CN1191767A - 具有横向流道的空心纤维流体分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特别适用于气体分离的分离器单元,其中所述单元包括一束基本平行取向的空心纤维。为了改善通向所述纤维束中心的气体的径向流动,将至少一个间隔物以垂直于所述纤维的方向,在接近一个料口或管板处置于该纤维束中,以便产生供气体以径向向该纤维束中心流动的通道。

Description

具有横向流道的空心纤维流体分离器

包括一束空心纤维膜的分离器单元在理想逆流流动下[假定在所述膜的每个壳侧(shell side)和中心孔侧(bore side)上的流体均匀速度分布(或“塞状流”)]，产生近可能好的效能。期待就具有大小和长度均匀的纤维孔而言，其中心孔侧的流动接近塞状流动。然而，在壳侧上一般存在轴向流速不均匀的分布，即偏离塞状流。

在壳侧上的偏离塞状流是由下列因素之一引起的，例如在该束中空心纤维的不均匀孔隙(这是由于成束方法所造成的)或纤维外径的差异或纤维中的绞缠或卷曲或纤维不平行的取向或在缠绕束中纤维滑动等。

在纵向空心纤维束中，在径向上的流体阻力一般大于轴向上的流体阻力很多。壳侧流体一般在所述纤维束之外或中心进出该纤维束。在径向上较高的流体阻力阻止该壳侧流体均匀分布在该空心纤维束的横截面上，因而引起偏离塞状流。

上述有关在气体分离过程中所述单元性能的现象的最终结果为随着非渗透流的流速或快速气体含量的降低，在快速气体(fast gas)的有效渗透系数方面的降低和气体分离有效选择性方面的降低。它导致每单位膜面积降低的产物(非渗透物)流和在一定产物纯度下的降低的产物的回收。这种有害的作用在中心孔侧进料和壳侧进料的气体分离中均可观察到。以下给出其作用的一些实例。

在由压缩空气生产高纯度的氮气的过程中，随着进料速度的降低，有效氧渗透系数降低，以便获得高纯度的氮气产品。这使得有可能引起在特定纯度下的氮气流速的降低及氮气回收量的降低。同样情况也发生在由包含氢及其它气体例如甲烷、乙烷、二氧化碳等的流体中制备高纯度氢气的过程中。在干燥压缩空气的过程中，水的有效渗透系数随着进料速度降低而下降，以便获得较低露点的产物。这引起在特定露点下所述产物流速的降低及渗透损失部分的增加。同样作用存在于干燥高压天然气的过程中，导致高的甲烷损失。

所述气体分离过程可以以中心孔侧进料(bore-side feed)或壳侧进料(shell-side feed)的方式进行。如果通过增加所述渗透面上尾气(sweepgas)的流速，使所述非渗透物的快速气体含量降低的话，也可以出现上述有害的作用。所述尾气可以是外部气流或者也可以是非渗透或进料气流的一部分。

当分离器中纤维长度增加时，所述壳侧气流一般接近均匀的塞状流。然而，当使所述分离器长度增加时，所述进料和渗透气流经受增加的压降。它对其性能具有不利的作用。此外，增加分离器长度也可能还增加分离器的成本及增加所述分离器单元组件的复杂性。

在某些情况下，将分离器单元并联连接以加工某一气流可能更好。它降低所述压降并使得由总渗透物以逆流方式清除整个膜表面，它可以产生近可能高的性能。然后，该并联的结构降低了进料速度；在壳侧上形成的从塞状流偏离可以引起不能接受的性能。一般而言，如果所述并联结构引起不能接受的性能的话，可以将分离器单元组串联连接。然而，所述串联结构具有某些问题，例如增加了进料和渗透气流的压降。此外，需要额外的料口和连接串联渗透气流的“导管”；另一方面，如果不将渗透气流串联连接，则潜在的性能增加被损失。

为了改善上述膜气体分离过程的性能，需要具有尤其在壳侧上改善流动分布的分离单元。

一般而言，所述壳侧边界层的传质系数远大于所述纤维的固有渗透系数，因此对有效渗透系数的影响很小。然而，如果所述空心纤维中的快速气体的固有渗透系数在大小上可以与外部传质系数相比或比其大的话，则所述有效渗透系数受到外部传质系数值的限制；因而，当增加外部传质系数时，将得到改善的性能。在制备空心纤维过程中，使用高气体渗透性物质时，可以出现此种情况。

尽管上述讨论限于气体的分离，包括一束空心纤维膜的分离器单元也用于下列操作中：气/液接触、全蒸发过程、反渗透、渗析、超滤及微量过滤，在其每一种情况下，所述外部传质系数在其性能中起着重要作用。因而，外部传质系数方面的改善将产生改善的性能及或许容许使用较小的单元，从而导致在总体系和操作成本上的降低。

流体需要分布到所述纤维的壳侧和/或由该纤维的壳侧转移。一般进料分布到靠近管板之一的空心纤维束的外部。其产物，即非渗透物离开所述纤维束的外部并被导入喷嘴或所述壳状容器中的其它部件中。在某些设计当中，可以安装罐或导管以便形成用于将流体分布到所述纤维束的外部或由纤维束外部向外分布的环形导管。所述流体必须在所述纤维束的外部和内部之间通常以径向流动。因此，流体沿着该纤维束长度通过的流路在其长度上变化。例如，如果所述流体由所述纤维束的外部进出，则在所述纤维束的内部与外部区域相比下，它将经历较长的流路，即L+2R(中心)比L(沿着其外部)，其中L是所述纤维束的长度，R是半径。

因为流体流动速度取决于流路的长度和施加的压差，可以很快地显示出沿着内部的较长的流路预计产生较低的局部速度。因为迁移过程取决于每单位迁移面积的相对流量，预计在所述纤维束内部的纤维与其外部的纤维按不同方式进行。因此，在所述空心纤维性能上将产生径向不均匀。

在径向与轴向流动阻力上的差异进一步加重了上述现象。一般径向阻力(即横向阻力)显著高于轴向阻力。当在所述纤维束中心测定的流量与在所述纤维束外部测定的流量相比较，它导致轴向流量的不均匀性。如果壳进入气流或任何流出气流经中心管或导管进入或转移出去的话，预计出现类似的不均匀性。

尽管上述讨论限于气体的分离，包括一束空心纤维膜的分离器单元也用于下列操作中：气/液接触、全蒸发过程、反渗透、渗析、超滤及微量过滤，在其每一种情况下，在所述壳侧上流体流动分布的均匀性在其性能中起着重要作用。因而，在壳侧流动分布的均匀性方面的改善将产生改善的性能及或许容许使用较小的单元，从而导致在总体系和操作成本上的降低。

当需要分离器设计具有低的L/D(L/2R)纵横比时，使在流道长度和流径阻力(path resistance)方面的差异增强。在此情况下，L+2R显著大于L，导致固有流动分布方面的困难。当在所述中心孔和/或壳侧上的压降是决定性因素时，这尤其是个问题。在这种应用中，需要降低L。

已经做出许多努力，以便改善所述流动分布或有效的传质系数。例如，美国专利第3339341号中，Maxwell等人介绍了一种渗透装置，其中环绕所述空心纤维束放置一个软套筒，以便压实该纤维束及从表面上获得高的压实密度。然而，由于以上所述因素，在该装置中整个所述纤维束截面仍然存在流量的不均匀分布。

美国专利第3503515号中，Tomsic公开一种渗透装置，其中将所述空心纤维间的孔隙基本上用惰性粉碎固体粒子填充。表面上，该惰性粉碎固体粒子降低了孔隙量，因而使得所述流体进料与空心纤维的总的外表面接触。然而，预料该装置将具有在径向上增加的很大的流体阻力，从而阻止所述流体渗透空心纤维束中，引起经过所述纤维束截面非常不均匀的轴向流动。此外，该装置难于制造及在操作过程中，经过壳侧的流体引起粒子运动并导致纤维外表面的磨损。此外也存在因粒子迁移和其由分离器的损失造成的下游设备的污染。

美国专利第3989626号中，Bentley等人介绍了一种空心纤维装置，其中在沿着纤维长度的孔隙间隔上以垂直于该纤维方向编织惰性丝，以使该纤维变形，从而产生湍流和降低扩散阻力。尽管可以影响径向的流动阻力，所述纤维的变形使得纤维孔缩小，因此增加纤维孔中的压降。该压降对于气体分离方法的效率不利。

美国专利第4066553号中，Bardonnet等人介绍了一种空心纤维束，其中使空心纤维留有间隔并通过螺旋状缠绕所述纤维的像丝样的元件使其彼此不接触。其目的是防止“死区”和提供具有更高的接触效率和低压降的小型设备。然而，预计该装置具有单位体积下较低的活性面积，这是由于间隔所用丝的存在，只能将较少的纤维装入分离器中所造成的。

美国专利第4276249号中，Holladay介绍了改善分离器中轴向流动的方法，其中使纤维束末端热封，使所述纤维彼此粘合在一起。为分开该纤维束末端的纤维，将插入物质置于来自该纤维束末端的纤维束中，以便在该纤维束的末端提供一个流体通道。该流体通道为轴向的并且只提供到插入物质所置于纤维束中之处。

美国专利第4293812号中，Fujii等人介绍了一种包括一束空心纤维的单元，其中将由花色纱组成的隔离纱螺旋状缠绕在一根或两根纤维上。所述隔离纱的表观厚度为所述空心纤维外径(其外径为50-600微米)的0.5-3倍。其绕组是有规则的，环绕每根空心纤维的隔离纱的绕组数目按每10毫米长度的空心纤维为0.5-20。在所述分离器中空心纤维的填集比率为30-78％。其目的基本上与上述Bardonnet等人的专利目的相同，其问题及建议解决的方法也相同。此外，如欲获得高达60％或以上的空心纤维填集比率，则必须塞入一定束的空心纤维，以便在加入流体分离器的管形套以前，获得减小的直径。该塞入过程可能伴随着对该空心纤维的损伤，因此伴随很差的组合收率。

世界专利申请WO 95/34373中，Reinhart等人介绍了一种包含空心纤维膜的渗析器，其中每一个膜具有在所述纤维的外表面上形成的螺旋状的单丝隔离物。所述隔离物为空心纤维直径的9-18％。该隔离物防止一根纤维与沿着该纤维长度的另一根纤维接触，并划定界限和保持在相邻膜的外表面之间所述相隔距离的一致。

美国专利第5236665号中，Mathewson等人介绍了一种空心纤维装置，其中在相邻空心纤维之间用惰性纤维隔开构成经纱，然后另加的惰性纤维构成纬纱横向于经纱延伸，以另一种交错方式在经纱上下，形成一块空心纤维织物。所述目的为降低所述空心纤维装置的孔隙体积及产生经过所述截面的均匀流动。所提供的空心纤维编织形式引起纤维填充密度上的大大的降低，因而减小了所述单元的活性面积和分离容量。

本发明提供包含一束空心纤维膜的分离器单元，其中改善了壳侧流动分布的均匀性及增加有效传质系数，导致该单元性能上的改善。

本发明提供一种流体分离单元，它包括含有纵向置于所述单元中的一束空心纤维膜的壳或套管，所述纤维束的至少一端延伸入和贯穿管板。一个间隔物(spacer)基本垂直插入所述纤维膜中，以使所述间隔物附近的孔隙容积重新定向及提供所述间隔物周围的孔隙或流道，以使流体按照所述纤维束轴的横向流动。将所述间隔物以至少为纤维束半径的25％的长度插入接近管板或料口的纤维束中。由该间隔物提供的横向流道使流体流入和/或流出所述纤维束的中心，因而改善所述纤维束中纤维外部上的轴向流动分布的均匀性。所述间隔物的取向可以为相对所述纤维束直径平面的+/-60°。

通过用一根棒或间隔物仔细分隔所述纤维束，当所述间隔物横向通过所述纤维束时，沿着该间隔物占据的通道产生一个孔隙。最好是沿着接近管板或料口纤维束的直径或弦长的纤维的横向产生所述孔隙。该孔隙提供比所述纤维束较低流动阻力的横向或径向流道。因为在横向流道中，存在很小的微不足道的流动阻力，所以径向压力率被大大地降低。因而，在所述纤维束的壳侧的进出口之间轴向流动通道的长度变得基本相等。其结果改善了壳侧上流动分布的均匀性。

通过在在所述纤维束中插入多个间隔物，可以产生多个流道。该间隔物可能有不同的几何取向，例如以相同间隔角使所述间隔物径向贯穿其直径或作为弦提供与所述纤维束轴成横向的直角、三角或其它直角坐标系几何形状的流道。

可以在所述管板形成以后或最好在所述管板铸塑以前插入所述间隔物。可以在所述纤维束形成期间插入所述间隔物并产生流道。在这种情况下，可以用固定物将所述间隔物固定在纤维束的外部或将该间隔物的一部分嵌入所述管板的环氧树脂中。

在已将所述间隔物插入纤维束中后的某些情况下，可以将该间隔物除去，留下包括从新取向的孔隙容积的流道。在一种情况下，在除去所述间隔物后，通过填充所述管板铸塑模到某一程度即与所述间隔物产生的流道的至少一部分交叉可以使所述流道保存或保留。

所述间隔物的总尺寸和所述纤维的刚性决定该孔隙体积和通道宽度和高度。该间隔物的数量、取向和总长度决定在所述纤维束中流动分布的均匀性。通过以相互平行和间隔一定距离插入多个间隔物，也可以调节流道的高度。

迄今为止，已经介绍的间隔物均为棒状物。其它形状和材料也可以提供满意的间隔物。例如，可以将网状的间隔物嵌入所述纤维束中和/或固定在所述管板上。另外，所述间隔物可以是I-形条、半圆截面的棒、多孔管、圆柱形隔网等。最好所述间隔物的形状可以使其容易插入所述纤维束中，而不引起对纤维的任何损害。

可以产生不同宽度或尺寸的通道，例如最好选用与壳侧料口匹配的大的通道，以提供直接进出所述纤维束的流体流动，从而不需要环绕该纤维束的环形孔隙。产生大的通道的插入具有一定角度的间隔物最为有利。

本发明也能用于中心孔侧进料和壳侧进料的方法。典型的在气体分离上的用途包括由空气中制备氮气，由炼油厂气流中回收氢气或从清洗流出物中回收氨气，气体例如空气和天然气的脱水等。本发明也应用于全蒸发、气/液接触法和液体分离例如反渗透、渗析和超滤。

适合于本发明的用途包括流体分离，例如固体、液体、气体或它们混合物的分离。气体分离包括例如由压缩空气制备高纯度氮气的分离，由炼油厂流出物中分离氢气和清洗气中分离氨气，调节合成气中氢气/一氧化碳的比例，从天然气中除去二氧化碳和硫化氢的酸性气体，由天然气中除去氮气，由空气中制备高浓度的氧，烯烃的分离(例如乙烯与丙烷的分离)，由天然气中除去水，由压缩气体中除去水等。可以被分离的其它合适的气体混合物为含有氢、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氦、氮、水蒸气或烃类中至少一种的气体混合物。

本发明也适用于气/液接触操作，例如溶解或除去水或其它液体中的二氧化碳或氧或氮。例如，可以将一种气体溶解在一种液体中或由一种液体中除去，达到预定的浓度，其做法为：将所述液体置于预定压力下；将该加压的液体转移到气/液接触器单元的空心纤维膜的一侧，所述接触器单元包括一束内外径基本一致的空心纤维膜，该纤维束具有基本垂直插入所述纤维的间隔物以使该间隔物周围的空隙容积重新取向并为与所述纤维束轴成横向的流体提供流道，该间隔物以至少为所述纤维束半径的25％的长度被插入接近管板或料口的纤维束中；在与所述液体侧相反的空心纤维膜一侧，具有负压气体；通过以适当份量增加或降低在所述气化部分中溶解气体的分压，以便增加或降低在所述液体中溶解气体的量，得到预定浓度的溶解气体。此外，本发明的分离单元也适合流体的全蒸发、反渗透、渗析、超滤、微滤等，无论该流体为固体、液体、气体还是它们的混合物。

图1是本发明一个实施例的部分断裂立面图；

图2为沿图1的2-2线所取分解透视图；

图3为沿图2的3-3线所取截面的侧视立面图；

图4为描述本发明的一个实施例结果的曲线；和

图5为描述本发明的另一个实施例结果的曲线。

图1介绍本发明的一个实施例。气体分离单元10具有一个壳侧进料口14和一个中心孔侧进料口12以及一个壳面出料口18和一个中心孔侧出料口。所述空心纤维26被包括在单元10内的纤维束中。将束状纤维26的每一端装入树脂状物中，该空心纤维26贯穿该树脂(管板)20。在所述单元10的每一端接近管板20处，将水平间隔物28和垂直间隔物30插入所述纤维束中，每一个间隔物基本垂直于在该纤维束中的轴向流动。

在图2中描述了间隔物28和30及它们插入该纤维束中的位置。图2为显示插入间隔物28和30与总的纤维束26之间关系的纤维束的分解透视图，产生与所述纤维26壳侧上轴向气体流动成横向的孔隙通道。

图3为沿图2的3-3线所取截面的侧视立面图，其中间隔物28和30清晰可见，由该间隔物产生的孔隙通道也清晰可见。

实施例1

所形成的包括一束空心纤维和两个管板的一个分离器单元，其中所述纤维具有的OD(外径)为325微米。该单元约3英尺长，具有的直径约为4英寸。在表1所示条件下，采用壳侧进料为所示单元进行空气干燥试验。在所述组成和预试验的纤维束中，将三个隔离物以相隔约120°插入所述纤维束的每一端接近进料口和非渗透管板处。采用壳侧进料进行两个试验。采用间隔物的第一个试验显示通过加入该间隔物，在相同的非渗透流速下，非渗透露点降低由34.7℃提高到40.6℃。在保持相同的露点降低，而将非渗透流速增加约25％下进行下一个试验，因而得到在有间隔物存在比没有间隔物存在下更高的产率。

在加入间隔物前和加入间隔物后，进行横过该纤维束的渗透露点的测定。在加入所述间隔物前，渗透露点变化由在纤维束外部的10℃到接近中心的-13℃。在加入所述间隔物后，其露点变化降低为在纤维束外部的约7℃到在中心的约0.5℃。

给定气体的渗透系数为在标准温度和压力下，就单位部分压降而言，每秒通过每平方厘米表面积的膜的气体体积，表示为K₀＝标准cc/cm².sec.cmHg，其中标准cc在0℃，760cmHg下测定。K₀以单位1×10^-6cc/cm².sec.cmHg代表水的总传质系数。

在没有间隔物的试验A中，其露点由19.7℃降低到-15℃，纯的露点降低为34.7℃。在有间隔物的试验B中，其露点由18.1℃降低到-22.5℃，纯的露点降低为40.6℃。在有间隔物的试验C中，进料速度较大及非渗透产物的流速要高约27％，同时保持露点降低与试验A相同的值。应注意的是，就采用间隔物的单元而言，在与试验A(无间隔物)同样产物流速下，试验B显示明显更大的露点降低(约19％)。在试验C中，其产物流速增加27％，而其露点降低与试验A(无间隔物)相同。因而，在同时完成所需要的空气干燥下，显然所述间隔物提供在露点降低和/或高的产物流速方面的改善。

实施例2

形成具有包括一束OD为326微米的空心纤维的一个管板的分离器单元。插入的间隔物为具有OD为3/32”(2381微米)的一段尼龙编织物线段。将所述间隔物以矩形网格间隙插入接近所述纤维束的壳侧进料和出料截面处。在插入所述间隔物前后作为采用壳侧进料的空气干燥器，进行对该单元的试验。其结果列于下表2中。

应该注意的是，当在所述分离单元中存在间隔物时，与不存在间隔物相比，其露点降低增加约31％。此外，水的渗透系数K₀几乎为原值的两倍。

                                                                              表1

#	进料				非渗透物			清除气				DPDepFeed-NP℃	FeedInVelcm/s	PermOufVelCm/s	H2ORemvl％	K0
																	Prespsla	PresDrop psi	DP℃	Temo℃	slpm	DP℃	O2％	Prespsta	slpm	DP℃	O2％
	A	114.2	3	19.7	23.4	597.2	-15.0	20.0	43.7	229.2	-62.0																	2.1	34.7	63	952	92.6	255
B												115.2	3	18.1	21.0	600.7	-22.5	20.2	44.7	233.4	-40.9	1.0	40.6	63	993	96.0	397
	C	114.7	6	18.3	21.4	762.2	-16.1	20.3	43.7	233.4	-34.0																	1.0	34.4	80	1004	92.5	491

A＝无间隔物    Pres＝压力           Dep＝降低B＝有间隔物    DP＝露点             Perm＝渗透C＝有间隔物    slpm＝标准升数/分钟  Vel＝速度

                                                                              表2

#	进料				非渗透物			渗透物				DPDepFeed-NP℃	FeedInVelcm/s	PermOutVelcm/s	H2ORemvl％	K0
																	Prespsia	PresDroppsi	DP℃	Temp℃	slpm	DP℃	O2％	Prespsia	sipm	DP℃	O2％
	D	114.7	0.5	17.9	20.5	197	6.0	19.9	15.1	20.8	14.8																	30.2	11.9	21	55	54.2	127
E												110.7	0.5	18.7	21.1	205	3.1	20.0	15.4	26.8	7.9	28.3	15.6	23	70	64.4	230

D＝无间隔物E＝有间隔物

实施例3

通过以纤维填充密度为45.9％，将一束聚酰亚胺空心纤维置于所述单元壳内，组成一个内径为3.9”和空心纤维的活性长度约39”的分离器单元。将所述纤维束的两端封装，使所述管板的端部开口，以暴露出纤维中心孔。该纤维的活性面积为479平方英尺。该单元壳在该单元的每一端靠近所述管板处有4个进出口，以使气体在该纤维的壳侧上流动。在无任何间隔物的情况下，试验该单元干燥空气的性能。然后，在该单元上安装两个间隔物，它们以基本垂直于空心纤维的轴向插入每端壳料口中。所述间隔物彼此间隔90度。所述单元在其两端也安装有料口，以便气体在所述纤维的中心孔侧流动。然后，将该单元置于带有法兰端帽的外层钢壳中。提供一个密封件以便防止在进料和非渗透物间的泄漏。

所进行的该单元的空气干燥试验如下：将湿空气由入口提供给所述纤维的壳侧。该湿空气具有的露点为15-25℃及在室温下约100磅/平方英寸(表压)的压力。将非渗透的干燥产物由该单元相反一端的壳出口排出。使该干燥的非渗透物的一部分经减压处理，并作为清除气(sweep)提供到与进料成逆流的所述纤维的中心孔侧，以便增加水渗透的推动力。记录流速、氧的百分含量、压力、温度和非渗透物的露点、清除和渗透。在几种不同的进料和清除流速下进行试验，以便改变出水量。该数据被用来计算来自理想逆流流动模式下水的渗透系数。

由所述纤维的代表性样品组成的试验回路被用来测定水的固有K₀。该值只取决于纤维结构，与单元设计无关。流动的分布不良状况和其它因素使得所述单元的K₀小于固有K₀，所述单元的K₀与固有K₀的比值代表效率因子。在两种情况(1)无间隔物，和(2)在每端有两个间隔物下的结果在图4中用曲线表示，效率因子作为纵坐标，进料水/非渗透水的比值作为横坐标。其结果表明就进料水/非渗透水比值在约10～50范围内而言，在所述每端具有两个间隔物的试验的效率因子一般比无间隔物试验高1-4％。

通过管板的渗透气体的水浓度的变化是所述单元壳侧上流动分布均匀性的可靠的显示器。通过经渗透侧管板的表面移动取样头，在间隔60°的三个径向轴上进行测定并记录下露点作为位置的函数。其结果为平均值，渗透水ppm与距所述管板中心距离关系的曲线示于图5中。根据由水物料平衡确定的平均渗透水浓度使渗透水ppm标准化。在所述空心纤维束的每一端有两个间隔物试验显示比无间隔物试验更平坦渗透水的外观。这表明当存在间隔物时，流动分布的均匀性得以改善，从而证实存在间隔物获得的改善的性能。

Claims (13)

1.一种流体分离装置，它包括：

(a)具有基本为圆筒形和至少三个料口(port)的单元；

(b)一束空心纤维膜纵向置于该单元内，所述纤维束的至少一端延伸及贯穿管板；和

(c)至少一个间隔物基本垂直插入所述纤维膜中，以使所述间隔物附近的孔隙容积重新定向，以便为与所述纤维膜束的轴横向流体提供流道，以改善所述纤维膜束中的纤维外侧轴向流动分布的均匀性，所述间隔物在接近至少一个管板或料口位置上被插入该纤维束中。

2.权利要求1的装置，其中所述间隔物具有的长度至少约为所述纤维束直径的约25％，多至约为该单元的内径。

3.权利要求1的装置，其中所述间隔物为一根棍。

4.权利要求1的装置，其中所述膜选自下列物质：

(a)聚合物、连皮、不对称空心纤维；

(b)密壁、聚合物空心纤维；

(c)薄壁、复合聚合物空心纤维；

(d)通过反应活性物质表面改性的聚合物空心纤维；

(e)含有活性转移剂的聚合物空心纤维；

(f)具有选择层的多孔、陶瓷材料的空心管；

(g)离子转移、陶瓷材料的空心管；

(h)玻璃纤维；和

(i)碳纤维。

5.权利要求1的装置，其中所述空心纤维膜由选自下列成分的聚合物制备而成：取代或未取代的聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-乙烯基苄基卤共聚物、聚碳酸酯、乙酸纤维素、丙酸纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、硝基纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、芳基聚酰胺、芳基聚酰亚胺、聚醚、聚醚酰亚胺、聚芳醚、聚苯醚、聚对二甲苯醚、聚酯酰胺-二异氰酸酯、聚亚胺酯、聚酯、多芳基化合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、聚丙烯酸烷基酯、聚对苯二甲酸亚苯酯、多硫化物、聚硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯-1、聚-4-甲基戊烯-1、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚丙酸乙烯酯、聚乙烯吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚乙烯酮、聚乙烯醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯胺、聚磷酸乙烯酯、聚硫酸乙烯酯、聚缩醛、polyallyl、聚苯并苯并咪唑、聚酰肼、聚噁二唑、聚三唑、聚苯并咪唑、聚碳二亚胺、聚膦嗪、聚环氧丙烷和上述化合物的共聚合物、嵌段共合聚物、共聚物、嵌段共聚物、接枝聚合物和共混物。

6.权利要求1的单元，其中所述空心纤维膜的压实密度为约10-约75％。

7.用于流体在分离装置中的内部分布的方式包括：

(a)一个分离单元包括纵向布置在该单元中的一束空心纤维膜，至少所述纤维束中纤维的一端贯穿和延伸经过管板，在所述纤维束中的空心纤维膜之间存在空隙容积；和

(b)一个间隔物插入所述纤维束中，通过使所述间隔物附近的孔隙容积重新定向，以便为流体提供流道，所述流道对所述纤维束轴成横向，使流体流向所述纤维束的内部，导致经过所述纤维束轴向流动方面的改善。

8.通过使至少一种流体选择性渗透通过一束空心纤维膜(其内径和外径基本上是均匀的)，将流体混合物中的至少一种流体与所述流体混合物中的至少另一种流体分离的方法，所述纤维束具有至少一个基本垂直插入所述纤维膜中的间隔物，以使所述间隔物附近的孔隙容积重新定向，以便为对于所述纤维膜束轴成横向的流体提供流道，以改善在所述纤维膜束中纤维外部上轴向流动分布的均匀性，所述方法包括：

(a)使所述流体混合物与空心纤维膜的一个面接触，就该流体混合物的至少一对流体而言，所述空心纤维膜显示对该对流体中一种流体的选择渗透性大于对其中另一种流体的选择渗透性；

(b)使至少一种渗透流体渗入并通过所述空心纤维膜；和

(c)由所述空心纤维膜的相反面转移经渗透过的产物，它具有的所述流体混合物中至少一种流体的比例不同于该流体混合物中的至少一种流体与至少另一种流体的比例。

9.权利要求8的方法，其中所述流体混合物为气体混合物。

10.权利要求9的方法，其中所述气体混合物为空气，并使水蒸气和二氧化碳透过所述空心纤维膜并从剩下的气体混合物中除去，产生出降低了二氧化碳含量的基本上干燥的空气。

11.权利要求8的方法，其中所述流体混合物为气体和液体的混合物。

12.权利要求8的方法，其中所述流体混合物为液体的混合物。

13.用于控制液体中溶解气体量到预定水平的方法，它包括：

(a)将所述液体置于预定压力下；

(b)将所述加压的液体转移到包含一束其内外径基本一致的空心纤维膜的气/液接触器单元的壳侧或中心孔侧，所述纤维束具有至少一个基本垂直插入所述纤维膜中的间隔物，以使所述间隔物附近的孔隙容积重新定向，以便为对所述纤维膜束轴成横向的流体提供流道，以改善在所述纤维膜束中纤维外部上轴向流动分布的均匀性，所述间隔物被插入所述纤维束中；

(c)在所述空心纤维膜与所述液体相反一侧有气体；和

(d)通过在一定压力下，增加或降低所述气体中溶解气体的分压到适当量，来增加或降低在该液体中溶解气体的量，以便得到预定水平的在所述液体中的溶解气体。

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