CN1072108A - 双端空心纤维束和流体分离装置 - Google Patents
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Abstract
一种环状双端空心纤维束，一种流体分离装置包
括该环状双端空心纤维束，该空心纤维束具有开在空
心纤维两端上的孔。空心纤维埋置在两管板里。该
两管板封装在一外壳内。该外壳具有许多管口，其中
有一个流体进入管口，一个非渗透流体出口管口以及
至少一个渗透流体出口管口。其中所述的双端空心
纤维束被包围在一个基本上不可渗透流体的薄膜阻
挡层内，但设置在两管板之间选定区域内的进口区除
外，并且还包括用于分离流体混合物的方法。
Description
本发明涉及一种（double ended）空心纤维束以及一种四管口流体分离装置或是用于从含有流体混合物的喂入（feed）流体中分离一种流体组分的设备。本发明还涉及一种三管口流体分离装置。用于整个本说明书中的流体混合物这一术语适用于液体混合物和/或气体混合物。在逆向流动分布的一个实施例中，它与一种流体分离设备有关。该设备便于喂入流体输入到空心纤维分离设备的外表侧壁里，通过入口区域的喂入流体与空心纤维选择性渗透薄膜束的外表面接触，从空心纤维薄膜束两端处的开口孔排出渗透组分，并通过一个排出管排出非渗透组分，分离是在沿空心纤维束的整个长度保持逆向流动分布时完成的，在本说明书中还描述了其它实施例。
已揭示了用来分离带有空心纤维束流体混合物的各种类型的装置。在许多流体分离中，实际上存在三种流束（stream），一种是喂入流束，一种是渗透流束，一种是非渗透流束。因此渗透器通常将要求总数仅为三个的进出管口;然而，偶尔也使用四管口，并且渗透流体从两分离管口排出。已经知道，在一个大的、纵向的外壳内，使用一单个长的纤维束可产生过量的和不希望的空心纤维孔侧壁（bore-side）的压力差。
由R.P.defilippi等人发明的，公开于1970年10月27日的美国专利US3，536，611，涉及一种毛细管薄膜装置。在该装置中，一纤维网绕着一个中心分配管编织。喂入流束被引入到在纤维束一端上的纤维孔里，而非渗透流束在纤维束的相对端被回收。渗透流束径向地流到分配管的轴心，但是没有措施来产生并流或逆流。
由G.B.Clark发明的，公开于1978年3月4日的美国专利US4，082，296，描述了一种空心纤维渗透器。在该渗透器中，渗透流束从在同一外壳里的两纤维束中排出。该发明没有教导渗透流束如何从同一纤维束的两端排出。此外，仅仅描述了一种径向类型的流动型。
由D.W.Edwards发明的，公开于1986年11月11日的美国专利US4，622，143，描述了一种三管口渗透器。在该渗透器中，渗透流束从纤维束的两端排出。然而，它没有表示关于该组件如何能够用于并流或逆流流型中的情况。
由H.K.Johnson发明的，公开于1987年11月17日的美国专利US4，707，267，涉及一种由空心纤维束组成的流体分离装置，该纤维以其每一端固定到一个树脂管板里。渗透流体通过分离器的每端出口而实现分离的，但是仅表示了一种径向型流动分布。
由M.Sekino等人发明的，公开于1988年11月1日的美国专利US4，781，834，描述了一种包括有空心纤维束的薄膜分离装置。空心纤维束的外表面被一种不可渗透膜覆盖，仅有一小部分未被覆盖。这种结构产生一种并流或逆流流型。然而，渗透出口仅限制在纤维束的一端。
由M.J.Coplan发明的，公开于1989年9月12日的美国专利US4，865，736，公开了一种空心纤维分离组件。在该分离组件中，一种环形空心纤维束被包围在不可渗透的阻挡层里，虽然组件能够在并流或者逆流分布中工作，但仅有纤维束的一端能够做为渗透流体的出口。
由B.Bikson等人发明的，公开于1989年11月21日的美国专利US4，881，955，描述了一种缠绕的空心纤维筒，其中喂入流体进入在纤维束一端上的一些孔内，而非渗透流体在纤维束的相对端引出。利用这种设计并流和逆流流型都容易实现，但是，这种排列限制了孔侧壁喂入流体的流动形状。
由M.Sekino等人发明的，公开于1981所10月6日的美国专利US4，293，419，描述了一种空心纤维组件。在该组件中，渗透流体在相同压力保持容器内，从两纤维束中排出。这种排列限制了渗透流体仅从一个纤维束回收，并且是径向流动形状，没有产生逆流或并流分布的措施。
本发明涉及一种双端空心纤维束以及一种流体分离装置（渗透器），该装置所包含的双端空心纤维束被包围在其内部。所述的装置可具有总量为三个或四个进出管口，最好是四个进出口，如下所述。该装置包括一个包围着环形双端空心纤维束的外壳。作为使用于整个说明书的术语“双端空心纤维薄膜筒或束”或其变形都意味着是一空心纤维束，该空心纤维束在两端处有一管板且在两端处空心纤维有一些开口孔，以便让渗透流体排出。一种成螺旋形缠绕的空心纤维薄膜束或筒是优选的纤维束。当渗透器外壳有总数为四个进出管口时，它们是一个流体流进管口，一个非渗透流体排出管口和两个渗透流体排出管口。当渗透器外壳有总数为三个进出管口时，它们是一个流体流进管口，一个非渗透流体排出管口和两个渗透流体排出管口。当渗透器外壳有总数为三个进出管口时，它们是一个流体流进管口，一个非渗透流体排出管口和一个渗透流体排出管口。双端空心纤维薄膜束含有一个中央芯管，绕着其中央芯用一些空心纤维排列为一个圆筒形状。最好是空心纤维绕着中央芯成螺旋地缠绕。中央芯是一个空心管，它有一些孔眼，这些孔眼最好是沿着处于两管板之间的中央芯管的纵向长度基本处于中心段上，如下所述。空心纤维薄膜束的外表面被紧密地包围在一个基本上不可渗透的阻挡层材料里，而阻挡层材料基本上是绕着双端空心纤维束的整个纵向长度放置的，但相邻于管板区域内在空心纤维束的两端处狭窄的未被覆盖的进口区域除外，以使流体沿着空心纤维束的外表面与空心纤维的外表面接触流动。空心纤维薄膜束的两端被密封于管板上，并有一中央芯管穿过其中一个管板，以使流体流束从空心中央芯管流出。空心纤维薄膜束的两端被切开，使得流体流过其两端嵌入两管板的空心纤维的开孔。空心中央芯管有一些孔，它们最好设置在空心纤维束的两管板之间的中心区域，使得流体在管的空心芯与空心纤维束的外表面之间流动。然而，如图5所示，这些孔可设置在相邻于管板的区域处。所装配的双端空心纤维薄膜束被设置在压力外壳里，以便形成本发明的流体分离装置。由于所构成的双端纤维束被设置在外壳内，以便围绕所说纤维束包裹的不可渗透阻挡层的表面周围和所述的外壳内表面提供一个环形空间，使得流体能够在其间流动。上述的所有内容在下面将作更详细的描述。
图1是根据本发明的双端流体分离装置的一个实施例的剖面图，其中在空心纤维壳层侧端输入喂入流体并且含有逆流结构。
图1a是沿线A-A所剖的截面图，以更详细地说明流孔30的结构形状。
图2是根据本发明的双端流体分离装置的一个实施例的剖面图，它表明了一种并流结构。
图3是图1的另一实施例的剖面图，在该实施例中，管板支承件和渗透流体收集结构已进行了改进。
图4是图1的另一实施例的剖面图，在该实施例中，一阻挡层存在于双端空心纤维束的左右侧之间。
图5是流体分离装置的一实施例的剖面图，该装置包括有根据本发明的双端空心纤维束，其中在中央芯管上的孔设置在相邻于两端部管板的区域内，并且所设置的不可渗透的阻挡层的开始区域位于两管板之间。
本发明提供一种双端空心纤维束以及用于流体分离过程的流体分离装置或渗透器。该流体分离装置在其外壳上有三个或四个孔口，用于流体束的进入和排出。该流体分离装置的重要特征是基本上不可渗透的阻挡层的配置，该阻挡层包围着空心纤维束;和在双端空心纤维束两端部的空心纤维的开孔位置。
如所组装成的流体分离装置，包括有压力外壳及设置在其内的环形双端空心纤维薄膜束或筒，外壳最好是圆筒形的，并且为了输入和排出流体束，最好有四个孔口。当双端空心纤维薄膜束是由绕空心中央芯管缠绕的空心纤维产生的并接着使空心纤维的两端开口的时候，组装的双端空心纤维薄膜束流体分离装置具有如图1至5所示的四个孔口。如图1至4所示，空心中央芯管9在两管板之间基本上其中间部位上设置有一些孔眼，使得在该管的空心芯部和围绕空心纤维外表面的区域之间的流体流动。第一个孔口用作流体喂入流束的进口，第二个孔口用作非渗透流束的出口，第三个和第四个孔口用作渗透流束的出口。如图5所示，这些孔眼设置成与两管板相邻。
本发明的双端流体分离装置实际上能够完成现有技术的空心纤维薄膜束仅从其一端排出渗透流体的相同分离结果。当采用本发明的双端纤维束时，由于可获得较低孔流阻力，能够有利于构成具有相同特性的较长的纤维束，或是构成呈现较好特性的相同长度的纤维。如图1至5所示，本发明使得渗透流体能够在空心纤维薄膜束的两端排出，而同时分别地保持或是逆流型或是并流型。
本发明的装置具有在两端开口的单个筒或纤维束，以便使得渗透流体在两端排出。尽管是一单个纤维束，但是在非渗透流体被收集于中央芯管9之前，进入图1，3和4所示筒的喂入流体分成两个流束;在图5中，喂入流体成为一单个流束进入。当渗透流束在相同的压力下被排出时，在这种组件中，筒的两端基本上在同一阶段切断下操作。应该注意，如果图1至4中的孔8对于每一侧偏移任何显著的程度，则筒的两端将不在同一阶段切断下操作。阶段切断（stage cut）被定义为渗透流量与喂入流量的比率。
双端空心纤维薄膜束有一个中央芯管和空心纤维薄膜，该薄膜绕着芯管成圆形排列，最好是螺旋地缠绕于中央芯的外部，并且有一个基本上是不可渗透的、且最好是柔性的、由一层或多层薄膜组成的阻挡层，紧密地缠绕于空心纤维束暴露的整个纵向长度上，仅在图1至4中相邻于管板的纤维束两端处和在图5中位于两管板之间的狭小未被覆盖部分除外。所述的纤维束两端被密封在两个管板内，管板带有打开一个管板的空心中央芯管，使得流体流入或流出空心中央芯管。管板是被切断的，并在两端处的空心纤维的孔是开通的，而且设置的纤维孔与相邻的腔室相连通。更详细的内容将在下面作描述。已知，管板可被切断成一角度或一平面，以暴露或打开空心纤维的口孔。因此，被切断的管板通常由一个适当的流量分配板支承，其板有时是一个多孔板。设置在纤维束内的芯管是这样构成和排列的，以致它的内部和渗透器的外壳侧壁不与腔室相连通，而该腔室与空心纤维的开口端相连通。在附图中，芯管表示为连续的并且穿过管板延伸;然而，应能理解到，在由O型环或螺纹所提供的不漏流体的关系中，芯管能够由一些相互连接的管构成，为了容易安装，往往这种配置是非常有利的。所称的术语“暴露出的空心纤维”指的是位于在两管板内表面之间的空心纤维的整体部分。
中央芯是一个具有开口或孔的空管，使得在空心纤维的外表面和中央芯管的内芯之间的流体流动。这些开口的尺寸和数量取决于筒的尺寸和外壳侧壁上气体流速;这些开口最好设置在两管板之间沿纵向长度基本上在管的中心段上，如图1至4所示。这些开口可以成钻孔的形式，切槽或其他孔眼的形式。这些孔所占有的横截面区域基本上由所需要的压力差来决定，且最好保持为可容许的最小横截面。如图1至4所示，这些孔最好在两管板之间基本中间的位置，以确保最佳的流动动态。中央芯管可由任何非渗透材料、金属、玻璃、木料、塑料、合成层压材料等等构成。
围绕双端空心纤维束设置的一层或多层的基本上是不可渗透的阻挡层必须紧密地与全部双端纤维束的外部相接触，实际上整个暴露出的空心纤维长度与阻挡层相接触。要求紧密接触是为了防止由流体流束造成的空心纤维薄膜的有效表面区域的沟流或分流。这种结构也可通过模压或对纤维束的外部进行液体可固化的树脂沉积来完成，其树脂有时通过一外壳或编织物作进一步加强。在本发明一个实施例中，不可渗透的阻挡层是一薄的塑料膜，该薄膜绕着纤维束紧密地缠绕并且与纤维束尺寸相符合。
实际上不可渗透的柔性缠绕膜或膜阻挡层可以是任何组合物，例如聚烯烃薄膜或聚偏二氯乙烯薄膜。此外，不可渗透膜可以是施加由无害溶剂所形成的一种不可渗透的涂覆材料。另一方面，不可渗透阻挡层可以是包着纤维束的外表面收缩固定的塑料收缩套管。如果需要的话，在管板形成之前，便可施加不可渗透阻挡层，或者在管板形成之后，将不可渗透阻挡层施加到空心纤维束上。正如所指出的那样，柔性缠绕膜不覆盖空心纤维束的整个表面，包围在管板里的双端空心纤维束的进口区域表面被保留不覆盖，以便为流体提供进出口。这些未覆盖区域的宽度可以是变化的，但是通常是包括两管板之间的纵向长度的从大约百分之一或较低到最高大约百分之十，最好是大约百分之一到大约百分之五。对于最佳的流动动态性能，间隙应保持最小的尺寸。由于一个非常狭小的间隙能够减少急剧的压力差，则最小的尺寸可由最小压力差确定。
应用于本发明的双端空心纤维薄膜束流体分离装置中的空心纤维取决于所进行的特定分离方法。空心纤维制备和其构成是本专业普通技术人员所熟知的。尽管在本文件中大部分论述是有关复合薄膜的，但能使用一种致密壁，多孔的，非对称的，或者是在所构成的双端空心纤维薄膜流体分离装置中的复合薄膜。本发明提供一种渗透器，该渗透器使用一些空心纤维薄膜束，这些薄膜束在空心纤维束的两端具有开口孔。在使用本发明的渗透器时，在喂入流束和渗透流束之间能够保持一种逆流或是并流。对于气体分离的应用，逆流的形式常常是更希望的流动分布。
一个环状的空心纤维束是通过将各空心纤维以螺旋形式缠绕一空心中央芯管形成的，在每端已形成管板之后，中央芯管被打孔，典型的是在其位置上至少具有一排孔，该位置位于其管的基本中心段上，以使得流体的引出或引入如图1至4所示，或者这些孔相邻于管板设置，如图5所示。然后，纤维束被包围在不可渗透的阻挡层内，如在本文中所描述的那样。
用某些方法使空心纤维绕着中央芯轴缠绕，在本领域中是非常容易形成的，其方法和材料可用来形成管板，并且通过对管板切断的方式来露出空心纤维孔。空心纤维通过在管板里切槽而被切断。然而，管板能够通过本领域中已知的技术由所形成的一个平面而被切断，然后，用一多孔板或其它装置支承。
已得知，空心纤维能够以高达20°的角度以及小于这个角度缠绕其中央芯，而仍能保持逆流性质。0°角度被定义为与中央芯管垂直。对于所呈现的逆流性质，通常是希望的，外壳侧壁流体不得不对空心纤维以逆流分布方式成切线流动。这样，意想不到的是空心纤维能够以与外壳侧壁流动方向成一相当大的角度被排列，所具有的逆流性质通过渗透器仍然可被显示出来。纤维束的缠绕角度一般由在渗透孔侧面上所需的压力差来确定。为了减少沿空心纤维孔流体的压力差，纤维常常是以45°角和较大角度来缠绕。
可渗透空心纤维的生产和用于生产它们的材料都是已知的。如空心纤维可由I.Cabasso，"Hollow Fiber Membrance"，Kirk-Othmer：Enc，of Chem.Tech.12，Third.Ed;492-517（1980）和I.Cabasso，"Membrance"，Enc.of Pol.Sc.Eng.，9，Second Ed，509-579（1987）所描述的生产方法非常容易地生产出来。所述文献在此可结合参考。已知许多空心纤维具有一些带通道的孔，以便在空心纤维的外表面与内表面之间存在流体流动。通常这些细孔具有一个大约小于200，000埃的平均横截面直径，在一些多孔空心纤维中，平均孔的横截面直径大约小于50，000埃或大约10，000埃;在某些情况下，平均孔的横截面直径小到大约5至大约200埃。根据预定的使用情况（例如，气体-气体，液体-液体，细微过滤结构，超过滤结构等等），人们选用具有适当孔直径尺寸的空心纤维。
有利的是空心纤维的壁是足够的厚，以致不需要特定的装置来固定它们。空心纤维的外部直径是能够改变的，大约从1密耳或更小到大约100密耳或更大，但最好从约2密耳到约80密耳。空心纤维的壁厚能够从大约0.1密耳变化大约12密耳或更大，但最好为至少约0.2密耳到20密耳。
为了提供一个所希望的流量通过多孔空心纤维，尤其是那些具有至少约2密耳壁厚的空心纤维，具有一相当大空隙容积的纤维是益于使用的。空隙是在空心纤维内的一些区域，它们是空心纤维材料的空位，因此当存在空隙时，空心纤维的密度小于空心纤维散装材料的密度。空心纤维的空隙容积能高至90%，或是约10%至80%，有时约为20%至70%，所述的空隙容积是基于表面容积，即：该容积包括空心纤维内的全部容积，而除去孔的容积。
在许多情况下，空心纤维是呈复合薄膜的形式，该复合薄膜具有一薄膜形成材料，它被施加到多孔空心纤维的表面。这些能够通过已知的任何生产方法生产出来，例如US4，467，001所表示的，其中施加薄膜形成材料的溶液以便沉积一个达7，000埃的完成的干覆盖层，最好是约500到2000埃。该覆盖层粘附于多孔空心纤维的外表面。在某些情况下，粘附作用是通过偶合剂和/或化学处理来促使产生的。
本发明的双端空心纤维束装配到一个压力外壳里，以提供一个新型的流体分离装置，如图1至5所示。该流体分离装置包括的双端空心纤维束，典型地装有一个喂入流体的流进管口，一个非渗透流体流出管口，以及两个渗透流体流出管口。然而，也可提供一种其它的排列，其中渗透流体是从本发明的双端空心纤维束的两端排出，然后在双端空心纤维束流体分离装置的一端排出。类似这种的排列在本领域中是已知的，例如D.W.Edwards在US4，622，143专利中描述的那样。
图1表示了本发明的双端流体分离装置1的一个实施例的剖面图，该装置包括压力外壳4、空心纤维薄膜束5、中央芯管9、不可渗透流体的阻挡层3和管板11和12。该图还表示了第一管口2、第二管口10、第三管口15和第四管口16，还表示了中央芯管9上的孔8、空心纤维薄膜束5的未覆盖的进口区域6和7、在管板上的空心纤维孔开口13和14，例如呈狭槽或槽口的形式、O型环17和18、螺纹环19、螺纹20、圆柱形塞子21以及环形空间22。
由图1说明使用该设备的一个典型实施例，流体喂入流束，例如空气，通过第一管口2进入双端流体分离装置1，管口2可设置在压力外壳4上管板11和12之间某一位置。一个不可渗透流体的阻挡层3（例如，一种薄膜如聚乙烯或聚偏二氯乙烯）迫使流体喂入流束沿双端流体分离装置的压力外壳4与不可渗透流体的阻挡层3之间的环形空间22输送。流体喂入流束最初进入到与空心纤维薄膜束5的外表面相接触的进口区域6和7，所说的空心纤维薄膜包括：例如一种多孔的聚砜空心纤维的复合薄膜，它具有一个已磺化的聚砜的非常薄的覆盖层。流体喂入流束沿双端空心纤维薄膜束5的空心纤维的外表面流动并且通过中央芯管9的孔8引出。中央芯管9穿过管板11延伸出去，使得能够让非渗透流体流束在非渗透流体的第二管口10处离开渗透器。渗透流体逆流于喂入流束（非渗透流体）流径空心纤维孔，并且在空心纤维孔开口13和14处流出空心纤维孔。空心纤维埋在管板11和12内，并在第三和第四管口15和16引出分离器。O型环17和18起着不漏流体的密封作用，用来将分离器的高低压两侧分开，实质上还使流体喂入流束和非渗透流体束与渗透流体束分开。
如果环形空间22足够宽到可使流体在环形空间22内自由流动，而不形成任何压力，则第一管口2不必一定要设置在压力外壳4的中部来输入喂入流体，但是第一管口2最好是在中部。
当被加压的喂入流体在空心纤维束的外壳侧壁引入时，压力作用于每一管板11和12的后部，如果在每个管板的前部没有平衡力的话，则该压力倾向于使每个管板产生偏移。为了防止管板可能的偏移，可使用一机械支承件与每一管板的前部相接触。在图1中，螺纹环19通过螺纹20与渗透器的压力外壳4结合（如US4，709，831专利中所描述的），以顶住圆柱形塞子21和逆流压力。
流体流束的入口和出口是可以交换的，例如流体喂入流束能够压入到管口10里，而非渗透流体束在管口2处排出，渗透流体束在管口15和16处排出，如图2所示。
图3和图4示出了本发明的双端空心纤维流体分离装置的另外的结构。在该结构中，中央芯管9上的孔8和进口区域6和7设置在类似于图1和图2所示的位置处。
在图3所示的组件中，空心纤维薄膜束5通过不同于图1所示的方式安装在压力外壳内。在图3中，有一个渗透的保护板24借助于一个密封垫板25、一些螺柱26和螺栓27给固定住。O型环28和32形成一个不可渗透的密封件，用于圆柱形塞子21上，而O型环31和32形成一不可渗透的密封件，用于端部塞子29上。
在图3所示的实施例中，空心纤维薄膜束5两端上的管板11和12被表示为切断的平面，并且空心纤维的两端显露在管板11、12的端面13、14处。端部塞子29在它的周缘处支承着管板11，使得可渗透的气体通过第三管口15为回收而收集起来。
在图4所示的组件中，空心纤维薄膜束5通过设置在纤维薄膜束中间位置附近上的阻挡层23作了改进。内含阻挡层23能够用来在排出孔8附近减小外壳侧壁流体的混合。在空心纤维束中的阻挡层23的结构对于本专业的普通技术人员来说是已知的，并且是可以形成的，例如在缠绕期间在所要求的位置上沉积一种聚合物。该聚合物能够在某一温度呈加热的热固性流体聚合物的形式，该温度对于空心纤维结构不会有不利的影响，或是呈可固化的聚合物组份的形式，其后它被处理为硬化的，并形成固体的阻挡层23，例如环氧树脂。
在图5所示的实施例中，空心纤维束5用不可渗透的阻挡层3覆盖，仅仅除了进口区域7狭小部分被暴露，其进口区域7设置在两管板11和12之间的中间位置处，并且中央芯管9上的孔8靠近两终端管板11和12设置。不可渗透的阻挡层3可以是一薄的塑料片材，如聚乙烯膜或是一强化环氧复合材料，如果高流体流动速率通过纤维束产生一显著的压力差，则优选使用强化环氧复合材料。流体流入到进口10，沿中央芯管9的长度输送，并且通过孔8流入到纤维薄膜束基体5。对沿中央芯管9流动的阻力应足够的小，以致进入到空心纤维薄膜束5的流体的流量被相同地分配通过两组孔8。渗透流体流过空心纤维的孔，并且在空心纤维孔开口13和14处流出空心纤维孔，然后通过管口15和16引出渗透器。不可渗透纤维的流体通过纤维束出口区域7流出纤维束，然后通过不渗透的管口2。图5中所表示的流型对于非渗透流动来说，相对于渗透的流动是逆流的。然而，喂入流体和非渗透流体流束的进口和出口是可以交换的，以便提供并流分布。
本发明的双端空心纤维流体分离束和分离器装置，可用于从其流体混合物中分离和浓缩第一组分，并带有至少所述混合物的一个另外组分，或两种或两种以上液体或气体混合物的脱水混合物。用本发明的纤维束和分离装置分离的典型的多组分流体混合物能够提到的有He/N2，空气，CO2/CH4，He/CH4，O2/N2，H2/CO2/CO/N2，CH4/CO2/H2S，CO/H2，H2/CH4，He/CH4/N2，He/O2/N2，N2/H2，N2/CH4，H2O/O2/N2;还包括本领域中技术人员已知的许多其它混合物，这些混合物能够通过薄膜渗透技术被分离。
Claims (29)
1、一种流体分离装置，它包括一个包围着一个环形双端空心纤维薄膜束的外壳，所说的外壳具有一个流体喂入管口、一个非渗透流体管口和至少一个渗透流体的流出管口，所说的双端空心纤维薄膜束包括(ⅰ)一个中央芯管，该中央芯管在彼此隔开的两管板之间沿着所述芯管的纵向长度在所述芯管的壁上选定的一些点上打有一些孔，(ⅱ)一个空心纤维束以一个圆柱形环绕所述中央芯管的外部，且纤维的长度基本上是所述外壳的内部长度，每一纤维的两端埋置在两管板上并以不漏流体的关系在管板之间延伸并穿过其管板，所述空心纤维的开孔开在所述管板的外表面，(ⅲ)一种基本不可渗透流体薄膜阻挡层包围着两管板之间所述的纤维束露出的空心纤维束的整个纵向长度，但选定的未包围的圆周进口区域除外，以使得在空心纤维的外表面与中央芯管内部之间的流体流动，(ⅳ)两管板封装所述纤维束的两端，且中央芯管穿过或连通过所述的一个管板，使得流体通过此处流过，并且所述的空心纤维薄膜束在外壳和所述空心纤维束的孔侧壁之间以不漏流体的关系设置在所述的外壳里。
2、如权利要求1所述的流体分离装置，其中所述的中央芯管打的孔是设置在彼此间隔的两管板之间芯管纵向长度的中心段，并且所述的不可渗透的阻挡层包围着两管板之间所述的纤维束的整个纵向长度，但基本上邻近于管板的表面靠近所述纤维束两端的未被包围的圆柱形区域除外。
3、如权利要求1所述的流体分离装置，其中所述的中央芯管所打的孔是设置在靠近所述的纤维束两端部基本上邻近两管板的区域，并且所述的不可渗透的阻挡层包围着两管板之间所述纤维束的整个纵向长度，但彼此间隔的两管板之间的芯管纵向长度的中心段上未包围的圆柱形区域除外。
4、如权利要求1所述的双端空心纤维流体分离装置，其中环状空心纤维束由空心纤维围绕一型芯缠绕而形成的。
5、如权利要求4所述的双端空心纤维流体分离装置，其中型芯是渗透器的中央芯管。
6、如权利要求1所述的双端空心纤维流体分离装置，它还包括设置在封装构件与抗压外壳之间的密封件。
7、如权利要求1所述的双端空心纤维流体分离装置，它包括在所述的外壳与所述的不可渗透薄膜阻挡层之间的环状空间。
8、如权利要求1所述的双端流体分离装置，其中所述的基本不可渗透阻挡层包括一层或多层塑料薄膜。
9、如权利要求1所述的流体分离装置，所述的装置具有一个单个渗透流体出口管口。
10、如权利要求1所述的流体分离装置，所述的装置具有两个渗透流体出口管口。
11、如权利要求2所述的流体分离装置，所述的装置具有一个单个渗透流体出口管口。
12、如权利要求3所述的流体分离装置，所述的装置具有一个单个渗透流体出口管口。
13、如权利要求2所述的流体分离装置，所述的装置具有两个渗透流体出口管口。
14、如权利要求3所述的流体分离装置，所述的装置具有两个渗透流体出口管口。
15、一种用于从其流体混合物中分离和浓缩第一组分的方法，且所述的混合物至少具有一种其它组分，该方法包括将所述的流体混合物通过一个喂入管口喂入到一个流体分离装置，通过一个非渗透管口排除非渗透流体，而通过渗透回收管口回收所述的第一组分，所述的流体分离装置包括：
一个包围于一环状双端空心纤维薄膜束的外壳，该外壳具有一个流体喂入管口，一个非渗透流体管口，以及至少一个渗透流体出口管口，所述的双端空心纤维薄膜束包括（ⅰ）一个中央芯管，该中央芯管在彼此隔开的两管板之间沿所述芯管的纵向长度在所述的芯管的壁所选定的一些点上打有一些孔，（ⅱ）一个空心纤维束以圆柱形环绕所述中央芯管的外部且空心纤维的长度基本是所述外壳的内部长度，每一纤维的两端埋置在两管板上并以不漏流体的关系在两管板之间延伸，并穿过其管板，空心纤维的开孔开在所述管板的外表面，（ⅲ）一种基本上不可渗透流体薄膜阻挡层包围着两管板之间所述的纤维束露出的空心纤维的整个纵向长度，但选定的未包围的圆周进口区域除外，以使得在空心纤维的外表面与中央芯管的内表面之间的流体流动，（ⅳ）两管板封装所述纤维束的两端，且中央芯管穿过或连通所述的一个管板，使得流体通过此处流过，并且所述的空心纤维薄膜束在外壳和所述空心纤维束的孔侧壁之间以不漏流体的关系设置在所述的外壳里。
16、如权利要求15所述的方法，其中所述的中央芯管所打的孔是设置在彼此间隔的两管板之间的芯管纵向长度的中心段，并且所述的不可渗透的阻挡层包围着两管板之间所述的纤维束的整个纵向长度，但基本上邻近于管板的表面靠近所述纤维束两端的未被包围的圆柱形区域除外。
17、如权利要求15所述的方法，其中所述的中央芯管所打的孔是设置在靠近所述的纤维束两端部基本上邻近两管板的区域，并且所述的不可渗透的阻挡层包围着两管板之间所述的纤维束的整个纵向长度，但彼此间隔的两管板之间的芯管纵向长度的中心段上未被包围的圆柱形区域除外。
18、如权利要求15所述的方法，其中所述的流体分离装置具有一单个渗透流体出口管口。
19、如权利要求15所述的方法，其中所述的流体分离装置具有两个渗透流体出口管口。
20、如权利要求16所述的方法，其中所述的流体分离装置具有一单个渗透流体出口管口。
21、如权利要求17所述的方法，其中所述的流体分离装置具有一单个渗透流体出口管口。
22、如权利要求16所述的方法，其中所述的流体分离装置具有两渗透流体出口管口。
23、如权利要求17所述的方法，其中所述的流体分离装置具有两个渗透流体出口管口。
24、如权利要求15所述的方法，其中所述的第一组份是氧气。
25、如权利要求15所述的方法，其中所述的第一组份是氢气。
26、如权利要求15所述的方法，其中所述的流体混合物包括氧气和氮气。
27、如权利要求15所述的方法，其中所述的流体混合物是空气。
28、一种环状双端空心纤维束，包括许多半渗透性的空心纤维，这些空心纤维绕着一中央芯管排列成一个圆柱形，而所述空心纤维的两端以不漏流体的关系埋置于并且穿过端部两管板，所述空心纤维的孔开在所述端部两管板的两外部端处，所述的中央芯管穿过或连通所述两管板中的一个，以使得流体通过此处流过，所述的中央芯管在彼此间隔的两管板之间纵向长度的中心段上具有一些孔眼，以使得流体在此流过，所述空心纤维束的外表面由一薄膜阻挡层覆盖，该阻挡层为流体不可渗透的，所述的阻挡层包围着两管板之间纤维束的整个纵向长度，但基本上邻近于管板的表面靠近所述纤维束两端的未被包围的圆柱形区域除外，以提供流体在此流过的通路。
29、如权利要求12所述的环状双端空心纤维束，其中所述的薄膜阻挡层包围着两管板之间纤维束的整个纵向长度，但介于所述纤维束的两端部管板之间中间的未被包围的圆柱形入口区域除外，并且所述的中央芯管具有的所述孔眼设置在邻近于两端部的管板处。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |