[發明專利]一種基于膜分離技術脫除壓縮空氣中水分的方法

無效

• 申請號: 201110348010.0
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102500197A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 丁艷賓;賈吉來;張敏;林峰;陳如真
• 申請（專利權）人: 上海奕材環保科技有限公司
• 主分類號: B01D53/26
• 分類號: B01D53/26;B01D53/22
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于壓縮空氣干燥技術領域，具體涉及一種采用負壓吸引膜分離滲透氣的壓縮空氣干燥方法。

背景技術

壓縮空氣是工業生產中應用最廣泛的氣體之一，如自動化控制過程的儀表氣源、生產線中氣動工具、氣動閥門、噴漆涂裝、礦用設備動力源等都離不開壓縮空氣；

因空氣壓縮后均帶有飽和的濕蒸汽，如不加以祛除，將造成嚴重的生產事故或影響產品質量，傳統的干燥方法采用冷凍干燥機、吸附干燥機等，以膜分離方法進行壓縮空氣干燥是近十幾年發展起來的新技術，它利用高分子分離膜材料優先透過水蒸氣的原理，在壓力驅動下水蒸氣快速透過膜而被祛除，通過簡單“過濾”式的方法除掉濕氣而獲得干燥的空氣，與傳統的方法相比，膜法干燥技術具有高效、節能、潔凈、設備簡單、操作方便、無污染、免維護、壽命長等優點，因而，該技術一面世即受到了人們的普遍重視。

實際上，所有薄膜對氣體都是可以滲透的，只不過滲透的程度不同而已，氣體膜分離技術是利用滲透的原理，即分子通過膜向化學勢降低的方向運動，首先運動至膜的外表面層上，并溶解于膜中，然后在膜的內部擴散至膜的內表面層解吸，其推動力為膜兩側的該氣體分壓差，由于混合氣體中不同組分的氣體通過膜時的速度不同，從而達到氣體分離/回收提純氣體的目的。

膜法壓縮空氣干燥一般多采用中空纖維高分子膜材料，高分子膜對混合氣體的分離效能，即分離系數以α表示，α越大越好，表明該分離膜具有對待分離組分的氣體具有較高的選擇性，例如，由上海偲達弗材料科技有限公司生產的中空纖維膜分離材料系通過相轉化法制取的聚亞酰胺材質的中空纖維膜，其對水與空氣組分的分離系數α（H2O/O2）達1500,?α（H2O/N2）達1100?，在對水的分離過程中，其分離動力為單組分分壓差。

目前，傳統的采用膜分離方法進行壓縮空氣干燥的技術一般采用直接滲透法，即壓縮空氣增壓至一定壓力后，經過濾器祛除空氣中的塵埃等顆粒類物質、液態水、油份等雜質，再經加熱或者不加熱直接進入膜分離器，在膜分離器中，因水分較空氣其它組分較容易滲透而自膜分離器的滲透側排除出系統，滯留側較難以滲透的空氣組分被收集而自滯留側排出即是已干燥的壓縮空氣，為了獲得露點更低（更干燥）的壓縮空氣，現有技術通常采用已干燥后的產品氣（即干燥的壓縮空氣）對膜的滲透側進行吹掃的方法，以期降低滲透側水的分壓，帶出水蒸氣，加強水分的滲透，以獲得更干燥的壓縮空氣，但顯然，為了獲得更干燥的壓縮空氣，這樣的方法將浪費大量的干燥后的產品（干燥空氣），間接的體現在浪費了大量的壓縮空氣，能源損失巨大。

發明內容

本發明的目的在于提出一種效率高、能耗省的有效脫除壓縮空氣中水分的方法。

本發明提出的有效脫除壓縮空氣中水分的方法，是采用負壓吸引的膜分離干燥方法，即通過在膜分離器的滲透側（也稱為低壓側、負壓側）建立一定程度的負壓，來實現壓縮空氣干燥。在膜分離器滲透側施加一定程度的負壓可降低滲透側的水蒸氣分壓，加強膜分離的滲透過程，相比于用消耗干燥的壓縮空氣實施吹掃的方法，較為節約能源；尤其結合采用原料空氣壓縮機進行施加一定程度的負壓，更使系統結構簡單，并且，由于不采用或者盡量少用已經干燥的壓縮空氣（產品氣）吹掃滲透側的水蒸氣以降低滲透側的水蒸氣分壓，因而顯得更能節約能源。

為了實現負壓吸引的膜分離干燥方法，本發明設計了負壓吸引的膜分離干燥裝置。該裝置包括：?

至少一臺升壓設備AB01，用以將原料氣升壓到一定的壓力；該升壓設備AB01可以是一臺壓縮機；

一個緩沖罐PV01，其入口通過管道與升壓設備AB01的出口連接；

一臺過濾器AF03；其入口通過管道與緩沖罐PV01的出口連接；

一組膜分離器M01，其中，每個膜分離器至少有三個開口：一個原料氣入口A0，一個滯留氣出口A1，一個滲透氣出口A2；還可以有一個吹掃氣入口A3；膜分離器中的膜分離材料（分離膜）至少分成兩側，一側為正壓側，一側為負壓側，正壓側也即膜分離器的原料氣側，也稱為高壓側、滯留氣側，負壓側也即膜分離器的滲透氣側，也稱為低壓側、負壓側；原料氣入口A0通過管道與過濾器AF03連接；滯留氣出口A1輸出經分離干燥的壓縮空氣，滲透氣出口A2輸出帶水蒸氣的氣體；吹掃氣入口A3用于通入吹掃氣體；

一個背壓調節閥WTV101以及一個截止閥JV01，背壓調節閥WTV101串接在膜分離器M01滯留氣出口A1之后，用以穩定膜分離器的壓力；截止閥JV01串接于背壓調節閥WTV101之后，用以調節壓縮空氣出口流量。