[发明专利]一种螺旋卷式汽体渗透膜组件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离设备技术领域，特别涉及一种将有机蒸汽分离膜和流道隔网围绕中心管一起卷制的，利用溶解-扩散原理，用于回收挥发到空气中的有机蒸汽的螺旋卷式分离膜组件及其制备方法。 

背景技术

气体膜分离技术起源于上个世纪五十年代，主要研究膜分离的技术原理，到八十年代以来，随着加工技术和新材料的不断涌现，气体膜分离技术的工业化应用得到了大力开发，膜分离技术早期主要用于石油炼气厂和石化行业尾气中的氢回收，近年来，随着高性能膜材料和先进制模工艺的研究、开发，其应用领域不断扩大，在富氧、富氮、天然气工业、气体除湿和有机废气的脱除行业均得到了应用。其中，有机废气的脱除和回收越来越受到发展中国家的重视，膜法回收有机蒸气的过程可以回收很多有价值的有机物，从而既保护了环境，又节省了能源和原材料。气体膜分离作为一种“绿色技术”在与传统分离技术(吸附、吸收、深冷分离)的竞争中显示出独特的优势，其分离过程无相变产生，能耗低或无需能耗。由于压力是分离过程的推动力，尤其适合处理自身带压力的混合气体的分离与回收，且膜本身为环境友好材料，膜材料的种类日益增多，分离性能也得到了不断的改善。美国的MTR，德国的GKSS，我国的清华大学以及大连化物所在很多工业领域都成功应用了此项技术，GKSS生产的平板膜和MTR生产的管式膜是目前市场上最常见的两种有机汽体渗透膜组件，但是由于国外的技术封锁，气体渗透膜组件的生产，目前在国内还是一项空白，尚没有成熟技术和市场应用，且购买国外生产的膜组件费用昂贵，不利于工业化应用，因此有机汽体渗透膜组件的生产具有迫切的市场需求，本发明开发了一种具有高效分离性能的螺旋卷式汽体渗透 膜组件，该膜组件相比于GKSS的平板膜和MTR的管式膜具有更大的装填密度，更优越的气体分布性能和分离效果，同时具有占地面积小、价格低等优点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种螺旋卷式汽体渗透膜组件及其制备方法，以解决现有有机蒸汽回收装置设备笨重、分离效率低的问题，同时也致力于填补国内汽体渗透膜组件生产的空白。 

本发明的螺旋卷式汽体渗透膜组件，其特征在于它由多叶膜袋组成，每一叶膜袋由两片正面相背的膜片和置于其间的渗透气流道隔网组成，该膜袋三边用胶粘剂密封，第四边开口于有孔的中心收集管上。将开口处固定在中心管上，将多个膜袋叠加，并在膜袋间插入一张相同大小的进气流道隔网，然后将多个膜袋按一定方向紧密绕在中心管上成圆柱状，用塑料薄膜将其密封固定后，于40-50℃下干燥12h，取出，在切割机上将膜元件两端切割平整，放置专用架上待用。将处理好的膜元件装入特定设计的耐压圆筒型容器内，该容器具有一个进气口和两个出气口，其中原料混合气从进口处由导流隔网引导进入膜元件，在微负压的情况下，易于在膜片表面溶解的汽体首先透过膜片，进入膜袋，然后由渗透气导流隔网引导回收入中心管，中心管一端与渗透气出口管相连接，另一端用橡胶塞密封，未透过膜片的气体则在气流的推动下由进气导流隔网引导经未渗透气出口管直接排出膜组件。 

本发明的螺旋卷式汽体渗透膜组件的制备方法，特征在于：将裁剪为一定尺寸的膜片以正面相对的方式对折，按膜片长度的0.5-0.6倍裁剪导流隔网，在折叠好的膜片中间插入一张进气导流隔网，渗透气导流隔网则置于膜片上方，将端头对齐，放置一边以备用，重复裁剪、折叠过程，完成一定数量后，将折叠好的“隔网-膜片-隔网”进行多个叠加，平铺于卷膜台上，在正面朝下的底层膜片下方铺上一张渗透气导流隔网，并将其粘于中心管上，然后一齐绕 着中心管卷绕成圆柱状，在卷绕过程中，在每一层渗透气导流隔网上涂密封胶，涂胶于导流隔网的边缘两侧和外侧位置，用于密封，防止渗透气泄漏，密封完成后，膜片的上半部分和另外一张膜片的下半部分与渗透气导流网形成了一个完整的膜袋，将卷绕好的膜元件用塑料薄膜缠绕保护，缠绕完成后的膜元件在40-50℃下干燥12h，经干燥后，取出膜元件，放置切割机上将元件两端平整切割，最后即可得到合格的膜元件，放置专用架上待用。该膜元件的进气通道和未渗透气通道均为进气导流隔网，渗透气通道为渗透气导流隔网和中心管相连组成的通道。 

所述汽体分离膜主要适用于回收易挥发性气体，包括：低碳链烷烃、烯烃，甲苯，二甲苯和低碳链醇等。 

所述的汽体分离膜是由有机汽体优先透过型膜材料制备得到的。 

所述流道隔网可由聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯或聚酰胺材料所编织制成，单张流道隔网长度为所用单张离子交换膜的0.5-0.6倍，可采用单层或多层，为了减小流动阻力，可以适当增加流道隔网厚度。