[发明专利]一种低温膜分离装置性能测试方法

摘要

本发明公开了一种低温膜分离装置性能测试方法，将膜分离器置于恒温装置内，在所述膜分离器中的膜材料上连接有热电阻，在所述膜分离器的进气口处设有压力表Ⅰ；所述膜分离器的渗透气出口通过三通Ⅰ与测试支路Ⅰ和测试支路Ⅱ连接，采用所述压力传感器测量所述渗透气缓冲罐内的渗透气压力，采用所述气相色谱仪测量混合气体渗透气中各组分气体的百分含量，通过调节所述恒温装置内的温度使所述膜分离器处于不同的低温和常温下，分别测试计算出在不同低温和常温下膜材料的选择性和渗透性，并绘制出曲线图，完成膜性能随温度变化的评价。本发明能够测试出处于低温环境中的膜分离装置对混合气体的渗透性和选择性，并完成膜性能随温度变化的评价。

主权项

一种低温膜分离装置性能测试方法，其特征在于，将膜分离器置于恒温装置内，在所述膜分离器中的膜材料上连接有热电阻，在所述膜分离器的进气口处设有压力表Ⅰ；所述膜分离器的渗透气出口通过三通Ⅰ与测试支路Ⅰ和测试支路Ⅱ连接，所述测试支路Ⅰ包括依次连接的球阀Ⅰ、渗透气缓冲罐、真空阀和真空泵，在所述渗透气缓冲罐上设有压力传感器，所述球阀Ⅰ与所述三通Ⅰ连接；所述测试支路Ⅱ包括依次连接的球阀Ⅱ、三通Ⅱ和气相色谱仪，在所述三通Ⅱ上设有皂膜流量计，在连接所述球阀Ⅱ和所述三通Ⅱ的管路上设有压力表Ⅱ；当需要测试单一纯净气体的渗透性和混合气体的整体渗透性时，开启所述测试支路Ⅰ，关闭所述测试支路Ⅱ，采用所述压力传感器测量所述渗透气缓冲罐内的渗透气压力，根据公式计算膜材料对气体的渗透性，其中：PA—气体渗透速率，cm3(STP)/cm2·s·Pa；—在稳定透过时，单位时间渗透气缓冲罐内气体压力变化的算术平均值，Pa/s，通过压力传感器记录渗透气缓冲罐内渗透气压力的变化，单位时间内渗透气缓冲罐内气体压力变化稳定后，测量多组数据求算术平均值获得V—渗透气缓冲罐体积，cm3；S—膜面积，cm2；T—膜材料的温度，K，通过热电阻获得；P1‑P2—膜材料上下游两侧的压差，Pa，P1—膜上游侧的压力，由压力表Ⅰ获得，P2—膜下游侧的压力，由压力传感器获得；T0，P0—标准状态下的温度和压力，T0＝273.15K,P0＝1.0133×105Pa；当需要测试混合气体中各组分气体各自的渗透性时，关闭所述测试支路Ⅰ，开启所述测试支路Ⅱ，采用所述气相色谱仪测量混合气体渗透气中各组分气体的百分含量，根据公式计算膜材料对混合气体中A气体的渗透性，根据公式计算膜材料对混合气体中B气体的膜渗透性，其中：PA′—A气体渗透速率，cm3(STP)/cm2·s·Pa；PB′—B气体渗透速率，cm3(STP)/cm2·s·Pa；Q—渗透气体流量，cm3/s，通过皂膜流量计获得；S—膜面积，cm2；P1—膜上游侧压力，Pa，由压力表Ⅰ获得；P2—膜下游侧压力，Pa，由压力表Ⅱ获得；XA—原料气中A气体的百分含量；XB—原料气中B气体的百分含量；YA—渗透气中A气体的百分含量，通过气相色谱仪测得；YB—渗透气中B气体的百分含量，通过气相色谱仪测得；根据公式计算膜对混合气体中A气体和B气体的选择性；通过调节所述恒温装置内的温度使所述膜分离器处于不同的低温和常温下，分别测试计算出在不同低温和常温下膜材料的选择性和渗透性，并绘制出曲线图，完成膜性能随温度变化的评价。