專利名稱：一種膜法除濕分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜分離技術(shù)，具體地說(shuō)是利用高分子膜對(duì)水蒸氣有較高的選擇性，從而可以脫去空氣中的水份，并且引入一部分干燥后的空氣作為吹掃氣，脫濕效果更為明顯。
在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生及日常生活中，空氣除濕是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題。而且不同的環(huán)境對(duì)空氣除濕的要求也不相同。例如在圖書(shū)館、博物館等經(jīng)常有人出入的地方，在需要將環(huán)境空氣干燥的同時(shí)，還要求空氣中氧/氮比例保持不變；而在寒冷地區(qū)的儀表密封用氣，為避免氣體中的水結(jié)冰阻塞管路，要將氣體干燥到露點(diǎn)低于最低氣溫，但不需考慮氣體組成的變化；另外在化工、倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)中需要用干燥的富氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，所有這些都離不開(kāi)空氣除濕。
水蒸氣是極性氣體，它在各種高分子中的溶解系數(shù)都很大，所以滲透系數(shù)也大，比較容易與空氣分離。由于水蒸氣在膜中的滲透速率比其它氣體大2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，在滲透氣側(cè)的水蒸氣的傳質(zhì)阻力會(huì)影響水的傳質(zhì)速率，所以膜組件設(shè)計(jì)要特別注意。在滿足除濕要求前提下并不一定要求膜的水蒸氣/空氣分離系數(shù)很大。解決這個(gè)問(wèn)題的方法有兩種，一是在滲透氣側(cè)抽真空以移走水蒸氣；另一種方法是在滲透氣側(cè)引入吹掃氣，帶走或降低水蒸氣濃度。這樣才能保持原料氣和滲透氣側(cè)水蒸氣最大壓差，而不降低其傳質(zhì)速率。但是在滲透氣側(cè)抽真空，操作復(fù)雜，成本大。如果在滲透氣側(cè)加干空氣吹掃，使?jié)B透過(guò)來(lái)的水蒸氣來(lái)不及凝結(jié)即被吹走，可增大水蒸氣壓力差，但也需另配吹掃干氣管線。如美國(guó)專利U.S.Patent4,783,201是用非復(fù)合多孔膜作為氣體脫濕膜。多孔膜經(jīng)后處理，改變膜的特性與孔徑分布，在滿足一定的脫濕要求下，有部分空氣滲透過(guò)膜。經(jīng)過(guò)后處理可以使水蒸氣有選擇的從原料氣中分離出來(lái)面不明顯改變余下氣體的比率。在滲透氣側(cè)損失的空氣作為吹掃氣可以增加除濕效果，而滲透氣體多少與多孔膜結(jié)構(gòu)有復(fù)雜關(guān)系，膜結(jié)構(gòu)與后處理方法與處理程度有關(guān)。在1.45×10-4Pa壓力下，此專利中吹掃氣占原料氣的15％。另外，在美國(guó)專利U.S.Patent5,034,025中，在滲透氣側(cè)用一干的可壓縮的有機(jī)氣體作吹掃氣，使其帶走滲透的水蒸氣。最后收集，并壓縮這一吹掃氣，使其分解為有機(jī)液相和水溶液相，然后循環(huán)利用有機(jī)液相作吹掃氣。
本發(fā)明的目的在于提供一種膜法除濕分離器，其可以高效、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)地將空氣中的水蒸氣去除。
一種膜法除濕分離器，為普通的中空纖維膜分離器結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近進(jìn)氣口的中空纖維膜部分地帶有涂層，未涂層的中空纖維膜面積占中空纖維膜總面積的5～15％。
本發(fā)明中中空纖維膜(2)的材料為聚砜、聚醚砜；涂層(21)材料為硅橡膠。
由于本發(fā)明采用部分復(fù)合的中空纖維膜對(duì)空氣進(jìn)行脫濕。在涂層的復(fù)合中空纖維末端有一部分未涂層的中空纖維膜。具體流程為壓縮后的濕空氣首先進(jìn)入膜分離器。由于涂層的膜表面對(duì)水蒸氣的滲透系數(shù)要遠(yuǎn)大于空氣中氧氣和氮?dú)獾臐B透系數(shù)，這樣，涂層部分就對(duì)水蒸氣有較高的選擇性。因此，涂層部分可以除去一大部分水份，脫去水份的空氣再與未涂層的中空纖維膜接觸，而未涂層部分的孔徑較大，因此，水蒸氣、空氣的滲透系數(shù)都較大，而且其差別較小。這里有一部分脫濕后的干氣可以滲透過(guò)膜與進(jìn)氣形式逆流作為吹掃氣，帶走滲透?jìng)?cè)過(guò)多的水蒸氣。涂層部分與未涂部分面積比值對(duì)脫濕效果有影響，合適的比值可以大大增加脫濕效率。這樣就可以保持中空纖維膜內(nèi)外側(cè)水蒸氣較大的分壓力差，也可以防止由于滲透的水蒸氣凝結(jié)增加傳質(zhì)阻力的現(xiàn)象發(fā)生。
下面結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例詳述本發(fā)明。
附

圖1為膜法除濕分離器結(jié)構(gòu)原理示意圖。
實(shí)施例1如圖1所示，膜法除濕分離器，由環(huán)氧樹(shù)脂封頭(13)進(jìn)行腔體(1)密封，由帶進(jìn)、出氣口(11)(12)的腔體(1)內(nèi)置中空纖維膜(2)構(gòu)成，中空纖維膜(2)的靠近進(jìn)氣口(11)部分為帶涂層的復(fù)合中空纖維膜(21)，靠近出口部分為末帶涂層的中空纖維膜(22)，中空纖維膜(2)的滲透氣出口(23)設(shè)置在靠近進(jìn)氣口(11)的一端。
在聚砜中空纖維膜上部分涂硅橡膠，涂層部分面積為200cm2，未涂部分占中空纖維膜總面積的10％。制成如圖所示的φ8×520膜分離器。進(jìn)氣為0.8MPa，20℃下的飽合水蒸氣，經(jīng)過(guò)膜分離器除濕后，膜分離器出口氣體組成為O2組成為20.78％，其露點(diǎn)為-40℃。
比較例1在面積為200cm2的聚砜中空纖維膜上全部涂上硅橡膠，然后制成φ8×520的膜分離器。進(jìn)仍為20℃的飽合水蒸氣，經(jīng)過(guò)分離器脫濕后，出口氣組成為O2氣含量20.66％，其露點(diǎn)為15℃。
權(quán)利要求
1．一種膜法除濕分離器，為普通的中空纖維膜分離器結(jié)構(gòu)，其特征在于靠近進(jìn)氣口的中空纖維膜部分地帶有涂層，未涂層的中空纖維膜面積占中空纖維膜總面積的5～15％。
2．按照權(quán)利要求1所述膜法除濕分離器，其特征在于中空纖維(2)的材料為聚砜、聚醚砥；涂層(21)材料為硅橡膠。
全文摘要
一種膜法除濕分離器,為普通的中空纖維膜分離器結(jié)構(gòu),靠近進(jìn)氣口的中空纖維膜部分地帶有涂層,未涂層的中空纖維膜面積占中空纖維膜總面積的5～15%。本發(fā)明可以高效、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)地將空氣中的水蒸氣去除。
文檔編號(hào)B01D53/22GK1231211SQ9811389
公開(kāi)日1999年10月13日 申請(qǐng)日期1998年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月9日
發(fā)明者曹義鳴, 劉富強(qiáng), 邢丹敏, 李暉, 袁權(quán) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所