两种或两种以上的气体混合通过高分子膜时,由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的差异,导致不同气体在膜中相对渗透速率份所不同。
根据这一特性,可将气体分为快气和慢飞。当混合代体在膜两侧压差的作用下,渗透速率相对较快的气体如水、氧,二氧化碳等透过膜后在膜渗透侧被富集,而渗透速率相对较慢的气体如氮气、一氧化碳、氩气等则在滞留侧被富集,从而达到混合气体分离之目的。当以加压净化空气为气源时,氮气等惰性气体被富集成高纯度供生产应用,由渗透侧排空的为富氧空气。
膜空分制氮设备利用上述原理,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。具有结构简单、体积小、无切换阀门、维护量少、产气快(≤3分钟)、增容方便等等优点,特别适宜于纯度≤98%的氮气用户。而氮气纯度要求在98%以上时,与相同产气量的变压吸附(PSA)制氮机相比,设备投入价格要高出15%以上。
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