[發(fā)明專利]一種膜分離節(jié)能裝置和方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110648173.4
• 申請(qǐng)日: 2021-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN115463524A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于品華;孔凡敏;趙運(yùn)生;蘇豪;吳小蓮;徐莉;張葉;朱燕;肖昂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中石化南京化工研究院有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司
• 主分類號(hào): B01D53/22
• 分類號(hào): B01D53/22;F28D21/00
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;唐路陽

1.一種膜分離節(jié)能裝置，其特征在于，包括：

原料氣緩沖罐，

壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)的入口與所述原料氣緩沖罐的出口連通；

壓縮氣/膨脹氣換熱器，所述壓縮氣/膨脹氣換熱器的入口與所述壓縮機(jī)的出口連通；

膜分離器，所述膜分離器的入口與壓縮氣/膨脹氣換熱器的出口連通；

膨脹機(jī)，所述膨脹機(jī)分別與所述壓縮氣/膨脹氣換熱器和所述膜分離器連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜分離節(jié)能裝置，其特征在于，所述膨脹機(jī)為氣體軸承透平膨脹機(jī)；優(yōu)選地，所述膨脹機(jī)通過聯(lián)軸器與所述壓縮機(jī)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜分離節(jié)能裝置，其特征在于，所述膜分離器至少選自CO₂分離膜、H₂分離膜、脫水膜、VOCs分離膜和空氣分離膜中的一種；優(yōu)選地，所述膜分離器包括卷式膜組件或中空纖維膜組件。

4.一種膜分離節(jié)能方法，其特征在于，包括如下步驟：

S101：采用壓縮機(jī)將原料氣增壓至預(yù)設(shè)壓力后得到壓縮氣，將所述壓縮氣通入壓縮氣/膨脹氣換熱器中與從膨脹機(jī)輸出的膨脹氣進(jìn)行換熱，使所述膨脹氣升溫至第一預(yù)設(shè)溫度，所述壓縮氣降溫至第二預(yù)設(shè)溫度后，將所述壓縮氣通入膜分離器，從所述膜分離器中透過的氣體為常壓透過氣，從所述膜分離器中截留的氣體為帶壓氣體；

S102：收集所述常壓透過氣；

S103：將所述帶壓氣體通過膨脹機(jī)進(jìn)行膨脹，使其溫度下降，得到膨脹氣，再將所述膨脹氣通入壓縮氣/膨脹氣換熱器中，與通入壓縮氣/膨脹氣換熱器中的原料氣換熱后，將其回收。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜分離節(jié)能方法，其特征在于，所述原料氣為常壓或低壓混合氣體，優(yōu)選地，所述原料氣的壓力為0kPa～100kPa，更優(yōu)選地，所述原料氣至少包括N₂、H₂、O₂、CH₄、CO、CO₂、H₂O、He、Ar、H₂S及乙烯、乙烷、丙烯和丙烷中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的膜分離節(jié)能方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)壓力為0.4MPa～2.5MPa。

7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的膜分離節(jié)能方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)溫度為15℃～30℃，所述第二預(yù)設(shè)溫度為30℃～50℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的膜分離節(jié)能方法，其特征在于，所述常壓透過氣至少選自H₂、He、CO₂、H₂S、H₂O、非甲烷VOCs中的一種，和/或，

所述帶壓氣體至少選自N₂、O₂、CO、Ar和CH₄中的一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求4-8任一項(xiàng)所述的膜分離節(jié)能方法，其特征在于，所述膨脹氣的壓力為0kPa～100kPa。

10.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的膜分離節(jié)能裝置和/或權(quán)利要求4-9任一項(xiàng)所述的膜分離節(jié)能方法在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。