膜分离装置及其制造方法制造方法及图纸

公开了把一空心纤维膜分离组件（１０）密封入壳体（１６）的方法，围绕芯（１２）的空心纤维组件（１０）在每一端有管板（１４）和（１５），并把空心纤维粘合在一起，组件位于壳体内的垂直方向。通过一个孔把树脂加入壳体的第一端，以充满壳体的内部与第一管板之间的邻近第一端的区域，同时保留一空间或空腔，围绕在处于第一管板的上述空心纤维的开口端。固化树脂，颠倒壳体（１６）的位置，对壳体的第二端重复上述的过程。在壳体的每端设置孔（２１）和（２２），并通过固化树脂，穿过围绕在空心纤维端的空间，由此为加入或排出流体提供流动路径。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种膜分离装置及该装置的制造方法。该装置包括一壳体或一外壳，于其内固定一适宜的膜分离组件，该组件是由许多半渗透性的空心纤维膜制成的。众所周知，包含空心纤维膜分离组件的分离装置可用于渗析，微过滤，超滤，反渗透，血液的氧合作用，气体分离，全蒸发，膜汽提等。现已经公开了各种制造方法。但总的来说，空心纤维分离组件是由许多细的空心纤维组成，它的两个端部罐藏在一个或两个活动的管板上，其开口纤维端终止在一个或两个活动的管板面上，这就为流体提供了一个进出空心纤维内部的通路;由此制成的组件包括一空心纤维束和一块或两块管板。空心纤维组件密封在一外壳或一壳体内，以这样一种方式，受空心纤维膜的分离或渗透性能控制的流体流被划分为两个区域。这两个区域通常用壳程和管程来表示。壳程区域是指管板间的空心纤维外部区域，而管程区域是空心纤维的内部区域。每个区域都可以有流动流体通过，这两个区域内压力谁大谁小，取决于加入装置的流体是加在空心纤维的外部还是内部。通过或穿过空心纤维输送的推动力可以是压差，浓度差和/或电位差。空心纤维分离组件可以有一个或两个活动管板，在前一种情况下，空心纤维是双背的(doubleback)，结果空心纤维的所有端面一起终止在一块活动管板内。在具有这样的一个活动管板的空心纤维分离组件中，所有的空心纤维末端也可以有一不活动的管板，以便利形成一空心纤维束，并将其密封在外壳或壳体内。不活动的管板不包含空心纤维的末端。也就是说，流体不能从这块不活动的管板加入或排出。管板把空心纤维粘合在一起，并支撑它们在一定位置。每块管板对外壳或壳体的内臂表面也是密封的，这样，把分离组件固定在壳体内。管板与壳体一起形成了相对于空心纤维的壳程区域的外表面，它与空心纤维的内腔不直接相通。空心纤维膜分离技术可见诸于美国专利2，972，349号，3，328，876号，3，228，877号，3，422，008号，3，423，491号，3，339，341号，3，403，515号。已知的现有技术是使用树脂来形成管板。这些树脂包括聚氨酯，聚烯烃类，蜡-扩展的聚烯烃类(wax-extendedpolyolefins)，聚烯烃的共聚物，聚酰胺，聚苯乙烯，聚氯乙烯，硅橡胶和环氧树脂等。利用空心纤维膜分离组件制造分离装置存在的有关问题是，没有找到一种适宜于大规模生产使用的方便而便易的方法来密封管板与环绕壳体的内表面。由于热，压力和其它压力因素的影响，管板与壳体的内表面之间的密封部件可能松动或开缝，造成上述两个区域内流体的混合。这种流体的混合是不可接受的，因为这些膜分离装置的有效操作要求流体基本上保持在上述两个分开的区域内。US专利4，269，712号公开了一种空心纤维医药分离装置，这个装置在管板园盘部分的内端面与环绕装置的夹套的径向和轴向向内延伸的锥形的内壁表面之间加入了一压力型的机械密封。US专利4，269，712号中，管板和容器之间的密封问题通过在分离装置的夹套或壳体的内壁上提供一径向向内延伸的锥形部件得以解决。由于压力促使管板的圆周壁轴向向内形成密封，从而实现了管板与锥形壳体或夹套表面的液体和气体紧密密封。但这种结构复杂，从制造的观点来看也是不经济的。US专利4，414，110号公开了一个空心纤维医药分离装置，其中在纤维的每一端的管板为一个平截头的圆锥状物，其大小是使纤维装满平截头园锥外端平面的周边。该装置复杂而难以经济地制造。US专利4，512，892号涉及密封管式过滤部件的两端的改进方法和结构，其方法包括沿着微孔过滤材料片的边缘设置一无孔的膜带，并把这一膜带粘接到过滤材料上，在过滤材料的外部形成流体密封。但是在它的内部形成自由的挡板(free-flap)，在一端和在过滤材料的上游测内形成了带无孔膜带的部件，并将一端埋入在液体密封层内，其深度是终止于无孔膜带的挡板上，进而固化密封层。该文进一步指出，矩形的打褶的膜的自由边对一支撑件的两壁是密封的，对被密封的两端也进行了描述。人们已经发现，使管板相对于封闭的壳体或容器的内壁表面密封的上述的所有方法都在某一个方面存在缺陷。为使管板和围绕在壳体内的膜组件之间密封，以提供一个具有简单的密封部件的空心纤维膜分离装置，人们需要在技术方面加以改进。特别是，为了密封与环绕在壳体内的管板相联系的膜组件，并基本上排除管板与壳体之间密封部件破裂或松开的可能性以提供一个有效，方便而经济的密封方法，还需要人们在技术方面加以改进。本专利技术提供了一种密封在壳体内的空心纤维膜分离组件的方法，其中空心纤维膜分离组件包括围绕一个芯排列成束的许多空心纤维和围绕纤维束的每一端的并将空心纤维粘结在一起的管板，本专利技术的方法包括A.在一壳体内设置空心纤维膜分离组件，而该壳体基本上位于重直位置;B.通过一个开口把树脂加入壳体的第一端，树脂量足以充满壳体内部和第一管板之间的靠近上述壳体的区域，而在上述第一管板处的上述空心纤维的开口端的外面保留一空间或一空腔;C.固化树脂;D.颠倒壳体的位置;E.通过一个开口把树脂加入壳体的第二端，树脂量足以充满壳体的内部和第二管板之间的靠近上述第二端的区域，而在上述第二管板处的上述空心纤维的开口端的外面保留一个空间或一个空腔;F.固化树脂;G.通过固化的树脂，并穿过空心纤维两端外面的空间，在壳体的每端设置一个通道，由此为通过上述空心纤维膜分离组件加入或排出流体提供一个活动的路径。本专利技术的方法及密封壳体内的空心纤维膜分离组件提供了一个方便，有效而经济的方法。这一方法适宜于用来大规模生产这类装置。本专利技术包括用本专利技术的方法制造的流体分离装置，该装置包括A.用来从原料流体混合物中分离出一种或几种流体组分的排列成束的许多空心纤维膜;B.在纤维束的第一端处，用热固性或热塑性的聚合物材料形成的第一管板，上述的空心纤维膜嵌入第一管板内，并与上述第一管板和在该管板另一面上的孔相通;C.在纤维束第一端对面的第二端处，用热固性或热塑性的聚合物材料形成的第二管板，上述的空心纤维膜嵌入第二管板内，与上述的第二管板及在该管板另一面上的孔相通;D.一个在其周围形成空心纤维束的芯，并设置使芯延长通过且粘接到第一管板和第二管板上;E.围绕纤维束的管板支撑园筒，一端连接到或嵌入第一管板，另一端连接到或嵌入第二管板;F.一原料入口，用来把待分离的原料流体混合物加入空心纤维膜的芯内，使原料混合物与在第一管板另一面处的空心纤维膜相接触;G.靠近第一管板的另一面处设置一原料入口空间或区域，由此形成一个空腔，并把原料流体混合物由原料输入装置加入其中，这里这个区域是密封的，因此流体仅能进入或离开这个区域或空心纤维，并且通过原料入口区域设置的原料入口，以便把原料混合物加入空心纤维膜的芯(内腔);H.一个非渗透物的出口，用来除去来自位于第二管板另一面处的空心纤维膜的芯(内腔)的不能渗透过空心纤维膜的流体;I.靠近第二管板的另一面设置非渗透物出口空间或区域，被设置形成一个空腔，由此不能由空心纤维膜进行渗透的流体引入这个空腔，由非渗透流体出口从组件中除去非渗透流体，这里，非渗透出口区域是密封的，因此，流体仅能通过空心纤维膜或非渗透流体出口装置进入或离开这个区域;J.一个壳体，以装入整个空心纤维膜束和两块管板;K.在外壳和管板支撑园筒上开一个口，以便除本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于把一空心纤维膜分离组件封入一壳体的方法，其中空心纤维膜分离组件包括许多绕一芯排列成束的空心纤维和绕纤维束每一端的管板，用这两块管板把空心纤维粘合在一起，这个方法包括：Ａ、把空心纤维分离组件设置在一壳体内，而该壳体是在基本垂直的位置； Ｂ、通过一个孔把树脂加入壳体的第一端，加入的树脂量应足以基本上充满壳体的内部和第一管板之间的邻近上述的区域，同时围绕位于上述第一管板处的上述空心纤维的开口端保留一个空间或空腔；Ｃ、固化树脂，Ｄ、颠倒壳体的位置；Ｅ、通过一个孔 把树脂加入壳体的第二端，加入的树脂量应足以充满壳体内部和第二管板之间的邻近上述端的区域，同时围绕位于上述第二管板处的上述空心纤维的开口端保留一个空间或空腔。Ｆ、固化树脂；和Ｇ、在壳体的每一端处，设置一个通过固化树脂的孔，并穿过围绕空 心纤维两端的空间，由此，为通过上述的空心纤维膜分离组件加入流体和／或排出流体提供流动路径。　。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特T克鲁格，特伦斯L卡斯基，约翰尼L特里默，贾尼L乔根森，
申请(专利权)人：陶氏化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]