[发明专利]一种箱体式膜组件

说明书

技术领域

本发明涉及气体膜分离等技术领域，尤其涉及一种箱体式膜组件。

背景技术

膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有节能环保、操作便捷、费用低廉等优势，已经成为分离科学中重要的手段之一，目前被广泛的用于食品、医药、化工和水处理等领域。膜分离主要是利用混合物中各组分在材料中物理和化学性质的差异来实现混合物的分离过程，膜组件是膜分离技术中的核心部件，其组件的形式主要有：管式膜组件、中空纤维膜组件、平板膜组件和卷式膜组件，一般管式膜主要应用于中高压的分离过程，而平板膜和卷式膜组件主要应用于中低压的分离过程。

针对气体膜分离，最重要的应用包括制氮、富氧、提氢、脱碳、有机蒸气回收和脱湿等，主要优势在于无相变、能耗低、常温运行、占地面积小、操作简便等，应用较普遍的是中空纤维膜和卷式膜，这类膜都满足纯度的需要，但耐压性、耐温性和耐腐蚀性均不尽人意，相对于平板膜和卷式膜组件，管式膜组件的结构简单，组装、更换方便，更具有工业化意义。现有的管式膜组件，一般采用圆筒体外壳，膜管两端均使用支撑板和密封圈等实现密封，该结构对组装的要求很高，相应的制作成本较高，且装填密度一般不大，很难应用于规模化的气体分离。

发明内容

为了克服现有管式膜组件的不足，本发明提供一种膜管装填密度大、膜面积可调节、制作成本低、适于规模化工业应用的箱体式膜组件。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种箱体式膜组件，包括箱体外壳和膜管束单元，箱体外壳设有原料气进口和渗余气出口，膜管束单元设有渗透气出口。原料气进口、渗余气出口和渗透气出口设有圆形法兰。箱体外壳可容纳至少一个膜管束单元，箱体外壳和膜管束单元采用方形法兰连接。

箱体外壳由不锈钢板或其它板材焊接在箱体架子形成，箱体外壳上侧设有一个或多个方形连接口，每个方形连接口通过方形法兰连接一个膜管束单元，方形连接口数目可根据容纳膜管束单元的数目来调节。

膜管束单元主要由装配底板、定距管、螺杆、管板、封头及方形法兰等构成。封头与方形法兰焊接，方形法兰下方依次设置法兰垫圈、管板和垫片；管板上方设有压板。装配底板包括多个膜管固定孔，膜管固定孔采用短钢管焊接在底板上，钢管位置与管板开孔位置相对应。膜管固定孔的数量可以根据需求进行调节。

膜管束单元可容纳至少一根膜管，膜管材料可以为聚合物/陶瓷复合膜、分子筛膜、金属有机骨架膜、陶瓷膜的一种或几种，膜管形式为单管式或多通道式。膜管下端孔采用堵头封堵，并采用胶水密封，膜管穿过管板，装配“O”型圈和压板，通过螺栓实现膜管上端的密封。

膜管束单元包括至少2个定距管，定距管可以固定管板和装配底板之间的间距，定距管内设有螺杆，螺杆上下端分别穿过管板和装配底板并采用螺母固定连接。

本发明的有益效果是：

（1）采用类似抽屉结构，使箱体外壳的每个方形连接口容纳一个膜管束单元，膜管在组装过程中是否被损坏可以通过类似打开抽屉方式被直观的观察出来。

（2）箱体外壳的方形连接口数目可根据容纳膜管束单元的数量来调节，膜管束单元中装配底板的尺寸以及膜管固定孔的数量也可调节，因此所能容纳的膜管数量和处理的气体量可以灵活变化，即装填密度大，更适于规模化工业应用。

（3）由于采用不锈钢板或其它板材直接焊接在箱体架子形成箱体外壳，膜管的一端只需添加适宜尺寸的堵头，另一端用“O”型圈、压板、管板来实现膜组件的密封，设计巧妙，减少了制作复杂性和成本，同时也防止了渗透气和渗余气的返混。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中箱体式膜组件的整体示意图。

图2为箱体式膜组件中箱体外壳的示意图。

图3为箱体式膜组件中膜管束单元的示意图。

图4为箱体外壳的箱体架子的示意图。

其中：

1、封头；2、方形法兰；3、法兰垫圈；4、管板；5、垫片；6、定距杆；7、装配底板。N1：原料气进口；N2：渗余气出口；N3：渗透气出口。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但 这些实施方式并不限本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所作出的结构、方法或者功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明公开了一种箱体式膜组件，主要用于气体分离。本实施方式中以组件的组装实施使用进行说明。