[实用新型]一种新型中空纤维膜接触器

说明书

技术领域

本实用新型涉及膜接触器技术领域，特别涉及一种新型中空纤维膜接触器。

背景技术

常见的气/气、气/液、液/液分离操作都需要进料混合流体(第一流体)与吸收或洗涤流体(第二流体)在设备内相互接触，甚至充分混合，使待分离物的浓度在两流体之间重新分配并接近平衡——待分离物在第一流体中的溶解度通常低于其在第二流体中的溶解度，然后再分离，从而降低待分离物质在第一流体中的含量，达到一定程度的分离。

随着膜技术的发展，膜接触器已经能够实现部分化工、医药、环保等方面的分离操作。传统分离中的第一流体与第二流体被膜分隔开来，待分离物质穿过选择性渗透膜从第一流体进入第二流体，实现分离。因为两流体不接触，避免两流体的相互夹带，也避免了液泛、雾沫夹带、起泡等现象。

传统的膜接触器如图1所示，包括：膜壳1’、中空纤维膜丝2’、封头3’、管板4’、中心管5’、第一管口8’、第二管口7’、第三管口6’和第四管口9’，中心管5’上有隔板10’以及矩形的分流孔51’。

目前单个膜接触器在分离效果上还不是很好，第一流体从中心管进入膜接触器，流体通过中心管上的分流孔径向穿过膜丝外侧，待分离物通过膜丝渗透到膜丝内，被第二流体吸收。第二流体吸收待分离物分为物理吸收、化学吸收；物理吸收时随着待分离物在第二流体内的溶解，膜丝两侧待分离物的渗透扩散动力降低；化学吸收是第二流体内的某个组分与待分离物发生化学反应，第二流体内的待分离物浓度几乎为零、且增量少。

结合图2，第一流体从第一管口8’进入中心管5’，从分流孔51’出来，壳程的流动轨迹定性分为3种(箭头方向)：第一轨迹11’在中心管5’与中空纤维膜丝2’之间环形缝隙内向前流动，最后直接由分流孔51’进入中心管5’；第二轨迹12’径向流向中空纤维膜丝2’，然后轴向在中空纤维膜丝2’内向前流动，在后面又径向流入中心管5’；第三轨迹13’径向穿过膜丝束，在膜丝束与膜壳内侧之间环隙流动，在后面径向穿过中空纤维膜丝2’进入中心管5’；最后第一流体在中心管5’内混合，出膜接触器，其分离过程结束。

以上3种轨迹在总第一流体中的流量占比大致为：第二轨迹12’比例最大、第三轨迹13’次之、第一轨迹11’最少，三者与膜接触的机会多寡不同因而产生待分离物的分离程度差别。第二轨迹12’全程都与膜丝外表面接触，所以全程都有机会发生待分离物质的渗透扩散；第三轨迹13’只在两次的径向流动过程中与膜丝外表面接触，能够发生渗透扩散；第一轨迹11’在其整个流动路程中只有一部分与膜丝外表面接触，通常该部分流体是层流，待分离物在第一流体内要靠单纯的扩散才能有机会发生渗透扩散，传质阻力大，因此属于第一轨迹11’的流体只有极少部分待分离物发生分离。属于第二轨迹12’的流体虽在全程都与膜接触，但膜丝内外的待分离物的推动力在不断下降，后面渗透扩散速度肯定下降甚至停滞；这种情况下如果是第一轨迹11’或第三轨迹13’上的流体，肯定会产生较大的传质推动力。

加之膜接触器在封装过程中，膜丝之间相互独立，出现局部膜丝装填过疏或过密，导致膜丝束的装填密度不均一。因此传统的膜接触器在整个壳程的流道上第一流体分配不均匀，最后分离效果不理想。

实用新型内容

本实用新型提供了一种新型中空纤维膜接触器,使待分离流体在进行分离过程中增加一次混合再分配，提高了膜丝周围流体的组分均匀性。

一种新型中空纤维膜接触器，包括膜壳，穿过所述膜壳的中心管以及安装在所述膜壳内且围绕在所述中心管周围的中空纤维膜丝，所述膜壳的两端设有密封的封头，所述封头上设有溶液进出口，所述中心管上有第一隔板以及分流孔，所述膜壳内设有截流的第二隔板，所述第二隔板的内周与所述中心管的外壁连接，所述第二隔板的外周与所述膜壳的内壁之间形成过流通道，所述中空纤维膜丝穿过所述第二隔板。

本实用新型在膜接触器内增加第二隔板后，第一流体进入中心管后，从分流孔出，径向穿过膜丝束，与无隔板膜接触器相对比，所有流体在第二隔板前部均至少经历一次完整的径向流动；在流过第二隔板与壳体内侧之间的环隙(过流通道)之前，流道变小，发生紊流乃至湍流，进行混合，保证跨过隔板的第一流体成分均匀，并且所有流体再至少经历一次完整的径向流动。所述第二隔板的厚度为0.5～2cm。隔板直径比膜丝束直径大0.3～1cm，小于壳体的内径。溶液进出口为第二流体的进出口，中心管通入第一流体。

为了进一步提高第一流体经过过流通道时的均匀性，优选的，所述第二隔板的边缘设有旋流通道。旋流通道的设置可以在过流通道处形成旋流，进一步提高第一流体的均匀性。