整理脱气膜元件及脱气设备使用手册.docx
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整理脱气膜元件及脱气设备使用手册
脱气膜元件及脱气设备使用手册
脱气膜元件及脱气设备使用手册
一、概述
1、基本原理：
脱气膜,脱气膜元件,Liqui-Cel®膜组件
气体传送分离是基于亨利定律：
水中的溶解性气体浓度和液体上面所接触的这些气体的分压成正比。
（图1）。
图.1:
亨利定律:
P1=H1·X1;P1=气体分压,H1=亨利系数,X1=溶解性气体浓度.
如上图所示：
空气中氧的分压为0.21bar（3PSI）。
如果和水接触的气体的分压发生改变，水中氧气分压也会随之改变。
2、采用中空纤维膜脱气
脱气膜元件（图2）装填有疏水性的聚丙烯中空纤维膜，具有装填密度大，接触面积大，布水均匀的特点。
液相和气相在膜的表面相互接触，由于膜是疏水性的，水不能透过膜，气体却能够很容易地透过膜。
通过浓度差进行气体迁移从而达到脱气或加气的目的。
*空气中气体溶入水中直至达到气液平衡
*当施以真空或气体吹脱后，气液平衡就向一方偏移。
*这就驱使从液体中的气体从液体移向气体。
液/气接触面在孔隙位置
脱气膜元件具有脱气效率高、使用寿命长（正常使用寿命5年以上）的特点，主要是通过以下二方面来达到：
n采用增强型中空纤维膜孔隙率达到50%以上，分布均匀，脱气效率高，强度高;
n专利的布水结构，布水均匀使水放射形的流经中空纤维膜以增大接触面积，提高了气体透过膜的几率。
3、根据不同的脱气要求，可以采用不同的设计模式，常用的有三种模式（见图3）：
二、加气吹脱操作模式
加气吹脱模式是待脱气的液体在中空纤维膜的外侧流动，在中空纤维膜的内侧通压缩气体（通常为压缩空气）进行吹扫。
气体吹扫的目的是为了将膜内侧的待脱除气体分压降低至几乎为零。
气相和液相总是要趋向动态的溶解平衡点，由于分压不同，液相中的气体就不断由液相向膜内侧的气相移动，并由吹扫气体带走。
这就降低了液相中的溶解气体浓度。
从而达到脱除气体的目的。
注：
加气吹脱操作模式常见的应用是在二级反渗透系统之间脱除CO2，或者在进EDI系统前脱除CO2，通过多级串联，可以把CO2浓度降低至1ppm。
是最经济有效的方法。
1、加气体侧的基本配置和操作：
当使用压缩气体作为吹扫气体时仪表基本配置（参见图4）。
2、脱除二氧化碳时可以采用压缩气体或无油的压缩空气，基本操作步骤：
1）通过调整压力调节阀门（PCV201），把进气压力设置压力在0.7kg/cm2以下。
2）通过调整针形阀门（V-212），观察流量计至设计的空气流量。
3）通空气到每根脱气膜组件。
4）出气气体排放到一个开阔地带以避免在密闭空间内氧气耗尽.。
5）如果采用压缩空气，必须是无油压缩空气的。
6）如果在高纯度要求的情况下，在压力调节阀门之前须采用0.2微米空气过滤器;一般工业应用采用1.0微米过滤器即可。
如果在脱除二氧化碳时没有压缩气体或无油压缩空气，可以使用鼓风机进行空气扫除。
鼓风机的选择可以根据脱气膜需要的风量以及气相侧的压降来确定。
吹风机的出风温度不能升高（>30℃）过高的空气温度会影响中空纤维膜的使用寿命。
表1：
二氧化碳脱除对空气气量的要求
脱气膜
每根脱气膜的空气量（m3/hr）
膜面积（m2）
LTLD4040
1.6--9.6
22
LTLD5040
1.6--32
45
LTLD8040
4.5—30.2
90
LTLD8060
4.5—30.2
140
对于液体侧的配置和操作
表2：
液体侧水量范围
脱气膜
每根脱气膜的进水量（m3/hr）
膜面积（m2）
LTLD4040
1.5--3
22
LTLD5040
3--5
45
LTLD8040
6—10
90
LTLD8060
6—10
140
注：
LTLD8060比LTLD8040长50%，膜面积多50%以上，相应的气体脱除效率要高50%以上。
3、重要操作指示：
膜保护
当使用空气作为吹扫气体时，注意以下信息：
水温不应该超出30℃（86℉）。
气温不应该超出30℃（86℉）。
在进脱气膜之前去除余氯、臭氧和所有其他氧化性物质。
当使用氮气等惰性气体作为吹扫气体时，注意以下信息：
在进脱气膜之前去除余氯、臭氧和所有其他氧化性物质。
城市给水使用余氯<1ppm，水温度（<40℃，104℉）可以正常使用。
为保护膜不被氧化，如果有余氯存在，并且水温大于30℃（86℉），吹扫气体必须用氮气等惰性气体。
避免与表面活化剂、酒精和氧化剂（臭氧等）接触
违反这些操作指南可能会对膜寿命不利，或者质保无效。
如果您有关于您的系统设计问题，请与杭州求是膜公司联系。
4、保护您系统的其他设备：
如果脱气膜发生故障，由于液体侧比气相的压力要大，水将会流到膜的气相侧。
为了检测，可以在液体侧安装一个低压警报开关或流程开关，来防止设备损伤。
5、维护工作：
当水蒸气和其他挥发性气体穿过膜，脱除气体与水蒸气将会饱和。
根据环境温度，在出口气体管道会发生凝结现象。
所以，应该使出口管道系统远离脱气膜系统。
必须从脱气膜和管道系统外面设计管道系统排泄凝结水。
如果没有去除水蒸气，它可能随着时间的积累，脱气膜的脱气效果会受到影响。
凝结现象还取决于液体温度。
液体温度越高，水蒸气越易透过膜。
这种凝结现象是正常的。
图4：
加气吹脱操作模式PID图
三、抽真空模式
操作指示：
真空方法在液体中总气体控制和大量气体脱除中使用。
真空方式是在液相和气相之间创造的一个分压梯度。
真空导致被溶解的气体从液体内部扩散到真空侧。
这些气体通过真空泵被抽吸后排放。
真空度的高低直接影响脱除效率。
真空度越大，出口液体含气量越低。
表3说明在不同的真空度水平下的气体脱除。
1、下表说明真空水平怎样影响液体出口含气量浓度的。
除了真空水平其他使用参数也是同样重要的。
表3：
使用真空方式，出口溶解氧的浓度。
真空水平
（绝对气压，假设760mmHg大气压）
164.5mbar
（125mmHg）
97.4mbar
（74mmHg）
65.8mbar
（50mmHg）
47.4mmbar
（36mmHg）
出口含量（PPb）
1400
850
580
425
真空水平
（绝对气压，假设760mmHg大气压）164.5mbar
（125mmHg）97.4mbar
（74mmHg）65.8mbar
（50mmHg）47.4mmbar
（36mmHg）
出口含量（PPb）1400850580425
测试条件：
二根LTLD5040串联的脱气膜系统
流速3m3/hr
温度25℃脱气膜,脱气膜元件,Liqui-Cel®膜组件
入口根据饱和氮气、氧气和二氧化碳计算
2、真空侧配置和操作：
下列是在真空方式下基本的仪器配置列表。
（参见图5）。
n压力开关（PS-301）
n真空表显示（PI-301）
n检查阀门（V-302）
n真空液体储存区
3、操作步骤：
（遵守真空泵生产商的启动使用说明）。
1）打开真空吸入阀门（V-302）。
2）打开真空泵
3）慢慢地打开进水阀（PCV100）。
4、真空模式下能否正常运行取决于一个良好的真空系统（包含管道和真空泵）。
当设计真空系统时，请遵照以下建议：
1）管道输送
保证整个真空管道不泄漏，不要用螺纹或其他易泄漏的连接方式。
推荐用焊接或密封性好的连接方式，任何气体泄漏将影响排气效率。
避免管道系统过长，减少弯头并使压力损失减到最小。
考虑系统水蒸汽凝结水的排放。
水蒸气和其他挥发性气体将穿过膜，气体与水蒸气将变得饱和。
根据环境温度，在出口气体管道会发生凝结现象。
所以，系统设计时应该把出口管道倾斜使凝结水可以慢慢流到系统外面。
如果不去除水蒸气，它会逐步累积，会减少真空泵的使用寿命，最后影响整体设备的使用寿命。
液体温度越高，水蒸气越易透过膜。
这种凝结现象是正常的。
2）真空泵类型和尺寸
首先根据脱气要求确定脱气膜的型号、数量、布置方式以及需要的排气量和真空度。
排气量和真空度决定了真空泵的大小。
建议使用液环真空泵。
一个完整的真空系统包括：
真空泵、分离器、单向阀、放气阀门，测量仪。
对于液体侧的配置和操作，参考一般性系统设计指南。
5、重要操作指示：
膜保护
使用真空方式时，注意以下信息：
n在进CREFLUX脱气膜之前去除余氯、臭氧和所有其他氧化性的物质。
n对城市给水的用途，允许余氯在1ppm，温度<40℃（<104℉）的情况下使用。
然而，为减少膜的氧化作用，特别是开启和关闭任何液流时一直保持真空的操作状态。
n避免与表面活化剂，酒精的接触，并且操作时的氧化剂（臭氧等等）可能使膜寿命受影响或者损坏膜。
6、保护系统的其他设备：
如果脱气膜发生故障，液体比气相总是压力要高，液相将流动到膜的气相侧。
在真空操作或与吹扫操作组合方式中，为防止膜脱气膜泄漏保护整个系统，推荐安装一个真空液体储存区和一个高真空压力开关。
液体出口侧建议使用一个低压警报开关或流量开关。
这将防止水泵或其他主要设备干转。
7、设定真空度（系统的最低真空度）：
电磁阀通常是闭合的。
真空泵打开时，在正常操作情况下，V204和V-202应该保持闭合，V-201应该打开。
当液面到达设定水平之上时，V-201应该关闭。
在不到两秒钟之后，V-202和V-204应该打开。
当液面到达设定水平以下时，V-204，V-202应该关闭。
在不到两秒钟之后，V-201应该打开。
注：
在脱气膜泄漏出故障的情况下，水将迅速填装真空液体储存区。
图5：
真空操作模式PID图
四、抽真空与加气吹脱结合操作模式
操作指示：
在要求脱除溶解氧气或二氧化碳达到极低水平时采用抽真空与加气吹脱结合操作模式。
抽真空与加气吹脱结合操作模式在脱气膜气相侧一头出口连接吹扫气体，另一头连接到真空源。
吹扫气体可以稀释从液相中跑到气相侧的气体同时把他们带出脱气膜。
在此操作模式下通常的真空水平在绝对大气压65.8mba（50mmHg）。
抽真空与加气吹脱结合操作模式通常用于锅炉给水要求溶解氧的浓度小于10PPB的场合，待脱气的纯水在中空纤维膜的外侧流动，在中空纤维膜的内侧施加真空抽吸，同时辅以小量的N2吹扫。
施加真空抽吸和气体吹扫的目的是为了将膜内的氧气分压降低至几乎为零。
由于分压不同，因此水中的氧气的分压也就降到几乎为零。
气相和液相总是要趋向动态的溶解平衡点。
又由于在气相中含氧很少，因而液相中的氧就不断由液相向膜内侧的气相移动，并由吹扫气体和真空抽吸带走。
这就降低了水中的溶氧浓度。
1、抽真空与加气吹脱结合操作模式吹扫气体连接侧基本配置（参见图6）：
n压力调整阀门（PCV-201）
n针形阀门（V-212）
n压力测量仪（PI-201）
n流量计（FI-201）
2、压缩气体或无油压缩空气（脱除二氧化碳）可以使用作为吹扫的气源。
具体按下列操作步骤：
1）开启真空系统（如真空方式操作模式所描述）。
2）调整压力调节阀门（PCV-201），设置吹扫气体入口压力在<0.07kg/cm2
（<1psig，0.069bar）
3）通过调整针形阀（V-213）和观察流量计（FI-201）的读数设置建议使用的总吹脱气流流量。
4）导入吹扫气体到每根脱气膜元件。
5）如果使用压缩空气，必须是无油的。
在纯度要求很高应用时建议使用0.2微米过滤器作为气源过滤。
一般工业应用为1.0微米过滤器作为气源过滤。
针形阀门（V-212）应安装在脱气膜和气体流量计之间。
注：
在进行二氧化碳脱除时，可以使用室内空气。
如果使用室内空气，不需要压力调节阀门。
3、抽真空与加气吹脱结合操作模式真空侧基本配置（参见图6）：
n压力开关（PS-301）
n压力显示的真空表（PI-301）
n检查阀（V-302）
n真空液体储存区
4、操作步骤：
（遵守真空泵生产商的启动使用说明）。
1）打开真空入口阀门（V-302）。
2）打开真空泵
3）慢慢地打开进水阀（PCV100）。
5、真空结合吹扫操作模式下能否正常运行取决于一个良好的真空系统（包含管道和真空泵）。
当设计真空系统时，请遵照以下建议：
1）管道输送
保证整个真空管道不泄漏，不要用螺纹或其他易泄漏的连接方式。
推荐用焊接或密封性好的连接方式，任何气体泄漏将影响排气效率。
避免管道系统过长，减少弯头并使压力损失减到最小。
考虑系统水蒸汽凝结水的排放。
水蒸气和其他挥发性气体将穿过膜，气体与水蒸气将变得饱和。
根据环境温度，在出口气体管道会发生凝结现象。
所以，系统设计时应该把出口管道倾斜使凝结水可以慢慢流到系统外面。
如果不去除水蒸气，它会逐步累积，会减少真空泵的使用寿命，最后影响整体设备的使用寿命。
液体温度越高，水蒸气越易透过膜。
这种凝结现象是正常的。
5分钟在40-60psi压力下吹扫5分钟可以有效降低凝结现象，另外垂直安装脱气膜，吹扫气体从上部往下吹扫可以有效降低在膜内的凝结。
2）真空泵类型和尺寸
首先根据脱气要求确定脱气膜的型号、数量、布置方式以及需要的排气量和真空度。
排气量和真空度决定了真空泵的大小。
建议使用液环真空泵。
一个完整的真空系统包括：
真空泵、分离器、单向阀、放气阀门，测量仪。
对于液体侧的配置和操作，参考一般性系统设计指南。
表4：
真空结合吹脱操作模式下，氮气的流量范围
脱气膜元件
每台反应器典型的氮气清除（m3/hr）
膜面积（m2）
LTLD4040
0.08—0.8
22
LTLD5040
0.15—2
45
LTLD8040
0.3—4
90
LTLD8060
0.3—4
140
注：
DGM8060比DGM8040长50%，膜面积多50%以上，相应的气体脱除效率要高50%以上。
6、重要操作指示：
膜保护
使用真空方式时，注意以下信息：
n在进CREFLUX脱气膜之前去除余氯、臭氧和所有其他氧化性的物质。
n对城市给水的用途，允许余氯在1ppm，温度<40℃（<104℉）的情况下使用。
然而，为减少膜的氧化作用，特别是开启和关闭任何液流时一直保持真空的操作状态。
n避免与表面活化剂，酒精的接触，并且操作时的氧化剂（臭氧等等）可能使膜寿命受影响或者损坏膜。
如果您有关于您的系统设计的问题，请与杭州求是膜技术公司联系。
7、保护系统的其他设备：
如果脱气膜发生故障，液体比气相总是压力要高，液相将流动到膜的气相侧。
在真空操作或与吹扫操作组合方式中，为防止膜脱气膜泄漏保护整个系统，推荐安装一个真空液体储存区和一个高真空压力开关。
液体出口侧建议使用一个低压警报开关或流量开关。
这将防止水泵或其他主要设备干转。
8、设定真空度（系统的最低真空度）：
电磁阀通常是闭合的。
脱气膜,脱气膜元件,Liqui-Cel®膜组件
真空泵打开时，在正常操作情况下，V204和V-202应该保持闭合，V-201应该打开。
当液面到达设定水平之上时，V-201应该关闭。
在不到两秒钟之后，V-202和V-204应该打开。
当液面到达设定水平以下时，V-204，V-202应该关闭。
在不到两秒钟之后，V-201应该打开。
注：
在脱气膜泄漏出故障的情况下，水将迅速填装真空液体储存区。
图6加气与抽真空联合模式PID图纸
五、一般性系统设计指南
以下指南适用于前面所述的三种不同的操作模式：
1、流程模式配置
平行的配置的系列
脱气膜每种规格有最大设计流速。
如果系统的流量大于单支脱气膜的最大设计流量，应该增加脱气膜的数量并联以控制单支膜的流速。
单支膜的最大最小流速如下表5列出。
表5.脱气膜的最大和最小流速
脱气膜型号
最小流速
最大流速
LTLD4040
1.0m³/hr（4.4gpm）
5m³/hr（22gpm）
LTLD5040
1.2m³/hr（5.3gpm）
10m³/hr（44gpm）
LTLD8040
3m³/hr（13.2gpm）
15m³/hr（66gpm）
LTLD8060
3m³/hr（13.2gpm）
15m³/hr（66gpm）
注：
具体选择流量时建议按中间值进行选取
确定并联的数量后，选择串联的级数，流量越大、串联的级数越多，压降越大，一般串联的级数不超过5级。
2、安装位置
垂直或水平安装
如果到脱气膜系统的水压比最大工作压力更大，需要安装压力调整器。
水泵应采用软启动或者在水泵出口加一个慢开阀，防止水锤对系统的冲击。
设计应该包括在最低点安装排空阀、最高点安装排气阀以及压力指示器和温度显示。
气体和液体在所有脱气膜在必须逆向流动的。
如果使用同向流程，效率会降低。
当系统关闭时，脱气膜不应暴露在0度冰点以下的地方。
注：
在位置许可情况下，推荐垂直安装，这有利于改善液体流动状态。
垂直安装：
当液体流入脱气膜必须从底部进入，从侧面和上面流出。
如果多级串联，从前一级的脱气膜的流出的液体必须流动入后一级脱气膜的底部。
液环真空泵的进气口位置要低于脱气膜的出气口，这样有利于气体侧的凝结水顺流到真空泵，不会在脱气膜内部滞留。
其它信息
对于LTLD8040\LTLD8060大规格的脱气膜，充满液体后较重，应该在脱气膜底部做支撑，不能仅靠侧边的固定抱圈来支撑脱气膜的重量。
3、最高工作温度和压力指南
脱气膜有二个压力规定值：
跨膜压差规定值和承压压力规定值。
有时这些规定值是一样不变的，但是在操作之前应先看看。
跨膜压差是中空纤维膜内部与外部压力的不同。
例如，膜外侧的压力是0.15MPa,同时在膜内侧气体要保持0.05MPa。
这样跨膜压差为0.1MPa。
脱气膜的工作压力为0.45MPa，进出口最大压差可以达到0.4MPa。
4、脱气膜设备的重量
在设计支撑架时需要考虑脱气膜充满液体时的重量。
表6脱气膜重量：
产品
千克
LTLD4040
12
LTLD5040
18
LTLD8040
35
LTLD8060
52
5、预处理要求
为防止膜的污染，进入脱气膜的液体和气体需要预过滤。
表9：
一般过滤指南
液体侧过滤精度
10微米（一般情况下）
4.5微米（前面有活性炭过滤时采用）
气体侧过滤精度
0.2微米（高纯度应用时采用）
1.0微米（一般工业应用）
注：
若用在反渗透出水之后，液体侧无需过滤。
6、膜的污染与清洗
1）在脱除二氧化碳时，需要注意水酸度值变化，当水的pH.值上到一定值时遇到絮凝化学制品固体时絮凝将会发生。
不过在二级反渗透之间以及EDI之前脱除二氧化碳没有这个问题。
2）脱气膜安装在反渗透进水处，要考虑脱气膜的定期清洗。
3）如果安装在活性炭过滤器后，要安装5微米的保安过滤器，以防止活性炭颗粒进入脱气膜设备。
4）膜的污染有金属离子污染、有机物污染、以及微生物污染。
金属离子污染可以用2%的HCL或柠檬酸进行浸泡1小时进行清洗，有机物的污染可以用2%的氢氧化钠浸泡2小时进行清洗，微生物的污染可以用0.1%的次氯酸钠浸泡2小时进行清洗。
注意：
严禁用含有表面活性剂和乙醇清洗脱气膜。
清洗方法
清洗流量：
m3/h
清洗出水压力:
kg/cm2（出水阀门需要关到一定程度）
清洗方向：
与运行方向相同
步骤
描述
药液
时间
1
冲水/直接排放
常温水
5分钟
直接市场评估法又称常规市场法、物理影响的市场评价法。
它是根据生产率的变动情况来评估环境质量变动所带来影响的方法。
2
碱循环冲洗
（2）评价方法的适当性；2%NaOH，25-40℃
30-45分钟
1.规划环境影响评价的报审3
排空/冲洗
常温水
1）按类型分。
环境标准按类型分为环境质量标准、污染物排放标准（或控制标准）、环境基础标准、环境检测方法标准、环境标准样品标准。
至中性
4
D.环境影响研究报告酸性循环冲洗
5%柠檬酸，室温
（3）对环境影响很小、不需要进行环境影响评价的建设项目，填报环境影响登记表。
30-45分钟
B.可能造成重大环境影响的建设项目，应当编制环境影响报告书5
2.量化环境影响后果排空/冲洗
常温水
（3）机会成本法至中性
安全评价是落实“安全第一，预防为主，综合治理”方针的重要技术保障，是安全生产监督管理的重要手段。
7、基本的仪表配置要求
压力表-安装在脱气膜的进口处
截止阀（可选）-安装在脱气膜的出口处，充油隔膜式压力表
截止阀（可选）-氮气进口，截止阀-氮气流量计、压力表
流量计-氮气吹扫，转子流量计
压力控制-压力调节，使系统的压力低于大气压
阀门-液体侧
截止阀，蝶阀或球阀-入口处手动流量控制阀，蝶阀
压力释放阀-真空泵
入口阀-真空释放阀
防止真空泵气蚀-真空系统
止回阀针型阀电磁阀
入口切断阀-氮气切断阀
手动流量控制阀
压力释放阀压力开关
温度计
9、注意事项
需要避免：
水锤、过压、流量过大;
10、低溶解氧情况下的系统设计
为保证达到理想的使用效果，必须保证整个系统没有泄漏，没有与空气接触的机会。
不要用螺纹连接，推荐使用全部焊接或者采用密封性较好的法兰连接方式;
系统必须保证没有与空气接触;
低浓度的溶解氧要求还取决于吹扫气体氮气的纯净度，如果溶解氧要<5ppb，那么氮气的纯净度最低要求是99.99%，如果溶解氧要达到<1ppb，那么氮气的纯净度最低要求是99.995%;
同时在线取样管必须是不锈钢或其他不渗透气体的管材，不要使用PFA或聚乙烯类的管材，防止空气中的氧气渗入系统;
要求溶解氧浓度<5ppb必须使用经过校正的精密溶解氧测定仪，测试条件、操作方法必须满足操作规范要求;
溶解氧测定仪必须尽量靠近脱气膜的出口;
真空泵的设计选型时要留有20-25%的安全余量，真空度要求<50mmHg.绝对大气压。
所有的CREFLUX脱气膜出厂之前都经过严格的检验测试，我们发现有时在恶劣的运输或不规范的安装过程中会出现漏气现象，因此在使用前进行气密性测试在要求极高的场合是需要的。
最后需要注意的是脱气膜设备的配套辅助配件等的质量也需要严格把关，以免引起漏气。
六、启动和停止操作
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