專利名稱：膜組件測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體分離膜組件，具體涉及對(duì)氣體分離膜組件的分離特性進(jìn)行測(cè)試的方法。
背景技術(shù)：
氣體分離膜對(duì)不同種類氣體分子的透過(guò)率和選擇性不同，因而可以利用氣體分離膜從氣體混合物中選擇分離某種氣體，如分離空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥謩e制取純氮和富氧空氣，分離合成氨尾氣中的氮?dú)夂蜌錃?，分離天然氣中的二氧化碳和甲烷等。另外，氣體分離膜還可以用于過(guò)濾和消除汽車(chē)和工業(yè)排出廢氣中的污染物，因此其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。氣體分離膜組件是膜分離系統(tǒng)的基本組成單元。一般地，膜組件是將若干面積的膜置于耐壓金屬或非金屬膜殼內(nèi)，用樹(shù)脂粘合劑將膜與膜殼固定而形成的分離單元。膜將膜組件內(nèi)的空間分成兩個(gè)部分，流體僅能透過(guò)膜從其中的一部分到達(dá)另一部分。將氣體分離膜組件安裝于膜分離系統(tǒng)之前需要進(jìn)行性能測(cè)試。測(cè)試目的有兩個(gè) 第一是檢測(cè)膜組件內(nèi)部是否有泄漏點(diǎn)，如果存在泄漏點(diǎn)，則原料氣體將通過(guò)泄漏點(diǎn)從膜的原料側(cè)進(jìn)入滲透?jìng)?cè)，使膜組件失去分離功能；第二是檢測(cè)膜組件的分離性能，即膜對(duì)于被分離氣體中各組分的滲透通量和選擇性。測(cè)試氣體既可以是純氣，如純氮、純氧、純二氧化碳等，也可以是含量確定的混合氣，如甲烷濃度為60%、二氧化碳濃度為40%的模擬沼氣，氮?dú)鉂舛葹?5%、二氧化碳濃度為15%的模擬煙道氣。現(xiàn)有的一種實(shí)驗(yàn)室膜組件測(cè)試裝置如圖1所示，其包括吹掃氣鋼瓶10’、原料氣鋼瓶20’、膜組件30’以及氣相色譜40’。膜組件30’由膜33’分為原料側(cè)31’和滲透?jìng)?cè)32’。 原料氣鋼瓶20’通過(guò)管道21’連接到膜組件30’的原料側(cè)31’。吹掃氣鋼瓶10’通過(guò)管道 11，連接到膜組件30，的滲透?jìng)?cè)32，。并且，膜組件30，的滲透?jìng)?cè)32，通過(guò)管道41，連接到氣相色譜40 ’，膜組件30 ’的原料側(cè)31 ’通過(guò)管道51 ’連接到流量計(jì)50，。此外，在管道11， 和21’上分別設(shè)置有減壓閥61’和62’，用于對(duì)鋼瓶氣減壓。在管道51’上設(shè)置在背壓閥 63’，用于調(diào)節(jié)膜組件30’內(nèi)的壓力。上述膜組件測(cè)試裝置的工作過(guò)程如下將原料氣從原料氣鋼瓶20’經(jīng)過(guò)管道21’ 供給到膜組件30’的原料側(cè)31’。進(jìn)入膜組件30’的原料氣的一部分能夠經(jīng)由膜33’滲透到膜組件30’的滲透?jìng)?cè)32’成為滲透氣，原料氣的其余部分不能經(jīng)由膜33’滲透而成為滲余氣。同時(shí)，將吹掃氣從吹掃氣鋼瓶10’經(jīng)過(guò)管道11’供給到膜組件30’的滲透?jìng)?cè)32’，吹掃氣用于攜帶滲透過(guò)膜的滲透氣作為被測(cè)氣體經(jīng)管道41’進(jìn)入氣相色譜40’。氣相色譜40’ 用于分析滲透過(guò)膜的氣體的組分濃度，從而了解膜的滲透特性。另一方面，膜組件30’的原料側(cè)31’中的滲余氣則經(jīng)管道51’進(jìn)入流量計(jì)50’，用于計(jì)量滲余氣的流量。上述測(cè)試方法的特點(diǎn)是(1)原料氣和吹掃氣都由高壓鋼瓶供給；(2)滲透氣被吹掃氣攜帶進(jìn)入色譜分析后被排放在環(huán)境中，滲余氣經(jīng)過(guò)流量計(jì)計(jì)量后也排放在環(huán)境中；(3) 滲透過(guò)膜的滲透氣被吹掃氣攜帶進(jìn)入氣相色譜進(jìn)行分析。該方法適合于膜面積較小(一般只有幾十cm2)的膜組件的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。由于膜面積較小，所需測(cè)試氣體流量很小，一般只
3要1 2L/min的流量即可滿足測(cè)試要求，一只標(biāo)準(zhǔn)鋼瓶0OL容量、IOMI3a壓力)可以連續(xù)測(cè)試2000 4000小吋。只要通風(fēng)條件良好，這種流量的測(cè)試氣體排放到環(huán)境中不至于發(fā)生危險(xiǎn)。另外，膜面積較小，滲透過(guò)膜的滲透氣流量很小，一般僅為幾十mL/min，使用吹掃氣將滲透氣攜帶進(jìn)入氣相色譜柱便于檢測(cè)滲透氣組分。但是，上述現(xiàn)有測(cè)試裝置和方法不能應(yīng)用于測(cè)試エ業(yè)級(jí)膜組件。エ業(yè)級(jí)膜組件的膜面積至少在1.0m2以上，有的達(dá)到幾十m2，用于測(cè)試エ業(yè)級(jí)膜組件的氣體流量很大，有時(shí)可達(dá)10Nm3/h以上，如果采用上述實(shí)驗(yàn)室測(cè)試裝置的測(cè)試方法，將產(chǎn)生下列問(wèn)題(1)測(cè)試氣體流量較大，高壓鋼瓶容量有限(一般鋼瓶容積為40L，壓カ為lOMPa，換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體容量約4Nm3)，不到半小時(shí)便能用掉ー瓶氣體，即使用匯流排串聯(lián)多個(gè)鋼瓶，也很難滿足超過(guò)M小時(shí)的連續(xù)測(cè)試。當(dāng)鋼瓶氣壓カ降低到測(cè)試壓力以下吋，必須中斷測(cè)試更換鋼瓶。大量使用鋼瓶氣作為測(cè)試氣源使測(cè)試成本很高。(2)對(duì)于某些有毒有害、易燃易爆的測(cè)試氣體，滲余氣和滲透氣直接排放到環(huán)境中危害很大，容易引發(fā)安全事故。例如測(cè)試氣體為模擬沼氣時(shí)，排放到環(huán)境中的甲烷氣體濃度達(dá)到5 15%能形成爆炸性氣氛。( 由于エ 業(yè)級(jí)膜組件膜面積較大，滲透過(guò)膜的氣體流量也較大，用吹掃氣攜帯滲透氣進(jìn)入氣相色譜柱進(jìn)行測(cè)試難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的至少ー個(gè)缺陷，提供一種適用于エ業(yè)級(jí)膜組件測(cè)試的測(cè)試方法。根據(jù)本發(fā)明提出一種膜組件測(cè)試方法，包括以下步驟將原料氣從原料氣儲(chǔ)罐通過(guò)原料氣輸送管路輸送至膜組件；在膜組件中將原料氣分離為滲透氣和滲余氣；以及通過(guò)氣體分析儀對(duì)滲透氣和滲余氣分別進(jìn)行分析，其中，所述方法還包括步驟設(shè)置滲余氣回流管路，將從膜組件內(nèi)流出的滲余氣通過(guò)所述滲余氣回流管路返回原料氣儲(chǔ)罐；和設(shè)置滲透氣回流管路，將從膜組件內(nèi)流出的將從膜組件內(nèi)流出的滲透氣通過(guò)所述滲透氣回流管路返回原料氣儲(chǔ)罐。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述方法包括以下步驟設(shè)置氣體取樣管路，通過(guò)所述氣體取樣管路對(duì)通過(guò)膜組件分離的滲透氣和滲余氣分別進(jìn)行取樣，并將被取樣的氣體輸送到氣體分析儀。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述氣體取樣管路的兩端分別連接在滲透氣回流管路和滲余氣回流管路上，并且，在所述氣體取樣管路中設(shè)置三通閥，該三通閥的兩個(gè)輸入端ロ分別接收被取樣的滲透氣和滲余氣，該三通閥的輸出端ロ連接到氣體分析儀。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述方法包括以下步驟在所述原料氣輸送管路上依次設(shè)置壓縮機(jī)、流量計(jì)和壓縮原料氣儲(chǔ)罐，使來(lái)自原料氣儲(chǔ)罐的原料氣依次經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)、流量計(jì)和壓縮原料氣儲(chǔ)罐后被輸送到所述膜組件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述方法包括以下步驟設(shè)置水蒸汽供給管路， 所述水蒸汽供給管路連接到壓縮原料氣儲(chǔ)罐和膜組件之間，使從壓縮原料氣儲(chǔ)罐流出的壓縮原料氣與來(lái)自所述水蒸汽供給管路的水蒸氣匯合后進(jìn)入膜組件。據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述方法包括以下步驟在所述水蒸汽供給管路上設(shè)置水罐、計(jì)量泵和加熱爐，計(jì)量泵從水罐中將水定量泵入加熱爐，加熱爐將水汽化以產(chǎn)生水蒸汽。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述方法包括以下步驟在所述滲余氣回流管路上依次設(shè)置背壓閥、滲余氣凍干機(jī)和流量計(jì)，使來(lái)自膜組件的滲余氣依次經(jīng)過(guò)背壓閥、滲余氣凍干機(jī)和流量計(jì)返回原料氣儲(chǔ)罐。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，所述方法包括以下步驟在所述滲透氣回流管路上依次設(shè)置第一滲透氣緩沖罐、真空泵、第二滲透氣緩沖罐、滲透氣壓縮機(jī)和滲透氣凍干機(jī)，使來(lái)自膜組件的滲透氣依次經(jīng)過(guò)第一滲透氣緩沖罐、真空泵、第二滲透氣緩沖罐、滲透氣壓縮機(jī)和滲透氣凍干機(jī)返回原料氣儲(chǔ)罐。本發(fā)明的膜組件測(cè)試方法，涉及一種膜組件測(cè)試裝置，包括原料氣儲(chǔ)罐，用于儲(chǔ)存原料氣；膜組件，用于將原料氣分離為滲透氣和滲余氣；原料氣輸送管路，用于將原料氣從原料氣儲(chǔ)罐輸送至膜組件，以及氣體分析儀，用于對(duì)通過(guò)膜組件分離的滲透氣或滲余氣進(jìn)行分析，其中，所述膜組件測(cè)試裝置還包括滲余氣回流管路，從膜組件內(nèi)流出的滲余氣通過(guò)所述滲余氣回流管路返回原料氣儲(chǔ)罐，和滲透氣回流管路，從膜組件內(nèi)流出的滲透氣通過(guò)所述滲透氣回流管路返回原料氣儲(chǔ)罐。其中，所述膜組件測(cè)試裝置還包括氣體取樣管路，通過(guò)所述氣體取樣管路對(duì)通過(guò)膜組件分離的滲透氣和滲余氣分別進(jìn)行取樣，并將被取樣的氣體輸送到氣體分析儀。其中，所述氣體取樣管路的兩端分別連接在滲透氣回流管路和滲余氣回流管路上，并且，在所述氣體取樣管路中設(shè)置三通閥，該三通閥的兩個(gè)輸入端口分別接收被取樣的滲透氣和滲余氣，該三通閥的輸出端口連接到氣體分析儀。其中，所述原料氣輸送管路上設(shè)置有壓縮機(jī)、流量計(jì)和壓縮原料氣儲(chǔ)罐，來(lái)自原料氣儲(chǔ)罐的原料氣依次經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)、流量計(jì)和壓縮原料氣儲(chǔ)罐后被輸送到所述膜組件。其中，所述膜組件測(cè)試裝置還包括水蒸汽供給管路，所述水蒸汽供給管路連接到壓縮原料氣儲(chǔ)罐和膜組件之間，從壓縮原料氣儲(chǔ)罐流出的壓縮原料氣與來(lái)自所述水蒸汽供給管路的水蒸氣匯合后進(jìn)入膜組件。其中，所述水蒸汽供給管路上設(shè)置有水罐、計(jì)量泵和加熱爐，計(jì)量泵從水罐中將水定量泵入加熱爐，加熱爐將水汽化以產(chǎn)生水蒸汽。其中，在所述滲余氣回流管路上依次設(shè)置有背壓閥、滲余氣凍干機(jī)和流量計(jì)，來(lái)自膜組件的滲余氣依次經(jīng)過(guò)背壓閥、滲余氣凍干機(jī)和流量計(jì)返回原料氣儲(chǔ)罐。其中，在所述滲透氣回流管路上依次設(shè)置有第一滲透氣緩沖罐、真空泵、第二滲透氣緩沖罐、滲透氣壓縮機(jī)和滲透氣凍干機(jī)，來(lái)自膜組件的滲透氣依次經(jīng)過(guò)第一滲透氣緩沖罐、真空泵、第二滲透氣緩沖罐、滲透氣壓縮機(jī)和滲透氣凍干機(jī)返回原料氣儲(chǔ)罐。本發(fā)明的膜組件測(cè)試方法具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)以較少的氣體消耗量和較低的成本實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)級(jí)膜組件的測(cè)試。(2)減少有毒有害、易燃易爆氣體的排放，保障測(cè)試安全。(3) 不再使用吹掃氣攜帶滲透氣進(jìn)入色譜，而是通過(guò)設(shè)置多個(gè)取樣點(diǎn)的方式，利用取樣點(diǎn)取樣后再用氣體分析儀分析，不需使用例如氫氣的吹掃氣，進(jìn)一步降低測(cè)試成本并提高安全性。


圖1說(shuō)明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的膜組件測(cè)試裝置的系統(tǒng)框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的膜組件測(cè)試裝置的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖通過(guò)例子說(shuō)明本發(fā)明的膜組件測(cè)試方法及涉及的膜組件測(cè)試裝置。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的膜組件測(cè)試裝置的系統(tǒng)框圖。如圖2所示，根據(jù)該實(shí)施例的膜組件測(cè)試裝置包括原料氣鋼瓶10，作為原料氣供給源，用于向原料氣儲(chǔ)罐11供給原料氣。原料氣儲(chǔ)罐11再經(jīng)原料氣輸送管路100將原料氣供給膜組件60。原料氣輸送管路100上設(shè)置有壓縮機(jī)12、質(zhì)量流量計(jì)13、壓縮原料氣緩沖罐14。其中，壓縮機(jī) 12用于原料氣增壓。壓縮原料氣緩沖罐14用于消除壓縮機(jī)12出口的氣體脈沖。膜組件 60是裝有膜61的耐壓容器，并且膜組件60放置在設(shè)置有加熱裝置65的膜組件室64中， 以便通過(guò)加熱裝置65來(lái)控制膜組件的工作環(huán)境溫度。來(lái)自原料氣儲(chǔ)罐11的原料氣經(jīng)壓縮機(jī)12增壓后進(jìn)入壓縮原料氣緩沖罐14，并經(jīng)壓縮原料氣緩沖罐14后進(jìn)入膜組件60的原料側(cè)。原料氣經(jīng)過(guò)膜組件60后被分離為滲透氣和滲余氣。并且，被分離的滲透氣和滲余氣被取樣到在線氣體分析儀50進(jìn)行分析。另外，如圖2所示，根據(jù)該實(shí)施例的膜組件測(cè)試裝置還包括滲余氣回流管路200， 滲余氣從膜組件60通過(guò)滲余氣回流管路200返回原料氣儲(chǔ)罐11，以便循環(huán)使用。在所述滲余氣回流管路200上沿著滲余氣回流路徑依次設(shè)置有背壓閥21、滲余氣凍干機(jī)22和流量計(jì) 23，來(lái)自膜組件60的滲余氣依次經(jīng)過(guò)背壓閥21、滲余氣凍干機(jī)22和流量計(jì)23返回原料氣儲(chǔ)罐11。另外，如圖2所示，膜組件測(cè)試裝置還包括滲透氣回流管路300，滲透氣從膜組件 60通過(guò)滲透氣回流管路300返回原料氣儲(chǔ)罐11，以便循環(huán)使用。在滲透氣回流管路300上沿滲透氣回流路徑依次設(shè)置有第一緩沖罐31、真空泵32、第二緩沖罐33、壓縮機(jī)34和滲透氣凍干機(jī)35，來(lái)自膜組件60的滲透氣依次經(jīng)過(guò)第一緩沖罐31、真空泵32、第二緩沖罐33、 壓縮機(jī)34和滲透氣凍干機(jī)35返回原料氣儲(chǔ)罐11。其中，壓縮機(jī)34用于滲透氣增壓，真空泵32用于將滲透過(guò)膜的氣體從膜組件中抽出。另外，如圖2所示，根據(jù)該實(shí)施例的膜組件測(cè)試裝置還包括氣體取樣管路500，用于對(duì)通過(guò)膜組件60分離的滲透氣和滲余氣進(jìn)行取樣，并將被取樣的氣體輸送到氣體分析儀50。根據(jù)該實(shí)施例，氣體取樣管路500的兩端分別連接在滲透氣回流管路300和滲余氣回流管路200上，并且，在氣體取樣管路500中設(shè)置三通閥51，該三通閥51的兩個(gè)輸入端ロ分別接收被取樣的滲透氣和滲余氣，該三通閥的輸出端ロ連接到在線氣體分析儀50。這樣，可以采用一個(gè)氣體分析儀50，通過(guò)三通閥51的切換控制，選擇性地對(duì)滲透氣或滲余氣進(jìn)行分折。在線氣體分析儀50，例如可以采用武漢四方光電科技有限公司生產(chǎn)的Gasboard-3500 防爆型紅外氣體分析儀，或者也可以采用Agilent7890A氣相色譜。另外，如圖2所示，根據(jù)該實(shí)施例的膜組件測(cè)試裝置還包括水蒸汽供給管路400。 水蒸汽供給管路400連接到壓縮原料氣緩沖罐14和膜組件60之間，水蒸汽供給管路400 上設(shè)置有水罐41、計(jì)量泵42和加熱爐43，計(jì)量泵42從水罐41中將水定量泵入加熱爐43， 加熱爐43將水汽化以產(chǎn)生水蒸汽。從而，來(lái)自水蒸汽供給管路400的水蒸氣與從壓縮原料氣緩沖罐14流出的壓縮原料氣匯合后進(jìn)入膜組件60，以便被膜組件60分離。另外，雖然圖2中未示出，根據(jù)該實(shí)施例的膜組件測(cè)試裝置還可以包括連接在管路中的各種控制儀表，如流量顯示儀表、壓力顯示儀表、溫控儀表、流體濕度顯示等以及閥裝置等其它附屬裝置。利用圖2所示的膜組件測(cè)試裝置測(cè)試膜組件的過(guò)程如下首先使用原料氣鋼瓶10向測(cè)試裝置管道內(nèi)充氣，當(dāng)管道內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值后關(guān)閉原料氣鋼瓶10 ；開(kāi)啟壓縮機(jī)12使原料氣增壓進(jìn)入緩沖罐14 ；計(jì)量泵42從水罐41中將水定量泵入加熱爐43，加熱爐43將水汽化后的水蒸汽與緩沖罐14流出的原料氣混合并進(jìn)入膜組件60 ；在膜組件60中原料氣被膜61分離為滲余側(cè)的滲余氣和滲透?jìng)?cè)的滲透氣兩股氣；原料側(cè)壓力通過(guò)背壓閥21調(diào)節(jié)，滲余氣經(jīng)過(guò)滲余氣凍干機(jī)22干燥和流量計(jì)23計(jì)量后返回原料氣儲(chǔ)罐11 ；滲透氣被真空泵32抽入緩沖罐31，經(jīng)過(guò)真空泵32后進(jìn)入緩沖罐33， 此時(shí)滲透氣為常壓，再經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)34升壓和滲透氣凍干機(jī)35脫水后進(jìn)入原料氣儲(chǔ)罐11與滲余氣混合，并且混合氣可以再次被壓縮機(jī)12壓縮，并被輸送到膜組件60以被分離。在上述氣體循環(huán)過(guò)程中，可隨時(shí)通過(guò)氣體取樣管路500，對(duì)通過(guò)膜組件60分離的滲透氣和滲余氣進(jìn)行取樣，并由在線氣體分析儀50對(duì)滲透氣和滲余氣的組分、濃度等進(jìn)行分析測(cè)試。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，原料氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)升壓后進(jìn)入待測(cè)膜組件，被膜分離為滲透氣和滲余氣兩股，滲余氣基本保持了原料氣的壓力，可直接返回原料氣儲(chǔ)罐，滲透氣被真空泵抽出膜組件，真空泵出口處滲透氣為常壓，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)增壓后也進(jìn)入原料氣儲(chǔ)罐，這兩股氣在原料氣儲(chǔ)罐中重新匯合成原料氣，以供循環(huán)使用。因此，根據(jù)本發(fā)明的膜組件測(cè)試裝置形成閉路循環(huán)路徑，使原料氣在測(cè)試裝置中能夠循環(huán)使用。總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的膜組件測(cè)試方法具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)節(jié)省原料氣體，測(cè)試裝置運(yùn)行前使用鋼瓶向測(cè)試裝置管道內(nèi)充氣，達(dá)到一定壓力后即關(guān)閉鋼瓶，測(cè)試裝置運(yùn)行期間無(wú)需再次使用鋼瓶氣。如果測(cè)試流量為10Nm3/h，對(duì)于開(kāi)放系統(tǒng)一只鋼瓶?jī)?nèi)氣體僅能使用不到半小時(shí)，而本發(fā)明的測(cè)試裝置采用閉路循環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)測(cè)試壓力不同，一只鋼瓶氣體能滿足5 10次測(cè)試要求，每次測(cè)試的時(shí)間不限，極大地節(jié)省了測(cè)試成本。( 測(cè)試期間測(cè)試裝置不向環(huán)境排放任何氣體，僅當(dāng)測(cè)試結(jié)束時(shí)才需要將裝置內(nèi)氣體排空，一次排空的氣體量為測(cè)試前鋼瓶氣的充氣量，很容易進(jìn)行通風(fēng)處理，不至于產(chǎn)生安全隱患。( 在測(cè)試裝置中設(shè)置多個(gè)取樣點(diǎn)，取樣方式可用取樣袋或者直接與氣體組分在線分析儀連接，不使用吹掃氣，例如氫氣，可以進(jìn)一步降低測(cè)試成本，提高安全性。以下是本發(fā)明的膜組件測(cè)試方法的具體應(yīng)用例子。例子 1使用膜組件測(cè)試裝置考察中空纖維膜組件對(duì)于模擬沼氣的滲透選擇性能。單支中空纖維膜組件內(nèi)裝填4. 5m2中空纖維膜，測(cè)試氣體為模擬沼氣(60% CHo40% CO2)。首先用真空泵將測(cè)試裝置管路內(nèi)殘留氣體抽出，然后用純氮置換三次后再次將測(cè)試裝置抽真空，接著使用預(yù)先配好的鋼瓶模擬沼氣向測(cè)試裝置內(nèi)充氣至壓力為0. 2MPa，關(guān)閉原料氣鋼瓶10，開(kāi)啟壓縮機(jī)12，使原料氣升壓至0. 5MPa，開(kāi)啟真空泵32和壓縮機(jī)34使測(cè)試裝置運(yùn)行，流量調(diào)節(jié)范圍為1. 0 10. 0Nm3/h。如果調(diào)節(jié)流量時(shí)出現(xiàn)實(shí)際流量達(dá)不到設(shè)置流量的情況，可以用鋼瓶氣向體系內(nèi)補(bǔ)充測(cè)試氣體。如果環(huán)境溫度低于攝氏10°C，則開(kāi)啟膜組件室 64中的加熱裝置65，將溫度設(shè)定為20 40°C。測(cè)試裝置運(yùn)行1小時(shí)后，開(kāi)啟加熱爐43，設(shè)定加熱溫度為150°C，開(kāi)啟計(jì)量泵42，設(shè)定泵流量為1. 0 5. OmL/min。測(cè)試裝置運(yùn)行12小時(shí)后，可以從滲余氣和滲透氣取樣點(diǎn)取樣測(cè)試。例子2使用測(cè)試裝置考察中空纖維膜組件對(duì)于模擬天然氣的滲透選擇性能。單支中空纖維膜組件內(nèi)裝填4. 5m2中空纖維膜，測(cè)試氣體為模擬天然氣(90% CH4UO% CO2)。首先用真空泵將裝置管路內(nèi)殘留氣體抽出，然后用純氮置換三次后再次將裝置抽真空，接著使用預(yù)先配好的鋼瓶模擬天然氣向測(cè)試裝置內(nèi)充氣至壓カ為l.OMPa，關(guān)閉原料氣鋼瓶10，開(kāi)啟壓縮機(jī)12，使原料氣升壓至1. 5MPa,開(kāi)啟真空泵32和壓縮機(jī)34使測(cè)試裝置運(yùn)行，流量調(diào)節(jié)范圍為1. O 10. 0Nm3/h。如果調(diào)節(jié)流量時(shí)出現(xiàn)實(shí)際流量達(dá)不到設(shè)置流量的情況，可以用鋼瓶氣向體系內(nèi)補(bǔ)充測(cè)試氣體。如果環(huán)境溫度低于攝氏10°C，則開(kāi)啟膜組件室64中的加熱裝置65，將溫度設(shè)定為20 40°C。測(cè)試裝置運(yùn)行1小時(shí)后，開(kāi)啟加熱爐43，設(shè)定加熱溫度為 180°C，開(kāi)啟計(jì)量泵42，設(shè)定泵流量為1. O 5. OmL/min。測(cè)試裝置運(yùn)行12小時(shí)后，可以從滲余氣和滲透氣取樣點(diǎn)取樣測(cè)試。例子3使用測(cè)試裝置考察中空纖維膜組件對(duì)于模擬電廠煙道氣的滲透選擇性能。單支中空纖維膜組件內(nèi)裝填4. 5m2中空纖維膜，測(cè)試氣體為模擬電廠煙道氣(85%凡、15% CO2)。首先用真空泵將裝置管路內(nèi)殘留氣體抽出，接著使用預(yù)先配好的鋼瓶模擬電廠煙道氣向測(cè)試裝置內(nèi)充氣至壓カ為0. 2MPa，關(guān)閉原料氣鋼瓶10，開(kāi)啟壓縮機(jī)12，使原料氣升壓至0. 5MPa, 開(kāi)啟真空泵32和壓縮機(jī)34使測(cè)試裝置運(yùn)行，流量調(diào)節(jié)范圍為1. O 10. 0Nm3/h。如果調(diào)節(jié)流量時(shí)出現(xiàn)實(shí)際流量達(dá)不到設(shè)置流量的情況，可以用鋼瓶氣向體系內(nèi)補(bǔ)充測(cè)試氣體。如果環(huán)境溫度低于攝氏10°C，則開(kāi)啟膜組件室64中的加熱裝置65，將溫度設(shè)定為20 40°C。 測(cè)試裝置運(yùn)行1小時(shí)后，開(kāi)啟加熱爐43，設(shè)定加熱溫度為150°C，開(kāi)啟計(jì)量泵42，設(shè)定泵流量為1. O 5. OmL/min。測(cè)試裝置運(yùn)行12小時(shí)后，可以從滲余氣和滲透氣取樣點(diǎn)取樣測(cè)試。例子 4使用測(cè)試裝置考察中空纖維膜組件對(duì)于模擬合成氣的滲透選擇性能。單支中空纖維膜組件膜內(nèi)裝填4. 5m2中空纖維膜，測(cè)試氣體為模擬合成氣(40% H2,40% N2,20% CO2)。 首先用真空泵將測(cè)試裝置管路內(nèi)殘留氣體抽出，然后用純氮置換三次后再次將測(cè)試裝置抽真空，接著使用預(yù)先配好的鋼瓶模擬合成氣向測(cè)試裝置內(nèi)充氣至壓カ為0. 2MPa，關(guān)閉原料氣鋼瓶10開(kāi)啟壓縮機(jī)12升壓至0. 5MPa,開(kāi)啟真空泵32和壓縮機(jī)34使裝置運(yùn)行，流量調(diào)節(jié)范圍為1. O 10. 0Nm3/h。如果調(diào)節(jié)流量時(shí)出現(xiàn)實(shí)際流量達(dá)不到設(shè)置流量的情況，可以用鋼瓶氣向體系內(nèi)補(bǔ)充測(cè)試氣體。如果環(huán)境溫度低于攝氏10°C，則開(kāi)啟膜組件室64中的加熱裝置65，將溫度設(shè)定為20 40°C。測(cè)試裝置運(yùn)行1小時(shí)后，開(kāi)啟加熱爐43，設(shè)定加熱溫度為 150°C，開(kāi)啟計(jì)量泵42，設(shè)定泵流量為1. O 5. OmL/min。測(cè)試裝置運(yùn)行12小時(shí)后，可以從滲余氣和滲透氣取樣點(diǎn)取樣測(cè)試。以上只是列舉了應(yīng)用本發(fā)明的膜組件測(cè)試方法的幾個(gè)例子，但是本發(fā)明的膜組件測(cè)試方法可以應(yīng)用于任何對(duì)氣體分離膜進(jìn)行測(cè)試的場(chǎng)合。因此，以上描述僅示例性地說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，而非用于限制本發(fā)明，熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明所作的任何變形都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。各個(gè)附圖只是對(duì)本發(fā)明的示意性說(shuō)明，而非限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種膜組件測(cè)試方法，包括以下步驟將原料氣從原料氣儲(chǔ)罐通過(guò)原料氣輸送管路輸送至膜組件； 在膜組件中將原料氣分離為滲透氣和滲余氣；以及通過(guò)氣體分析儀對(duì)滲透氣和滲余氣分別進(jìn)行分析， 其特征在干，所述方法還包括步驟設(shè)置滲余氣回流管路，將從膜組件內(nèi)流出的滲余氣通過(guò)所述滲余氣回流管路返回原料氣儲(chǔ)罐；和設(shè)置滲透氣回流管路，將從膜組件內(nèi)流出的將從膜組件內(nèi)流出的滲透氣通過(guò)所述滲透氣回流管路返回原料氣儲(chǔ)罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜組件測(cè)試方法，其特征在于，還包括以下步驟設(shè)置氣體取樣管路，通過(guò)所述氣體取樣管路對(duì)通過(guò)膜組件分離的滲透氣和滲余氣分別進(jìn)行取樣，并將被取樣的氣體輸送到氣體分析儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜組件測(cè)試方法，其特征在于，還包括以下步驟將所述氣體取樣管路的兩端分別連接在滲透氣回流管路和滲余氣回流管路上，并且， 在所述氣體取樣管路中設(shè)置三通閥，該三通閥的兩個(gè)輸入端ロ分別接收被取樣的滲透氣和滲余氣，該三通閥的輸出端ロ連接到氣體分析儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的膜組件測(cè)試方法，其特征在于，還包括以下步驟 在所述原料氣輸送管路上依次設(shè)置壓縮機(jī)、流量計(jì)和壓縮原料氣儲(chǔ)罐，使來(lái)自原料氣儲(chǔ)罐的原料氣依次經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)、流量計(jì)和壓縮原料氣儲(chǔ)罐后被輸送到所述膜組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜組件測(cè)試方法，其特征在于，還包括以下步驟設(shè)置水蒸汽供給管路，所述水蒸汽供給管路連接到壓縮原料氣儲(chǔ)罐和膜組件之間，使從壓縮原料氣儲(chǔ)罐流出的壓縮原料氣與來(lái)自所述水蒸汽供給管路的水蒸氣匯合后進(jìn)入膜組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膜組件測(cè)試方法，其特征在于，還包括以下步驟在所述水蒸汽供給管路上設(shè)置水罐、計(jì)量泵和加熱爐，計(jì)量泵從水罐中將水定量泵入加熱爐，加熱爐將水汽化以產(chǎn)生水蒸汽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的膜組件測(cè)試方法，其特征在于，還包括以下步驟 在所述滲余氣回流管路上依次設(shè)置背壓閥、滲余氣凍干機(jī)和流量計(jì)，使來(lái)自膜組件的滲余氣依次經(jīng)過(guò)背壓閥、滲余氣凍干機(jī)和流量計(jì)返回原料氣儲(chǔ)罐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的膜組件測(cè)試方法，其特征在于，還包括以下步驟 在所述滲透氣回流管路上依次設(shè)置第一滲透氣緩沖罐、真空泵、第二滲透氣緩沖罐、滲透氣壓縮機(jī)和滲透氣凍干機(jī)，使來(lái)自膜組件的滲透氣依次經(jīng)過(guò)第一滲透氣緩沖罐、真空泵、 第二滲透氣緩沖罐、滲透氣壓縮機(jī)和滲透氣凍干機(jī)返回原料氣儲(chǔ)罐。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種膜組件測(cè)試方法，包括將原料氣從原料氣儲(chǔ)罐通過(guò)原料氣輸送管路輸送至膜組件；在膜組件中將原料氣分離為滲透氣和滲余氣；以及通過(guò)氣體分析儀對(duì)滲透氣和滲余氣分別進(jìn)行分析，該方法還包括步驟設(shè)置滲余氣回流管路，將從膜組件內(nèi)流出的滲余氣通過(guò)所述滲余氣回流管路返回原料氣儲(chǔ)罐；和設(shè)置滲透氣回流管路，將從膜組件內(nèi)流出的滲透氣通過(guò)所述滲透氣回流管路返回原料氣儲(chǔ)罐。根據(jù)本發(fā)明，能夠以較少的氣體消耗量和較低的成本實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)級(jí)膜組件的測(cè)試；并減少有毒有害、易燃易爆氣體的排放，保障測(cè)試安全。
文檔編號(hào)B01D65/10GK102580547SQ20111044915
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者蔡彥 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司