一种中空纤维气体分离膜组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中空纤维气体分离膜组件，包括：中空纤维膜丝束、中心管、尾气侧封头、渗透侧封头、中空纤维膜丝、保护壳及透气网，中心管设置在中空纤维膜丝束的中心，且中心管与中空纤维膜丝束同轴心；中空纤维膜丝束的一端设有尾气侧封头，另一端设有渗透侧封头；保护壳设置在靠近尾气侧封头的中空纤维膜丝束的外侧；中空纤维膜丝束为若干个中空纤维膜丝交叉缠绕中心管形成的。本实用新型专利技术通过采用交叉缠绕的膜丝排列方式，对膜丝间的气流起到激湍作用，强化传质，避免出现“短路”、“死区”现象，提高了膜组件的分离效率；还通过改善中心管开孔位置、保护壳位置，进一步提高了膜组件的分离效果。件的分离效果。件的分离效果。

【技术实现步骤摘要】
一种中空纤维气体分离膜组件


[0001]本技术涉及膜分离
，尤其涉及一种中空纤维气体分离膜组件。

技术介绍

[0002]在化工生产中，膜分离技术是实现混合气体分离的一项重要技术，而膜组件是实现膜分离的核心部件。其中，中空纤维气体分离膜组件，因其装填的中空纤维膜是一种极细的空心膜管，相比平板膜具有更高的比表面积，可承受更高的压力，因此在氢气、氦气回收；氧气、氮气分离富集；二氧化碳分离等领域应用最为广泛。
[0003]实际应用过程中，原料气从中空纤维膜组件的进气侧进入，沿中空纤维膜丝的外侧流动，渗透速率较快的气体(即渗透气)透过膜进入膜丝内侧得到富集，由膜组件的渗透侧排出；渗透速率较慢的气体(即尾气)滞留在膜丝外侧，经由膜丝间通道汇集于中心管，从组件的尾气侧排出。
[0004]通常采用的中空纤维膜组件多为平直式，即中空纤维丝沿组件轴向平行排列。由于尾气是经由膜丝之间的平行通道排出，原料气流经膜表面时停留时间短、流速快，进气侧与尾气侧之间容易形成“短路”(即原料气不经过膜，而直接从膜表面流过，从尾气侧排出)，导致气体分离效率降低。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种中空纤维气体分离膜组件，以解决现有膜组件使用过程容易发生“短路”，导致分离效率低的问题。
[0006]为了实现上述目的，本技术的技术方案是：
[0007]一种中空纤维气体分离膜组件，包括：中空纤维膜丝束、中心管、尾气侧封头、渗透侧封头、中空纤维膜丝、保护壳及透气网，所述中心管设置在所述中空纤维膜丝束的中心，且所述中心管与所述中空纤维膜丝束同轴心；所述中空纤维膜丝束的一端设有尾气侧封头，另一端设有渗透侧封头；所述保护壳设置在靠近尾气侧封头的中空纤维膜丝束的外侧，所述透气网设置在靠近渗透侧封头的中空纤维膜丝束的外侧；所述中空纤维膜丝束为若干个中空纤维膜丝交叉缠绕所述中心管形成的。
[0008]进一步地，所述中空纤维膜丝与所述中心管的缠绕角度为15
°
～45
°
。
[0009]进一步地，所述中心管靠近所述尾气侧封头的一端还设有开孔。
[0010]进一步地，所述中空纤维膜丝束的一端嵌入所述尾气侧封头，另一端贯穿所述渗透侧封头，与所述渗透侧封头的外端面形成多个贯穿孔，构成渗透气通道。
[0011]进一步地，所述中心管的一端嵌入所述渗透侧封头，另一端贯穿所述尾气侧封头，与所述尾气侧封头的外端面形成贯穿孔，构成尾气通道。
[0012]进一步地，所述保护壳与所述渗透侧封头之间构成原料气进气通道。
[0013]进一步地，所述渗透侧封头设置为圆形台阶形状，其外端面的直径大于所述中空纤维膜丝束的直径。
[0014]本技术公开了一种中空纤维气体分离膜组件，通过采用交叉缠绕的膜丝排列方式，对膜丝间的气流起到激湍作用，强化传质，避免出现“短路”、“死区”现象，提高了膜组件的分离效率；还通过改善中心管开孔位置、保护壳位置，进一步提高了膜组件的分离效果。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本技术中空纤维气体分离膜组件结构示意图；
[0017]图2为本技术中空纤维膜丝与中心管缠绕的结构示意图。
[0018]图中，1、中空纤维膜丝束，2、中心管，21、开孔，3、尾气侧封头，4、渗透侧封头；5、中空纤维膜丝，6、保护壳，7、透气网。
具体实施方式
[0019]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0020]如图1
‑
2所示为一种中空纤维气体分离膜组件，包括：中空纤维膜丝束1、中心管2、尾气侧封头3、渗透侧封头4、中空纤维膜丝5、保护壳6及透气网7，所述中心管2设置在所述中空纤维膜丝束1的中心，且所述中心管2与所述中空纤维膜丝束1同轴心；所述中空纤维膜丝束1的一端设有尾气侧封头3，另一端设有渗透侧封头4；所述保护壳6设置在靠近尾气侧封头3的中空纤维膜丝束1的外侧，所述透气网7设置在靠近渗透侧封头4的中空纤维膜丝束1的外侧；所述中空纤维膜丝束1为若干个中空纤维膜丝5交叉缠绕所述中心管2形成的。进一步地，所述中空纤维膜丝5与所述中心管2的缠绕角度为15
°
～45
°
。
[0021]如图2所示，在本实施例中，中空纤维膜丝5交叉缠绕所述中心管2形成的交叉缠绕结构，中空纤维膜丝5间相互交叉，并与中心管2呈一定缠绕角度。当气体流经中空纤维膜丝束1时，一方面，中空纤维膜丝5内气体总体呈螺旋型流动，流动的不稳定性破坏了边界层，增强了质点混合，可提高传质效果；另一方面，对中空纤维膜丝5之间流动的原料气形成类似错流，起到激湍的作用，促进原料气的径向混合，不仅可以减少“短路”和“死区”，还有助于膜表面更新传质，从而提高组件的分离效率。另外，通过改变缠绕角度，能够调节中空纤维膜丝5的长度与膜组件的直径之比(即组件长径比)。增大中空纤维膜丝5与所述中心管2的缠绕角度，相同体积膜分离器内可装填的组件膜面积增加，可提高膜组件的分离效能。优选的，缠绕角度为15
°
～45
°
。
[0022]进一步地，所述中心管2靠近所述尾气侧封头3的一端还设有开孔21。在本实施例中，开孔21均匀分布于中心管2靠近尾气侧封头3的一端。由于尾气与原料气是沿轴同向流
经中空纤维膜丝5的表面，其中，尾气由中空纤维膜丝5之间的空隙穿过，从开孔21处进入中心管2汇合排出。因此，开孔21位置设于气路的下游，更有利于原料气与中空纤维膜丝5充分接触，减少“短路”现象发生。
[0023]进一步地，所述中空纤维膜丝束1的一端嵌入所述尾气侧封头3，另一端贯穿所述渗透侧封头4，与所述渗透侧封头4的外端面形成多个贯穿孔，构成渗透气通道。
[0024]进一步地，所述中心管2的一端嵌入所述渗透侧封头4，另一端贯穿所述尾气侧封头3，与所述尾气侧封头3的外端面形成贯穿孔，构成尾气通道。
[0025]进一步地，所述保护壳6与所述渗透侧封头4之间构成原料气进气通道。在本实施例中，保护壳6采用不透气的圆筒形材料，包裹固定住一部分中空纤维膜丝束1，其一端与尾气侧封头3粘接固定，另一端与渗透侧封头4之间区域构成原料气进气通道。保护壳6不仅对中空纤维膜丝束1可以起到固定保护的作用，也可以迫使原料气由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空纤维气体分离膜组件，其特征在于，包括：中空纤维膜丝束(1)、中心管(2)、尾气侧封头(3)、渗透侧封头(4)、中空纤维膜丝(5)、保护壳(6)及透气网(7)，所述中心管(2)设置在所述中空纤维膜丝束(1)的中心，且所述中心管(2)与所述中空纤维膜丝束(1)同轴心；所述中空纤维膜丝束(1)的一端设有尾气侧封头(3)，另一端设有渗透侧封头(4)；所述保护壳(6)设置在靠近尾气侧封头(3)的中空纤维膜丝束(1)的外侧，所述透气网(7)设置在靠近渗透侧封头(4)的中空纤维膜丝束(1)的外侧；所述中空纤维膜丝束(1)为若干个中空纤维膜丝(5)交叉缠绕所述中心管(2)形成的。2.根据权利要求1所述的一种中空纤维气体分离膜组件，其特征在于，所述中空纤维膜丝(5)与所述中心管(2)的缠绕角度为15
°
～45
°
。3.根据权利要求1所述的一种中空纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟兆伟，刘宇，杨晓，邢巍巍，周静，吴磊，蒋悦，胡长亮，丛奎春，杜国栋，
申请(专利权)人：大连欧科膜技术工程有限公司，
类型：新型
国别省市：