30.本技術基于同程式的理念，標準制氣單元8的控制，可以通過進出口總管條調節閥來實現。這樣就大幅簡化了控制的維度和控制難度。
31.本技術中，對于氧氣側流動管路體系，采用富氧出口管道調節閥19全開的控制策略，通過富氮氣體側出口調節閥開度的調整，來調整成品氧氣的參數。
32.氧氣側閥門全開條件下，在同程式調控體系中，通過氮氣側出口總閥門的統一調節，從而控制成品氧氣的濃度和流量。對應的成品氧氣濃度設定值為ε0，允許波動范圍為δε，即成品氧氣濃度在ε0±
δε范圍內波動。給定的膜組件21和工況條件下，實測成品氧氣流量為q
o2
。成品氧氣總管上對這兩個參數進行實時可視化采集和監測。
33.具體而言，如圖2所示，本技術公開一種多級并聯式膜制氣方法，用于前述的多級并聯式膜制氣裝置，在多級并聯式膜制氣裝置運行的過程中，將富氧出口管道調節閥19調節至最大，包含以下步驟：
34.通過富氧儀表17讀取當前的氧氣濃度。
35.判斷氧氣濃度是否在預設濃度范圍內。在本技術中，需要確保氧氣濃度ε應該在ε0±
δε之間。
36.若氧氣濃度在預設濃度范圍，則讀取當前的富氮出口總管調節閥12的開度值，當開度值在預設開度范圍內，則完成本次調節流程。在本技術中，富氮出口總管調節閥12的開度的預設開度范圍為大于等于85％且小于等于100％。該值范圍可以根據具體需求進行設定。
37.進一步地，多級并聯式膜制氣方法還包含：
38.若氧氣濃度不在預設濃度范圍內，則判斷氧氣濃度過大還是過小。所謂氧氣濃度過小是指氧氣濃度比預設濃度范圍的最小值小，即ε＜ε
0-δε，所謂氧氣濃度過大指氧氣濃度比預設濃度范圍的最大值大，即ε＞ε0+δε。
39.若氧氣濃度過小則進入上調流程：
40.讀取當前的富氮出口總管調節閥12的開度值，并判斷開度值是否在預設開度范圍內。
41.若開度值在預設開度范圍內，則提高混合壓縮空氣的供應量。
42.讀取當前的氧氣濃度，并判斷其是否過小。
43.若氧氣濃度大于預設濃度范圍的最小值，輸出相關參數，完成本次調節流程。
44.若開度值不在預設開度范圍內，則增加富氮出口總管調節閥12的開度。
45.讀取當前的氧氣濃度，并判斷其是否過小。
46.若氧氣濃度仍然過小，則判斷開度值是否在預設開度范圍內。
47.若開度值在預設開度范圍內，則跳入到：提高混合壓縮空氣的供應量的步驟中。
48.進一步地，若氧氣濃度過大則進入下調流程：
49.讀取當前的富氮出口總管調節閥12的開度值，并判斷開度值是否在預設開度范圍內。
50.若開度值在預設開度范圍內，則進入第一減小步驟：減小混合壓縮空氣的供應量。
51.讀取當前的氧氣濃度，并判斷其是否過大。
52.若氧氣濃度小于預設濃度范圍的最大值，輸出相關參數，完成本次調節流程。
53.進一步地，多級并聯式膜制氣方法還包含：
54.若開度值不在預設開度范圍內，則進入第二減小步驟：減小混合壓縮空氣的供應量。
55.讀取當前的氧氣濃度，并判斷其是否過大。
56.若氧氣濃度小于預設濃度范圍的最大值，則增加富氮出口總管調節閥12的開度。
57.讀取當前的氧氣濃度，并判斷其是否過大。
58.若氧氣濃度小于預設濃度范圍的最大值，則跳入第二減小步驟：減小混合壓縮空氣的供應量。
59.若氧氣濃度大于預設濃度范圍的最大值，則判斷開度值是否在預設開度范圍內。
60.若開度值不在預設開度范圍內，則跳入第二減小步驟：減小混合壓縮空氣的供應量。
61.若開度值在預設開度范圍內，則跳入第一減小步驟：減小混合壓縮空氣的供應量。
62.以上顯示和描述了本技術的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本技術，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本技術的保護范圍內。
技術特征：
1.一種多級并聯式膜制氣裝置，其特征在于，包含：進口調節閥、第一手動閥、壓縮空氣來流總管儀表、第二手動閥、多個標準制氣單元、第三手動閥、富氮儀表、第四手動閥、富氮出口總管調節閥、第五手動閥、富氧儀表、第六手動閥、富氧出口管道調節閥、第七手動閥；所述進口調節閥、所述第一手動閥、所述壓縮空氣來流總管儀表和所述第二手動閥通過管路依次連接，所述第二手動閥的另一端連接至多個所述標準制氣單元的進氣端；所述第三手動閥、所述富氮儀表、所述第四手動閥、所述富氮出口總管調節閥通過管路依次連接，所述第三手動閥的另一端連接至多個所述標準制氣單元的氮氣出氣端；所述第五手動閥、所述富氧儀表、所述第六手動閥、所述富氧出口管道調節閥和所述第七手動閥，所述第五手動閥的另一端通過管路連接至多個所述標準制氣單元的氧氣出氣端。2.根據權利要求1所述的多級并聯式膜制氣裝置，其特征在于，所述多級并聯式膜制氣裝置還包含：儲氣罐進口閥、儲氣罐和儲氣罐出口閥；所述儲氣罐進口閥、所述儲氣罐和所述儲氣罐出口閥依次通過管道連接，所述儲氣罐出口閥的另一端通過管路連接至所述進口調節閥。3.根據權利要求2所述的多級并聯式膜制氣裝置，其特征在于，所述多級并聯式膜制氣裝置還包含：進口手動閥、富氮儲氣罐和出口手動閥；所述進口手動閥、所述富氮儲氣罐和所述出口手動閥通過管路依次連接，所述進口手動閥的另一端通過管路連接至所述富氮出口總管調節閥。4.根據權利要求3所述的多級并聯式膜制氣裝置，其特征在于，所述多級并聯式膜制氣裝置還包含：第八手動閥和富氧儲氣罐；所述第八手動閥的一端通過管路連接至所述富氧出口管道調節閥且另一端連接至所述富氧儲氣罐，所述富氧儲氣罐的另一端通過管路連接至所述第七手動閥。5.根據權利要求1所述的多級并聯式膜制氣裝置，其特征在于，每個所述標準制氣單元都包含膜組件。6.根據權利要求5所述的多級并聯式膜制氣裝置，其特征在于，每個所述標準制氣單元都包含所述膜組件。7.根據權利要求6所述的多級并聯式膜制氣裝置，其特征在于，多個所述膜組件并聯。8.根據權利要求7所述的多級并聯式膜制氣裝置，其特征在于，每個所述膜組件的富氮氣體流程和富氧氣體流程是相等的。
技術總結
本實用新型公開了一種多級并聯式膜制氣裝置，包含：進口調節閥、第一手動閥、壓縮空氣來流總管儀表、第二手動閥、多個標準制氣單元、第三手動閥、富氮儀表、第四手動閥、富氮出口總管調節閥、第五手動閥、富氧儀表、第六手動閥、富氧出口管道調節閥、第七手動閥；第三手動閥、富氮儀表、第四手動閥、富氮出口總管調節閥通過管路依次連接，第三手動閥的另一端連接至多個標準制氣單元的氮氣出氣端；第五手動閥、富氧儀表、第六手動閥、富氧出口管道調節閥和第七手動閥，第五手動閥的另一端通過管路連接至多個標準制氣單元的氧氣出氣端；制氣單元包含多個并聯的膜組件。本實用新型的多級并聯式膜制氣裝置，采用并聯式制氣方式，制氣效率高。制氣效率高。制氣效率高。
