基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109663507A(43)申请公布日2019.04.23(21)申请号201811571988.1(22)申请日2018.12.21(71)申请人北京放射性核素实验室地址100085北京市海淀区清河毛纺路39号院申请人西北核技术研究所(72)发明人陈占营黑东炜刘蜀疆常印忠(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211代理人汪海艳(51)Int.Cl.B01D63/02(2006.01)B01D65/10(2006.01)B01D53/22(2006.01)权利要求书2页说明书7页(54)发明名称基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法(57)摘要本发明提供一种基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法，首先采用n根膜丝制作膜组件小样；然后通过富氮性能实验测试S1制作的膜组件小样的空分性能，获取膜组件小样在不同氮气纯度条件下的氮气产率和氮气回收率；然后计算该中空纤维膜组件小样的空气进气流速、氮气渗透流速和氧气渗透流速，得到相应的氮气、氧气渗透流速后分别计算得到待测算膜组件在相同实验条件下相较于膜组件小样的氧气渗透流速之比和氮气渗透流速之比；最后计算待测算膜组件膜丝装填根数。解决了因中空纤维膜组件渗透速率无法测量，造成开展相关理论研究和实验研究困难的问题，适用于采用相同材质制成的一系列中空纤维膜组件的膜丝装填数量的计算。CN109663507ACN109663507A权利要求书1/2页1.一种基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用n根膜丝制作膜组件小样；所述膜丝的材质与待测算膜组件中的膜丝材质相同，即同一种膜材料制成的相同型号或不同型号的中空纤维膜丝；S2：通过富氮性能实验测试S1制作的膜组件小样的空分性能，获取膜组件小样在不同3氮气纯度(CN2，％)条件下的氮气产率(Q2，Nm/H)和氮气回收率(ηN2，％)；3S3：根据步骤S2中的氮气纯度(CN2，％)、氮气产率(Q2，Nm/H)和氮气回收率(ηN2，％)，计33算该中空纤维膜组件小样的空气进气流速(Q1，Nm/H)、氮气渗透流速(QN2，Nm/H)和氧气渗3透流速(QO2，Nm/H)：Q1＝CN2×Q2/ηN2/0.78(1)QN2＝0.78×Q1-CN2×Q2(2)QO2＝0.21×Q1-(1-CN2)×Q2(3)；S4：根据步骤S3计算的氮气、氧气渗透流速QN2、QO2和根据待测算膜组件空分性能实验数据计算得到相应的氮气、氧气渗透流速分别计算得到待测算膜组件在相同实验条件下相较于膜组件小样的氧气渗透流速之比和氮气渗透流速之比S5：根据公式(4)计算待测算膜组件膜丝装填根数nx；其中，l小样为膜组件小样膜丝有效长度；d小样为膜组件小样膜丝外径；n为膜组件小样膜丝装填根数；lx和dx分别为待测算膜组件膜丝有效长度和丝外径。2.一种基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选取待测算膜组件系列中最小尺寸的膜组件A，同一系列膜组件中膜丝材质相同；S2：拆卸步骤S1选取的膜组件A的外壳，确定膜组件A的膜丝装填数量；3S3：根据膜组件A的空分性能使用数据，即氮气纯度(CN2，％)、氮气产率(Q2，Nm/H)和氮3气回收率(ηN2，％)，采用公式(1)～(3)，分别计算得到该膜组件的空气进气流速(Q1，Nm/33H)、氮气渗透流速(QN2，Nm/H)和氧气渗透流速(QO2，Nm/H)Q1＝CN2×Q2/ηN2/0.78(1)QN2＝0.78×Q1-CN2×Q2(2)QO2＝0.21×Q1-(1-CN2)×Q2(3)；S4：根据步骤S3获取的QN2、QO2，计算得到该系列中待测算膜组件在相同富氮性能实验测试条件下相较于膜组件A的氧气渗透流速之比和氮气渗透流速之比S5：根据公式(5)计算该系列中各待测算膜组件中空纤维膜丝装填根数nx；其中，l′为该系列中最小尺寸的膜组件膜丝的有效长度；d′为该系列中最小尺寸膜组2CN109663507A权利要求书2/2页件的膜丝外径；n′为该系列中最小尺寸膜组件的膜丝装填根数；lx和dx分别为待测算膜组件膜丝有效长度和丝外径。3.根据权利要求2所述的基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法，其特征在于：膜组件A为NM-B05A膜组件，n′＝3500。3CN109663507A说明书1/7页基于富氮性能数据的膜组件中空纤维膜丝装填数确定方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于富氮性能测试数据的膜组件中空纤维膜丝装填根数的确定方法。背景技术[0002]气体膜分离技术的基本原理是混合气体中各组分在压力推动下透过膜的渗透速率不同从而实现各组分之间的分离