一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备

技术领域

本发明涉及氦气制备技术领域，特别是一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备。

背景技术

氦气，是一种稀有气体，化学式为He，为无色无味的惰性气体，化学性质不活泼，一般状态下很难和其他物质发生反应，近年来，国内新建了较多的液化天然气LNG工厂，发现部分闪蒸气(Boil Off Gas，BOG)中含有0.55.0vol％的氦气。针对BOG气体中的氦气提纯受到广泛关注，该类氦气的提～取对我国紧缺的氦气资源起到一定补充作用，具有重要意义。

MBR又称膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor)，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型处理技术，同时可通过该项处理技术对BOG气体中含有的氦气进行分离。

然而在针对BOG气体中分离氦气时，大多采用气体分离膜将氦气分离的方式，然而现如今，在气体分离膜进行分离时，BOG气体的通入，由于出气口固定设置，在将气体进行吹送时，会集中吹向气体分离膜的固定位置，由于吹送位置过于集中，易导致气体分离膜的局部位置发生堵塞的情况，造成分离效率较低，降低气体分离膜局部位置的分离效果，同时由于不便于对气体分离膜的清理，需要对气体分离膜实施拆卸清理的方式，清理不便，使用寿命低，且分离效率低下的情况，不便于实际使用，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备，解决了现有的在气体分离膜进行分离时，BOG气体的通入，由于出气口固定设置，在将气体进行吹送时，会集中吹向气体分离膜的固定位置，由于吹送位置过于集中，易导致气体分离膜的局部位置发生堵塞的情况，造成分离效率较低，降低气体分离膜局部位置的分离效果，同时由于不便于对气体分离膜的清理，需要对气体分离膜实施拆卸清理的方式，清理不便，使用寿命低，且分离效率低下的情况，不便于实际使用。

实现上述目的本发明的技术方案为：一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备，包括罐体，所述罐体的内部安装有分离机构，所述罐体的左侧连通有摆动机构，所述摆动机构的左侧连接有过滤机构；

所述分离机构包括：两个连接块、气体分离膜、第一齿轮以及驱动结构；

两个所述连接块分别可旋转的安装在罐体内部的上下两端，所述气体分离膜设置在两个所述连接块之间，所述第一齿轮套装在位于罐体内部上端的连接块上，所述驱动结构安置于罐体的顶端；

所述气体分离膜与罐体内部的左半部分之间为分离前端，所述气体分离膜与罐体内部的右半部分为分离后端；

所述摆动机构包括：固定板、两个安装座、两个球形座、两个套管、连接软管以及转动结构；

所述固定板安装在罐体的左侧，两个所述安装座设置在罐体的左侧，且上下分布，两个所述球形座可转动的安装在两个所述安装座上，两个所述套管的右端分别插装在两个所述球形座上，所述连接软管的两端分别连接于两个所述套管的左端，所述转动结构安置于固定板上。

优选的，所述驱动结构包括：两个支撑座、第一驱动件、螺纹杆以及齿条；

两个所述支撑座分别安装在罐体的顶端，所述第一驱动件安装在罐体的顶端，所述螺纹杆的两端可旋转的设置在两个所述支撑座的两端，且一端与驱动件的驱动端相互连接，所述齿条的中间开设有内螺纹，所述齿条通过内螺纹螺接在螺纹杆的外壁外侧。

优选的，所述转动结构包括：第二驱动件、转轴、第二齿轮、若干个销轴、连接架以及若干个齿牙；

所述第二驱动件安装在固定板上，所述转轴连接于第二驱动件的驱动端上，所述第二齿轮套装在转轴的外壁外侧，若干个所述销轴分别设置在两个所述套管的外壁外侧，所述连接架的两端与若干个所述销轴活动连接，若干个所述齿牙分别安装在连接架上，且分别与第二齿轮相互啮合，所述连接架上安装有限位架。

优选的，所述连接架的形状为H形。

优选的，所述过滤机构包括：过滤桶、两个第一限位环、两个第二限位环、两个第三限位环、两个第四限位环、粗过滤网格、细过滤网格以及精过滤网格；

所述过滤桶通过输出结构连通于连接软管的一端，两个所述第一限位环设置在过滤桶内部的底端以及过滤桶顶端的盖板上，两个所述第二限位环分别固定在过滤桶内部的底端以及过滤桶顶端的盖板的底端，且位于第一限位环的里侧，两个所述第三限位环分别设置在过滤桶内部的底端以及盖板的底端，两个所述第四限位环分别安装在过滤桶内部的底端以及盖板的底端，两个第一限位环、两个第二限位环、两个第三限位环以及两个第四限位环之间行程若干个直径不同的安装槽，所述粗过滤网格、细过滤网格以及精过滤网格分别可拆卸的安装在对应的安装槽处。

优选的，所述所述输出结构包括：输出通道、输送泵以及输出管；

所述输出通道贯穿于盖板，且延伸至过滤桶的内部，所述输出通道位于精过滤网格的里侧，所述输送泵设置在盖板的顶端，且进气口连通于输出管道，所述输送管的一端连通于输送泵的出气口，且另一端连通于连接软管的一端。

优选的，两个所述套管的外壁外侧分别安装有第一电磁阀，所述罐体的右侧还设置有氦气出口端，所述氦气出口端安装有第二电磁阀。

利用本发明的技术方案制作的一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备，通过第一驱动件带动螺纹杆开始旋转，在螺纹杆自身螺纹的限制性下，以及齿条的底端与罐体的顶端端面贴合，进而实现齿条的移动，使得气体分离膜以及连接块均开始转动，齿轮带动连接块以及气体分离膜进行旋转，旋转之后，在BOG气体持续输送的情况下，使得气体分离膜的分离前端与分离后端进行转环，向气体分离膜吹送，残留在气体分离膜上的杂质在反冲刷的作用下，对杂质进行清除，有效的解决了不便于对气体分离膜的清理的问题；

第二驱动件开始带动转轴开始转动，第二齿轮旋转，由于第二齿轮与连接架上的齿牙相互啮合，在第二齿轮旋转的作用下，使得连接架开始移动，实现对两个套管的摆动效果，进而使得气体向气体分离膜吹送位置改变，防止由于气体输入过度集中，造成气体分离膜局部堵塞的情况，进一步提高了气体分离膜的分离效率，通过两个第一限位环、两个第二限位环、两个第三限位环以及两个第四限位环的限制下，便于对粗过滤网格、细过滤网格以及精过滤网格的定位，同时具有拆卸方便，安装便捷的效果。

附图说明

图1为本发明所述一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备的主视剖视结构示意图。

图2为本发明所述一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备的分离前端以及分离后端结构示意图。

图3为本发明所述一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备的罐体侧视结构示意图。

图4为本发明所述一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备的罐体俯视结构示意图。

图5为本发明所述一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备的连接架侧视结构示意图。

图6为本发明所述一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备的局部放大结构示意图。

图7为本发明所述一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备的局部放大结构示意图。

图8为本发明所述一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备的局部放大结构示意图。

图中：1、罐体，2、连接块，3、气体分离膜，4、第一齿轮，5、固定板，6、安装座，7、球形座，8、套管，9、连接软管，10、支撑座，11、第一驱动件，12、螺纹杆，13、齿条，14、第二驱动件，15、转轴，16、第二齿轮，17、销轴，18、连接架，19、齿牙，20、过滤桶，21、第一限位环，22、第二限位环，23、第三限位环，24、第四限位环，25、粗过滤网格，26、细过滤网格，27、精过滤网格，28、输出通道，29、输送泵，30、输出管，31、第一电磁阀，32、氦气出口端，33、第二电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-8所示，一种基于MBR模块的BOG气体分离氦气的制备设备，包括罐体1，罐体1的内部安装有分离机构，罐体1的左侧连通有摆动机构，摆动机构的左侧连接有过滤机构；

在具体实施过程中，需要说明的是，在对BOG气体进行分离时，BOG气体首先通过过滤机构进行过滤，然后通过摆动机构进行摆动，进而使得BOG气体进入到分离机构进行分离后，渗透气为富集后的氦气，然后打开第二电磁阀33，富集后的氦气通过罐体1设置氦气出口端32排出，然后通过外部的收集结构，例如储存罐，收集罐等对氦气进行收集操作。

分离机构包括：两个连接块2、气体分离膜3、第一齿轮4以及驱动结构；

两个连接块2分别可旋转的安装在罐体1内部的上下两端，气体分离膜3设置在两个连接块2之间，第一齿轮4套装在位于罐体1内部上端的连接块2上，驱动结构安置于罐体1的顶端；

气体分离膜3与罐体1内部的左半部分之间为分离前端，气体分离膜3与罐体1内部的右半部分为分离后端；

在具体实施过程中，需要说明的是，BOG气体通过气体分离膜3时，BOG气体进入到分离前端，经过气体分离膜3的分离作用下，渗透入分离后端，然后打开氦气出口端32的第二电磁阀33，渗透出的氦气通过罐体1的氦气出口端32排出，最后通过收集容器对氦气进行收集。

摆动机构包括：固定板5、两个安装座6、两个球形座7、两个套管8、连接软管9以及转动结构；

固定板5安装在罐体1的左侧，两个安装座6设置在罐体1的左侧，且上下分布，两个球形座7可转动的安装在两个安装座6上，两个套管8的右端分别插装在两个球形座7上，连接软管9的两端分别连接于两个套管8的左端，转动结构安置于固定板5上。

在具体实施过程中，需要说明的是，通过过滤机构的过滤的BOG气体，通过输送泵29输送至连接软管9的内部，经由连接软管9后，进入到套管8的内部，在BOG气体进入到罐体1时，固定板5上的转动结构开始带动两个套管8在安装座6上进行摆动，使得气体在进入罐体1的分离前端时，也随之进行摆动的情况，防止由于气体输入过度集中，造成气体分离膜3局部堵塞的情况。

作为优选方案，更进一步的，驱动结构包括：两个支撑座10、第一驱动件11、螺纹杆12以及齿条13；

两个支撑座10分别安装在罐体1的顶端，第一驱动件11安装在罐体1的顶端，螺纹杆12的两端可旋转的设置在两个支撑座10的两端，且一端与驱动件的驱动端相互连接，齿条13的中间开设有内螺纹，齿条13通过内螺纹螺接在螺纹杆12的外壁外侧。

在具体实施过程中，需要说明的是，同时，当气体分离膜3使用一段时间后，气体分离膜3会产生堵塞，进而影响气体分离膜3对气体分离的效果，此时第一驱动件11开始旋转，带动螺纹杆12开始旋转，在螺纹杆12自身螺纹的限制性下，以及齿条13的底端与罐体1的顶端端面贴合，进而实现齿条13的移动，由于齿条13与齿轮相互啮合，则齿轮开始转动，在齿轮旋转的作用下，带动其中一个连接块2开始旋转，气体分离膜3设置在两个连接块2之间，进而使得气体分离膜3以及连接块2均开始转动，齿轮带动连接块2以及气体分离膜3进行旋转，旋转之后，在BOG气体持续输送的情况下，使得气体分离膜3的分离前端与分离后端进行转环，向气体分离膜3吹送，残留在气体分离膜3上的杂质在反冲刷的作用下，对杂质进行清除。

作为优选方案，更进一步的，转动结构包括：第二驱动件14、转轴15、第二齿轮16、若干个销轴17、连接架18以及若干个齿牙19；

第二驱动件14安装在固定板5上，转轴15连接于第二驱动件14的驱动端上，第二齿轮16套装在转轴15的外壁外侧，若干个销轴17分别设置在两个套管8的外壁外侧，连接架18的两端与若干个销轴17活动连接，若干个齿牙19分别安装在连接架18上，且分别与第二齿轮16相互啮合，连接架18上安装有限位架。

在具体实施过程中，需要说明的是，在需要驱动两个套管8进行摆动时，第二驱动件14开始旋转，带动转轴15开始转动，第二齿轮16开始旋转，由于第二齿轮16与连接架18上的齿牙19相互啮合，在第二齿轮16旋转的作用下，使得连接架18开始移动，在销轴17与连接架18活动连接的作用下，以及在限位架限位的作用下，实现对两个套管8的摆动效果，进而使得气体吹送方向改变，防止由于气体输入过度集中，造成气体分离膜3局部堵塞的情况。

作为优选方案，更进一步的，连接架18的形状为H形。

作为优选方案，更进一步的，过滤机构包括：过滤桶20、两个第一限位环21、两个第二限位环22、两个第三限位环23、两个第四限位环24、粗过滤网格25、细过滤网格26以及精过滤网格27；

过滤桶20通过输出结构连通于连接软管9的一端，两个第一限位环21设置在过滤桶20内部的底端以及过滤桶20顶端的盖板上，两个第二限位环22分别固定在过滤桶20内部的底端以及过滤桶20顶端的盖板的底端，且位于第一限位环21的里侧，两个第三限位环23分别设置在过滤桶20内部的底端以及盖板的底端，两个第四限位环24分别安装在过滤桶20内部的底端以及盖板的底端，两个第一限位环21、两个第二限位环22、两个第三限位环23以及两个第四限位环24之间行程若干个直径不同的安装槽，粗过滤网格25、细过滤网格26以及精过滤网格27分别可拆卸的安装在对应的安装槽处。

在具体实施过程中，需要说明的是，在BOG气体输送至罐体1分离氦气之前，优先进入到过滤桶20的内部，经过过滤桶20的过滤后，依次经过粗过滤网格25、细过滤网格26以及精过滤网格27的过滤，经过多层过滤后，经由输出结构输送至连接软管9，直至进入到罐体1的内部，两个第一限位环21、两个第二限位环22、两个第三限位环23以及两个第四限位环24之间行程若干个直径不同的安装槽，安装槽用于安装粗过滤网格25、细过滤网格26以及精过滤网格27，在对粗过滤网格25、细过滤网格26以及精过滤网格27，进行清理时，将盖板进行拆卸，然后将粗过滤网格25、细过滤网格26以及精过滤网格27从安装槽内取出，对其进行清理，清理完成后再分别将其安装到安装槽内，在将盖板进行安装固定到过滤桶20的顶端。

作为优选方案，更进一步的，输出结构包括：输出通道28、输送泵29以及输出管30；

输出通道28贯穿于盖板，且延伸至过滤桶20的内部，输出通道28位于精过滤网格27的里侧，输送泵29设置在盖板的顶端，且进气口连通于输出管30道，输送管的一端连通于输送泵29的出气口，且另一端连通于连接软管9的一端。

在具体实施过程中，需要说明的是，经过精过滤网格27过滤后的BOG气体，在输送泵29的输送下，进入到输出通道28内，最终通过输出管30进行输出操作。

作为优选方案，更进一步的，两个套管8的外壁外侧分别安装有第一电磁阀31，罐体1的右侧还设置有氦气出口端32，氦气出口端32安装有第二电磁阀33。

在具体实施过程中，需要说明的是，在套管8进行使用时，第一电磁阀31可实现对套管8的通路与闭路，同时通过气体分离膜3的渗透过滤后，渗透出的氦气通过氦气出口端32排出。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。