氮气车膜制氮原理与模组

氮气车膜制氮原理与模组第1页/共24页经验分享：

山东滨化集团公司“4.15”氮气窒息事故

2007年4月15日7时50分左右，滨州市天安机电设备工程有限公司在山东滨化集团化工公司石化车间计量罐区进行检修施工时，发生氮气窒息事故，造成1人死亡，2人受伤。第2页/共24页工业制氮方法及其特点膜制氮原理膜组膜制氮系统基本布局第3页/共24页工业制氮方法及其特点

氮气是无色无味的气体，在空气中的体积百分比为78.03%，利用其惰性的特点，氮气广泛用于防止氧化、防止燃烧及爆炸等。目前各油田广泛应用氮气与安全生产保障。现代工业用氮的制取方法都是以空气为原料，将其中的氧和氮分离而获得。有三种，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。

第4页/共24页深冷空分制氮

深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。移动氮气作业时需要液氮作业车。第5页/共24页深冷空分制氮设备液氮作业车

第6页/共24页分子筛空分制氮分子筛空分制氮是以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气较快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，多为固定设备。第7页/共24页分子筛空分制氮第8页/共24页膜制氮

膜制氮是八十年代国外迅速发展的又一种新型制氮技术，在国内推广应用是最近五六年的事。膜空分制氮的基本原理是以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(≤3分钟)、增容方便等优点。第9页/共24页膜制氮原理中空纤维膜第10页/共24页

膜分离氮气是利用薄膜对不同的气体组分具有不同的选择性渗透和扩散的特性，使空气通过薄膜进行物理分离，达到获得氮气目的。空气中的氧、二氧化碳、水蒸汽等渗透速“快”，由高压内侧纤维壁向低压外侧渗出，由膜组件一侧的开口排出；渗透速率小的“慢气”－氮气被富集在高压内侧,由膜组件的另一端排出，从而实现了氧→氮的分离。第11页/共24页渗透氮气中空聚合物纤维

空气快慢Oxygen氧气第12页/共24页氮气氧气第13页/共24页氮气车膜组件

中空纤维膜分离制氮的膜组件，是一个圆筒状的高分子材料制成的中空纤维膜束，每束包含上百万根中空纤维，以提供最大限度的分离面积，每根纤维直径约几十微米。压缩空气由纤维束的一端进入，每种气体都有不同的渗透速率，气体分子在压力作用下，首先在膜的高压侧接触，然后是吸附、溶解、扩散、脱溶、逸出。第14页/共24页第15页/共24页模组外观第16页/共24页模组外观第17页/共24页膜制氮系统基本布局第18页/共24页空气缓冲罐模组过滤器氮气缓冲罐第19页/共24页氮气车基本布局模组发动机增压机冷却器第20页/共24页井下作业公司氮气车第21页/共24页小结：

氮气车是油田生产作业