专利名称：防静电卷式膜分离器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于油气回收膜分离器，另外还涉及其制备方法。
背景技术：
为了减少油气蒸发造成的环境污染和安全隐患等诸多问题，我国目前正在 制定符合我国国情的油气排放标准。当油气排放标准出台后，我国加油站都必 须进行油气回收系统的安装与改造。膜法油气回收技术具有高效、节能、操作 简单和不产生二次污染并能回收有机溶剂等特点，是一种经济实用的油气回收 技术。而膜法油气回收技术的核心在于用于油气回收的新型膜分离器的开发。 用于气体分离的巻式膜分离器是由壳体和膜组件组成。通常壳体采用金属外壳，外壳是双法兰结构， 一端法兰有渗透气出口，原 料气入口设计在有渗透气出口法兰的壳体外侧。尾气出口在壳体的另一端。膜组件是由平板膜巻制而成，通常将两张膜的三边密封，组成一个膜叶。 为使两张膜间保持间隙便于渗透气流过，在两张膜之间夹入多孔支撑材料，形 成所谓的渗透气通道；膜叶与膜叶同样铺上多孔支撑材料，形成所谓的原料气 通道。用多孔收集管依次缠绕多层膜叶，形成膜组件。根据膜叶的数目不同， 形成各种规格的膜组件。膜组件的两端装有导流板，导流板与金属收集管之间 用胶固定，膜组件与收集管的位置随之固定。膜组件的渗透气通道与收集管相 连，通过壳体的渗透气出口将渗透气排出；原料气通道与壳体的原料气入口相 连；尾气通过壳体的尾气出口排出分离器外。在实际操作过程中，原料气通过原料气入口，经过膜组件的导流板，进入 膜组件，在压差的驱动下， 一部分气体透过膜，流过膜叶内部并经收集管，经 过渗透气出口流出分离器；而另一部分气体，沿着膜表面，在膜组件的另一端 形成尾气，通过分离器的尾气出口排出分离器。在有机蒸气等易燃易爆气体分离过程中，需要在膜分离器内部防静电功 能，以加强其使用的安全性，但传统的巻式膜分离器不具有防静电功能；同时传统的膜组件采用的是两端可拆卸的法兰结构，膜分离器的装卸过程较为复杂；另外膜组件两端的导流板依靠胶与金属收集管固定，在实际操作中，经常 发生由于胶的老化或脱落，发生膜组件与金属收集管错位现象，使膜组件无法 正常使用。
发明内容
本发明的百的是克服上述不足问题，提供一种防静电巻式膜分离器，具有 防静电功能，结构简单，安装方便，广泛适用于有机蒸汽、油气回收等易燃易 爆气体分离。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是防静电巻式膜分离器，金属 壳体内装有膜组件，膜组件的多孔收集管为金属收集管，内部渗透气体通道、 原料气体通道内设置导电金属丝或网，膜组件金属收集管与金属壳体接连。所述膜组件两端装有金属导流板，金属导流板与金属收集管固定连接。所述膜组件内部的渗透气通道内放置金属丝或金属网，金属丝或金属网与 金属收集管相连；原料气通道内放置金属丝或金属网，金属丝或金属网与金属 导流板相连；金属导流板与金属收集管之间增设定位螺钉；在膜组件与壳体之 间放置金属弹簧，与壳体相连。所述金属丝间距为0-200mm，最好为5-lOOmm;金属网网格并且间距为 0-200ram，最好为5-100mm。所述金属丝或金属网为具有导电性能的金属制成，如不锈钢、碳钢、铝合 金、铜、镍等。所述的渗透气通道为膜组件内部两张膜片所形成的膜叶内部夹入一层或 多层多孔支撑材料层，形成渗透气通道，渗透气通道与金属收集管相通。所述的原料气通道为膜组件内部两张膜叶之间夹入一层或多层多孔支撑 材料层，形成原料气通道，与壳体上的原料气入口相通。所述膜组件是由平板膜巻制而成的，平板膜是由多孔支撑底膜和具有气体 分离作用的分离层组成的。所述多孔支撑底膜包括醋酸纤维素(cellulose acetates),纤维素衍生 物(cellulosic derivatives),硝酸纤维素(cellulose nitrates),乙基纤维素(ethyl cellulose),聚酰胺(polyamides)，聚酰亚胺(polyimides)， 聚酯(polyester)，聚碳酸酯(polycarbonates)，共聚碳酸酯(copolycarbonate ester),聚(多)醚(polyether)，聚醚酮(polyetherketones)，聚醚酰亚 胺(polyetherimides)，聚醚砜(polyethersulfones)，聚砜(polysulfones)， 聚苯并咪唑(polybenzimidazoles)，聚丙烯腈(polyacrylonitrile)，聚乙 烯醇(polyvinylalcohol)，聚氯乙烯(polyvinylchloride)，聚偶氮芳烃(polyazoaromatics)，聚苯醚/聚亚苯基氧/聚2， 6-二甲基-1， 4-苯醚 (polyphenylene oxide)/poly(2,6-dimethylphenylene oxide)，聚脲(polyureas)，聚氨基甲酸乙酉旨(polyurethanes)，聚酰肼(polyhydrazides)， 聚偶氮甲碱/聚甲亚胺(polyazomethines)，聚(縮)醛(树脂)(polyacetals)， 苯乙烯一丙稀腈共聚物(styrene-acrylonitrile copolymers),溴代聚二甲 苯醚(brominated poly(xylene oxide))， 磺化聚二甲苯醚(sulfonated poly (xylene oxide))， 四卣代聚碳酸酯 (tetrahalogen-substituted polycarbonates), 四卣代聚酉旨(tetrahalogen-substituted polyesters), 聚酰胺亚胺(polyamideimides)，聚酰亚胺酯(polyimide esters),聚醚砜 酮(PPESK) /二氮杂萘联苯型聚芳醚砜酮(poly(phthalazine ether sulfone ketone))或磺化聚醚砜酮(PPESK) /磺化二氮杂萘联苯型聚芳醚砜酮(sulfonated poly(phthalazine ether suli"one ketone)) 等以及材料之间 的共混与改性。所述分离层为聚二甲基硅氧垸(polydimethylsiloxane (PDMS))，聚硅氧 烷(polysi loxanes)，硅橡胶(si 1 icone rubbers )，天然橡胶(nature rubbers)， 乙烷一丙稀(二烯)橡胶(ethane-propene(diene) rubbers) , 丁二烯腈橡胶(nitrile butadiene rubbers), 聚乙烯醇(polyvinylalcohol)， 聚氧化 二甲苯(polyphenylene oxide)， 聚氧乙烯(polyethylene oxide)， 多炔(polyacetylenes)，聚4一甲基戊烯(poly(4-methylpentene)),聚三甲基 硅丙炔 poly(trimethylsilylpropyne), 聚乙烯基三甲基硅烷 poly(vinyltrimethylsilane)，聚亚胺酯(polyurethanes)，聚醚氨酯(polyetherurethanes) PEU，聚醚嵌段酰胺(Polyether block amide)或全两端的金属导流板与金属收集管之间增加定位螺钉，增强膜组件与金属收集管导电性能，在应用过程中膜分离器外壳接地即可。
-图1为本发明膜组件的两层多孔支撑材料上金属丝的放置示意图。图2为本发明膜组件的两层多孔支撑材料上金属网的放置示意图。图3为本发明膜组件的单层多孔支撑材料上金属丝(网)的放置示意图。图4为本发明膜分离器结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，但不限于实施例。 实施例1:防静电巻式膜分离器，金属壳体内装入巻式膜组件，膜组件的多孔收集管 为金属收集管，两端装有金属导流板，金属导流板与金属收集管固定连接。膜 组件内部的渗透气通道的两层多孔支撑层10之间均匀放置金属丝11如图1 所示，金属丝与金属收集管相连；原料气通道的两层多孔支撑层之间放置金属 丝如图1所示，，金属丝与金属导流板相连；金属丝间距10nrai，金属导流板与 金属收集管之间增设定位螺钉；在膜组件与壳体之间放金属弹簧，使膜分离器 具有导电性。 实施例2:防静电巻式膜分离器，在金属壳体内装入巻式膜组件，膜组件的多孔收集 管为金属收集管，两端装有金属导流板，金属导流板与金属收集管固定连接。 膜组件内部的渗透气通道的两层多孔支撑层IO之间均匀放置金属网12，如图 2所示，金属网与金属收集管相连；原料气通道的两层多孔支撑层之间放置金 属网如图2所示，金属网与金属导流板相连；金属网网格间距lOmrn，金属导 流板与金属收集管之间增设定位螺钉；在膜组件与壳体之间放置金属弹簧，使 膜分离器具有导电性 实施例3防静电巻式膜分离器，在金属壳体内装入巻式膜组件，膜组件的多孔收集 管为金属收集管，两端装有金属导流板，金属导流板与金属收集管固定连接。氟聚合物(perfluorinated polymer)等。所述金属外壳为不锈钢、碳钢、铝合金等金属材料制成的圆筒形壳体，单 端具有可拆卸的法兰，法兰端有渗透气出口与金属收集管连通，原料气入口开 设在渗透气出口法兰端的壳体上，尾气出口开设在另一端壳体上。本发明的防静电巻式膜分离器的制备方法主要包括膜组件和壳体的制备第一步膜组件的制备先将平板膜巻制成巻式膜组件，通常将两张膜的三 边密封，组成一个膜叶，膜叶内放置多孔支撑材料形成渗透气通道，在渗透气 通道的多孔支撑材料上均匀放置一定数量的金属丝，金属丝或金属网与金属收 集管相连接，形成导体；两张膜叶之间夹入多孔支撑材料层，形成原料气通道， 在原料气通道的多孔支撑材料上均匀放置一定数量的金属丝或金属网，原料气 通道中的金属丝或金属网与膜组件的两端金属导流板相连，形成导体。金属丝 之间的距离在0-200mm，最好在5-100mm;金属网的网格的距离在0-200mm， 最好在5-100mm;金属导流板与金属收集管之间用定位螺钉固定，膜组件与金 属收集管的位置随之固定，同时金属导流板与金属收集管形成导体；第二步膜分离器的制备与装配:膜组件由圆筒形膜分离器外壳的可拆卸法 兰处装进，原料气入口开设在法兰附近的壳体上，原料气通过壳体的原料气入 口，通过膜组件的原料气通道进入膜组件；分离器外壳法兰的一端有渗透气出 口，与膜组件的金属收集管相通，形成与外部连通的渗透气出口；尾气出口在 壳体的另一端，膜组件与金属壳体之间安装金属弹簧，使膜组件与壳体之间形 成完整的导体。本发明与同类产品相比具有显著特点本发明膜分离器在膜组件渗透气通道的多孔支撑材料上均匀放置一定数 量的金属丝或金属网，金属丝或金属网与金属收集管相通，形成导体；在原料 气通道的多孔支撑材料上均匀放置金属丝或相应要求的金属网，金属丝或金属 网与膜组件的两端金属导流板相连，形成导体。金属导流板与金属收集管通 过定位螺丝相连，在膜组件与壳体之间增设金属弹簧，使膜分离器形成完整的 导电体。在使用过程中，减少分离器内部所产生的静电，具有防静电功能。壳 体结构简单，采用单法兰结构后，简化分离器的外形结构，装配简单。膜组件膜组件内部的渗透气通道的一层多孔支撑层IO之伺均匀放置金属丝11或金属 网12，如图3 (a)、 (b)所示，金属丝或金属网与金属收集管相连；原料气通 道的一层多孔支撑层之间放置金属丝或金属网，也如如图3所示，金属丝或金 属网与金属导流板相连；金属丝间距10mm，金属导流板与金属收集管之间增 设定位螺钉；在膜组件与壳体之间放置金属弹簧，使膜分离器具有导电性。 实施例4:按下述方法制备膜分离器，将平板膜巻制成巻式膜组件，如图3所示， 通常将两张膜4的三边密封，组成一个膜叶。为使两张膜间保持间隙便于渗透 气流过，形成渗透气通道7，在膜叶之间的多孔支撑材料上夹入一层金属丝或 金属网，金属丝或金属网与多孔金属收集管5相连；膜叶与膜叶之间构成膜组 件的原料气通道8。在原料气通道内的多孔支撑材料上均匀铺上金属丝或金属 网，金属丝或金属网与膜组件的金属导流板2相连。金属导流板与金属收集管 之间用定位螺钉1固定，膜组件与金属收集管的位置随之固定，同时增强膜组 件的导电性能。膜分离器的金属导流板壳体之间增设金属弹簧9，使膜组件与 壳体成为完整的导电体。在使用过程中膜分离器的金属外壳3接地，即可有效 消除在气体分离过程中的静电效应。 实施例5:采用实施例3所制得的膜组件，将膜分离器的金属外壳设计为单端可拆卸 的法兰结构6，圆筒状结构，如图4所示，法兰上带有渗透气出口，与膜组件 的收集管相连，原料气入口设计在渗透气出口附近的壳体上，而尾气出口设置 在分离器的另一端壳体上，膜组件直接从可拆卸法兰处装入。这种结构的分离 器，外形简单，易于装配，非常适合于气体分离领域使用。
权利要求
1、防静电卷式膜分离器，金属壳体内装有膜组件，其特征是膜组件的多孔收集管为金属收集管，渗透气体通道、原料气体通道内设置导电金属丝或金属网，膜组件与壳体接通。
2、 根据权利要求1所述的防静电巻式膜分离器，其特征是膜组件两端装 有金属导流板，金属导流板与金属收集管固定连接。
3、 根据权利要求2所述的防静电巻式膜分离器，其特征是膜组件内部的 渗透气通道内放置金属丝或金属网，金属丝或金属网与金属收集管相连；原料 气通道内放置金属丝或金属网，金属丝或金属网与金属导流板相连；金属导流 板与金属收集管之间增设定位螺钉；在膜组件与壳体之间放置金属弹簧，分别 与壳体相连。
4、 根据权利要求l所述的防静电巻式膜分离器，其特征是金属丝间距为0-200ram，最好为5-100mm;金属网网格并且间距为0-200,，最好为5-lOOmm。
5、 根据权利要求l所述的防静电巻式膜分离器，其特征是金属丝或金属 网为具有导电性能的金属制成，如不锈钢、碳钢、铝合金、铜、镍。
6、 根据权利要求1所述的防静电巻式膜分离器，其特征是膜组件是由平板膜巻制而成的，平板膜是由多孔支撑底膜和具有气体分离作用的分离层组成 的。
7、 根据权利要求l所述的防静电巻式膜分离器，其特征是多孔支撑底膜包括醋酸纤维素，纤维素衍生物，硝酸纤维素，乙基纤维素，聚酰胺，聚酰亚 胺，聚酯，聚碳酸酯，共聚碳酸酯，聚(多)醚，聚醚酮，聚醚酰亚胺，聚醚 砜，聚砜，聚苯并咪唑，聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚偶氮芳烃，聚苯醚/聚亚苯基氧/聚2，6-二甲基-1，4_苯醚，聚脲，聚氨基甲酸乙酯，聚酰肼，聚 偶氮甲碱/聚甲亚胺，聚(缩)醛(树脂)，苯乙烯一丙稀腈共聚物，溴代聚二 甲苯醚，磺化聚二甲苯醚，四卤代聚碳酸酯，四卤代聚酯，聚酰胺亚胺，聚酰 亚胺酯，聚醚砜酮(PPESK) /二氮杂萘联苯型聚芳醚砜酮或磺化聚醚砜酮(PPESK) /磺化二氮杂萘联苯型聚芳醚砜酮等以及材料之间的共混与改性。
8、根据权利要求1所述的防静电巻式膜分离器，其特征是所述分离层为聚二甲基硅氧垸，聚硅氧烷，硅橡胶，天然橡胶，乙烷一丙稀(二烯)橡胶,丁二烯腈橡胶，聚乙烯醇，聚氧化二甲苯，聚氧乙烯，多炔，聚4一甲基戊烯， 聚三甲基硅丙炔，聚乙烯基三甲基硅垸，聚亚胺酯，聚醚氨酯PEU，聚醚嵌段酰 胺或全氟聚合物。
9、 根据权利要求1所述的防静电巻式膜分离器，其特征是金属外壳为不锈钢、碳钢、铝合金等金属材料制成的圆筒形壳体，单端具有可拆卸的法兰， 法兰端有渗透气出口与金属收集管连通，原料气入口开设在渗透气出口法兰端 的壳体上，尾气出口开设在另一端壳体上。
10、 防静电巻式膜分离器的制备方法，其特征是其主要包括膜组件和壳 体的制备第一步、膜组件的制备先将平板膜巻制成巻式膜组件，通常将两张膜的 三边密封，组成一个膜叶，膜叶内放置多孔支撑材料形成渗透气通道，在渗透 气通道的多孔支撑材料上均匀放置一定数量的金属丝，金属丝或金属网与金属 收集管相连接，形成导体；两张膜叶之间夹入多孔支撑材料层，形成原料气通 道，在原料气通道的多孔支撑材料上均匀放置一定数量的金属丝，金属丝之间 的距离在0-200mm，最好在5-IOO咖；也可以放置一层金属金属网；金属网的网 格的距离在0-200mm，最好在5-lOOmra;巻式膜组件的两端与金属导流板连接， 原料气通道中的金属丝或金属网与膜组件的两端金属导流板相连，形成导体， 金属导流板与金属收集管之间用定位螺钉固定，膜组件与金属收集管的位置随 之固定，同时金属导流板与金属收集管形成导体；第二步膜分离器的制备与装配膜组件由圆筒形膜分离器外壳的可拆卸法兰处装进，原料气入口开设在法兰附近的壳体上，原料气通过壳体的原料气入口，通过膜组件的原料气通道进入膜组件；分离器外壳法兰的一端有渗透气出 口，与膜组件的金属收集管相通，形成与外部连通的渗透气出口；尾气出口在 壳体的另一端，膜组件与金属壳体之间安装金属弹簧，使膜组件与壳体之间形 成完整的导体。
全文摘要
本发明涉及膜分离器。防静电卷式膜分离器，金属壳体内装有膜组件，其特征是膜组件的多孔收集管为金属收集管，渗透气体通道、原料气体通道内设置导电金属丝或金属网，膜组件与壳体接通。本发明膜分离器在膜组件内放置一定数量的金属丝或金属网，金属丝或金属网与金属收集管相通，形成导体；在原料气通道的多孔支撑材料上均匀放置金属丝或相应要求的金属网，分离器形成导体。在使用过程中，减少分离器内部所产生的静电，具有防静电功能。壳体结构简单，采用单法兰结构后，简化分离器的外形结构，装配简单。膜组件两端的金属导流板与金属收集管之间增加定位螺钉，增强膜组件与金属收集管导电性能，在应用过程中膜分离器外壳接地即可。
文档编号B01D53/22GK101239279SQ200710158400
公开日2008年8月13日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者任吉中, 尹中升, 常仁利, 晖 李, 肖钟如, 花开胜, 邓麦村, 军 邢, 邵海玲 申请人:天邦膜技术国家工程研究中心有限责任公司