[發明專利]氣體擴散器

有效

• 申請號: 201310308707.4
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN103537194B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發明（設計）人: 蔡啟祥;蔡寧;S·J·格盧克;B·G·史密斯;王城峰;袁泉
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: B01D65/08
• 分類號: B01D65/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華

技術領域

本發明涉及氣體擴散器，尤其是適合與沉浸式薄膜過濾系統一同使用或用作其部件的氣體擴散器。

背景技術

壓力驅動的薄膜過濾系統的性能會因薄膜表面上污垢堆積而顯著降低。該現象通常被稱之為“積垢”。為了減輕積垢，許多沉浸式薄膜過濾系統包括定位在薄膜下的氣體擴散器(也被稱之為“氣體分布器”或“通氣器”)。在運行時，氣體(例如空氣)氣泡從擴散器中排出，向上運行，在它們上升時摩擦薄膜表面。這種系統的例子在US?5248424、US?5482625、US?6511602、US?6555005、US?2010/0224556、US?2011/0049038、US?61/526539、CN?101893164中進行了描述。由于氣泡的生成是能量密集型的，所以需要更高效的氣體擴散器設計。

發明內容

本發明包括改進的氣體擴散器，其中與各個排放孔(discharge?hole)相關聯的氣體流速比較一致，包括位于通氣管周圍不同位置上的、水動力直徑不同的孔。在一個優選的實施方式中，氣體擴散器包含在共用水平面內隔開并相互平行排列的通氣管網格，以及與通氣管流體連通的歧管。給定的通氣管(12)包括：在兩個端點之間延伸并定義軸(Z)的長度(L)；水動力直徑(Dh)；定義包含交叉通過中心(C)的豎直軸(Y)和水平軸(X)的豎直平面的橢圓形橫截面，其與軸(Z)垂直；由第一段圓弧(20)和第二段圓弧(22)限定的外圓周：第一段圓弧由位于(X)軸下方且被(Y)軸平分的30°圓弧組成；第二段圓弧由與第一段圓弧(20)不重疊的330°圓弧組成。在扇形內第二段圓弧周圍的四個或更多個不同位置上的沿長度(L)分隔開的多個(N)排放孔，以及在第一段圓弧內沿長度(L)隔開多個(M)排水孔(drainage?hole)；

第二段圓弧包含四個不重疊的15°扇形，各個扇形包含：

i)至少10個最小水動力直徑(d_min)等于或大于0.001m的排放孔；

ii)等于以米測量的、扇形內所有排放孔沿Y軸的平均位置的值(y)；和

iii)等于以米測量的、扇形內所有排放孔水動力直徑平均值(d)四次方的值(F)；

其中以下關系適用于四個扇形中的任意兩個：

Abs[1-F_i/F_ii+2.6x10⁸m^-5N²(y_ii-y_i)F_i)]≤0.5

其中“i”和“ii”分別指沿Y軸的較高和較低扇形。

附圖簡要描述

圖1是氣體擴散器的透視圖，包括與通氣管網格流體連通的歧管；

圖2是圖1通氣管的透視圖；

圖3是圖2中沿線3-3所取的的通氣管的橫斷面視圖。

具體實施方式

本發明包括多個實施方式，既包括氣體擴散器，也包括含有氣體擴散器的沉浸式薄膜過濾系統。對沉浸式薄膜過濾系統沒有特別限制，該系統包括背景技術中引用的專利文件中描述的中空纖維和平板膜配置。

參照附圖，一個氣體擴散器的實施方式總的顯示在圖1的(10)上，包括在共用水平面內隔開并相互平行排列的通氣管(12、12’、12”、12”’)網格和與所述通氣管流體連通的集流管或“歧管”(14)。雖然沒有特別限制，但每個歧管的通氣管數量優選為2至24。構造材料沒有特別限制，包括金屬(例如鋼、鋁等)和塑料(例如聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等)。通氣管和歧管可采用焊接和粘膠相互連接，如本領域中常見的一樣。

單根通氣管(12)具有在兩端(16、18)之間延伸并定義軸(Z)的優選為0.5至3米的長度(L)。通氣管(12)具有一個定義了包含交叉通過中心(C)的豎直軸(Y)和水平軸(X)的豎直平面的橢圓形橫截面，其與軸(Z)垂直。雖然顯示為具有圓形橫截面，但通氣管(12)可以具有橢圓形橫截面。為了描述之目的，術語“水動力直徑”定義為4A/P，其中“A”是橫截面積和“P”是橫截面的濕周。因此，對于包含圓形橫截面的通氣管(12)，水動力直徑(D_h)僅僅是指管(12)的內徑。雖然沒有限制，但通氣管(12)的水動力直徑優選為0.010至0.050m。通氣管的端部(16、18)優選被密封。并且在優選的實施方式中，通氣管(12、12’、12”、12”’)具有基本上相同的長度(L)和水動力直徑(D_h)。