1. 膜分離技術(shù)
首先介紹膜分離的原理:當(dāng)兩種或兩種以上的氣體混合物通過高分子膜時,由于各種氣體在膜中溶解度和擴(kuò)散系數(shù)的差異, 導(dǎo)致不同氣體在膜中相對滲透速率不同。 根據(jù)這一特性,可將各種氣體分為“快氣”和“慢氣” 。當(dāng)混合氣體在驅(qū)動力--膜兩側(cè)壓力差作用下,滲透速率相對快的氣體過膜后,在膜的滲透側(cè)被富集,而滲透速率相對較慢的氣體膜的滯留側(cè)被富集,從而達(dá)到混合氣體分離之目的。
采用膜分離技術(shù)制成的膜分離制氮機(jī)是利用空氣中的O2和N2通過特制的中空纖維膜時滲透率不同的原理制成??諝庵械难鯕狻⑺绕渌s質(zhì),由于滲透速度快被很快作為廢氣排出,而 N2 由于滲透性差,被富集至膜的另一端,作為成品氣供用戶使用。膜分離制氧機(jī)選用的膜正好與膜分離制氮機(jī)的膜特性相反,留下的是氧氣,氮氣、水等其它氣體雜質(zhì)等被作為廢氣排出。
在我軍中,就裝備有大量采用膜分離技術(shù)制成的制氧車和制氮車。據(jù)有關(guān)資料顯示,杭氧于 1952 年就開始研制我國軍用空分設(shè)備,至今已研制、開發(fā)軍用空分成套設(shè)備 10 余個品種,包括空軍、海軍用的移動式制氧制氮車,機(jī)載制氧制氮設(shè)備,衛(wèi)星發(fā)射配套使用的液氧液氮設(shè)備等。
2. 變壓吸附技術(shù)(PSA)
變壓吸附技術(shù)利用吸附劑對氣體的選擇性吸附的特性進(jìn)行工作。 通常分變壓吸氮設(shè)備和變壓吸氧設(shè)備,兩者采用的吸附劑不同。
變壓吸附氮氣設(shè)備是采用碳分子篩為吸附劑,利用變壓吸附的原理來獲取氮氣的設(shè)備。利用空氣氧、氮在碳分子篩表面的吸附量的差異,即碳分子篩對 O2 的擴(kuò)散吸附遠(yuǎn)大于 N2,通過可編程序控制器 控制程控閥的啟閉,加壓吸附、減壓脫附的過程,完成 O2、N2 的分離,得到所需純度的 N2。
而變壓吸附制氧設(shè)備是以沸石分子篩吸附劑為核心, 根據(jù)吸附劑在較高壓力下選擇吸附氮氣,未被吸附的氧氣在吸附塔頂部聚集,作為產(chǎn)品氣輸出。當(dāng)處于吸附的吸附塔臨近吸附飽和之前,原料空氣停止進(jìn)氣,轉(zhuǎn)而向另一只完成再生的吸附塔均壓,隨后泄壓再生。被均壓的吸附塔引入原料空氣開始吸附。兩只吸附塔如此交替重復(fù),完成氧氣生產(chǎn)的工藝過程。
工業(yè)用變壓吸附制氧可采用超大氣壓吸附常壓解析流程、大氣壓吸附真空解析流程、穿透大氣壓吸附真空解析流程。