[實用新型]一種新型中空纖維膜接觸器

有效

• 申請號: 201720944558.4
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN207119261U
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 林衛健;王曉兵
• 申請（專利權）人: 杭州安諾過濾器材有限公司
• 主分類號: B01D63/02
• 分類號: B01D63/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 徐敏

技術領域

本實用新型涉及膜接觸器技術領域，特別涉及一種新型中空纖維膜接觸器。

背景技術

常見的氣/氣、氣/液、液/液分離操作都需要進料混合流體(第一流體)與吸收或洗滌流體(第二流體)在設備內相互接觸，甚至充分混合，使待分離物的濃度在兩流體之間重新分配并接近平衡——待分離物在第一流體中的溶解度通常低于其在第二流體中的溶解度，然后再分離，從而降低待分離物質在第一流體中的含量，達到一定程度的分離。

隨著膜技術的發展，膜接觸器已經能夠實現部分化工、醫藥、環保等方面的分離操作。傳統分離中的第一流體與第二流體被膜分隔開來，待分離物質穿過選擇性滲透膜從第一流體進入第二流體，實現分離。因為兩流體不接觸，避免兩流體的相互夾帶，也避免了液泛、霧沫夾帶、起泡等現象。

傳統的膜接觸器如圖1所示，包括：膜殼1’、中空纖維膜絲2’、封頭3’、管板4’、中心管5’、第一管口8’、第二管口7’、第三管口6’和第四管口9’，中心管5’上有隔板10’以及矩形的分流孔51’。

目前單個膜接觸器在分離效果上還不是很好，第一流體從中心管進入膜接觸器，流體通過中心管上的分流孔徑向穿過膜絲外側，待分離物通過膜絲滲透到膜絲內，被第二流體吸收。第二流體吸收待分離物分為物理吸收、化學吸收；物理吸收時隨著待分離物在第二流體內的溶解，膜絲兩側待分離物的滲透擴散動力降低；化學吸收是第二流體內的某個組分與待分離物發生化學反應，第二流體內的待分離物濃度幾乎為零、且增量少。

結合圖2，第一流體從第一管口8’進入中心管5’，從分流孔51’出來，殼程的流動軌跡定性分為3種(箭頭方向)：第一軌跡11’在中心管5’與中空纖維膜絲2’之間環形縫隙內向前流動，最后直接由分流孔51’進入中心管5’；第二軌跡12’徑向流向中空纖維膜絲2’，然后軸向在中空纖維膜絲2’內向前流動，在后面又徑向流入中心管5’；第三軌跡13’徑向穿過膜絲束，在膜絲束與膜殼內側之間環隙流動，在后面徑向穿過中空纖維膜絲2’進入中心管5’；最后第一流體在中心管5’內混合，出膜接觸器，其分離過程結束。

以上3種軌跡在總第一流體中的流量占比大致為：第二軌跡12’比例最大、第三軌跡13’次之、第一軌跡11’最少，三者與膜接觸的機會多寡不同因而產生待分離物的分離程度差別。第二軌跡12’全程都與膜絲外表面接觸，所以全程都有機會發生待分離物質的滲透擴散；第三軌跡13’只在兩次的徑向流動過程中與膜絲外表面接觸，能夠發生滲透擴散；第一軌跡11’在其整個流動路程中只有一部分與膜絲外表面接觸，通常該部分流體是層流，待分離物在第一流體內要靠單純的擴散才能有機會發生滲透擴散，傳質阻力大，因此屬于第一軌跡11’的流體只有極少部分待分離物發生分離。屬于第二軌跡12’的流體雖在全程都與膜接觸，但膜絲內外的待分離物的推動力在不斷下降，后面滲透擴散速度肯定下降甚至停滯；這種情況下如果是第一軌跡11’或第三軌跡13’上的流體，肯定會產生較大的傳質推動力。

加之膜接觸器在封裝過程中，膜絲之間相互獨立，出現局部膜絲裝填過疏或過密，導致膜絲束的裝填密度不均一。因此傳統的膜接觸器在整個殼程的流道上第一流體分配不均勻，最后分離效果不理想。

實用新型內容

本實用新型提供了一種新型中空纖維膜接觸器,使待分離流體在進行分離過程中增加一次混合再分配，提高了膜絲周圍流體的組分均勻性。

一種新型中空纖維膜接觸器，包括膜殼，穿過所述膜殼的中心管以及安裝在所述膜殼內且圍繞在所述中心管周圍的中空纖維膜絲，所述膜殼的兩端設有密封的封頭，所述封頭上設有溶液進出口，所述中心管上有第一隔板以及分流孔，所述膜殼內設有截流的第二隔板，所述第二隔板的內周與所述中心管的外壁連接，所述第二隔板的外周與所述膜殼的內壁之間形成過流通道，所述中空纖維膜絲穿過所述第二隔板。

本實用新型在膜接觸器內增加第二隔板后，第一流體進入中心管后，從分流孔出，徑向穿過膜絲束，與無隔板膜接觸器相對比，所有流體在第二隔板前部均至少經歷一次完整的徑向流動；在流過第二隔板與殼體內側之間的環隙(過流通道)之前，流道變小，發生紊流乃至湍流，進行混合，保證跨過隔板的第一流體成分均勻，并且所有流體再至少經歷一次完整的徑向流動。所述第二隔板的厚度為0.5～2cm。隔板直徑比膜絲束直徑大0.3～1cm，小于殼體的內徑。溶液進出口為第二流體的進出口，中心管通入第一流體。

為了進一步提高第一流體經過過流通道時的均勻性，優選的，所述第二隔板的邊緣設有旋流通道。旋流通道的設置可以在過流通道處形成旋流，進一步提高第一流體的均勻性。