[實用新型]一種中空纖維膜分離器

有效

• 申請號: 201520872187.4
• 申請日: 2015-11-05
• 公開（公告）號: CN205109411U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 徐徜徉;楊文皓;郭文泰
• 申請（專利權）人: 天邦膜技術國家工程研究中心有限責任公司
• 主分類號: B01D63/02
• 分類號: B01D63/02
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責任公司 21119
• 代理人: 宋輝

技術領域

本實用新型涉及一種中空纖維膜分離器。

背景技術

膜分離技術是20世紀開發成功的一種新型分離技術，與傳統的分離技術相比，膜技術具有投資省、見效快、能耗低、操作簡單等特點，它的開發與利用已經成為各個國家在高新技術領域競爭的熱點。隨著膜技術的發展，氣體膜分離技術已成功的應用在合成氨弛放氣中回收氫氣；甲醇合成放空氣中氫氣的回收或CO/H2的調比；煉廠氣的膜法氫回收等氣體分離領域。

膜分離技術的核心是高性能膜分離器的研制與開發，傳統的中空纖維氣體膜分離器是將上萬根甚至幾十萬根中空纖維膜制成纖維束后裝置耐壓鋼制殼體內，纖維束的一端用樹脂粘合澆鑄成樹脂封頭，固定在分離器的一端，纖維束的尾端用樹脂封住，形成堵頭，固定在分離器的另一端。原料氣通常在膜分離器的樹脂封頭端附近的原料氣入口進入膜分離器的殼程，在壓力的驅動下，一部分氣體透過膜進入中空纖維氣體分離膜的內腔即膜分離器的管程形成滲透氣，通過膜分離器管程與外部的連接通道排出；而另一部分氣體沿著分離器殼程，在膜分離器的堵頭端排出形成尾氣。當膜分離器的外徑較小時，高壓的原料氣體很容易通過纖維束外部的中空纖維氣體分離膜進入到纖維束內部的中空纖維氣體分離膜表面，使高壓原料氣體的濃度與速度在徑向分布上較為均勻，不容易形成“死角”與“短路”。當膜分離器外徑較大時，高壓的原料氣體不容易通過纖維束外部中空纖維氣體分離膜而進入到纖維束內部的中空纖維氣體分離膜表面，從而是高壓原料氣體的濃度與速度在徑向分布上嚴重不均勻，在纖維束的中心處易形成“死角”。原料氣在纖維束中心處的流速較低，濃差極化現象較為嚴重，分離性能降低。而在纖維束的外部，由于纖維束的外部與殼體之間存在的裝配環境，使得中空纖維氣體分離膜的堆積相對松散，成為原料氣體的主要通道。同時，在分離器的尾氣端，高壓尾氣主要通過纖維束尾端與外部殼體之間的環隙來進行尾氣排放，氣體的流動更加集中于纖維束外周中空纖維膜表面，加劇了纖維束內部的中空纖維膜表面的流動狀態的惡化。這樣對外徑較大的氣體膜分離器來說，一方面中空纖維氣體分離膜的有效膜面積利用率降低；另一方面原料氣體在徑向分布的不均勻性導致膜的分離性能的降低，影響了膜的分離性能。由于目前中空纖維束氣體膜分離器的一些缺陷，降低了膜分離器的分離性能，影響了滲透氣體的濃度與通量，制約了中空纖維氣體分離膜技術的應用。

實用新型內容

針對現有技術存在的問題，本申請提供一種改進型的中空纖維膜分離器，通過在分離器殼體內設置內筒，有效的對中空氣體分離膜纖維束滲透氣端樹脂封頭進行定位安裝；通過對原料氣的進氣分配，改善了原料氣徑向分布，進一步提高了膜分離器性能，還能防止氣流沖擊，保護纖維束和封頭。具體技術方案如下。

本申請提供了一種改進型的中空纖維膜分離器，分離器殼體內裝有中空纖維氣體分離膜纖維束，纖維束一端澆鑄樹脂封頭，樹脂封頭與分離器一端固定，所述膜分離器殼體上設有三個通道接管口，一個是原料進氣通道接管口，設在殼體的樹脂封頭端，另兩個是分別設在殼體兩端的滲透氣通道接管口和尾氣排出通道接管口，所述膜分離器還包括一個內筒，所述內筒安裝于設在靠近滲透氣通道端的分離器殼體端部的內腔中；內筒的外壁與分離器殼體之間通過密封圈進行密封；所述內筒內側分為上、下兩個空腔，內筒上空腔用于安裝中空氣體分離膜纖維束上澆注好的樹脂封頭，樹脂封頭與內筒內壁通過密封圈密封，內筒上空腔和下空腔之間有一個內徑變小的過渡腔，中空氣體分離膜纖維絲束從過渡腔穿過，所述內筒下空腔的腔壁徑向開有n≥3個環向均布的孔，開孔高度與原料進氣通道在殼體上的接管口中心線處在一個平面上。

優選地，本申請中所述尾氣排出通道為纖維束尾端中心裝有帶有開孔的尾氣收集管和/或纖維束尾端的樹脂堵頭與殼體之間的環隙，即樹脂堵頭與尾氣排出通道之間是固定的；或是尾端樹脂堵頭為無約束的，尾氣排出通道為纖維束尾端的樹脂堵頭與殼體之間的環隙。

優選地，本申請中所述密封圈為O型密封圈。

優選地，本申請中所述樹脂堵頭與尾氣排出通道之間是固定的，分離器還包括尾吊部件、間隔套、懸吊盤、球面螺母和螺母，中空氣體分離膜纖維束通過樹脂堵頭與尾吊部件澆注連接在一起，所述尾吊部件包括網罩、堵頭外殼、端盤和懸吊螺栓，懸吊螺栓的一端穿過堵頭外殼與澆注在外殼里的端盤固定，網罩與堵頭外殼連接，懸吊螺栓另一端依次穿過間隔套、懸吊盤，再依次經過球面螺母、螺母緊固。

優選地，本申請中所述懸吊盤為在盤面軸向開有多個環向均布圓孔的氣體通道的部件，其盤邊緣與堵頭外殼殼體內壁上的臺面軸向接觸，起到固定中空纖維絲束尾端樹脂堵頭的作用。