CN100423814C - 从空气中分离/回收富氧空气的方法、其装置和气体分离膜组件 - Google Patents

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Abstract

一种从空气中分离和回收富氧空气的方法，包含，使用一种气体分离膜组件，其中由形成与用于收集和排出渗透气的芯管中空部分相通的渗透气通道的渗透侧隔片和夹着所述隔片的两个平膜式气体分离膜组成的层压材料和形成原料气通道的进料侧隔片以螺旋式缠绕在芯管周围，以使层压材料和进料侧隔片交替叠加，当通过送风设备将空气进料到原料气通道时，通过抽真空设备将芯管中空部分抽真空到95kPaA(绝对压力)或更低，以使最大送风量和最大静压力除以气体分离膜的有效膜面积分别是100m3/min·m2或更低和4000Pa/m2或更低，以从芯管中空部分分离和回收富氧空气。通过此方法，富氧空气可从空气中以高分离效率分离和回收。

Description

从空气中分离/回收富氧空气的方法、其装置和气体分离膜组件
技术领域
本发明涉及使用一种螺旋型气体分离膜组件，其中平膜式气体分离膜缠绕在芯管周围，从空气中有效地分离和回收富氧空气的方法。它也涉及一种具有便利结构的气体分离膜组件，适于从空气中分离和回收富氧空气。
背景技术
平膜式气体分离膜缠绕在芯管周围的螺旋型气体分离膜组件，通常具有的构造是，用于形成渗透气通道的渗透侧隔片(spacer)夹在平膜式气体分离膜之间，所述膜附着于芯管以使渗透气通道与芯管中的中空部分相通，并且膜和进料侧隔片一起缠绕在芯管周围以形成原料气通道。
这样一种螺旋型气体分离膜组件具有简单结构并易于制造，但由于相比中空纤维型气体分离膜组件具有较低的分离效率，而提供低浓度的分离/回收气体。这样，它在实践中还没有必要优先使用。
日本专利申请早期公开公布No.6-262026已经公开，在用于分离空气的螺旋型气体分离膜组件中，为了防止压力损失导致的性能下降，从缠绕的开始端到末端，渗透气通道逐渐做得更厚。然而，此分离膜组件是供进料压缩空气而分离和回收高浓缩氮气的。此公布没有公开从空气中分离和回收富氧空气的方法，其中进料侧基本是在大气压而渗透侧是在减压的情况下。
使用气体分离膜组件从空气中分离和回收富氧空气不可避免地涉及排出富氮空气。在一种方法中，其中加压空气进料到气体分离膜组件，在渗透侧获得基本在大气压下的富氧空气，而在非渗透侧获得高压下的富氮空气。也就是说，在进料加压空气的方法中，作为结果共生产的富氮空气必须被压缩作为进料空气。空气中所含氮气是氧气的四倍。因此，鉴于压缩含氮进料空气的能量，进料加压空气的方法在能量上是相当低效和不利的。而且，因为对螺旋型气体分离膜组件的进料侧施加压力，所以分离膜组件必须被放置在具有进料侧、非渗透侧和渗透侧喷嘴的耐压容器中，或者作为另一个选择，至少分离膜组件的最外部分必须是足够耐压的结构或膜。另外，压力调节设备如阀门必须配置在气体通道中的指定位置，以保持进料侧的压力。这样，此方法就需要额外的组件和/或结构。
参考文献列表
专利文件1：日本专利申请早期公开公布No.6-262026
发明内容
本发明要解决的问题
本发明的目的是提供一种使用螺旋型气体分离膜组件从空气中有效分离和回收富氧空气的方法，和能够适合用于从空气中有效分离和回收富氧空气的方法的螺旋型气体分离膜组件。
解决问题的方法
本发明提供了从空气中分离和回收富氧空气的方法，包含：
提供气体分离膜组件，其中，
包含用于形成与用于收集和放出渗透气的芯管中的中空部分相通的渗透气通道的渗透侧隔片和两个夹着所述隔片的平膜式气体分离膜的层压材料，和
用于形成原料气通道的进料侧隔片
被螺旋式缠绕在芯管周围，以使层压材料和进料侧隔片被交替叠加，
当通过送风设备将空气进到原料气通道时，通过抽真空设备将芯管中空部分抽真空到95kPaA(绝对压)或更低，以使最大送风量和最大静压力除以气体分离膜的有效膜面积分别是100m3/min·m2或更少和4000Pa/m2或更少，从芯管的中空部分分离和回收富氧空气。
气体分离膜组件优选具有多个层压材料；每一层压材料包含渗透侧隔片，以形成与用于收集和放出渗透气的芯管的中空部分相通的渗透气通道，和两个夹着隔片的平膜式气体分离膜；层压材料和进料侧隔片一起螺旋式缠绕在芯管周围以形成原料气通道，以使层压材料和进料侧隔片交替叠加(superimposed)。
气体分离膜组件中，渗透侧隔片和进料侧隔片的厚度比优选1∶2到1∶10。
本发明也提供了一种具有多个层压材料的气体分离膜组件；每一层压材料包含渗透侧隔片，以形成与用于收集和放出渗透气的芯管的中空部分相通的渗透气通道，和两个夹着隔片的平膜式气体分离膜；其中层压材料和进料侧隔片一起螺旋式缠绕在芯管周围以形成原料气通道，以使层压材料和进料侧隔片交替叠加，其中渗透侧隔片和进料侧隔片的厚度比是1∶2到1∶10，其中组件用于从中空部分分离和回收富氧空气，通过在空气进料到原料气通道时将中空部分抽真空而实现。
发明效果
依据本发明，一种简单的螺旋式气体分离膜组件能够用于从空气中有效地分离和回收富氧空气。
附图简要说明
图1是依据本发明的气体分离膜组件一个实例的示意性横截面展开。
图2是图1中截面展开的示意性的俯视图。
图3示意性地图解了用本发明的分离膜组件从空气中分离和回收富氧空气方法的一个具体实例。
图中，符号具有如下含义；1：芯管，2：渗透侧隔片，3：平膜式气体分离膜，4，4’：具有夹在两个平膜式气体分离膜间的渗透侧隔片的层压材料，5，5’：粘合剂，6，6’：进料侧隔片(图中表示了两个隔片)，7：外膜，10：分离膜组件，11：风扇，12：套(壳)，13：真空泵，14：压力计，和15：缓冲罐。
本发明最佳实施方式
在我们利用具有简单结构的螺旋式分离膜组件对从空气中分离和回收富氧空气进行深度研究之后，获得了本发明，基于我们的观察，即当将气体分离膜的渗透侧抽真空到特定压力下时，基本在大气压和每一有效膜面积上指定的送风量下将空气进料到螺旋式气体分离膜组件，富氧空气能够相当有效地被分离和回收。
本发明中所用气体分离膜组件是螺旋型的。特定的，它具有的构造是，由形成与收集和排出渗透气的芯管中空部分相通的渗透侧气体通道的渗透侧隔片以及夹着隔片的两个平膜式气体分离膜组成的层压材料，和形成原料气通道的进料侧隔片螺旋式缠绕在芯管周围，以使所述层压材料和进料侧隔片交替叠加。
图1表示了当本发明气体分离膜组件的一个实例被展开时的示意性横截面。芯管1具有中空部分，用于收集渗透气和将气体排出组件。具有夹在两个平膜式气体分离膜3间的渗透侧隔片2的层压材料4，4’延伸在芯管两侧。在每一个层压材料4，4’内部，渗透侧隔片2形成与芯管1中空部分相通的渗透气通道。由层压材料4，4’中的渗透侧隔片2形成的渗透气通道在层压材料4，4’的外边缘被粘合剂5，5’密封，通过平膜式气体分离膜3与外部空间隔离，除了与芯管1的中空部分相通的一个开口以外。形成原料气通道的进料侧隔片6，6’配置在图1所示的这些层压材料4，4’上，这些被螺旋式缠绕在芯管1周围以使它们被交替叠加。缠绕方向在图1中由箭头所示。基本不透气的外膜7缠绕在绕组的最外层。进料侧隔片6，6’被层压材料4，4’和外膜7固定，除了芯管1的纵向末端以外。因此，原料气通道只在芯管1纵向末端周围开口并且渗透气通道和芯管1的中空部分相通，这些通道形成互相独立的空间，横跨平膜式气体分离膜3。图2是图1横断面的示意性俯视图。
本发明的方法和装置中，空气从芯管纵向的原料气通道末端的开口之一被进料到原料气通道，从另一个开口排出。流经原料气通道，空气和分离膜接触，其间空气中的氧气在进料和渗透侧的压差作用下选择性地透过气体分离膜。这样，选择性渗透流过渗透气通道的含有高浓度氧的富氧空气，进入到芯管的中空部分，然后排出组件。
本发明中，利用简单的鼓风机如风扇，空气就可以进料到原料气通道，而不是像前述技术那样用压缩机制得的压缩空气。送风设备具有这样容量，以使气体分离膜单位有效膜面积(以下，任意地简单指作“膜面积”)的最大送风量是100m3/min·m2或更低，优选10m3/min·m2或更低，特别优选4m3/min·m2或更低，而气体分离膜的单位有效膜面积的送风设备的最大静压力是4000Pa/m2或更低，优选600Pa/m2或更低，特别优选150Pa/m2或更低。就是说，由于通过这样送风设备以相对较低的空气进料容量将空气进料到原料气通道(进料侧隔片)，原料气通道中操作气压基本是大气压。因此，在构成原料气通道的进料侧隔片中，压力损失必须小到以致这样的送风设备能够送风。特别是，原料气通道的单位膜面积的压力损失必须小于4000Pa/m2，优选小于600Pa/m2，更优选150Pa/m2或更低。
使用送风设备(means)在能量上是不利的而且也是不需要的，其中气体分离膜单位有效膜面积的最大进料流速大于100m3/min·m2和单位有效膜面积的最大静压力大于4000Pa/m2，因为具有较低送风功率的机器例如风扇和鼓风机不能满足需求，这样就必须使用高功率的机器如压缩机。
另一方面，空气必须以预定送风量进料，以防止氧气分压在分离膜表面降低。优选地，在这样一个进料空气流速下进料，从进料侧排出的空气中氧浓度保持在1％以上。
送风设备可以是最大静压力在上述范围中的任何一种，没有特别限制，适合包括风扇和鼓风机。这些能基本以大气压进料空气。本发明中，送风设备可以是抽吸型或压缩型。
另一方面，在渗透侧，芯管的中空部分能通过抽真空设备抽真空到95kPaA或更低，特别是60kPaA或更低，从芯管的中空部分分离和回收富氧空气。如果作为抽真空设备容量指示的极限压力越低，将获得更有效的氧富集。然而，为避免真空设备的放大，极限压力可以是，例如20PaA或更高，例如即使35PaA或更高也是足够的。对于抽真空设备的类型没有限制，只要它能进行抽真空到指定压力；普通的真空泵可以适合使用。当使用真空泵时，从真空泵的出口回收富氧空气。
如上所述，为了通过能够选择性渗透氧气的气体分离膜组件的进料侧和渗透侧之间的压差从空气中回收富氧空气，进料压缩空气的方法在能量上是相当低效和不利的，因为作为结果共生产的富氮空气也作为进料空气被压缩。而且，为了对螺旋式气体分离膜组件的进料侧外加压力，分离膜组件必须被放在具有进料侧、非渗透侧和渗透侧喷嘴的耐压容器中，或者作为选择，至少分离膜组件的最外部必须是足够耐压的结构或构件，另外，压力调节工具如阀门必须配置在气体通道的指定位置以保持进料侧的压力。这样，此方法需要额外的组件和/或结构。
相反，本发明方法将渗透侧抽真空时空气基本在大气压下被进料到进料侧，在能量上是非常有效和有利的，因为只有需要的富氧空气被抽真空。而且，能够消除将分离膜组件放在具有进料侧、非渗透侧和渗透侧喷嘴的耐压容器中，或者对分离膜组件外表面使用足够耐压结构或构件并因此在气体通道的指定位置配置压力调节工具如阀门以保持进料侧压力的必要性。因此，它容许螺旋式分离膜组件具有非常便利和简单的结构。
在便利的螺旋式分离膜组件用于将渗透侧抽真空时在大气压下将空气进料到进料侧的方法中，为了提高分离效率，降低气体分离膜组件中原料气通道的阻力是非常重要的，其中进料的空气基本以大气压流动。当然，当渗透侧被更大地抽真空时，由于分离能被有效地改善，需要一种其中渗透气通道阻力更小的结构。
本发明的方法和装置中，优选使用具有多个层压材料(laminate)的气体分离膜组件，优选约2到8层，特别优选2到4层，其中每一个层压材：料包括一个用于形成与用于收集和排出渗透气的芯管中空部分相通的渗透气通道的渗透侧隔片，和两个夹着隔片的平膜式气体分离膜，其中层压材料和进料侧隔片一起螺旋式缠绕在芯管周围以形成原料气通道，这样层压材料和进料侧隔片交替地叠加。在具有多个层压材料的构造中，分离效率高于相同有效膜面积的具有一层层压材料的构造。当用一层层压材料缠绕时，抽真空时层压材料中的渗透气通道可相对较长并且通道的压力损失较高，这导致了分离效率降低。
而且，气体分离膜组件中使用的渗透侧隔片与进料侧隔片的厚度比优选1∶2到1∶10，特别优选1∶3到1∶9，更优选1∶4到1∶7，以提高分离效率。这些隔片的厚度限定了渗透气通道和原料气通道的尺寸。因此，本发明中，空气基本在大气压下流动的原料气通道空间是抽真空的渗透气通道空间的2到10倍，特别是3到9倍，进一步是4到7倍。如果进料侧隔片厚度比渗透侧隔片厚度小2倍，分离效率不容易提高。如果进料侧隔片厚度比渗透侧大10倍，分离效率提高，而是饱和的并不相应提高，并且分离膜组件变大而降低了紧密性。这里用到的隔片“厚度”指的是上面描述的通道的空间尺寸。这样，当使用如图1所示的两个进料侧隔片时，隔片厚度是两个隔片的总厚度。鉴于压力损失等，进料侧隔片本身的厚度是重要的，例如是0.6mm或更多，优选0.9mm或更多，更优选1.2mm或更多。鉴于通过螺旋式缠绕层压材料而形成组件的紧密性和容易性，例如由分离膜、渗透侧隔片和进料侧隔片组成的层压材料，厚度优选10mm或更小，更优选5mm或更小，特别优选3mm或更小。
本发明的分离膜组件是特别适合用作上述从空气中分离和回收富氧空气方法的分离膜组件。分离组件具有多层层压材料，每一个包含形成与用于收集和排出渗透气的芯管中空部分相通的渗透气通道的渗透侧隔片，和两个夹着隔片的平膜式气体分离膜，并且层压材料和用于形成原料气通道的进料侧隔片一起螺旋式缠绕在芯管周围，以使层压材料和进料侧隔片交替叠加，其中渗透侧隔片与进料侧隔片的厚度比是1∶2到1∶10。
尽管对于气体分离膜没有特别限制，只要它是氧气与氮气相比能够选择性地渗透的平膜式膜，优选在25℃的氧气渗透速率是1×10-4cm3(STP)/cm2·sec·cmHg或更大，氧气/氮气的渗透速率比(P’O2/P’N2)是1.5或更多。一个适当的实例可以是一种不对称复合材料分离膜，通过将聚合物如聚醚酰亚胺和聚偏1，1-二氟乙烯制成的多孔层和由硅橡胶在聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯和纤维素所制非织造织物衬底上制成的分离层进行层压而制造。
芯管具有中空部分，连通中空部分与渗透气通道的开口和从中空部分排出渗透气的开口。连通中空部分与渗透气通道的开口可以是槽或多个排成一行的孔。对于从中空部分排出渗透气的开口没有特殊限制，但它通常是芯管的一个或两个开口端。芯管必须具有一定程度的强度，因为它在螺旋式缠绕分离膜、渗透侧隔片和进料侧隔片中用作芯棒。从而，它适合由聚合物或金属制成。它适合但不限于是圆筒形的。
进料侧隔片和渗透侧隔片用于形成作为空间的原料气通道和渗透气通道。它们可以是，不限于，任何具有一定厚度的能提供空间的隔片，当它们的隔片被膜夹着时，气体能够穿过它们流动。例如，它们可以是合适地选自聚合物如聚烯烃、聚酯和尼龙以及具有贯穿孔的多孔材料的网眼。为避免压力损失，网眼开口和贯穿孔的尺寸优选在它们的形状能够保持的范围内尽可能地大；例如，适合地，用具有丝径约为0.02到3mm的线形成的纤维织物或纺织网眼。
外膜配置在螺旋式绕组的最外表面，以分隔内部部件和外部部件，可以是，例如，厚度为约0.1到3mm的聚乙烯、聚丙烯、聚酯或尼龙，通过其中气体基本上是不渗透的。特别优选在一面具有粘合剂的膜。作为另一个选择，可用圆筒膜以使它覆盖螺旋式绕组的最外表面。在本发明的气体分离膜组件中，用粘合剂密封层压材料的边缘。例如，它适合选自聚氨酯和环氧树脂粘合剂。
其次，从空气中分离和回收富氧空气的特殊实例将根据图3中的示意图进行更明确地描述。
图3中，风扇11和套(壳)12沿轴向配置在分离膜组件10的一端，空气沿实线方向吸入。吸入速率是预定的，空气从原料气通道的开口进料，所述开口位于分离膜组件10与风扇11相连端正相反的一端，分离膜组件10中单位有效膜面积的原料气流速是100m3/min·m2或更低，单位有效膜面积的静压力是4000Pa/m2或更低。分离膜组件10中配置风扇11一侧的芯管1的末端是密封的。分离膜组件10中与配置风扇11一端正相反的芯管1的末端与真空泵13相连，真空水平由压力计14确定。从真空泵13的出口，富氧空气沿虚线剪头方向排出并分离和回收，如果需要，可以经由缓冲罐15。
实施例
本发明将根据实施例更明确地描述。然而，本发明不限于这些实例，这一点将被理解。
参考实施例1
提供了如下部件和材料：不对称复合材料分离膜作为平膜式气体分离膜，厚度为0.15mm，由涂有多孔聚醚酰亚胺膜然后是硅橡胶分离层的聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺织物(衬底)组成，作为分离性能指标，在25℃具有8×10-4cm3(STP)/cm2·sec·cmHg的氧气渗透率并且氧气对氮气的渗透速率比是1.8；厚度为0.5mm(一片)的预制聚乙烯网眼作为进料侧隔片；厚度为0.5mm的预制聚对苯二甲酸乙二醇酯网眼作为渗透侧隔片；长度为298mm的ABS树脂圆筒作为芯管，外径为17.2mm，内部具有中空部分，内径为9.5mm，一端密封，另一端开口，具有12个内径为2.85mm的孔连通中空部分和外部；厚度为1.5mm的聚乙烯膜作为外膜，在一边包含粘合剂。渗透侧隔片夹在平膜式气体分离膜之间以获得一套层压材料(一种层压材料，宽度为264mm，距离芯管的长度为650mm以及总的膜长度(前后一起)为1300mm)。层压材料的端口部分附着于芯管，以使渗透气通道与芯管中空部分相连，进料侧隔片螺旋式缠绕在芯管周围以使它们交替叠加，以形成具有有效分离膜面积为0.2m2的螺旋式分离膜组件。
如图3所示的分离膜组件用于分离和回收富氧空气。所用风扇具有最大送风量为0.9m3/min和最大静压力为25Pa的容量。所用真空泵具有14L/min的抽空速率和24kPaA的极限压力。所用缓冲罐是内径为42mm、长度为440mm的圆筒罐。用这个系统，测定了通过缓冲罐排出的富氧空气的流速和氧浓度。流速用浮动式流量计测量，氧浓度用氧化锆型氧气分析器测量。
结果表示在表1中。本实施例中，渗透侧隔片与进料侧隔片的厚度比是1∶1，回收气中的氧浓度是21％。就是说，未获得富氧空气。没有实现氧富集，或许因为进料侧隔片的小厚度导致了大的压力损失并且实际空气进料流速小。
实施例1
如参考实施例1所描述，除了厚度是1.5mm的预制聚乙烯网眼用作进料侧隔片以外，富氧空气被分离和回收。结果表示在表1中。渗透侧隔片与进料侧隔片的厚度比是1∶3，回收气中氧浓度是24％。就是说，有效地获得了富氧空气。
实施例2
如实施例1所描述，使用由平膜式气体分离膜(两个层压材料的宽度为264mm，距离芯管的长度是325mm，总的膜长度(前后一起)是650mm)之间夹着渗透侧隔片的两个层压材料，富氧空气被分离和回收。结果表示在表1中。渗透侧隔片和进料侧隔片的厚度比是1∶3并用到了两个层压材料，回收气中氧浓度是25％。就是说，比实施例1更有效地获得了富氧空气。
参考实施例2
提供了如下部件和材料：厚度为0.15mm的不对称复合材料分离膜作为平膜式气体分离膜，由涂有多孔聚醚酰亚胺膜然后是硅橡胶分离层的聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺织物(衬底)组成，作为分离性能的指示，在25℃具有8×10-4cm3(STP)/cm2·sec·cmHg的氧气渗透速率并且氧气对氮气的渗透速率比是1.8；厚度为0.5mm预成型聚乙烯网眼作为进料侧隔片；厚度为0.5mm预成型聚对苯二甲酸乙二醇酯网眼作为渗透侧隔片；长度为298mm、外径为17.2mm的ABS树脂圆筒，内部具有内径为9.5mm中空部分，一端密封另一端开口，具有12个内径为2.85mm的孔连通中空部分和外界；和一侧含有粘合剂的厚度为1.5mm的聚乙烯膜作为外膜。渗透侧隔片被夹在平膜式气体分离膜间以获得两套层压材料(两个宽度为264mm、距离芯管的长度为425mm和总膜长度(前后一起)为850mm的层压材料)。层压材料的末端部分附着于芯管以使渗透气通道与芯管中空部分相通，进料侧隔片螺旋式缠绕在芯管周围以使它们交替叠加，以形成有效膜面积为0.3m2的螺旋式分离膜组件。
使用此分离膜组件，如参考实施例1，富氧空气被分离和回收。结果表示在表1中。此实施例中，渗透侧隔片与进料侧隔片的厚度之比是1∶1。回收气中氧浓度是21％。就是说，未获得富氧空气。没有实现氧富集，或许因为进料侧隔片的小厚度导致了大的压力损失并且实际空气进料流速小。
实施例3
如参考实施例1所描述，除了预成型聚乙烯网眼堆(pile)内的厚度为1.5mm的两片被用作进料侧隔片以外，富氧空气被分离和回收。结果表示在表1中。渗透侧隔片和进料侧隔片的厚度比是1∶6。回收气中氧浓度是26％。就是说，有效地获得了富氧空气。
实施例4
如参考实施例1所描述，除了预成型聚乙烯网眼堆内的厚度为1.5mm的三片被用作进料侧隔片以外，富氧空气被分离和回收。结果表示在表1中。渗透侧隔片和进料侧隔片的厚度比是1∶9。回收气中氧浓度是27％。就是说，有效地获得了富氧空气。
实施例5
提供了如下部件和材料：厚度为0.15mm的不对称复合材料分离膜作为平膜式气体分离膜，由涂有多孔聚醚酰亚胺膜然后是硅橡胶分离层的聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺织物(衬底)组成，作为分离性能的指示，在25℃具有1.6×10-3cm3(STP)/cm2·sec·cmHg的氧气渗透速率并且氧气对氮气的渗透速率比是1.8；厚度为2.2mm预成型的聚乙烯网眼作为进料侧隔片；厚度为1.0mm预成型聚对苯二甲酸乙二醇酯网眼作为渗透侧隔片；长度为298mm、外径为17.2mm的ABS树脂圆筒，内部具有内径为9.5mm中空部分，一端密封另一端开口，具有12个内径为2.85mm的孔连通中空部分和外界；和一侧含有粘合剂的厚度为1.5mm的聚乙烯膜作为外膜。渗透侧隔片被夹在平膜式气体分离膜间以获得一套层压材料(一个宽度为264mm、距离芯管的长度为425mm和总膜长度(前后一起)为830mm的层压材料)。层压材料的末端部分附着于芯管以使渗透气通道与芯管中空部分相通，进料侧隔片螺旋式缠绕在芯管周围以使它们交替叠加，以形成有效膜面积为0.17m2的螺旋式分离膜组件。
使用此分离膜组件，如参考实施例1所述，富氧空气被分离和回收。结果表示在表1中。此实施例中，渗透侧隔片与进料侧隔片的厚度之比是1∶2.2。回收气中氧浓度是26％。就是说，有效地获得了富氧空气。
实施例6
如参考实施例1所描述分离和回收富氧空气，除了分离膜组件如实施例5所述并且风扇具有最大送风量为0.4m3/min和最大静压力为93Pa的容量以外。结果表示于表1中。回收气中氧浓度是27％。就是说，有效地获得了富氧空气。
表1表示了上述结果，表2总结了每一个实施例中风扇的功率。
表1
表2
Figure C20058000534800152
工业适用性
依据本发明，具有非常便利结构并易于制造的螺旋式分离膜组件和便利的风扇或真空泵可被联合以有效地获得富氧空气。

Claims (7)

1. 一种从空气中分离和回收富氧空气的方法，包含，
提供一种气体分离膜组件，其中，
包含渗透侧隔片和两个夹着所述隔片的平膜式气体分离膜的层压材料，其中所述渗透侧隔片用于形成与用于收集和放出渗透气的芯管中的中空部分相通的渗透气通道，和
用于形成原料气通道的进料侧隔片，
所述层压材料和所述进料侧隔片被螺旋式缠绕在芯管周围，
以使所述层压材料和所述进料侧隔片被交替叠加，
当通过送风设备将空气进料到所述原料气通道时，通过抽真空设备将所述芯管中空部分抽真空到95kPaA或更低，以使最大送风量和最大静压力除以气体分离膜的有效膜面积分别是100m3/min·m2或更少和4000Pa/m2或更少，从芯管的中空部分分离和回收富氧空气。
2. 权利要求1所述的方法，其中所述气体分离膜组件具有多个层压材料；每个层压材料包含用于形成与收集和排出渗透气的芯管中空部分相通的渗透气通道的渗透侧隔片和两个夹着所述隔片的平膜式气体分离膜；其中所述多个层压材料与形成原料气通道的进料侧隔片一起螺旋式缠绕在芯管周围以使层压材料和进料侧隔片交替叠加。
3. 权利要求1或2所述的方法，其中在所述气体分离膜组件中，渗透侧隔片与进料侧隔片的厚度比是1∶2到1∶10。
4. 用于分离和回收富氧空气的装置，包含：
气体分离膜组件，其中，
一种层压材料，包含形成与用于收集和排出渗透气的芯管中空部分相通的渗透气通道的渗透侧隔片和两个夹着所述隔片的平膜式分离膜，和
用于形成原料气通道的进料侧隔片，
所述层压材料和所述进料侧隔片被螺旋式缠绕在芯管周围，以使层压材料和进料侧隔片交替叠加，
用于将空气进料到原料气通道的送风设备，以使最大送风量和最大静压力除以气体分离膜的有效膜面积分别是100m3/min·m2或更少和4000Pa/m2或更少；和
抽真空设备，由此，芯管的中空部分被抽真空到95kPaA或更低，
以从芯管的中空部分分离和回收富氧空气。
5. 权利要求4所述的装置，其中，所述气体分离膜组件具有多个层压材料；每个层压材料包含用于形成与收集和排出渗透气的芯管中空部分相通的渗透气通道的渗透侧隔片和两个夹着所述隔片的平膜式气体分离膜；其中所述多个层压材料与形成原料气通道的进料侧隔片一起螺旋式缠绕在芯管周围以使层压材料和进料侧隔片交替叠加。
6. 权利要求4或5所述的装置，其中在气体分离膜组件中，渗透侧隔片与进料侧隔片的厚度比是1∶2到1∶10。
7. 气体分离膜组件，包含：
多个层压材料；每个层压材料包含用于形成与收集和排出渗透气的芯管中空部分相通的渗透气通道的渗透侧隔片和两个夹着所述隔片的平膜式气体分离膜；其中所述多个层压材料与形成原料气通道的进料侧隔片一起螺旋式缠绕在芯管周围以使层压材料和进料侧隔片交替叠加，
其中渗透侧隔片与进料侧隔片的厚度比是1∶2到1∶10，和
由此，在向所述原料气通道进料空气时，通过将中空部分抽真空，所述组件从中空部分分离和回收富氧空气。
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