[其他]从混合流体中分离个别流体的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于从含渗透性和非渗透性流体混合物中分离个别流体的装置。流体是通过空心纤维构件加以分离，其中渗透性流体透过空心纤维壁，输送到一收集点。非渗透性流体迂回于纤维间，收集到另一收集点。非渗透性流体迂回于纤维间，收集到另一收集点。

目前已有若干种设计用于从流体混合物中使流体彼此分离的通用装置。在这些装置中，有一种称之为Generon的空气分离体系（道化学公司），是专门为从空气流中分离氧气和氮气而设计的。基本体系是由一束并行放置的空心聚烯烃纤维构成。在纤维束的每一末端，各根纤维由一个环氧树脂制的管板把它们连起来，纤维束中包有一根多孔分配管，该管子沿纤维束的长度方向伸展。纤维束构件安装在一金属圆筒（壳体）的内部分，纤维束的外周边和壳体之间留有空间，管板的前表面和封闭壳体的每一端的平板之间也留有空间。

这种装置的典型操作是高压空气由分配管的开口端通入（另一端封闭）。当空气通过分配管时，它从分配管的多孔中流出，进入纤维束中。氧气组分很容易渗透过纤维壁，并沿着纤维的孔腔流往筒体两端的出口放出，而氮气组分却不容易透过纤维壁。因此，作为非渗透性流体的氮气就迂回于纤维间并由筒体顶部出口排出。

从设计的观点看，上述的空气分离方案并不完全令人满意。当压缩空气通入纤维束中时，作用于每一块管板背面的力会使得管板前后弯曲（即，扰曲），因为每一块管板的前面不存在平衡力。扰曲作用使联接分配管的管板处承受着相当大的应力。因为联接处只占每一块管板的很小面积，所以管板常常在这个接合处开裂，或者在一些其它地方开裂。

本发明则克服上述这个问题。在图示的本发明具体实施例中，由作用于管板背面压力造成的每块管板的扰曲可通过在管板的圆周提供一种机械支撑得以减小。减小扰曲即等于减小应力，因此也就减少开裂。在纤维束一端，机械支撑体是固定的;支撑体的另一端可调节，以适应纤维束的长度变化。

本发明涉及从含渗透性流体和非渗透性流体的混合流体中分离出个别流体的装置，

一个细长形壳体;

一束空心纤维构件，它包含一个细长形、开有许多孔的分配管;

分配管一端开口，另一端封闭，该分配管被一束相互间隔的空心纤维包周在中央，并且该管适于输送流体进入纤维束;

在纤维一端，各空心纤维固定在第一块管板中，在纤维束的另一端，各空心纤维则固定在第二块管板上，每一块管板由树脂材料制备，每一块管板各具有一内表面和外表面;

空心纤维束安装在细长形壳体的内部，使纤维束的外表面和壳体的内表面之间留有一空间;

至少有一个第一种流体出口位于细长形壳体上，该出口与纤维束和壳体间的相连通;

至少还有一个第二流体出口;

至少还有一个第三流体出口;

其中，含渗透性和非渗透性流体的气流以10～1000psia（68千帕（Kpa）～6895千帕（Kpa））的压力输入分配管开口端;

从分配管流出的渗透性流体透过每一空心纤维管壁通过第二和第三流体出口从分离装置排出;

从分配管流出的非渗透性体穿过束状空心纤维间的空间经第一流体出口从分离装置排出;特征在于：

在壳体一端内部安装有一可移动式法兰，并且在壳体内部可前后移动，可移动式法兰具有一内表面和一外表面，内表面上有一个与第一块管相接触的凸棱结构，因此可移动式法兰的内表面和第一块管板的外表面之间留有一定的空间;

有一具有外螺纹的调节环，它与紧挨在可移动法兰的壳体内壁上的内螺纹相啮合，该调节环的内表面与可移动法兰外表面相接触，并且能在壳体内部前后移动，因此，可以调节可移动式法兰的位置。

安装在与可移动式法兰相反一端壳体内面的静止法兰，具有一内表面和一外表面，内表面上有一凸棱结构与第二块管板相接触，因此静止法兰的内表面和第二块管板外表面之间留有一空间。

第二流体的出口穿经可移动法兰，并与可移动法兰的内表面和第一块管板的外表面之间的空相连通;

第三种流体的出口穿经静止法兰，并与静止法兰内表面和第二块管板的外表面之间的空间相连通。

在另一具体实施例中，本发明涉及从含渗透性流体和非渗透性流体混合流体中分离个别流体的方法，由若干步骤组成：

在一细长形壳体的内部放置一束相互间隔的空心纤维，形成一分离装置;

在空心纤维束的中心，安装一细长形、多孔的分配管;

在空心纤维束的一端，将每一空心纤维固定在第一块管板中，在纤维束的另一端将其固定在第二块管板中;