膜筒系统的制作方法_4

文档序号:9552542阅读:来源:国知局
。 阳131] 为了避免灌封树脂在中空纤维膜的孔中向上流动,优选地,在进行步骤C)之前用 密封剂封闭孔的开口。特别优选热石蜡或者优选快速固化的环氧树脂或聚氨醋树脂可W用 于此目的。 阳132] 步骤C)需要塑料端盖。运些端盖优选通过公知的方法注射成型来制备,并且优选 用如上所述的材料制成如上所述的形状。
[0133] 已经发现,如果在端盖被安装在筒元件之上或者之内W前进行预处理,可W增强 端盖与筒元件之间的粘合。特别优选地,端盖,特别是至少与固定层接触的端盖表面的那些 部分,用火焰或化学方法预处理,优选用酸预处理,或者进行机械预处理,优选通过喷砂,W 净化表面,例如去除污染物(例如,手指脂肪(finger化t)),W便轻微地进行表面的化学 改性/活化和/或任选地将其变粗糖,从而改善其与筒元件的粘附/粘贴。运种处理之后, 应小屯、尽量避免再接触或污染处理过的表面。
[0134] 在第一优选实施方案中,端盖然后被滑动到管上。优选可W使用在上文更详细地 描述的有具有较宽内径的第一部分(a)与具有较窄内径的第二部分的端盖。所述盖尽可能 地被滑动到管上,即,直到到达端盖直径较小的部分化)为止。
[0135] 如上所述,在本发明的第二优选实施方案中,使用可W被滑动到管内的盖。所述盖 优选还包含某种标记或凹槽或凸耳或类似装置,W确保盖的正确放置。
[0136] 如上所述,优选使用在与固定层相接触的表面的部分包含间隔物的端盖。所述间 隔物W运种方式设计,其确保所述盖在所述管上或管内中屯、,并且留出形成固定层的树脂 在管与盖之间同样地流动的空间。
[0137] 在步骤d)中,在步骤C)后得到的整个组合件被放置到在离屯、机中的固定件 (fixture)内,其将所述组合件结合在一起。所述离屯、机固定件防止由于离屯、期间的大重 力(G力)导致所述盖从管滑脱。固定件连同优选包含的盖的间隔物确保所述盖在所述管 上或管内中屯、。
[0138]在步骤e)中进行灌封。为此,必须将灌封树脂填充入端盖。运可多种方式来 完成。
[0139] 例如,软管可W连接到端盖W及在离屯、时分配灌封树脂的中央抛油环板。可替代 的方法是在靠近两个端盖处安装两个预填充一次性塑料袋。也可W在灌封前至少部分地预 填充所述端盖。本领域技术人员可W很容易地找到其他的技术方案。
[0140] 所述筒在重力优选超过10G的离屯、机内灌封。离屯、机转速优选100-50化pm,特别 优选150-400巧m,并且特别优选200-350巧m。
[0141] 开始灌封时,灌封仪器的环境溫度应该低于40°C,优选5-30°C,特别优选 10-25Γ,并且非常特别优选15-25Γ。溫度应该如此低,W防止特殊的灌封树脂的过量放 热。然而,在另一个实施方案中,也可W使用也起作用并且需要加热来引发固化且具有可管 理的放热的灌封树脂。因为运些导致更多的能量输入,第一种可选方案是优选的。 阳142]把灌封树脂填充进端盖需要几分钟到几个小时。优选为1分钟至1小时,特别优 选5分钟至45分钟,特别优选10分钟至30分钟。
[0143] 优选地,灌封树脂的量与端盖的空体积完全匹配。运是为了避免在入口 /出口开 口与端盖靠近设置的情况下灌封树脂在流体入口/出口开口的溢出。作为额外的优点,避 免了灌封树脂的浪费。
[0144] 完成灌封树脂的固化之后,将筒从离屯、机中取出并冷却,优选自然冷却。
[0145] 在步骤f)结束时,端盖与管板的端部被切断,W打开中空纤维膜的孔。如上所述, 优选使用带有标记的端盖,所述标记说明必须进行最终切割W保证总是具有同样的筒长度 的位置。 阳146]在优选的方法中,首先对所述筒用带银在切割线下粗切。然后,对端盖进行最终切 害d,直到切割线。为了获得适当的切割并且不损坏,特别优选在端盖与管板被切断之前和/ 或期间,将纤维加热到略高于其Tg。优选地,切割之前加热至少5分钟。例如可w通过红外 灯或热空气枪进行加热。 阳147] 预期在膜分离装置中使用本发明的筒元件。所述装置优选包含单个或多个筒体外 壳(例如,参见图5)。筒体外壳优选由压力稳定管制成,并且优选包含进料盖和保留物盖。 筒体外壳的管的优选材料是不诱钢或侣。优选地,筒体外壳的内部形状尽可能地匹配筒元 件的外部形状。筒体外壳的内径优选宽于筒元件的外径,W允许在筒体外壳的内表面和筒 元件的外表面之间放置密封装置,优选0形环。运种密封元件是分离筒元件周围的渗透物 与保留物气氛所必需的。筒体外壳有多种设计方案。一种方案是使用具有其中可W放置0 形环的凹槽的外壳,另一种方案是使用0形环被集成的外壳。也可W使用具有集成的0形 环的进料盖与保留物盖。相应的技术方案是本领域已知的,并且可W容易地被本领域技术 人员找到。
[0148] 然而,最优选使用包含端盖的筒元件:所述端盖的外径小于端盖重叠筒管的区域 (参见图3)内的外径的部分(参见图3)。运种较小的外径在端盖的外表面与筒体外壳的 内表面之间形成优选0形环的密封装置的空间。所述设计相比其他设计具有几个优点。一 个优点是在放置0形环的区域内的较细的外径保证了0形环不能超过端盖的外径加宽的地 方再滑动,即,0形环不能滑动到流体入口 /出口开口后面的地方。另一个优点是,0形环可 W简单地滑过筒元件,并且可W使用简单的筒体外壳。因此,没有必要使用具有集成的密封 元件等的昂贵外壳或外壳盖。第Ξ个优点是,根据本发明的塑料端盖的使用导致筒元件的 端部具有确切形状并且没有损坏,如同现有技术的方法中一样。因此,可重现地完全匹配筒 元件的外形与筒体外壳的形状是很容易的。运对于现有技术水平下的筒元件非常困难。因 此,本发明的筒元件可W确保非常良好的密封。
[0149] 在优选实施方案中,0形环被用于在所述筒被放入其外壳内之后通过使0形环滑 过所述筒的每一端而密封外壳内的筒元件。随后安装进料盖/保留物盖。通常每侧需要两 个0形环来进行每个方向的密封。然而,进料盖/保留物盖的凹槽被设计为使得单个0形 环在所有需要的方向上密封,如图6中所示。所述0形环通过使用夹具(clamps)或法兰系 统进行压缩。每一侧仅仅需要一个0形环,其在Ξ个方向上被密封。可替代地,通过改变注 塑模具的设计,0形环也可W被集成进端盖。为了最小化复杂性并且降低成本,优选在外壳 设计内具有0形环凹槽。
[0150] 本发明的膜分离元件可W被用于分离不同种类的流体混合物。它可W用于含水的 液态流体混合物的分离。然而,优选它被用于气体或蒸汽混合物的分离。特别优选它被用 于沼气提纯、氮或&回收或提纯、合成气比值调节,N2或0 2富集、气体干燥或诸如烟道气的 气流的C〇2去除。 阳151] 测量方法: 阳152]A)热膨胀系数 阳153] 热膨胀系数根据ISO11359-2测定。
[0154]B)溫度稳定性
[01巧]材料在此开始变形的溫度,也被称为热变形溫度,与其玻璃化转变溫度有关。热变 形溫度根据标准方法ASTMD648测定。 阳156]C)端盖的聚合物W及固化灌封树脂的收缩。 阳157] 热塑性部分的二维成形收缩是注射成型方法相关的典型现象,由成型周期期间W 及之后的体积收缩引起。收缩W模具的内径与完全固化的灌封的外径之间的差使用测微计 进行测量。
[0158]D)灌封树脂的玻璃化转变溫度 阳159] 玻璃化转变点根据ASTME1356通过DSC测量,或者根据ISO6721:11通过DMA测 量,其中tan( δ)的峰值被取为玻璃化转变点。 阳160]巧灌封树脂的弯曲强度阳161] 按照标准方法ISO187进行测量。 阳162]巧断裂伸长率
[0163] 与弯曲强度同样的测量方法。
[0164] G)灌封树脂的固化溫度 阳1化]灌封树脂开始固化的溫度。
[0166] H)灌封树脂的胶化时间
[0167] 用200克灌封树脂填充直径为4厘米、高度为10厘米的杯,并且插入棒。当玻璃 制成的5mm粗、15cm高的棒在树脂中保持直立,所述树脂被认为是胶化的。 阳168] I)混合后灌封树脂的粘度 阳169] 在20°C下,根据标准方法DIN53211使用流出杯测量粘度。 实施例
[0170] 下文公开的实施例旨在用于本发明的说明W及更深理解。它们不能被解释为W任 何方式限制本发明的范围。 阳171] 实施例1:筒元件的制备
[0172] 购自EvonAFibersGmbH的P84HT-325中空纤维膜束是通过将纤维切割至所需 的一定长度并将所述的束滑动进入尼龙套筒(Nylonsleeve)而形成的。所述的束被滑动 入内径为约100mm的不诱钢筒管内,并置于中屯、。所述筒管具有2.5mmW下的薄壁,并且在 两端具有一系列小的8mm的孔,见图2中的(2)与(3)。所述的孔允许灌封树脂渗透穿过筒 管。在筒管的一端,也是在安装端盖后可见的第二排孔(见图2中的(1))被钻孔,通过所 述孔渗透气体将在筒的操作期间流出。切割聚丙締网片、折叠并放置在筒管与纤维束之间。 然后,用热石蜡封闭所有纤维端部,W防止灌封树脂在灌封过程期间在纤维孔内向上流动。
[0173] 使用用No巧1 (PP0/PS-共混物)制成并且根据图1设计的端盖。将所述塑料端盖 安装到所述筒管上之前,首先,将它们火焰处理几秒钟W去除污染物(例如,手指脂肪),并 且进行轻微化学改性/表面活化W获得更好的粘附。
[0174] 然后,将整个筒放置到离屯、机中的固定件内,其将所述组合件结合在一起。 阳1巧]使用环氧树脂(购自Hexion的EPIK0TEResin828LVELW及固化剂EPIKURE3055)作为灌封树脂。为了用环氧树脂填充端盖,软管被附接到端盖W及在离屯、时分配环氧 树脂的中央抛
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