空气纤维膜装置及把气态空气分离成富氧和氮流体的方法制造方法及图纸

本文披露了用于含一种以上流体的流体中分离个别流体（尤其是气体）的装置和方法。分离装置由束一空心纤维构成，空心纤维的每一端固定在树脂管板中。纤维束封装在壳体中，在它的中心有一多孔分配管。管板上的压力载荷由与管板接触的可移动法兰所承受。在分离器的另一端，压力载荷由紧靠在管板上的静止法兰所承受。加压的流体送入分配管流入管流入纤维束。渗透性流体穿过纤维管壁，经每一端的出口流出分离装置，非渗透性流体迂回于空心纤维间经壳体上的一个或一个以上的出口流出分离装置。（*该技术在2007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用于从含渗透性和非渗透性流体混合物中分离个别流体的装置。流体是通过空心纤维构件加以分离，其中渗透性流体透过空心纤维壁，输送到一收集点。非渗透性流体迂回于纤维间，收集到另一收集点。非渗透性流体迂回于纤维间，收集到另一收集点。目前已有若干种设计用于从流体混合物中使流体彼此分离的通用装置。在这些装置中，有一种称之为Generon的空气分离体系(道化学公司)，是专门为从空气流中分离氧气和氮气而设计的。基本体系是由一束并行放置的空心聚烯烃纤维构成。在纤维束的每一末端，各根纤维由一个环氧树脂制的管板把它们连起来，纤维束中包有一根多孔分配管，该管子沿纤维束的长度方向伸展。纤维束构件安装在一金属圆筒(壳体)的内部分，纤维束的外周边和壳体之间留有空间，管板的前表面和封闭壳体的每一端的平板之间也留有空间。这种装置的典型操作是高压空气由分配管的开口端通入(另一端封闭)。当空气通过分配管时，它从分配管的多孔中流出，进入纤维束中。氧气组分很容易渗透过纤维壁，并沿着纤维的孔腔流往筒体两端的出口放出，而氮气组分却不容易透过纤维壁。因此，作为非渗透性流体的氮气就迂回于纤维间并由筒体顶部出口排出。从设计的观点看，上述的空气分离方案并不完全令人满意。当压缩空气通入纤维束中时，作用于每一块管板背面的力会使得管板前后弯曲(即，扰曲)，因为每一块管板的前面不存在平衡力。扰曲作用使联接分配管的管板处承受着相当大的应力。因为联接处只占每一块管板的很小面积，所以管板常常在这个接合处开裂，或者在一些其它地方开裂。本专利技术则克服上述这个问题。在图示的本专利技术具体实施例中，由作用于管板背面压力造成的每块管板的扰曲可通过在管板的圆周提供一种机械支撑得以减小。减小扰曲即等于减小应力，因此也就减少开裂。在纤维束一端，机械支撑体是固定的;支撑体的另一端可调节，以适应纤维束的长度变化。本专利技术涉及从含渗透性流体和非渗透性流体的混合流体中分离出个别流体的装置，一个细长形壳体;一束空心纤维构件，它包含一个细长形、开有许多孔的分配管;分配管一端开口，另一端封闭，该分配管被一束相互间隔的空心纤维包周在中央，并且该管适于输送流体进入纤维束;在纤维一端，各空心纤维固定在第一块管板中，在纤维束的另一端，各空心纤维则固定在第二块管板上，每一块管板由树脂材料制备，每一块管板各具有一内表面和外表面;空心纤维束安装在细长形壳体的内部，使纤维束的外表面和壳体的内表面之间留有一空间;至少有一个第一种流体出口位于细长形壳体上，该出口与纤维束和壳体间的相连通;至少还有一个第二流体出口;至少还有一个第三流体出口;其中，含渗透性和非渗透性流体的气流以10～1000psia(68千帕(Kpa)～6895千帕(Kpa))的压力输入分配管开口端;从分配管流出的渗透性流体透过每一空心纤维管壁通过第二和第三流体出口从分离装置排出;从分配管流出的非渗透性体穿过束状空心纤维间的空间经第一流体出口从分离装置排出;特征在于在壳体一端内部安装有一可移动式法兰，并且在壳体内部可前后移动，可移动式法兰具有一内表面和一外表面，内表面上有一个与第一块管相接触的凸棱结构，因此可移动式法兰的内表面和第一块管板的外表面之间留有一定的空间;有一具有外螺纹的调节环，它与紧挨在可移动法兰的壳体内壁上的内螺纹相啮合，该调节环的内表面与可移动法兰外表面相接触，并且能在壳体内部前后移动，因此，可以调节可移动式法兰的位置。安装在与可移动式法兰相反一端壳体内面的静止法兰，具有一内表面和一外表面，内表面上有一凸棱结构与第二块管板相接触，因此静止法兰的内表面和第二块管板外表面之间留有一空间。第二流体的出口穿经可移动法兰，并与可移动法兰的内表面和第一块管板的外表面之间的空相连通;第三种流体的出口穿经静止法兰，并与静止法兰内表面和第二块管板的外表面之间的空间相连通。在另一具体实施例中，本专利技术涉及从含渗透性流体和非渗透性流体混合流体中分离个别流体的方法，由若干步骤组成在一细长形壳体的内部放置一束相互间隔的空心纤维，形成一分离装置;在空心纤维束的中心，安装一细长形、多孔的分配管;在空心纤维束的一端，将每一空心纤维固定在第一块管板中，在纤维束的另一端将其固定在第二块管板中;在壳体上，安装有第一流体出口，该出口与纤维束和壳体间的空间相通;其特征在于在壳体内部一端，加工出一段内螺纹;在壳体内部与内螺纹段相邻近的地方安装一法兰，该法兰在壳体内可前后移动;配备一具有外螺纹的调节环，该调节环可与内螺纹段相啮合;将调节环旋入壳体内，一直到它与可移动法兰相接触的位置，此后前后移动调节环，借此调节可移动法兰的位置;在与可移动法兰相反一端的壳体内部安装一静止法兰，使该法兰与第二块管板相接触;在可移动法兰上安装第二流体出口，该出口与可移动法兰和第一块管板的空间相通;在静止法兰上安装第三流体出口，该出口与第二块管板和静止法兰之间的空间相通;将含渗透性和非渗性流体的气流以10～1000psia(68Kpa～6895Kpa)的压力送入分配管;从分配管流出的渗透性流体在穿透过每根空心纤维管壁后，通过第二和第三流体出口离开分离装置。非渗透性流体从纤维束空心纤维间的管间流出，并从第一流体出口排出分离装置。在本专利技术的描述中，渗透性流体定义为，以比非渗透性流体较快的速率渗透过本文所述空心纤维的流体。非渗透性流体定义为，以比渗透性流体较低的速率渗透纤维管壁的流体。分离装置的基本结构包括，细长形壳体和安装在壳体内部的空心纤维构件。构件由一细长形、带有许多孔、并且被一束相互间隔空心纤维包周的分配管构成。分配管一端开口，另一端封闭。纤维束的每一端固定在由树脂材料制备的管板中。在壳体的一端是一可移动法兰，它可以在壳体内前后移动。该法兰有一带凸棱的内表面，它与壳体那一端上的管板相接触。法兰面上未被凸棱占据的部分和管板之间形成一空间。在紧挨可移动法兰的壳体内旋入一个调节环，这个环可在壳体内部前后移动，因此它可调节可移动法兰的位置。在壳体的另一端有一安装在壳体内部的静止法兰。这个法兰也有一带有凸棱的内表面，与另一管板相接触。法兰面上未被凸棱占据的部分与壳体末端的管板之间也留有一空间。纤维束的外表面与壳体之间留有一定的空间，壳体上的流体出口就与该空间相连通。第二个流体出口伸展穿过静止法兰，并与该法兰和紧挨的管板间的空间相连通。第三流体出口伸展穿过可移动法兰，并与可移动法兰及紧挨管板的空间相连通。在分离装置操作过程中，含渗透性和非渗透性流体的气流带压送入分配管的开口端。从分配管流出的渗透性流体渗透过纤维束中的纤维管壁，然后从第二和第三流体出口排出分离装置。但是，非渗透性流体却穿过纤维间的空间，然后第一流体出口排出分离装置。可移动法兰的操作位置是通过向内旋转调节环，一直旋转到静止法兰和可移动法兰上的凸棱与此管板相接触为止。注意调节环的旋转度，环的位置可允许有间隙、无间隙或相互接触(预加载)。图1为本专利技术流体分离装置的具体实例的大部分纵剖面图。图2为图1中线2-2的截面图。图3为图1中圆线标出的分离装置一部分详细图。图4为分离装置的空心纤维组件的局部示意图。该图图示了本专利技术操作中空心纤维如何将渗透性流体与非渗透性流体分离开。在图中，尤其是在图1中，本专利技术的流体分离装置通常由字母S标准出。装置包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从含有渗透性流体和非渗透性流体的混合，流体中分离个别流体的装置，该装置的结构为：一个细长形壳体；一个空心纤维构件，它包有一个细长形、开有许多孔的分配管；分配管具有一开口端和一封闭端，该分配管由一束相互间隔的空心纤维包围在 中央，该管适用于流体进入纤维束；在纤维束一端，各空心纤维固定在第一块管板中，在纤维束另一端，各空心纤维固定在第二块管板中，每一块管板由树脂材料制备，并且每一块管板各具有一内表面和一外表面；空心纤维束安装在细长形壳体的内部，使纤维束的 外表和壳体内表面之间留有空间。至少有一个第一流体出口位于细长形壳体上，该出口与纤维束和壳体之间的空间相连通；至少还有一个第二流体出口；至少还有一个第三流体出口；在那里，含渗透性和非渗透性流体的气流在１０～１０００ｐｓｉａ（６ ８千帕）（Ｋｐａ）～６８９５千帕（Ｋｐａ）的压力下直接送入分配管的开口端；从分配管流出的渗透性流体穿透过每根空心纤维的管壁，然后经第二和第三流体出口从分离装置排出；从分配管流出的非渗透性流体穿过束状空心纤维间的空间，然后经第一流体出 口排出分离装置；其特征在于在壳体一端内部安装有一可移动法兰并且在壳体内部可前后移动，可移动法兰具有一内表面和一外表面，内表面上带有一圈与第一块管板相同接触的凸棱结构，可移动法兰内表面和第一块管板的外表面之间留有空间；有一具有外螺纹的 调节环，它与紧挨在可移动法兰的壳体内壁上的内螺纹相啮合，该调节环的内表面与可移动法兰的外表面相接触，并且能在壳体中前后移动，以调节可移动法兰的位置；安装在与可移动法兰相反一端壳体内部的静止法兰具有一内表面和外表面，内表面上有一个凸棱结构 ，与第二块管板相接触，因此静止法兰内表面和第二块管板外表面之间留有一空间；第二流体出口经可移动法兰，并与可移动法兰的内表面和第一块管板的外表面之间的空间相连通；第三流体出口穿经静止法兰，并与静止法兰内表面和第二块管板的外表面之间的空 间相连通。...

【技术特征摘要】
US 1987-1-22 005,8031.一种用于从含有渗透性流体和非渗透性流体的混合，流体中分离个别流体的装置，该装置的结构为一个细长形壳体；一个空心纤维构件，它包有一个细长形、开有许多孔的分配管；分配管具有一开口端和一封闭端，该分配管由一束相互间隔的空心纤维包围在中央，该管适用于流体进入纤维束；在纤维束一端，各空心纤维固定在第一块管板中，在纤维束另一端，各空心纤维固定在第二块管板中，每一块管板由树脂材料制备，并且每一块管板各具有一内表面和一外表面；空心纤维束安装在细长形壳体的内部，使纤维束的外表面和壳体内表面之间留有空间。至少有一个第一流体出口位于细长形壳体上，该出口与纤维束和壳体之间的空间相连通；至少还有一个第二流体出口；至少还有一个第三流体出口；在那里，含渗透性和非渗透性流体的气流在10～1000psia(68千帕)(Kpa)～6895千帕(Kpa)的压力下直接送入分配管的开口端；从分配管流出的渗透性流体穿透过每根空心纤维的管壁，然后经第二和第三流体出口从分离装置排出；从分配管流出的非渗透性流体穿过束状空心纤维间的空间，然后经第一流体出口排出分离装置；其特征在于在壳体一端内部安装有一可移动法兰并且在壳体内部可前后移动，可移动法兰具有一内表面和一外表面，内表面上带有一圈与第一块管板相同接触的凸棱结构，可移动法兰内表面和第一块管板的外表面之间留有空间；有一具有外螺纹的调节环，它与紧挨在可移动法兰的壳体内壁上的内螺纹相啮合，该调节环的内表面与可移动法兰的外表面相接触，并且能在壳体中前后移动，以调节可移动法兰的位置；安装在与可移动法兰相反一端壳体内部的静止法兰具有一内表...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍默K约翰森，
申请(专利权)人：陶氏化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]