專利名稱：螺旋卷式富氧膜元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)是關(guān)于一種膜式富氧裝置。
背景技術(shù)：
高分子膜法氣體分離相比深冷法、PSA或VPSA方法，是新發(fā)展起來的氣體分離技術(shù)。利用功能高分子對(duì)一特定的混合氣體進(jìn)行分離或其中一種成分進(jìn)行富集，如從空氣中制取不同濃度氧、高濃度氮?dú)狻暮袚]發(fā)性有機(jī)氣體空氣分離出VOC如油氣回收、合成氨工業(yè)馳放氣氫氣回收、空氣中水汽的脫除、天然氣中酸性氣體等雜質(zhì)氣體脫除等，膜法分離技術(shù)都顯示出某些特殊的優(yōu)勢(shì)，因而越來越受到各行業(yè)人們的重視。膜法氣體分離所開發(fā)的產(chǎn)品形態(tài)，主要有三種:一是中空纖維膜，二是螺旋卷式膜，三是平板式膜；產(chǎn)品形態(tài)主要取決于高分子材料對(duì)分離對(duì)象的本征特性、高分子材料對(duì)制膜工藝的適應(yīng)性以及產(chǎn)品主功能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的體現(xiàn)等幾方面因素。例如，從空氣脫除水汽降低空氣露點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域有重要應(yīng)用，如壓縮空氣做儀表風(fēng)或制動(dòng)氣源，需將空氣露點(diǎn)降低到_20°C以下，這類高分子材料只有寥寥幾種，有很高的分離系數(shù)，但是透氣性能很低，因此只有選用中空纖維膜的制膜工藝和產(chǎn)品形態(tài)，膜元件單位體積才具有實(shí)際意義的透氣量。用于氣體分離的卷式膜元件，該產(chǎn)品形態(tài)主要取決于的是復(fù)合膜的皮層材料作為分離功能。由于該復(fù)合膜的支撐體是微孔膜或超濾膜，而復(fù)合在支撐體表面上的功能性的皮層材料的厚度可控制在0.5-8 μ m,且具有透氣性能高的特點(diǎn)，具備了此特點(diǎn)，一般情況下可采用卷式膜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品形式。這種形式的膜的單位面積產(chǎn)氣量一般要比中空纖維膜高出一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。卷式富氧膜，用于從空氣中富集氧，主要制取低濃度富氧空氣，用于富氧燃燒節(jié)能是它的主要作用；為了使制取低濃度富氧的成套裝置的運(yùn)行費(fèi)低即設(shè)備的動(dòng)力消耗低，采取負(fù)壓操作是主要選擇，為此，工藝即要求富氧膜或膜組，必須提供大量空氣以滿足制取富氧空氣的需要。以往國(guó)內(nèi)研發(fā)此類膜和卷式富氧膜存在產(chǎn)氣量小、流量損失大的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種能夠增加產(chǎn)氣量和減小流量損失的卷式富氧膜組件。本實(shí)用新型提供一種螺旋卷式富氧膜元件，包括中心管和膜組件，所述中心管為一端封閉、一端開口的鏤空管，所述膜組件卷繞在所述中心管上，所述膜組件包括富氧膜組和導(dǎo)流網(wǎng)，所述富氧膜組包括疊放的兩個(gè)富氧膜片及位于兩個(gè)所述富氧膜片之間的隔網(wǎng)，所述富氧膜組和導(dǎo)流網(wǎng)相間疊放，所述隔網(wǎng)和導(dǎo)流網(wǎng)均具有空氣流道。膜組件的各富氧膜片、隔網(wǎng)及導(dǎo)流網(wǎng)按順序疊放。所述富氧膜片包括無紡布、多孔支撐膜和用于分離空氣中氧氣和氮?dú)獾墓δ芨叻肿臃蛛x層。所述的螺旋卷式富氧膜元件，還包括外殼，所述外殼位于所述膜組件的最外側(cè)，所述外殼和最外側(cè)的所述富氧膜組之間設(shè)有所述導(dǎo)流網(wǎng)。所述空氣流道為直流道網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。所述外殼的材料為玻璃鋼或塑膠。所述中心管的材料為鋼、合金或硬質(zhì)塑膠。所述膜組件的各富氧膜片、隔網(wǎng)和導(dǎo)流網(wǎng)的三邊通過粘合劑粘合一體，所述膜組件的張口邊朝向所述中心管。由于各膜片、隔網(wǎng)及導(dǎo)流網(wǎng)的三邊粘接固定起來，形成一個(gè)具有設(shè)定膜面積的螺旋結(jié)構(gòu)。所述富氧膜組至少有兩個(gè)。相鄰的兩個(gè)富氧膜組之間設(shè)置該導(dǎo)流網(wǎng)。本實(shí)用新型的有益效果是:通過設(shè)置透氣性的富氧膜片及具有空氣流道的導(dǎo)流網(wǎng)，使單只膜元件的產(chǎn)氣量增加，減少了膜片元件的流量損失。

圖1是本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種螺旋卷式富氧膜元件，如圖1所示，包括中心管5及卷繞在中心管5上的膜組件9。中心管5為一端封閉、一端開口的鏤空管，中心管5的鏤空處為透氣孔4，中心管的開口處為富氧出口 11。膜組件9包括外殼6、富氧膜組10及導(dǎo)流網(wǎng)3，外殼6位于膜組件9的最外側(cè)，富氧膜組10包括疊放的兩個(gè)富氧膜片I及設(shè)于兩個(gè)富氧膜片I之間的隔網(wǎng)2，富氧膜組10和導(dǎo)流網(wǎng)3相間疊放，且外殼6和最外側(cè)的富氧膜組10之間也設(shè)有該導(dǎo)流網(wǎng)3。中心管5所處位置為低壓側(cè)，最外層的外殼6所處位置相對(duì)于中心管5所處位置為高壓側(cè)。中心管的富氧出口 11可以連接真空泵，在負(fù)壓抽力下，空氣中的氧分子和氮分子在負(fù)壓下從負(fù)壓側(cè)8透過膜組件9，由于膜組件9有選擇的讓氧分子比氮分子透過率大，結(jié)果在膜組件9低壓一側(cè)收集到的空氣中氧氣濃度增加，富氧空氣通過中心管的透氣孔4進(jìn)入中心管5內(nèi)，并沿圖1中箭頭B所示方向從富氧出口 11流出；貧氧空氣則沿圖1中箭頭A所示方向從導(dǎo)流網(wǎng)3流出，最終通過膜組件9的端面12排到大氣中。富氧膜片I可以是一種由無紡布、多孔支撐膜和具有分離空氣中氧氣和氮?dú)獾墓δ芨叻肿臃蛛x層制成。富氧膜片的參數(shù)可以根據(jù)要求設(shè)計(jì)，如氧氮分離系數(shù)為2，透氣性能參數(shù)為:Jo2=8X 1(Γ4 1.5Χ IOX 10_3cm3/cm2.s.cmHg。導(dǎo)流網(wǎng)3和隔網(wǎng)I可以具有直流道網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，有效減小氣體流動(dòng)的阻力。中心管5由硬質(zhì)材料制成，如鋁合金、鋁、不銹鋼或硬質(zhì)塑料。中心管5上對(duì)稱加工有透氣孔4，各透氣孔4的面積和至少兩倍于中心孔內(nèi)孔的截面積。中心管5的一端封閉，如通過封堵頭封閉；另一端與真空泵連接。外殼6可以為加厚封皮或厚質(zhì)塑料或用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維纏繞成的玻璃鋼外殼。對(duì)于螺旋卷式富氧膜元件，各富氧膜組10的兩個(gè)富氧膜片I經(jīng)粘合劑粘合后構(gòu)成一個(gè)類似口袋的結(jié)構(gòu)，該口袋的張口朝向中心管5(即整個(gè)膜組件的張口朝向中心管，也即該張口位于整個(gè)膜組件的最內(nèi)側(cè))，兩個(gè)相鄰的口袋之間設(shè)置導(dǎo)流網(wǎng)3。制作時(shí)，利用卡具固定中心管5，在拖網(wǎng)上疊放若干富氧膜片1、若干導(dǎo)流網(wǎng)3及若干隔網(wǎng)2，用聚氨脂粘合劑在三邊粘合，粘合劑固化成型后，切除富氧膜片兩端毛邊；驅(qū)動(dòng)中心管5轉(zhuǎn)動(dòng)，即可完成螺旋卷式富氧膜元件的制作。螺旋卷式富氧膜元件的直徑取決于富氧膜片、隔網(wǎng)及導(dǎo)流網(wǎng)的厚度之和。螺旋卷式富氧膜元件的尺寸和性能參數(shù)可以根據(jù)要求設(shè)計(jì)，如尺寸力Φ 200X1000,在-0.075MPa，25°C條件下:產(chǎn)氣量≥20Nm3/h,氧濃度≥28%。
螺旋卷式富氧膜元件能夠用于空氣分離制取低濃度氧，該富氧膜元件適于低壓操作或負(fù)壓操作，操作壓力范圍如:-0.05 -0.08MPa。該富氧膜元件能夠用于從空氣中富集氧，用于富氧燃燒節(jié)能、VOC回收及醫(yī)用保健等。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。
權(quán)利要求1.一種螺旋卷式富氧膜元件，包括中心管和膜組件，所述中心管為一端封閉、一端開口的鏤空管，所述膜組件卷繞在所述中心管上，其特征在于，所述膜組件包括富氧膜組和導(dǎo)流網(wǎng)，所述富氧膜組包括疊放的兩個(gè)富氧膜片及位于兩個(gè)所述富氧膜片之間的隔網(wǎng)，所述富氧膜組和導(dǎo)流網(wǎng)相間疊放，所述隔網(wǎng)和導(dǎo)流網(wǎng)均具有空氣流道。
2.如權(quán)利要求1所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，還包括外殼，所述外殼位于所述膜組件的最外側(cè)，所述外殼和最外側(cè)的所述富氧膜組之間設(shè)有所述導(dǎo)流網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求2所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述空氣流道為直流道網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述外殼的材料為玻璃鋼或塑膠。
5.如權(quán)利要求4所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述中心管的材料為鋼、合金或硬質(zhì)塑膠。
6.如權(quán)利要求1所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述富氧膜片包括無紡布、多孔支撐膜和用于分離空氣中氧氣和氮?dú)獾墓δ芨叻肿臃蛛x層。
7.如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述膜組件的各富氧膜片、隔網(wǎng)和導(dǎo)流網(wǎng)的三邊通過粘合劑粘合一體，所述膜組件的張口邊朝向所述中心管。
8.如權(quán)利要求7所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述富氧膜組至少有兩個(gè)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種螺旋卷式富氧膜元件，包括中心管和膜組件，所述中心管為一端封閉、一端開口的鏤空管，所述膜組件卷繞在所述中心管上，所述膜組件包括富氧膜組和導(dǎo)流網(wǎng)，所述富氧膜組包括疊放的兩個(gè)富氧膜片及位于兩個(gè)所述富氧膜片之間的隔網(wǎng)，所述富氧膜組和導(dǎo)流網(wǎng)相間疊放，所述隔網(wǎng)和導(dǎo)流網(wǎng)均具有空氣流道。通過設(shè)置透氣性的富氧膜片及具有空氣流道的導(dǎo)流網(wǎng)，使單只膜元件的產(chǎn)氣量增加，減少了膜片元件的流量損失。
文檔編號(hào)C01B13/02GK203159217SQ20132006991
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者牛正東, 關(guān)有龍 申請(qǐng)人:深圳市長(zhǎng)隆能源股份有限公司