專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶有整體清洗控制閥的流體分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有整體清洗控制閥或特定清洗流體回流裝置的一種中空纖維膜片流體分離裝置，這種裝置將清洗流體口安置在該裝置內(nèi)部。該裝置除其它用途外主要用于將水蒸汽與氣流分開(kāi)。
已知現(xiàn)已采用了各種中空纖維膜片流體分離裝置來(lái)分離流體混合物。通常，所設(shè)計(jì)的這些流體分離裝置是使流體混合物在壓力下與其內(nèi)的中空纖維膜片接觸，以便使流體混合物的一種或多種成分進(jìn)行滲透。在接觸時(shí)，中空纖維膜片讓流體混合物中較容易滲透的部分滲入到中空纖維膜片的滲透?jìng)?cè)，而將流體混合物中不易滲透成分的相當(dāng)大的一部分留在了中空纖維膜片的非滲透?jìng)?cè)。經(jīng)滲透的和非滲透的成分分別經(jīng)至少一個(gè)的滲流出口和至少一個(gè)的非滲流出口清出或回收。
在某些情況下，所設(shè)計(jì)的流體分離裝置在中空纖維膜片的滲透?jìng)?cè)提供有清洗流體。在中空纖維膜片的滲透?jìng)?cè)采用清洗流體在某種氣體分離過(guò)程中例如氣體脫水過(guò)程中是有益的，因?yàn)?，在此種場(chǎng)合，可滲透成分例如水蒸汽中氣體的滲透率是很高的，很高的滲透局部壓力便會(huì)在膜片的滲透?jìng)?cè)建立起來(lái)。因?yàn)榧R透成分的高的滲透局部壓力會(huì)限制流體分離裝置中的中空膜片纖維的滲透及分離潛力，那么將局部壓力低的清洗流體引入滲透?jìng)?cè)則會(huì)降低滲透成分的局部壓力，從而可使流體混合物更徹底地洗提出較易滲透的成分。
有利于提供清洗氣體的流體分離裝置一般包括在一殼體內(nèi)的環(huán)形中空膜片纖維組，而殼體有一流體供給進(jìn)口，一個(gè)非滲流出口，一個(gè)滲流出口和一個(gè)清洗氣體進(jìn)口。美國(guó)專(zhuān)利例如3499062，4718921，5108464及5026479等公開(kāi)了這種流體分離裝置。但是，這些流體分離裝置需要安裝外部的管路及閥，以用于調(diào)節(jié)供給清洗氣體進(jìn)口的清洗氣體的流量。在流體分離裝置外部安裝清洗氣體的支管，則會(huì)加大流體分離裝置的尺寸及增加其復(fù)雜性。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種裝置，利用該裝置，即可使流體分離裝置運(yùn)轉(zhuǎn)而無(wú)需安裝外部的管路及閥。
本發(fā)明的另一目的是提供一種裝置，利用該裝置，帶有清洗裝置的流體分離裝置可以容易地實(shí)施與操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的上述及其它目的是由一種流體分離裝置實(shí)現(xiàn)的，該裝置包括(a)一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件；(b)帶有滲透?jìng)?cè)及非滲透?jìng)?cè)包圍著一段該長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件的中空纖維膜片組，(c)帶有一容納裝置的整體清洗控制閥，該容納裝置限定至少一個(gè)通道，該通道與該中空纖維膜片組的非滲透?jìng)?cè)相通，該至少一個(gè)的通道的末端帶有至少一個(gè)非滲流出口和至少一個(gè)清洗流體口，而該至少一個(gè)的清洗流體口可將在該至少一個(gè)的通道中的非滲流的至少一部分輸送至該中空纖維膜片組的該滲透?jìng)?cè)；該控制閥還帶有一個(gè)流體流量控制裝置，或一個(gè)流體流量限制器，用以調(diào)節(jié)來(lái)自該至少一個(gè)通道的非滲流進(jìn)入該至少一個(gè)的清洗流體進(jìn)口的流量；(d)帶有至少一個(gè)流體供給進(jìn)口和至少一個(gè)滲流出口的殼體，該殼體包圍著該中空纖維膜片組，其至少有一端容納著該整體清洗閥。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的上述那些及其它目的是由一種流體分離裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括(a)一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件；
(b)帶有滲透?jìng)?cè)和非滲透?jìng)?cè)的中空纖維膜片組，其至少有一部分包圍著該長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件的一段長(zhǎng)度；(c)封著該中空纖維膜片組兩端的至少二個(gè)管板，上述長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件的一端由該管板之一通出去，以允許流體進(jìn)、出內(nèi)芯件；(d)與該管板之一連接的一個(gè)回流裝置，該回流裝置的本體包圍著該管板之一，該本體限定至少一個(gè)通道，該通道與該中空纖維膜片組的非滲流側(cè)相通，該至少一個(gè)的通道的末端至少有一個(gè)非滲流出口，至少有一個(gè)清洗流體口或室通過(guò)至少一個(gè)節(jié)流孔與該至少一個(gè)的通道是流體相通的，該至少一個(gè)的清洗流體口或室可以將在該至少一個(gè)的通道中的非滲流的至少一部分輸送至該中空纖維膜片組的該滲流側(cè)；(e)包圍著該中空纖維膜片組及回流裝置的殼體，該殼體的兩端由限定一個(gè)滲流出口，流體供給進(jìn)口和/或非滲流出口的封閉袋置封起來(lái)，上述進(jìn)出口與上述至少一個(gè)的通道是流體相通的。
設(shè)置兩個(gè)管板，用于封閉該中空纖維膜片組的兩端及將中空纖維膜片組的非滲流側(cè)與清洗/滲流側(cè)分開(kāi)。介于該至少一個(gè)的清洗流體口和該中空纖維膜片組的該滲透?jìng)?cè)之間的那個(gè)至少一個(gè)的管板被分開(kāi)，以便使清洗流體口與中空纖維膜片組的滲流側(cè)是流體相通的。另外，可用一基本為非透性的薄膜屏障來(lái)基本上封住暴露的中空纖維膜片的整個(gè)縱向長(zhǎng)度，但在中空纖維膜片組之一端處的圓周區(qū)域是未封住的。這里所用的術(shù)語(yǔ)“流體分離裝置”可以指任何裝置、組件或系統(tǒng)，用以從流體混合物中分離出一種或多種流體成分。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“整體清洗控制閥”意指與流體分離膜片裝置結(jié)為整體的閥，用以將掃氣的可控流供給該裝置內(nèi)部。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“暴露的中空纖維”意指位于管板之間的中空纖維膜片組的外表面的整個(gè)長(zhǎng)度。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“流體混合物”意指液體混合物，氣體混合物或氣體和液體的混合物。


圖1為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制成的具有一整體清洗控制閥的流體分離裝置的剖視圖；圖2為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制成的計(jì)量式整體清洗控制閥的剖視圖；圖3為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制成的開(kāi)/關(guān)式整體清洗控制閥的剖視圖；圖4為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制成的固定孔式整體清洗控制閥的剖視圖；圖5為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制成的帶有固定孔的流體分離裝置的剖視圖；圖6為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制成的帶有用于孔側(cè)供給裝置的整體清洗控制閥的流體分離裝置的剖視圖。
本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種與中空纖維膜片流體分離裝置結(jié)合為一個(gè)整體的清洗控制閥。本發(fā)明的另一方面在于提供一種與中空纖維膜片組合為整體的產(chǎn)品回流系統(tǒng)。該閥及回流系統(tǒng)設(shè)計(jì)得可輸送特定量的清洗液至膜片的滲透?jìng)?cè)而無(wú)需外部管道及閥。因?yàn)榍逑礆怏w在流體分離裝置中流動(dòng)，則可使流體分離裝置要求采用較少的外部連接件，換句話(huà)說(shuō)，在流體分離裝置的殼體中不需設(shè)置與外部管路及閥相聯(lián)結(jié)的至少一個(gè)的清洗流體進(jìn)口，因?yàn)樵谠摿黧w分離裝置內(nèi)，該整體清洗閥和回流系統(tǒng)可使清洗流體供給至膜片的滲流側(cè)。
參照附圖描述了帶有整體清洗閥或回流系統(tǒng)的較佳的流體分離裝置，但是，很容易理解，較佳實(shí)施例的描述絕不能將對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的較佳的流體分離裝置、整體清洗控制閥和回流系統(tǒng)的各種變型排除在外。
圖1中示出一個(gè)用于將流體混合物引入到中空纖維膜片的殼體側(cè)即外表面的較佳流體分離裝置的剖視圖。該流體分離裝置包括殼體(1)，它至少有一個(gè)流體供給進(jìn)口(18)和至少一個(gè)滲流出口(17)，并包圍著纏繞在一個(gè)內(nèi)芯件(5)上的環(huán)形中空纖維膜片組(2)。中空纖維膜片組(2)的兩端用管板(6及14)封住，同時(shí)，內(nèi)芯件至少有一端由一個(gè)管板(6或14)通出去。在管板(6和14)之間的暴露的中空纖維膜片組可用一基本上是非滲透性的薄膜屏障(15)封起來(lái)，但在靠近中空纖維膜片組(2)一端有一非封住的圓周區(qū)域(13)。殼體(1)的一端有一用于環(huán)形中空纖維膜片(2)的機(jī)械支撐件(4)和可能至少是一個(gè)的開(kāi)孔(17)，用于移送至少一個(gè)滲流。殼體的另一端有一整體清洗控制閥(20)，其限定了至少一個(gè)非滲流的出口(11)。該整體清洗控制閥設(shè)計(jì)得可將清洗液引入中空纖維膜片的孔中。整體清洗控制閥(20)以一種防流體滲漏的關(guān)系例如由諸如0型密封環(huán)，細(xì)紋，機(jī)械密封，襯墊和/或粘結(jié)等密封裝置(7和16)連至殼體(1)和/或管板(6)。閥體(70)外表面至少有一部分最好設(shè)計(jì)得可以以一種防流體滲漏的關(guān)系插入殼體(1)中，而限定至少一個(gè)通道(21)的閥體(10)的至少一部分設(shè)計(jì)得可以緊密地插入由管板(6)限定的一個(gè)孔中。
至少一個(gè)通道(21)通過(guò)內(nèi)芯件(5)的內(nèi)表面與該中空纖維膜片組(2)的非滲流側(cè)相通。通道(21)的末端至少有一個(gè)非滲流出口(11)和至少一個(gè)清洗流體口(12)。清洗流體口(12)至少能夠?qū)⑼ǖ?21)中的非滲流的一部分傳至滲流側(cè)，即至該中空纖維膜片組的孔中。中空纖維膜片組的滲流側(cè)通過(guò)分開(kāi)管板(6)向清洗液口(12)敞開(kāi)。在通道(21)，非滲流出口(11)和/或清洗流體口(12)中，可放置任一種流體流量控制裝置(8)和密封裝置(9)，以便對(duì)來(lái)自通道(21)的非滲流進(jìn)入該清洗流體口(12)的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在圖2至圖3中，示出了各種較好的流體流量控制裝置(8)。如圖2和圖3所示，流體流量控制裝置(8)包括一個(gè)閥桿，其從閥體(10)的外部垂直地伸入通道(21)和該至少一個(gè)的清洗流體口(12)的一部分中。至少閥桿的一個(gè)端部置于清洗流體口(12)的進(jìn)口內(nèi)。在圖2中，至少閥桿的該端部逐漸變細(xì)，即為漸小的錐形，以便在清洗流體口(12)的內(nèi)壁面和閥桿的外表面之間形成一個(gè)間隙或一個(gè)通道。該間隙或通道即可通道(21)中的非滲流流入清洗流體口(12)中。該間隙或通道通過(guò)使閥桿上、下移動(dòng)而離開(kāi)或伸入清洗流體口(12)而擴(kuò)大或收縮。在圖3中，閥桿的一端，其橫截面積或其直徑小于清洗流體口(12)的進(jìn)口。該閥桿的其余部分，特別是恰在該端部上部的那一部分，其橫截面積或直徑大于清洗流體口(12)的進(jìn)口。這種形狀的閥桿可通過(guò)上提或下壓閥桿使其離開(kāi)或進(jìn)入清洗流體口(12)而使清洗流體口的進(jìn)口關(guān)閉或打開(kāi)。圖2和圖3中的閥桿可樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)，以便調(diào)節(jié)閥桿進(jìn)出清洗流體口(12)的運(yùn)動(dòng)。除示于圖2和圖3中的閥桿外，也可采用其它類(lèi)型的流體流量控制裝置，如針形閥或球形閥來(lái)調(diào)節(jié)流體至清洗流體口的流動(dòng)。
作為一種流體流量控制裝置的替代裝置，也可以采用例如諸如圖4中所示的節(jié)流孔那樣的流體流量限制器(23)來(lái)將通道(21)中的非滲流輸入清洗流體口(12)中?？稍试S通道(21)與清洗流體口相通的節(jié)流孔要嚴(yán)格地予以設(shè)計(jì)，以獲得一可控的回流率，即一個(gè)可控的清洗流體口(12)的非滲流流量。節(jié)流孔的尺寸或直徑取決于所希望的或所要求的具體的流動(dòng)速率的大小，是由膜片性能，所希望得到的產(chǎn)品(所希望的產(chǎn)品的干燥程度)，非滲流壓力和滲流壓力確定的。例如，在100psig的壓縮機(jī)排氣壓力，90°F的氣體溫度及大氣滲透壓力下，則某一特定的膜片流體分離裝置便需要將特定量的清洗氣體通入清洗流體(12)中，以得到-40°F氣體露點(diǎn)。因?yàn)楫a(chǎn)品壓力比滲流壓力大得多，所需要的節(jié)流孔尺寸可依臨界流量計(jì)算來(lái)確定，從而獲得所需的清洗氣體流量。
在圖5中，示出了有與中空纖維膜片組(2)連在一起的產(chǎn)品回流裝置的另一較佳流體分離裝置的剖視圖。該裝置可使流體分離裝置在無(wú)整體清洗控制閥的情況下即可工作。該流體分離裝置包括一中空纖維膜片組(2)，該膜片組纏繞在帶有孔(19)的一個(gè)長(zhǎng)內(nèi)芯件(5)的外表面上?？商峁┮换旧鲜欠菨B透性的薄膜屏障(15)以基本上將暴露的中空纖維膜片組(2)的整個(gè)縱向長(zhǎng)度封住，但還有未封住的圓周區(qū)域(13)。中空纖維膜片組(2)的兩端用管板(6和14)封住，而內(nèi)芯件至少有一端由一個(gè)管板，即管板(6)中通出。管板(6和14)被分開(kāi)(severed)，以使中空纖維孔敞開(kāi)。在中空纖維膜片組的一端，設(shè)有一產(chǎn)品回流裝置(24)。產(chǎn)品回流裝置(24)的本體(22)用密封裝置(3)以防止流體滲漏的關(guān)系連接在一個(gè)管板上(6或14)，以便圍住一個(gè)管板(6或14)。本體(22)限定至少一個(gè)通道(38)和一個(gè)清洗流體口或一個(gè)室(28)。通道(38)經(jīng)內(nèi)芯件與中空纖維的非滲透?jìng)?cè)(殼體側(cè))是流體相通的，而清洗流體口或室(28)是與中空纖維膜片組(2)的滲透?jìng)?cè)(孔)是流體相通的。清洗流體口或室(28)通過(guò)位于該流體口或室(28)進(jìn)口處的節(jié)流孔(26)與通道(38)流體相通。殼體1包圍著帶有回流裝置(24)的中空纖維膜片組(2)。中空纖維膜片組(2)由一機(jī)械支撐件(40)和限定非滲流出口(11)和流體供給進(jìn)口(18)的第一封閉裝置(30)保持在殼體(1)中。連至處于中空纖維膜片組一端的管板的回流裝置(24)，可用密封裝置(34)以一種防流體滲漏的關(guān)系連至第一封閉裝置(30)，以便使回流裝置(24)的通道(38)與非滲流出口(11)流體相通。在殼體(11)的另一端，設(shè)有限定滲流出口(17)的第二封閉裝置(40)。第一和第二封閉裝置可用任何非滲透性材料制成。
圖6示出了用于將流體混合物引入中空纖維膜片的孔中的另一較佳的流體分離裝置的剖視圖。該流體分離裝置包括殼體(1)，該殼體至少有一個(gè)流體供給進(jìn)口(18)和至少一個(gè)滲流出口(17)并包圍著環(huán)形中空纖維膜片組(2)，而該膜片組纏繞在帶有孔(19)的內(nèi)芯件(5)上。該中空纖維膜片組(2)的兩端用管板(6和14)封起來(lái)，同時(shí)，內(nèi)芯件(5)至少有一端由一個(gè)管板(6或14)中通出來(lái)。在管板(6和14)之間的所暴露的中空纖維膜片組可用一基本上是非滲透性的薄膜屏障(15)封起來(lái)，但靠近中空纖維膜片組(2)兩端中之一端的圓周區(qū)域(13)是非封閉的?？拷摲欠忾]起來(lái)的圓周區(qū)域(13)處，設(shè)置一殼端封閉裝置(40)，該裝置限定至少一個(gè)混合流體供給進(jìn)口(18)。殼端封閉裝置(40)的外表面由諸如0形密封環(huán)，螺紋，機(jī)械密封，襯墊和/或粘結(jié)等密封裝置(42)緊密配合地裝入殼體中。在殼體的另一端有一個(gè)整體清洗控制閥(20)，該閥至少限定一個(gè)非滲流出口(11)。該整體清洗控制閥設(shè)計(jì)得可將清洗流體引入殼體側(cè)，即中空纖維膜片的外表面。該整體清洗控制閥(20)由例如諸如0形密封環(huán)，螺紋，機(jī)械密封，襯墊和/或粘結(jié)等密封裝置(7和16)以一種防流體滲漏的關(guān)系連結(jié)至殼體(1)和/或管板(6)。閥體(10)的外表面的至少一部分最好設(shè)計(jì)得以防流體滲漏的關(guān)系插入殼體中，而限定至少一個(gè)清洗流體口(12)的閥體(10)的至少一部分設(shè)計(jì)得可以防流體滲漏的關(guān)系插入由管板(6)限定的一個(gè)孔中。管板(6和14)也用密封裝置(3)與殼體(1)的內(nèi)表面緊配合地連接起來(lái)。
由閥體(10)限定的至少一個(gè)通道(21)與非滲流側(cè)即中空纖維膜片組(2)的孔相通。中空纖維片孔通過(guò)分開(kāi)(severing)管板(6和14)是向混合液體供給進(jìn)口(18)及通道(21)敞開(kāi)的。通道(21)的末端至少有一個(gè)非滲流出口(11)及至少一個(gè)清洗流體口(12)。清洗流體口(12)能將通道(21)中的非滲流的至少一部分通過(guò)內(nèi)芯件(5)傳至滲流側(cè)，即該中空纖維膜片組(2)的殼體側(cè)。在通道(21)處，在非滲流出口(11)處和/或清洗流體口(12)處，可以放置任何流體流量控制裝置(8)或如示于圖4和圖5中的任何流體流量限制器(23)，以便對(duì)來(lái)自通道(21)進(jìn)入該清洗流體口(12)的非滲流體流量加以調(diào)節(jié)。例如，可將流體流量控制裝置(8)的閥桿沿縱向由閥體的外面伸入清洗流體口(12)的內(nèi)部。閥桿為漸縮錐形，因而在清洗流體口(12)內(nèi)壁面與閥桿外表面之間形成間隙或通道。該間隙或通道可允許在通道(21)中的非滲流流入清洗流體口(12)。
包圍著長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件(5)的環(huán)形中空纖維膜片組(2)可以是螺旋形地環(huán)繞在內(nèi)芯件外面的中空纖維膜片組。中空纖維膜片可以以與平行于內(nèi)芯件的一條線(xiàn)成任何角度地纏繞在內(nèi)芯件(5)的周?chē)?，不過(guò)，最好是以30°角或更大的角度纏繞。該中空纖維膜片可以是厚壁式的，非對(duì)稱(chēng)式的或復(fù)合膜片式的。這種厚壁式的，非對(duì)稱(chēng)式的，或復(fù)合式的膜片在本技術(shù)領(lǐng)域是眾所周知的，例如可參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利Nos.5108464；4718921；4844719；4497640；4783201及5026479等等。這些專(zhuān)利通過(guò)參考結(jié)合在本文中。
然而在某些情況下，復(fù)合膜片式的中空纖維膜片是較好的。要生產(chǎn)這種復(fù)合中空纖維膜片，首先要通過(guò)任何已知的方法，例如可參見(jiàn)I.Cabasso，″HollowFibermembrances″，Kirk-OthmerEnc.ofChem.Tech.，12，ThirdEd.，pp492-517(1980)andI.Cabasso，″Membrances″Enc.ofpol.Sc.&Eng.，9，SecondEd.，pp509-579(1987)等來(lái)生產(chǎn)滲透式的也即多孔的中空纖維。滲透式的或說(shuō)多孔的中空纖維可用任何已知的無(wú)機(jī)的和/或有機(jī)的材料，其中也包括美國(guó)專(zhuān)利No.5026479中所提供的材料制成。所希望的中空纖維成品的壁厚，微孔橫截面平均直徑以及其外徑的大小通常取決于膜片的用途。一旦形成了所希望的多孔中空纖維，便會(huì)在中空纖維表面上形成一層前述的薄薄的膜片構(gòu)成材料。利用已知的程序其中包括美國(guó)專(zhuān)利No.4467001所提出的程序便可完成此道工序，例如，將膜片構(gòu)成材料的溶液涂于中空纖維的表面上，從而沉積出一層完美光潔的干燥層。
所用的內(nèi)芯件95)可以是長(zhǎng)長(zhǎng)的管子，其至少在靠近其兩端的一端處有孔，以允許流體在中空纖維件的外表面和管子的內(nèi)芯間流動(dòng)。這些孔的大小，數(shù)量、位置取決于裝置的大小，在非滲透?jìng)?cè)的流體流動(dòng)速度以及流體流動(dòng)構(gòu)形，例如是逆流，順流和交叉流。例如，在逆流構(gòu)形的情況下，一般將孔布于兩管板間縱向長(zhǎng)度的約百分之一或少一些至約百分之二十五的長(zhǎng)度范圍內(nèi)。而在交叉流構(gòu)形的情況下，一般將孔布于內(nèi)芯件整個(gè)縱向長(zhǎng)度上。這些孔可以是鉆成的孔，切出的槽或其它形式的排孔?？姿嫉臋M截面積基本上由壓力降的要求所確定，最好保持為可接受的最小橫截面，并使孔靠近管板，以保證獲得最佳的流體動(dòng)力學(xué)。管可由任何非滲透性材料制成，例如金屬，玻璃，木材，塑料復(fù)合層板等等。
如圖1，圖5，圖6所示，靠近孔處，設(shè)置至少一個(gè)管板，將中空纖維膜片組(2)兩端之一端封起來(lái)，在另一端設(shè)置另一個(gè)管板，使中空纖維膜片組(2)的兩端都封在管板中，同時(shí)內(nèi)芯件例如管子的至少一端由一個(gè)管板例如管板(6)中通出來(lái)，以允許流體進(jìn)、出管子。用O形密封環(huán)將封住組件(2)兩端的管板緊密地連到殼體(1)上。至少一個(gè)管板例如管板(6)，最好是兩個(gè)管板，是分開(kāi)的，以便使中空纖維孔是敞開(kāi)的。管板可由任何非滲透性材料例如環(huán)氧樹(shù)脂制成。
除了靠近一個(gè)管板例如管板(14)的圓周區(qū)域外，在二個(gè)管板中間的暴露的中空纖維的整個(gè)縱向長(zhǎng)度可以用包括一層或多層薄膜的基本上是非滲透性的，最好是柔性的阻擋層緊密地封起來(lái)。該基本為非滲透性的柔性薄膜包裹物或薄膜阻擋層可以由任何成份構(gòu)成的，例如聚烯烴薄膜或聚偏二氯乙烯薄膜。非滲透性薄膜還可以是用無(wú)害溶劑澆成的非滲透涂層材料。作為一個(gè)替換方案，也可通過(guò)使一塑料收縮套收縮而在膜片組件的外表面的周?chē)右环菨B透性的阻擋層。可在管板構(gòu)成之前加此阻擋層，如果需要，可將其一端嵌入管板中，或者在管板構(gòu)成之后，將其加到中空纖維組上。如已指出的，該柔性包裹薄膜并不覆蓋在中空纖維組的整個(gè)表面上。在與芯管有孔的那一端相對(duì)的一端，靠近該相對(duì)的管板附近的中空纖維組的一部分是不被覆蓋的，以提供氣體進(jìn)口或流體出口。該未被覆蓋的間隙的寬度可為各種尺寸，但一般約為兩個(gè)管板間縱向長(zhǎng)度的1%或少些到約25%，最好是約1-5%。為獲得最佳的流體動(dòng)力特性，應(yīng)將此間隙的尺寸保持最小，但該尺寸還要由最小的壓力降的要求來(lái)確定，因?yàn)檫^(guò)窄的間隙會(huì)招致嚴(yán)重的壓力降。
包圍纏繞在內(nèi)芯件上的中空纖維薄膜的整個(gè)縱向長(zhǎng)度的殼體可是圓筒形的或其它幾何形狀的，并能承受高壓和/或高、低溫。該殼體可延伸超過(guò)中空纖維膜片組的整個(gè)縱向長(zhǎng)度而可容納管板，并還可能容納整體清洗控制閥(取決于整體閥或殼體是否裝入殼體或整體閥)和殼體封閉裝置(取決于封閉裝置是否裝入殼體或殼體是否裝入封閉裝置)。
在圖1所示的流體分離裝置的實(shí)例中，流體經(jīng)進(jìn)口(18)供給該裝置。薄膜阻擋層(15)迫使流體沿膜片組裝置的全長(zhǎng)流動(dòng)，直至達(dá)到敞開(kāi)區(qū)域(13)。利用在管板(6)和(14)上的O形密封環(huán)(3)，可防止流體從膜片裝置的兩端流出。非滲透的流體不斷流經(jīng)未覆蓋的部分(13)并向下流經(jīng)精選孔(19)，與此同時(shí)，流體的容易滲透的部分滲透到中空纖維組的孔上即其滲透?jìng)?cè)。非滲透流體然后經(jīng)管板(6)中的孔和閥體(10)中的至少一個(gè)通道(21)再經(jīng)口(11)離開(kāi)。O形密封環(huán)(16)可防止非滲透流體直接進(jìn)入管板(6)的敞開(kāi)孔側(cè)。借助調(diào)節(jié)閥桿(8)，在閥體(10)的至少一個(gè)通道(21)中的非滲流流體的一部分經(jīng)過(guò)至少一個(gè)的清洗流體口(12)流入中空纖維的孔中，由O形環(huán)(7)和(16)密封住的清洗流體沿中空纖維的孔流動(dòng)并與滲流部分一起從出口(17)流出。
在圖5所示的流體分離裝置的實(shí)例中，流體經(jīng)進(jìn)口(18)供給該裝置。薄膜阻擋層(15)迫使流體沿膜片組裝置的全長(zhǎng)流動(dòng)，一直達(dá)到敞開(kāi)區(qū)域(13)。利用在管板(6)和(14)上的O形密封環(huán)(3)，可防止流體從膜片裝置的兩端流出去。當(dāng)流體不斷流經(jīng)該非覆蓋區(qū)(13)及向下流經(jīng)精選孔(19)時(shí)，流體中較為容易滲透的部分就滲到中空膜片的孔上即其滲透?jìng)?cè)。非滲透流體經(jīng)管板(6)中的孔及回流裝置(24)的至少一個(gè)的通道(38)從非滲流出口(11)流走。利用O形密封環(huán)(16)，可防止非滲流流體直接進(jìn)入管板(6)的敞開(kāi)孔側(cè)。通過(guò)規(guī)定尺寸的節(jié)流孔(26)，在至少一個(gè)的通道(38)中的非滲透流體的一部分經(jīng)與中空纖維組兩開(kāi)口端相通的清洗流體口或室(28)輸送到中空纖維膜片孔上。被O形環(huán)(3)和(16)密封住的清洗氣體沿中空纖維膜片孔流動(dòng)，并隨滲透部分從出口(17)流出。
在圖6所示的流體分離裝置的實(shí)例中，流體經(jīng)進(jìn)口(18)供給中空纖維膜片孔。流體沿膜片組裝置(2)的全長(zhǎng)流動(dòng)一直達(dá)到整體清洗控制閥(20)中的至少一個(gè)的通道(21)。利用O形密封環(huán)(3和16)，可以防止非滲流流體直接進(jìn)入管板(6和14)的敞開(kāi)殼體側(cè)即其滲流側(cè)。非滲流液體于是經(jīng)過(guò)整體清洗控制閥(20)的至少一個(gè)通道(21)再經(jīng)非滲流出口(11)流走。借助調(diào)節(jié)閥桿(8)，整體清洗控制閥(20)的通道(21)中的非滲流流體的一部分經(jīng)過(guò)清洗流體口(12)和內(nèi)芯件(5)上的孔流入中空纖維膜片組的殼體側(cè)，即共滲流側(cè)。從內(nèi)芯件(5)的孔中流出的清洗流體，因?yàn)楸∧ぷ钃鯇?15)在封著中空纖維膜片組(2)的暴露的表面被迫沿纖維膜片組(2)的全長(zhǎng)流動(dòng)。清洗流體和滲流流體部分經(jīng)中空纖維膜片組(2)的敞開(kāi)區(qū)域(13)和滲流口(17)流出。
雖然參照某些實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)的描述，但本技術(shù)領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員會(huì)知道本發(fā)明還有其它實(shí)施例，其均會(huì)落于本權(quán)利要求的精神及范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種流體分離裝置，它包括(a)一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件；(b)帶有滲透?jìng)?cè)及非滲透?jìng)?cè)并至少局部包圍著一段該長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件的中空纖維膜片組，(c)帶有一閥體的整體清洗控制閥，該閥體限定至少一個(gè)通道，該通道與該中空纖維膜片組的非滲透?jìng)?cè)相通，該至少一個(gè)的通道的末端帶有至少一個(gè)非滲流出口和至少一個(gè)清洗流體口，而該至少一個(gè)的清洗流體口可將在該至少一個(gè)的通道中的非滲流的至少一部分輸送至該中空纖維膜片組的該滲透?jìng)?cè)；該控制閥還帶有一個(gè)流體流量控制裝置，或一個(gè)流體流量限制器，用以調(diào)節(jié)或限定來(lái)自該至少一個(gè)通道的非滲流進(jìn)入該至少一個(gè)的清洗流體口的流量；(d)帶有至少一個(gè)流體供給進(jìn)口和至少一個(gè)滲流出口的殼體，該殼體包圍著該中空纖維膜片組，該殼體至少有一端容納著該整體清洗閥。
2.按照權(quán)利要求1所述的流體分離裝置，其特征在于，該流體流動(dòng)控制裝置包括一個(gè)閥桿，該閥桿從閥體的外部伸入該至少一個(gè)的清洗氣體口的至少一部分，該閥桿有漸縮的錐形，從而在閥桿外體與該至少一個(gè)的清洗流體口的內(nèi)表面之間形成至少一個(gè)通道。
3.按照權(quán)利要求1所述的流體分離裝置，其特征在于，該流體流量限制器是位于該至少一個(gè)的清洗流體口進(jìn)口處的一個(gè)節(jié)流孔。
4.按照權(quán)利要求1所述的流體分離裝置，其特征在于，該長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件包括一個(gè)中心管，在該中心管靠近該整體閥位置處的壁上布有排孔，該排孔在該中空纖維膜片組的內(nèi)表面和該中心管的外表面之間提供流體流通通道。
5.按照權(quán)利要求4所述的流體分離裝置，其特征在于，它還包括一個(gè)基本上是非滲透性的薄膜阻擋層，該阻擋層基本上覆蓋了該中空纖維膜片阻的整個(gè)縱向長(zhǎng)度，但在中空纖維膜片組一端處的圓周區(qū)域未予覆蓋。
6.按照權(quán)利要求5所述的流體分離裝置，其特征在于，它還包括能經(jīng)其中傳送流體并封住該中空纖維膜片組兩端的管板，至少該管板之一介于該至少一個(gè)的清洗流體口和該中空纖維膜片組的該滲流側(cè)之間。
7.按照權(quán)利要求6所述的流體分離裝置，其特征在于，它還包括位于整體閥本體裝置的外表面與殼體內(nèi)表面之間的密封。
8.一種流體分離裝置，它包括(a)一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件；(b)帶有滲透?jìng)?cè)和非滲透?jìng)?cè)的中空纖維膜片組，其至少有一部分包圍著該長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件的一段長(zhǎng)度；(c)封著該中空纖維膜片組兩端的至少二個(gè)管板，上述長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件的一端由該管板之一通出去，以允許流體進(jìn)、出內(nèi)芯件；(d)與該管板之一連接的一個(gè)回流裝置，該回流裝置的本體包圍著該管板之一，該本體限定至少一個(gè)通道，該通道與該中空纖維膜片組的非滲流側(cè)相通，該至少一個(gè)的通道的末端至少有一個(gè)非滲流出口，至少有一個(gè)清洗流體口或室通過(guò)至少一個(gè)節(jié)流孔與該至少一個(gè)的通道是流體相通的，該至少一個(gè)的清洗流體口或室可以將在該至少一個(gè)的通道中的非滲流的至少一部分輸送至該中空纖維膜片組的該滲流側(cè)；(e)一個(gè)包圍著該中空纖維膜片組及回流裝置的殼體，該殼體的兩端由限定一個(gè)滲流出口，流體供給進(jìn)口和/或非滲流出口的封閉袋置封起來(lái)，上述進(jìn)、出口與上述至少一個(gè)的通道是流體相通的。
9.一種流體分離裝置，它包括(a)一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件；(b)帶有滲透?jìng)?cè)和非滲透?jìng)?cè)的中空纖維膜片組，其至少有一部分包圍著該長(zhǎng)長(zhǎng)的內(nèi)芯件的一段長(zhǎng)度；(c)帶有一個(gè)閥體的一個(gè)整體清洗控制閥，該閥體限定至少一個(gè)通道，該通道與該中空纖維膜片組的非滲流側(cè)相通，該至少一個(gè)的通道的末端至少有一個(gè)非滲流出口和至少一個(gè)清洗流體口，該至少一個(gè)的清洗流體口能夠?qū)⒃谥辽僖粋€(gè)的通道中的非滲流的至少一部分輸送至該中空纖維膜片組的該滲流側(cè)；該控制閥還有一流體流量限制器，用以將特定量的非滲流從該至少一個(gè)的通道輸送進(jìn)該至少一個(gè)的清洗流體口；和d.一個(gè)含有至少一個(gè)流體供給進(jìn)口和至少一個(gè)滲流出口的殼體，該殼體包圍著該中空纖維膜片組，該殼體的至少一端容納著該整體清洗控制閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中空纖維膜片流體分離裝置，其有一個(gè)整體清洗控制閥或一個(gè)清洗流體回流系統(tǒng)，該閥或系統(tǒng)將清洗流體口設(shè)在該裝置內(nèi)，除其它用途外，該裝置用于將水蒸汽與氣流分離。
文檔編號(hào)B01D53/22GK1109796SQ9510080
公開(kāi)日1995年10月11日 申請(qǐng)日期1995年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月25日
發(fā)明者小·P·S·尼科拉斯, B·比克森, S·吉格利亞, D·R·湯普森 申請(qǐng)人:普拉塞爾技術(shù)有限公司