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膜分離氮氣發生器是一種利用膜分離技術從空氣中制取高純度氮氣的設備，具有高效、便捷、環保等優點，在多個領域有廣泛應用。其工作原理基于不同氣體在膜中的滲透速率差異。空氣經壓縮機壓縮、過濾凈化后，進入高分子膜過濾器。由于氧、氮等氣體在膜材料中的溶解度和擴散系數不同，導致它們在膜中的相對滲透速率不同。氧分子因動力學直徑小、擴散系數高，滲透速率快；氮分子則因動力學直徑大、擴散系數低，滲透速率慢。通過精確控制膜兩側壓力差，可實現氧和氮的有效分離，從而獲得高純度氮氣。
膜分離氮氣發生器的核心結構：
1、膜分離組件
中空纖維膜束：
由數萬根微小的中空纖維膜管組成，是設備的核心分離單元。
每根纖維膜管壁密布納米級孔徑，允許氧氣、水蒸氣等小分子透過，而氮氣因分子較大被阻擋，從而在管內富集。
材料：通常為聚酰亞胺（PI）、聚砜（PS）等高分子材料，耐化學腐蝕且選擇性高。
膜組件排列：
纖維束集成于壓力容器中，壓縮空氣從一端進入纖維管外側（殼程），氮氣從纖維管內側（管程）輸出。
2、進氣系統
空氣壓縮機：提供氣源（需外配或集成），將環境空氣壓縮至0.4~1.0 MPa。
預處理裝置：
過濾器：去除空氣中的顆粒物（如灰塵、油污）。
干燥器：通過吸附劑（如活性氧化鋁）或冷凝除水，防止水分堵塞膜孔或影響分離效率。
緩沖罐：穩定氣流壓力，減少壓縮機啟停對膜的沖擊。
3、控制系統
壓力調節閥：控制進氣壓力，維持膜兩側壓差（通常0.3~0.7 MPa）。
流量調節閥：根據需求調整氮氣輸出流量。
純度監測模塊：通過氧傳感器實時檢測氮氣純度，反饋調節尾氣排放或回流比例。
PLC或單片機：自動化控制設備啟停、參數調節及故障報警。
4、輸出與排氣系統
氮氣出口：富集后的高純度氮氣經調壓閥輸出，連接儲氣罐或直接供用戶使用。
尾氣排放口：未通過膜的富氧空氣（含少量氮氣）排出，可接入工廠通風系統或作為低純度用途。
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