多级并联式膜制气装置的制作方法
1.本实用新型涉及一种多级并联式膜制气装置。
背景技术：
2.气体膜分离技术是20世纪70年代开发成功的新一代气体分离技术，其原理是利用具有特殊选择分离性的有机高分子和无机材料，形成不同形态结构的膜，在一定的压力驱动下，借助气体中各组分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜内溶解－扩散上的差异，即渗透速率差而达到分离或特定组份富集的目的。
3.膜空气分离制氮、制富氧设备有如下特点：技术先进，是常温空气分离的最新技术；没有噪音，完全静态运行，满足环保要求；没有运动部件，设备维护保养少；连续运行可靠性高、设备使用寿命长，可达10年以上；增容简单，仅仅需要并联增加膜件、增加原料压缩空气量即可；与psa比较，可以不设置空气、氮气缓冲罐，体积小、重量轻，是移动式制氮、制富氧设备的不二选择；氮气产品露点低，长期连续运行条件下，可达-70℃露点；气体产品洁净，无任何灰尘、颗粒；开停机方便迅速，操作简单，能在短时间内生产出合格气体；设备形式可以根据用户应用要求设计，可以是箱式、撬装式或集装箱式；设备对土建无任何特殊要求，安装费用低；对环境无特殊要求，可在恶劣工况下运行。
4.在当今膜组件厂家众多、膜组特性变化丰富、运行工况复杂的条件下，构建一种操作简单且具有通用性和普适性的，优化运行管控体系，是膜法气体分离流程亟需解决的问题。
技术实现要素：
5.本实用新型提供了一种多级并联式膜制气装置，解决上现有技术存在的技术问题，采用如下的技术方案：
6.一种多级并联式膜制气装置，包含：进口调节阀、第一手动阀、压缩空气来流总管仪表、第二手动阀、多个标准制气单元、第三手动阀、富氮仪表、第四手动阀、富氮出口总管调节阀、第五手动阀、富氧仪表、第六手动阀、富氧出口管道调节阀、第七手动阀；
7.所述进口调节阀、所述第一手动阀、所述压缩空气来流总管仪表和所述第二手动阀通过管路依次连接，所述第二手动阀的另一端连接至多个所述标准制气单元的进气端；
8.所述第三手动阀、所述富氮仪表、所述第四手动阀、所述富氮出口总管调节阀通过管路依次连接，所述第三手动阀的另一端连接至多个所述标准制气单元的氮气出气端；
9.所述第五手动阀、所述富氧仪表、所述第六手动阀、所述富氧出口管道调节阀和所述第七手动阀，所述第五手动阀的另一端通过管路连接至多个所述标准制气单元的氧气出气端。
10.进一步地，所述多级并联式膜制气装置还包含：储气罐进口阀、储气罐和储气罐出口阀；
11.所述储气罐进口阀、所述储气罐和所述储气罐出口阀依次通过管道连接，所述储
气罐出口阀的另一端通过管路连接至所述进口调节阀。
12.进一步地，所述多级并联式膜制气装置还包含：进口手动阀、富氮储气罐和出口手动阀；
13.所述进口手动阀、所述富氮储气罐和所述出口手动阀通过管路依次连接，所述进口手动阀的另一端通过管路连接至所述富氮出口总管调节阀。
14.进一步地，所述多级并联式膜制气装置还包含：第八手动阀和富氧储气罐；
15.所述第八手动阀的一端通过管路连接至所述富氧出口管道调节阀且另一端连接至所述富氧储气罐，所述富氧储气罐的另一端通过管路连接至所述第七手动阀。
16.进一步地，每个所述标准制气单元都包含膜组件。
17.进一步地，每个所述标准制气单元都包含所述膜组件。
18.进一步地，多个所述膜组件并联。
19.进一步地，每个所述膜组件的富氮气体流程和富氧气体流程是相等的。
20.本实用新型的有益之处在于所提供的多级并联式膜制气装置，采用并联式制气方式，制气效率高。
附图说明
21.图1是本实用新型的一种多级并联式膜制气装置的示意图；
22.图2是本实用新型的一种多级并联式膜制气方法的示意图。
具体实施方式
23.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合具体实施例对申请的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本技术的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本技术的限制。
24.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明，但并不作为对本技术限制的依据。
25.如图1所示为本技术的一种多级并联式膜制气装置，包含：进口调节阀4、第一手动阀5、压缩空气来流总管仪表6、第二手动阀7、多个标准制气单元8、第三手动阀9、富氮仪表10、第四手动阀11、富氮出口总管调节阀12、第五手动阀16、富氧仪表17、第六手动阀18、富氧出口管道调节阀19、第七手动阀20。其中，进口调节阀4、第一手动阀5、压缩空气来流总管仪表6和第二手动阀7通过管路依次连接，第二手动阀7的另一端连接至多个标准制气单元8的进气端。第三手动阀9、富氮仪表10、第四手动阀11、富氮出口总管调节阀12通过管路依次连接，第三手动阀9的另一端连接至多个标准制气单元8的氮气出气端。第五手动阀16、富氧仪表17、第六手动阀18、富氧出口管道调节阀19和第七手动阀20，第五手动阀16的另一端通过管路连接至多个标准制气单元8的氧气出气端。每个标准制气单元8都包含多个并联的膜组件21。压缩空气来流总管仪表6、富氮仪表10和富氧仪表17在线实时监测对应介质的压力、温度、流量和浓度等参数。
26.优选的是，多级并联式膜制气装置还包含：储气罐进口阀1、储气罐2和储气罐出口
阀3。储气罐进口阀1、储气罐2和储气罐出口阀3依次通过管道连接，储气罐出口阀3的另一端通过管路连接至进口调节阀4。
27.更优选的是，多级并联式膜制气装置还包含：进口手动阀13、富氮储气罐14和出口手动阀15。进口手动阀13、富氮储气罐14和出口手动阀15通过管路依次连接，进口手动阀13的另一端通过管路连接至富氮出口总管调节阀12。
28.作为可选的实施方式，所述多级并联式膜制气装置还包含：第八手动阀和富氧储气罐。所述第八手动阀的一端通过管路连接至所述富氧出口管道调节阀19且另一端连接至所述富氧储气罐，所述富氧储气罐的另一端通过管路连接至所述第七手动阀20。
29.从流体力学的角度出发，考虑多边环境工况和生产和在强度条件下，多个膜组件21并行运行过程中的动态水力平衡问题。本技术对于氧气流程和氮气流程的设计，采用同程式的设计理念，即每个膜组件21的进出口管道配置好后，从进口到出口，膜组件21对应的管网阻力完全一致。多个标准制气单元88按照本技术提出的同程式并行运行。本技术的同程式含义包括两重:1)在本技术对应的管路体系下，标准制气单元8中，各个膜组件21的富氮气体流程和富氧气体流程，均为同程式。即每个标准制气单元88对应的各个膜组件21的管网水力特征完全一致；2)整个制气流程中，多个制气单元8同程式管网。这两重同程式设计，从根本上确保每个膜组件21水力特性完全相同，从而为后续控制的准确开展奠定管网水力特性基础。
30.本技术基于同程式的理念，标准制气单元8的控制，可以通过进出口总管条调节阀来实现。这样就大幅简化了控制的维度和控制难度。
31.本技术中，对于氧气侧流动管路体系，采用富氧出口管道调节阀19全开的控制策略，通过富氮气体侧出口调节阀开度的调整，来调整成品氧气的参数。
32.氧气侧阀门全开条件下，在同程式调控体系中，通过氮气侧出口总阀门的统一调节，从而控制成品氧气的浓度和流量。对应的成品氧气浓度设定值为ε0，允许波动范围为δε，即成品氧气浓度在ε0±
δε范围内波动。给定的膜组件21和工况条件下，实测成品氧气流量为q
o2
。成品氧气总管上对这两个参数进行实时可视化采集和监测。
33.具体而言，如图2所示，本技术公开一种多级并联式膜制气方法，用于前述的多级并联式膜制气装置，在多级并联式膜制气装置运行的过程中，将富氧出口管道调节阀19调节至最大，包含以下步骤：
34.通过富氧仪表17读取当前的氧气浓度。
35.判断氧气浓度是否在预设浓度范围内。在本技术中，需要确保氧气浓度ε应该在ε0±
δε之间。
36.若氧气浓度在预设浓度范围，则读取当前的富氮出口总管调节阀12的开度值，当开度值在预设开度范围内，则完成本次调节流程。在本技术中，富氮出口总管调节阀12的开度的预设开度范围为大于等于85％且小于等于100％。该值范围可以根据具体需求进行设定。
37.进一步地，多级并联式膜制气方法还包含：
38.若氧气浓度不在预设浓度范围内，则判断氧气浓度过大还是过小。所谓氧气浓度过小是指氧气浓度比预设浓度范围的最小值小，即ε＜ε
0-δε，所谓氧气浓度过大指氧气浓度比预设浓度范围的最大值大，即ε＞ε0+δε。
39.若氧气浓度过小则进入上调流程：
40.读取当前的富氮出口总管调节阀12的开度值，并判断开度值是否在预设开度范围内。
41.若开度值在预设开度范围内，则提高混合压缩空气的供应量。
42.读取当前的氧气浓度，并判断其是否过小。
43.若氧气浓度大于预设浓度范围的最小值，输出相关参数，完成本次调节流程。
44.若开度值不在预设开度范围内，则增加富氮出口总管调节阀12的开度。
45.读取当前的氧气浓度，并判断其是否过小。
46.若氧气浓度仍然过小，则判断开度值是否在预设开度范围内。
47.若开度值在预设开度范围内，则跳入到：提高混合压缩空气的供应量的步骤中。
48.进一步地，若氧气浓度过大则进入下调流程：
49.读取当前的富氮出口总管调节阀12的开度值，并判断开度值是否在预设开度范围内。
50.若开度值在预设开度范围内，则进入第一减小步骤：减小混合压缩空气的供应量。
51.读取当前的氧气浓度，并判断其是否过大。
52.若氧气浓度小于预设浓度范围的最大值，输出相关参数，完成本次调节流程。
53.进一步地，多级并联式膜制气方法还包含：
54.若开度值不在预设开度范围内，则进入第二减小步骤：减小混合压缩空气的供应量。
55.读取当前的氧气浓度，并判断其是否过大。
56.若氧气浓度小于预设浓度范围的最大值，则增加富氮出口总管调节阀12的开度。
57.读取当前的氧气浓度，并判断其是否过大。
58.若氧气浓度小于预设浓度范围的最大值，则跳入第二减小步骤：减小混合压缩空气的供应量。
59.若氧气浓度大于预设浓度范围的最大值，则判断开度值是否在预设开度范围内。
60.若开度值不在预设开度范围内，则跳入第二减小步骤：减小混合压缩空气的供应量。
61.若开度值在预设开度范围内，则跳入第一减小步骤：减小混合压缩空气的供应量。
62.以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本技术，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本技术的保护范围内。
技术特征：
1.一种多级并联式膜制气装置，其特征在于，包含：进口调节阀、第一手动阀、压缩空气来流总管仪表、第二手动阀、多个标准制气单元、第三手动阀、富氮仪表、第四手动阀、富氮出口总管调节阀、第五手动阀、富氧仪表、第六手动阀、富氧出口管道调节阀、第七手动阀；所述进口调节阀、所述第一手动阀、所述压缩空气来流总管仪表和所述第二手动阀通过管路依次连接，所述第二手动阀的另一端连接至多个所述标准制气单元的进气端；所述第三手动阀、所述富氮仪表、所述第四手动阀、所述富氮出口总管调节阀通过管路依次连接，所述第三手动阀的另一端连接至多个所述标准制气单元的氮气出气端；所述第五手动阀、所述富氧仪表、所述第六手动阀、所述富氧出口管道调节阀和所述第七手动阀，所述第五手动阀的另一端通过管路连接至多个所述标准制气单元的氧气出气端。2.根据权利要求1所述的多级并联式膜制气装置，其特征在于，所述多级并联式膜制气装置还包含：储气罐进口阀、储气罐和储气罐出口阀；所述储气罐进口阀、所述储气罐和所述储气罐出口阀依次通过管道连接，所述储气罐出口阀的另一端通过管路连接至所述进口调节阀。3.根据权利要求2所述的多级并联式膜制气装置，其特征在于，所述多级并联式膜制气装置还包含：进口手动阀、富氮储气罐和出口手动阀；所述进口手动阀、所述富氮储气罐和所述出口手动阀通过管路依次连接，所述进口手动阀的另一端通过管路连接至所述富氮出口总管调节阀。4.根据权利要求3所述的多级并联式膜制气装置，其特征在于，所述多级并联式膜制气装置还包含：第八手动阀和富氧储气罐；所述第八手动阀的一端通过管路连接至所述富氧出口管道调节阀且另一端连接至所述富氧储气罐，所述富氧储气罐的另一端通过管路连接至所述第七手动阀。5.根据权利要求1所述的多级并联式膜制气装置，其特征在于，每个所述标准制气单元都包含膜组件。6.根据权利要求5所述的多级并联式膜制气装置，其特征在于，每个所述标准制气单元都包含所述膜组件。7.根据权利要求6所述的多级并联式膜制气装置，其特征在于，多个所述膜组件并联。8.根据权利要求7所述的多级并联式膜制气装置，其特征在于，每个所述膜组件的富氮气体流程和富氧气体流程是相等的。
技术总结
本实用新型公开了一种多级并联式膜制气装置，包含：进口调节阀、第一手动阀、压缩空气来流总管仪表、第二手动阀、多个标准制气单元、第三手动阀、富氮仪表、第四手动阀、富氮出口总管调节阀、第五手动阀、富氧仪表、第六手动阀、富氧出口管道调节阀、第七手动阀；第三手动阀、富氮仪表、第四手动阀、富氮出口总管调节阀通过管路依次连接，第三手动阀的另一端连接至多个标准制气单元的氮气出气端；第五手动阀、富氧仪表、第六手动阀、富氧出口管道调节阀和第七手动阀，第五手动阀的另一端通过管路连接至多个标准制气单元的氧气出气端；制气单元包含多个并联的膜组件。本实用新型的多级并联式膜制气装置，采用并联式制气方式，制气效率高。制气效率高。制气效率高。
