[发明专利]传质的方法和装置

权利要求书

1.一种用于第一种流体流和第二种流体流之间传质的方法，这些流体中的一种是气相而另一种是液相，该方法包括使第一种流体与多元空心管状元件的外表面接触，该空心管状元件的至少一部分壁包括含有气体微孔的多孔膜，并使第二种流体与所述空心管状元件的内表面接触；空心管状元件彼此平行排列或彼此按一定角度排列，从而确定一种空心管状元件的排列，在多元空心管状元件之间还确定一些间隙，第一种流体按相对于空心管状元件的纵向通过该间隙呈横向流动；膜的最大孔径应达到可以防止两种流体直接混合的程度；与上述传质有关的膜的传质系数(k_i，m)至少为1cm/s，且为与上述传质有关的气相的传质系数(k_i，g)的至少十分之一；空心管状元件排列的填充比为0.2-0.8；空心管状元件排列上的压降至多为4000Pa；且根据本文中的方程式9

        A_m/G＝In((C₁－C^*₁)/(C₂-C^*₂))/K₀    (9)其中K₀是总传质系数；C₁是该组分在气体中的进口浓度，C₂是该组分在气体中的出口浓度，当C₁/C₂等于或大于20时，在液相上该气体组分的各个平衡浓度C^*₁和C^*₂至多为0.05·C情况下，每秒每处理1立方米气相所需的膜面积(A_m/G)至多200m²/(m³/s)。

2.根据权利要求1的方法，其中第一种流体是气体，第二种流体是液体。

3.根据权利要求1-2中任一项的方法，其中空心管状元件基本上全部的壁包括含有气体微孔的多孔膜。

4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中膜的孔隙率(ε)至少为0.50，且如本文所确定，当孔隙率ε低于0.80时，膜的曲折因素至多为1.4/ε，当孔隙率ε为0.80或更高时，其曲折因素至多为1.3/ε。

5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中该膜的厚度为5-200微米。

6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中该膜的孔隙率为0.75-0.90。

7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中该膜的平均孔径为0.1-1.5微米。

8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中该膜的曲折因素至多为1.3/ε。

9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中这些膜均由聚合物制成，所述聚合物选自聚烯烃类，例如聚乙烯、聚丙烯和聚甲基戊烯；聚(卤代烯烃类)，例如聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯；聚酰胺类；聚砜类；聚酰亚胺类；聚丙烯腈类；聚酯类；以及聚苯醚类。

10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其中该空心管状元件是空心纤维。

11.根据权利要求1-9中任一项的方法，其中空心管状元件是基本上彼此平行地纵向排列的延长室，室的纵向表面具有至少一个区，该区由至少一种含气体微孔的多孔膜构成。

12.根据权利要求11的方法，其中一些单独的室或相邻的室可用辅助结构加以支撑。

13.一种用于气相流和液相流之间传质的装置，该装置包括具有敞开式进口端的管状导管和具有出口端的外部导管，至少一部分管状导管的壁包括多元空心管状元件，至少一部分空心管状元件的壁包括含有气体微孔的多孔膜，膜的最大孔径应达到可以防止气相和液相直接混合的程度，多元空心管状元件在元件之间确定至少一种具有间隙的排列可以让气体流动，供气体流进管状导管的管状导管的截面积在远离其进口端的管状导管的轴向上减小，外部导管具有由外壁和管状导管的壁确定的截面积，以供气体横向通过管状元件排列后流向出口端，外部导管的截面积在朝着其出口端的轴向上增加。