气体分离膜组件制造技术

提供了可以在气体分离中防止管板的变形如膨胀和收缩的气体分离膜组件。气体分离膜组件(100)包括其中捆扎多个中空纤维膜(114)的中空纤维束(115)、在其中放置中空纤维束的组件容器(110)、以及将多个中空纤维膜(114)固定在中空纤维束(115)的端部的管板(120)。这里，管板(120)的横截面包括在其中嵌入中空纤维膜(114)的中空纤维膜嵌入部(120A)和在其中不存在中空纤维膜(114)的位于外部的实心部(120B)。至少在中空纤维膜嵌入部(120A)内增强纤维布(125)卷绕在中空纤维膜(114)周围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用中空纤维膜实现气体分离的气体分离膜组件，更具体涉及在其中可以在气体分离中防止管板的变形如膨胀和收缩的气体分离膜组件。
技术介绍
通常，已知使用具有选择渗透性的分离膜实现气体分离(例如，氧分离、氮分离、氢分离、水蒸气分离、二氧化碳分离和有机蒸气分离)的分离膜组件如板型和框型、管型、中空纤维膜型等。其中，不仅归因于每单位体积的最大膜面积的优点而且还归因于高耐压性和优异的自支持，中空纤维膜型的气体分离膜组件是工业上有益的并且广泛使用。中空纤维膜型的气体分离膜组件通常包括由多个具有选择渗透性的中空纤维膜组成的中空纤维束和用于收容纤维束的管状容器，并且被配置成使得中空纤维束固定在由树脂制成的硬化板(管板)的一端或两端。专利文献1描述了使用气体分离膜组件的用于有机蒸气分离的方法，所述方法包括加热并蒸发含有有机化合物的水溶液以提供含有有机化合物的蒸气(有机蒸气)和水蒸气的有机蒸气混合物，之后使有机蒸气混合物在例如70℃以上的温度下通过分离膜，并且使水蒸气选择性地渗透并分离，从而得到具有高纯度的有机化合物。现有技术参考文献专利文献1：JP-A-S63(1988)-267415
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在如上所述的有机蒸气分离中，管板可能会以膨胀或收缩的方式明显变形，以损害气体分离膜组件的密封，从而阻止有利的气体分离继续进行。这个问题不仅会在有机蒸气分离中出现，而且还会在涉及管板的变形的其他类型的气体分离中出现。例如，当管板吸收烃、二氧化碳或水时，管板可能会由于塑化或膨胀而变形。已经考虑此类问题做出了本专利技术，并且其目的是提供在其中可以在气体分离中防止管板的变形如膨胀和收缩的气体分离膜组件。解决问题的手段为了达到该目的，根据一个方面，本专利技术提供：1.一种气体分离膜组件，所述气体分离膜组件包括：通过捆扎多个具有选择渗透性的中空纤维膜提供的中空纤维束；在其中放置所述中空纤维束的组件容器；以及将所述多个中空纤维膜固定在所述中空纤维束的端部的管板，其中所述管板的横截面(指的是沿着与管板的厚度方向垂直的方向的横截面)包括在其中嵌入所述中空纤维膜的中空纤维膜嵌入部和在其中未嵌入中空纤维膜的实心部，所述实心部位于所述中空纤维膜嵌入部的外部，并且至少在所述中空纤维膜嵌入部内用增强纤维布卷绕所述多个中空纤维膜中的至少一些。2.根据1所述的气体分离膜组件，其中所述增强纤维布是无机纤维纺织布。3.根据2所述的气体分离膜组件，其中所述增强纤维布是玻璃纤维布。4.根据1至3中任一项所述的气体分离膜组件，其中所述增强纤维布以螺旋形放置(当在沿着与管板的厚度方向垂直的方向的横截面上观察时)。5.根据1至3中任一项所述的气体分离膜组件，其中所述增强纤维布以(一个或多个)圆形放置。6.根据1至5中任一项所述的气体分离膜组件，其中所述管板设置在所述中空纤维束的两个端部，并且在每个所述管板内用所述增强纤维布卷绕所述多个中空纤维膜中的至少一些。7.根据1至6中任一项所述的气体分离膜组件，其中所述中空纤维膜是用于有机蒸气分离的气体分离膜。8.根据1至7中任一项所述的气体分离膜组件，所述气体分离膜组件还包括芯管，所述芯管是用于将吹扫气体供给至所述组件中的中空构件并且基本上位于所述中空纤维束的中心。本专利技术的益处根据本专利技术，可以提供在其中可以在气体分离中防止管板的变形如膨胀和收缩的气体分离膜组件。附图简述图1是示意性地示出根据第I部分中本专利技术的实施方案的气体分离膜组件的构造的截面图。图2是示出管板内的增强纤维布的示例性排布的截面图，其中图2(a)示出了以螺旋形卷绕的增强纤维布并且图2(b)示出了以圆形卷绕的增强纤维布。图3是示意性地示出在厚度方向上的管板的截面图。图4是示出管板内增强纤维布的另一种示例性排布的截面图。图5是示出管板内增强纤维布的另外其他示例性排布的截面图。图6是说明增强纤维布的一些卷绕方法的截面图。图7是示出以螺旋形卷绕的增强纤维布的另一个实例的截面图。图8是根据第II部分中本专利技术的实施方案的气体分离膜组件的截面图(以侧视图代替截面图示出内部中空纤维元件)。图9是用于解释图8中所示的组件的构造的示意性截面图。图10是示出第II部分中的中空纤维元件(尤其是元件外壳)的构造的外视图。图11是第II部分中元件外壳的截面图。图12是示出第II部分中半对开管(half-split pipe)的图。图13是示出制造第II部分中的中空纤维元件的示例性方法的图。本专利技术的实施方案下文将在第I和第II部分中描述根据本专利技术的气体分离膜组件的优选实施方案。稍后在第II部分中描述与第II部分中公开的本专利技术相关的
技术介绍
、问题等。根据需要，可以适当地将在一个部分中的一些
技术实现思路
与另一个部分中描述的一些
技术实现思路
组合。[第I部分：在其中可以防止管板变形的气体分离膜组件]在下文中将参照附图描述本专利技术的实施方案。尽管由在其中使吹扫气体流动的类型的组件做出以下描述，本专利技术不限于此。此外，尽管以下描述关注于有机蒸气分离的实例，不言而喻，本专利技术适用于用于其他气体分离类型的气体分离膜组件。[气体分离膜组件的构造]图1中所示的气体分离膜组件(在下文中简称为组件)100包括由多个中空纤维膜114组成的中空纤维束115、收容中空纤维束115的组件容器110、以及设置在中空纤维束115两个端部的管板120-1和120-2(在下文中，在一些情况下统称为管板120)。通过举例，气体分离膜组件100是在其中将混合气体供给至中空纤维膜114中的孔供给类型。可以通过使用常规上已知的具有选择渗透性的膜来提供中空纤维膜114。中空纤维膜可以具有均匀的结构或不均匀的结构，如复合膜和非对称膜。对于气体分离来说，例如，归因于高选择性和高气体渗透性，由芳族聚酰亚胺制成的非对称膜是适合的。可以优选使用具有20至200μm的厚度和50至1000μm的外径的膜。中空纤维膜114的材料的实例可以是聚合物材料，并且尤其是聚酰亚胺、聚砜、聚醚酰亚胺、聚苯醚或聚碳酸酯。在本文中使用的术语“有机蒸气分离”意指这样的方法，其包括：用通过加热含有在室温下液态的有机化合物的液体混合物提供的处于蒸气状态的混合气体(有机蒸气混合物)供给气体分离膜组件；在有机蒸气混合物流与中空纤维膜接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体分离膜组件，所述气体分离膜组件包括：通过捆扎多个具有选择渗透性的中空纤维膜提供的中空纤维束；在其中放置所述中空纤维束的组件容器；以及将所述多个中空纤维膜固定在所述中空纤维束的端部的管板，其中所述管板的横截面包括在其中嵌入所述中空纤维膜的中空纤维膜嵌入部和在其中未嵌入中空纤维膜的实心部，所述实心部位于所述中空纤维膜嵌入部的外部，并且至少在所述中空纤维膜嵌入部内用增强纤维布卷绕所述多个中空纤维膜中的至少一些。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.10 JP 2012-177951;2012.09.21 JP 2012-208821.一种气体分离膜组件，所述气体分离膜组件包括：
通过捆扎多个具有选择渗透性的中空纤维膜提供的中空纤维束；
在其中放置所述中空纤维束的组件容器；以及
将所述多个中空纤维膜固定在所述中空纤维束的端部的管板，
其中所述管板的横截面包括在其中嵌入所述中空纤维膜的中空纤维
膜嵌入部和在其中未嵌入中空纤维膜的实心部，所述实心部位于所述中空
纤维膜嵌入部的外部，并且
至少在所述中空纤维膜嵌入部内用增强纤维布卷绕所述多个中空纤
维膜中的至少一些。
2.根据权利要求1所述的气体分离膜组件，其中所述增强纤维布是
无机纤维纺织布。
3.根据权利要求2所述的气体分离膜组件，其中所述增强纤维布是
玻璃纤维布。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体分离膜组件，其中所述
增强纤维布以螺旋形放置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的气体分离膜组件，其中所述
增强纤维布以圆形放置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体分离膜组件，其中所述
管板设置在所述中空纤维束的两个端部，并且在每个所述管板内用所述增
强纤维布卷绕所述多个中空纤维膜中的至少一些。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的气体分离膜组件，其中所述
中空纤维膜是用于有机蒸气分离的气体分离膜。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体分离膜组件，所述气体
分离膜组件还包括：
芯管，所述芯管是用于将吹扫气体供给至所述组件中的中空构件并且
基本上放置在所述中空纤维束的中心。
9.一种中空纤维元件，所述中空纤维元件包括：
通过捆扎多个具有选择渗透性的中空纤维膜提供的中空纤维束；
至少设置在所述中空纤维膜的端部并且固定所述中空纤维膜的管板；
基本上置于所述中空纤维束的中心并且被配置成将吹扫气体供给至
所述中空纤维膜的外部空间的芯管；以及
收容所述中空纤维束和所述管板的元件外壳，
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：山冈昭一，末广智幸，中村智英，谷原望，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP