专利名称：螺旋卷式富氧膜元件的制作方法
技术领域：
本申请是关于一种膜式富氧装置。
背景技术：
高分子膜法气体分离相比深冷法、PSA或VPSA方法，是新发展起来的气体分离技术。利用功能高分子对一特定的混合气体进行分离或其中一种成分进行富集，如从空气中制取不同浓度氧、高浓度氮气、从含有挥发性有机气体空气分离出VOC如油气回收、合成氨工业驰放气氢气回收、空气中水汽的脱除、天然气中酸性气体等杂质气体脱除等，膜法分离技术都显示出某些特殊的优势，因而越来越受到各行业人们的重视。膜法气体分离所开发的产品形态，主要有三种:一是中空纤维膜，二是螺旋卷式膜，三是平板式膜；产品形态主要取决于高分子材料对分离对象的本征特性、高分子材料对制膜工艺的适应性以及产品主功能的技术经济性的体现等几方面因素。例如，从空气脱除水汽降低空气露点，在工业领域有重要应用，如压缩空气做仪表风或制动气源，需将空气露点降低到_20°C以下，这类高分子材料只有寥寥几种，有很高的分离系数，但是透气性能很低，因此只有选用中空纤维膜的制膜工艺和产品形态，膜元件单位体积才具有实际意义的透气量。用于气体分离的卷式膜元件，该产品形态主要取决于的是复合膜的皮层材料作为分离功能。由于该复合膜的支撑体是微孔膜或超滤膜，而复合在支撑体表面上的功能性的皮层材料的厚度可控制在0.5-8 μ m,且具有透气性能高的特点，具备了此特点，一般情况下可采用卷式膜结构的产品形式。这种形式的膜的单位面积产气量一般要比中空纤维膜高出一个数量级以上。卷式富氧膜，用于从空气中富集氧，主要制取低浓度富氧空气，用于富氧燃烧节能是它的主要作用；为了使制取低浓度富氧的成套装置的运行费低即设备的动力消耗低，采取负压操作是主要选择，为此，工艺即要求富氧膜或膜组，必须提供大量空气以满足制取富氧空气的需要。以往国内研发此类膜和卷式富氧膜存在产气量小、流量损失大的技术问题。
实用新型内容本实用新型提供一种能够增加产气量和减小流量损失的卷式富氧膜组件。本实用新型提供一种螺旋卷式富氧膜元件，包括中心管和膜组件，所述中心管为一端封闭、一端开口的镂空管，所述膜组件卷绕在所述中心管上，所述膜组件包括富氧膜组和导流网，所述富氧膜组包括叠放的两个富氧膜片及位于两个所述富氧膜片之间的隔网，所述富氧膜组和导流网相间叠放，所述隔网和导流网均具有空气流道。膜组件的各富氧膜片、隔网及导流网按顺序叠放。所述富氧膜片包括无纺布、多孔支撑膜和用于分离空气中氧气和氮气的功能高分子分离层。所述的螺旋卷式富氧膜元件，还包括外壳，所述外壳位于所述膜组件的最外侧，所述外壳和最外侧的所述富氧膜组之间设有所述导流网。所述空气流道为直流道网格结构。所述外壳的材料为玻璃钢或塑胶。所述中心管的材料为钢、合金或硬质塑胶。所述膜组件的各富氧膜片、隔网和导流网的三边通过粘合剂粘合一体，所述膜组件的张口边朝向所述中心管。由于各膜片、隔网及导流网的三边粘接固定起来，形成一个具有设定膜面积的螺旋结构。所述富氧膜组至少有两个。相邻的两个富氧膜组之间设置该导流网。本实用新型的有益效果是:通过设置透气性的富氧膜片及具有空气流道的导流网，使单只膜元件的产气量增加，减少了膜片元件的流量损失。
图1是本实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式
结合附图对本实用新型作进一步详细说明。一种螺旋卷式富氧膜元件，如图1所示，包括中心管5及卷绕在中心管5上的膜组件9。中心管5为一端封闭、一端开口的镂空管，中心管5的镂空处为透气孔4，中心管的开口处为富氧出口 11。膜组件9包括外壳6、富氧膜组10及导流网3，外壳6位于膜组件9的最外侧，富氧膜组10包括叠放的两个富氧膜片I及设于两个富氧膜片I之间的隔网2，富氧膜组10和导流网3相间叠放，且外壳6和最外侧的富氧膜组10之间也设有该导流网3。中心管5所处位置为低压侧，最外层的外壳6所处位置相对于中心管5所处位置为高压侧。中心管的富氧出口 11可以连接真空泵，在负压抽力下，空气中的氧分子和氮分子在负压下从负压侧8透过膜组件9，由于膜组件9有选择的让氧分子比氮分子透过率大，结果在膜组件9低压一侧收集到的空气中氧气浓度增加，富氧空气通过中心管的透气孔4进入中心管5内，并沿图1中箭头B所示方向从富氧出口 11流出；贫氧空气则沿图1中箭头A所示方向从导流网3流出，最终通过膜组件9的端面12排到大气中。富氧膜片I可以是一种由无纺布、多孔支撑膜和具有分离空气中氧气和氮气的功能高分子分离层制成。富氧膜片的参数可以根据要求设计，如氧氮分离系数为2，透气性能参数为:Jo2=8X 1(Γ4 1.5Χ IOX 10_3cm3/cm2.s.cmHg。导流网3和隔网I可以具有直流道网格结构，有效减小气体流动的阻力。中心管5由硬质材料制成，如铝合金、铝、不锈钢或硬质塑料。中心管5上对称加工有透气孔4，各透气孔4的面积和至少两倍于中心孔内孔的截面积。中心管5的一端封闭，如通过封堵头封闭；另一端与真空泵连接。外壳6可以为加厚封皮或厚质塑料或用环氧树脂与玻璃纤维缠绕成的玻璃钢外壳。对于螺旋卷式富氧膜元件，各富氧膜组10的两个富氧膜片I经粘合剂粘合后构成一个类似口袋的结构，该口袋的张口朝向中心管5(即整个膜组件的张口朝向中心管，也即该张口位于整个膜组件的最内侧)，两个相邻的口袋之间设置导流网3。制作时，利用卡具固定中心管5，在拖网上叠放若干富氧膜片1、若干导流网3及若干隔网2，用聚氨脂粘合剂在三边粘合，粘合剂固化成型后，切除富氧膜片两端毛边；驱动中心管5转动，即可完成螺旋卷式富氧膜元件的制作。螺旋卷式富氧膜元件的直径取决于富氧膜片、隔网及导流网的厚度之和。螺旋卷式富氧膜元件的尺寸和性能参数可以根据要求设计，如尺寸力Φ 200X1000,在-0.075MPa，25°C条件下:产气量≥20Nm3/h,氧浓度≥28%。
螺旋卷式富氧膜元件能够用于空气分离制取低浓度氧，该富氧膜元件适于低压操作或负压操作，操作压力范围如:-0.05 -0.08MPa。该富氧膜元件能够用于从空气中富集氧，用于富氧燃烧节能、VOC回收及医用保健等。以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
权利要求1.一种螺旋卷式富氧膜元件，包括中心管和膜组件，所述中心管为一端封闭、一端开口的镂空管，所述膜组件卷绕在所述中心管上，其特征在于，所述膜组件包括富氧膜组和导流网，所述富氧膜组包括叠放的两个富氧膜片及位于两个所述富氧膜片之间的隔网，所述富氧膜组和导流网相间叠放，所述隔网和导流网均具有空气流道。
2.如权利要求1所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，还包括外壳，所述外壳位于所述膜组件的最外侧，所述外壳和最外侧的所述富氧膜组之间设有所述导流网。
3.如权利要求2所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述空气流道为直流道网格结构。
4.如权利要求1所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述外壳的材料为玻璃钢或塑胶。
5.如权利要求4所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述中心管的材料为钢、合金或硬质塑胶。
6.如权利要求1所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述富氧膜片包括无纺布、多孔支撑膜和用于分离空气中氧气和氮气的功能高分子分离层。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述膜组件的各富氧膜片、隔网和导流网的三边通过粘合剂粘合一体，所述膜组件的张口边朝向所述中心管。
8.如权利要求7所述的螺旋卷式富氧膜元件，其特征在于，所述富氧膜组至少有两个。
专利摘要本实用新型公开了一种螺旋卷式富氧膜元件，包括中心管和膜组件，所述中心管为一端封闭、一端开口的镂空管，所述膜组件卷绕在所述中心管上，所述膜组件包括富氧膜组和导流网，所述富氧膜组包括叠放的两个富氧膜片及位于两个所述富氧膜片之间的隔网，所述富氧膜组和导流网相间叠放，所述隔网和导流网均具有空气流道。通过设置透气性的富氧膜片及具有空气流道的导流网，使单只膜元件的产气量增加，减少了膜片元件的流量损失。
文档编号C01B13/02GK203159217SQ20132006991
公开日2013年8月28日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者牛正东, 关有龙 申请人:深圳市长隆能源股份有限公司