1 膜法富氮技术

膜法富氮技术需要将洁净的空气送入膜分离器，从空气中将N2与氧气和其他气体分离开。与低温法和变压吸附法相比，膜法富氮技术具有操作简单，无运动部件，可连续稳定地工作等优点。典型的膜法富氮系统主要由三部分组成：空气压缩机，空气净化系统，空气膜分离器，下图为一个典型的膜法富氮系统流程示意图：

空气经过空压机加压到1.2MPa左右，经冷却后进行过滤，洁净的空气进入膜分离器，分离出N2纯度高的气体作为产品气进入储罐储存，另外一股富集的氧气直接放空。整套装置可以集中安装在一个框架或集装箱内，采用PLC控制，可以实现全自动操作。

采用膜法富氮技术可以产出浓度在95%到99.9%的N2，不过，由于目前大部分在用的膜材料O2与N2的分离系数αO2/N2 <8，所以单纯使用膜法制取高纯度的N2是不经济的，最经济的适用范围在90%到98%之间，如果需要更高纯度的N2，可以考虑在后序配置化学催化脱氧系统，可以得到纯度为99.9999%的N2。

膜法富氮技术的应用范围非常广泛，在所有不需要太高浓度N2的应用领域，膜法富氮技术完全可以取代低温制氮技术，也适用于不适合采用汽车运输的偏远地区。

2 膜法富氧技术

膜法富氧技术的工作流程与膜法富氮技术相类似，不过一般采取在进气高压侧使用鼓风机，在渗透气低压侧抽真空的运行方式。一般采用卷式膜组件的富氧系统O2含量可以达到28-30%，采用中空纤维式的富氧膜系统O2含量可以达到30－45%。当氧浓度30%左右，规模小于50000Nm3/h时，膜法投资、维护及操作费用仅为深冷和(V)PSA法的66％到90％，而且规模越小，膜法越经济。

如果需要达到90%以上的O2浓度，可以考虑采用两级法，即一级膜的渗透气（O2浓度达到40%以上）再次压缩，再进入二级膜分离，产出的渗透气O2浓度可以达到90%以上，但采用此种方法必须要符合O2生产及运输的所有安全规定，经济性不是很好。也可以将膜法富氧技术和真空变压吸附技术（VSA）结合起来，将一级膜的渗透气经干燥后送入真空变压吸附装置，也可以制取90%以上浓度的O2。

膜法富氧技术的应用范围同样非常广泛，可以应用于玻璃窑、水泥窑、陶瓷窑、工业锅炉、加热炉、冶炼炉等的富氧助燃；水处理的氧化反应、生物发酵；富氧医疗及富氧保健空调等。由天邦膜技术国家工程研究中心有限责任公司开发的膜法富氧局部增氧对称燃烧技术在国内首次成功用于大庆石化炼油厂的130吨油气混烧锅炉（该炉是目前国内外实施局部增氧助燃技术的最大锅炉）。设备调试正常并稳定半年后经检测节油率1.62%，排烟温度下降5℃。每年不仅节油1300吨左右，而且CO2至少减排4000多吨，CO至少下降95%，具有明显的节能减排效果。随着国家对环保要求的不断提高，治理雾霾的需求越来越大，膜法富氧技术的应用会越来越广阔。（黎志敏）