DD140000A5

DD140000A5 - HOHLE, SEMIPERMEABLE FIBERS

Info

Publication number: DD140000A5
Application number: DD78209385A
Authority: DD
Inventors: Richard L Leonard
Original assignee: Monsanto Co
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1978-11-29
Publication date: 1980-02-06
Also published as: NO784013L; ES475458A1; JPS5488317A; DE2851687A1; GR67310B; IL56081A; GB2009034A; FR2410494A1; ZA786707B; NO146625B; IT1192290B; IL56081A0; FR2410494B1; NO146625C; ES480626A1; BE872380A; LU80600A1; GB2009034B; TR20777A; AU4202778A

Description

Die Erfindung betrifft hohle_;semipermeable Fasern, die für Fluidtrennungen geeignet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung die zu Aggregaten bzw. Bündeln zusammengesetzten hohlen,semipermeablen Fasern und eine Trennvorrichtung, die diese Aggregate bzw. Faserbündel enthält.The invention relates to hollow _; semipermeable fibers suitable for fluid separations. Furthermore, the invention relates to the aggregates or bundles composed hollow, semipermeable fibers and a separating device containing these aggregates or fiber bundles.

Field of application of the invention

Die erfindungsgemäßen hohlen Fasern sind vorzugsweise für die Verwendung in Fluidtrennvorrichtungen geeignet, in denen die Fluidtrennung durch selektive Permeation durch die hohlen. Fasern erfolgt. Die erfindungsgemäßen hohlen Fasern stellen die erwünschten Membranoberflächengebiete pro Volumeneinheit der Trennvorrichtung zur Verfügung, wobei eine erhöhte Trennwirksamkeit erreicht wird.The hollow fibers of the invention are preferably suitable for use in fluid separation devices in which fluid separation by selective permeation through the hollow. Fibers takes place. The hollow fibers of the present invention provide the desired membrane surface area per unit volume of the separator, thereby achieving increased separation efficiency.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es sind viele Vorschläge für die Verwendung von semipermeablen Membranen für die Trennung mittels selektiver Permeation von wenigstens einem Fluid von einer Fluidmischung, enthaltend wenigstens ein weiteres Fluid, gemacht worden. Die kommerzielle Verwendung von semipermeablen Membranen für Fluidtrennungen ist jedoch begrenzt und zur Zeit werden die meisten handelsüblichen semipermeablen Membranen nur für die Entsalzung von Wasser verwendet« Es sind zwar semipermeable Membranen entwickelt worden, die eine geeignete Selektivität bei der Trennung für viele Verfahren aufweisen. Die grundsätzliche Schwierigkeit liegt jedoch darin, daß mit Characteristic of known technical solutions Many proposals have been made for the use of semipermeable membranes for the separation by means of selective permeation of at least one fluid from a fluid mixture containing at least one further fluid. However, the commercial use of semipermeable membranes for fluid separations is limited and currently most commercial semipermeable membranes are used only for the desalting of water. While semipermeable membranes have been developed which have suitable selectivity in separation for many processes. The fundamental difficulty, however, is that with

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diesen Membranen nur eine relativ niedrige Strömungsgeschwindigkeit erreicht werden kann. Daher werden große Oberflächenbereiche der semipermeablen Membranen gewünscht, um die gewünschten Mengen an durchgesetztem Produkt zu erhalten.These membranes only a relatively low flow rate can be achieved. Therefore, large surface areas of the semipermeable membranes are desired to obtain the desired amounts of product passed through.

Die Konfiguration der semipermeablen Membranen beeinflußt in entscheidender Weise die Größe der aktiven Membranoberfläche, die bei einem gegebenen Volumen einer· Trennvorrichtung, die die semipermeablen Membranen enthält, erhalten werden kann. Eine gewünschte Membrankonfiguration mit hohen Anteilen an aktiver Oberfläche pro Volumeneinheit der Trennvorrichtung ist eine hohle Faser oder ein hohler Faden.The configuration of the semipermeable membranes critically affects the size of the active membrane surface which can be obtained for a given volume of a separation device containing the semipermeable membranes. A desired membrane configuration with high levels of active surface area per unit volume of the separator is a hollow fiber or a hollow filament.

Aus der ÜS-PS 3 228 877, Spalte 2 ist z.B bekannt, daß mitFrom ÜS-PS 3,228,877, column 2 is known, for example, that with

semipermeablen Membranen in hohler Faserform 0,9 m . oder mehr aktiver Oberfläche pro 0,028 m Volumen der Trennvorrichtung geschaffen werden kann.Um so hohe Membranoberflächen pro Volumeneinheit der Trennvorrichtung zu erreichen, müssen die hohlen Fasern gemäß US-PS 3 228 877 einen relativ kleinen Äußendurchmesser aufweisen. Der bevorzugte Bereich des Außendurchmessers der hohlen Fasern liegt bei 10 bis 15 u. .Es ist auch aus der US-PS 3 339 341 bekannt, daß hohle Fasern mit einem relativ kleinen Äußendurchmesser vorteilhaft für Trennvorrichtungen, in denen ausreichend große Membranoberflächen gewünscht werden, verwendet werden können. Gemäß üS-PS 3 339 341 betragen die Außendurchmesser dieser hohlenSemipermeable membranes in hollow fiber form 0.9 m. In order to achieve such high membrane surface area per unit volume of the separator, the hollow fibers of US Pat. No. 3,228,877 must have a relatively small outer diameter. The preferred range of the outside diameter of the hollow fibers is 10 to 15 μ. It is also known from U.S. Patent No. 3,339,341 that hollow fibers having a relatively small outer diameter can be advantageously used for separation devices in which sufficiently large membrane surfaces are desired. According to US-PS 3 339 341, the outer diameter of these hollow

Fasern 20 bis 250 μ, wobei in einer Versuchsanlage hohle Fasern mit einem Außendurchmesser von 29,2 ρ verwendet worden sind.Fibers 20 to 250 μ, wherein in a pilot plant hollow fibers with an outer diameter of 29.2 ρ have been used.

Die Verwendung von hohlen Fasern mit relativ kleinem Durchmesser als semipermeable Membranen ist neben der Möglichkeit, hohe Anteile von aktiven Oberflächen pro Volumeneinheit der Trennvorrichtung zu erreichen,mit weiteren Vorteilen verbunden. Gemäß US-PS 3 228 877 steht die Größe der Druckdifferenz, der die hohle Faser standhält, direkt in Beziehung mit dem Verhältnis der Dicke der Faserwand zum Innendurchmesser der Faser. Da bei vielen Abtrennvorgängen die erreichbare Strömungsgeschwindigkeit um so größer ist, je größer die Druckdifferenz pro Membran ist, werden hohle Fasern gewünscht, die einer hohen Druckdifferenz standhalten. Aus der US-PS 3 228 877 ist bekannt, daß der Durchmesser der Faser um so kleiner sein muß, je kleiner die entsprechende Wandstärke " ist, die dem gegebenen Druckabfall standhalten soll und daß eine Faserwand mit einer geringeren Dicke weniger widerstandsfähig gegen das durchströmende Medium ist. Größere Strömungsgeschwindigkeiten machen daher Faserwände mit größerer Wandstärke erforderlich.The use of relatively small diameter hollow fibers as semipermeable membranes, in addition to being able to achieve high levels of active surfaces per unit volume of the separator, has additional advantages. According to US Pat. No. 3,228,877, the magnitude of the pressure differential which withstands the hollow fiber is directly related to the ratio of the thickness of the fiber wall to the inside diameter of the fiber. Since in many separation processes the achievable flow rate is greater, the greater the pressure difference per membrane, hollow fibers are desired, which can withstand a high pressure difference. From US-PS 3,228,877 is known that the diameter of the fiber must be smaller, the smaller the corresponding wall thickness "is to withstand the given pressure drop and that a fiber wall with a smaller thickness less resistant to the medium flowing through Larger flow velocities therefore require fiber walls with greater wall thickness.

Ziel der Erfindung . Object of the invention .

Obwohl verschiedene Vorschläge für relativ große aktive Membranoberflachen pro Volumeneinheit der Trennvorrichtung gemacht worden sind, sind solche Vorrichtungen jedoch nicht für eine Fluidtrennung in einer Umgebung geeignet, in derHowever, while various proposals have been made for relatively large active membrane surfaces per unit volume of the separator, such devices are not suitable for fluid separation in an environment in which

die Fluidtrennung durchgeführt werden muß,um eine wirtschaftlich und verfahrenstechnisch vorteilhafte Vorrichtung zu erhalten. Bei der Verwendung von hohlen Fase.rn in Trennvorrichtungen können verschiedene Probleme auftreten, die die Wirksamkeit der Trennvorrichtung verringern. So stehen die hohlen Fasern in Kontakt mit anderen Fasern in der Trennvorrichtung, in der die Fasern zusammengefaßt sind. Die sich ergebende Kontaktfläche ist für die gewünschte Trennung nicht geeignet» so daß die Strömungsgeschwindigkeit und Wirksamkeit verringert wird. Der Kontakt der hohlen Fasern behindert außerdem den Strom des Fluids um die hohlen . Fasern und durch die hohlen Fasern hindurch, wodurch ein ungleichförmiger Strom innerhalb der Trennvorrichtung und lokalisierte Strömungsecken erhalten werden. Diese Fluidtaschen enthalten - wenn sie mit der Außenfläche der Fasern in Kontakt stehen - eine erhöhte Konzentration eines weniger durchlässigen Fluids der eingespeisten Mischung. Die größere Konzentration des weniger durchlässigen Fluids der Ausgangsmischung führt zu einer erhöhten Durchlässigkeit des weniger durchlässigen Fluids durch die Membranen und verringert so die Selektivität der Trennung. Im Extremfall, bei dem das Ausgangsgemisch eine Flüssigkeit ist, werden die Fluidtaschen so mit dem.weniger durchlässigen Fluid gesättigt, daß das weniger durchlässige Fluid ausfällt oder sich zwischen den hohlen Fasern abtrennt. Bei der Verwendung von im allgemeinen hohlen Fasern mit relativ kleinemThe fluid separation must be carried out in order to obtain an economically and procedurally advantageous device. When using hollow chamfering in separators, various problems can occur which reduce the efficiency of the separator. Thus, the hollow fibers are in contact with other fibers in the separator in which the fibers are gathered. The resulting contact surface is not suitable for the desired separation »so that the flow rate and effectiveness is reduced. The contact of the hollow fibers also hinders the flow of fluid around the hollow ones. Fibers and through the hollow fibers, whereby a non-uniform flow within the separator and localized flow corners are obtained. These fluid pockets, when in contact with the outer surface of the fibers, contain an increased concentration of a less permeable fluid of the feed mixture. The greater concentration of the less permeable fluid of the starting mixture results in increased permeability of the less permeable fluid through the membranes, thus reducing the selectivity of the separation. In the extreme case where the starting mixture is a liquid, the fluid pockets are so saturated with the less permeable fluid that the less permeable fluid precipitates or separates between the hollow fibers. When using generally hollow fibers with a relatively small size

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Außendurchmesser und dünnen Seitenwänden sind die Fasern sehr flexibel. Selbst wenn die hohlen Fasern in einer Trennvorrichtung so zusammengefaßt werden, daß der Kontakt zwischen den hohlen Fasern so gering wie-möglich ist, ist es jedoch nicht zu verhindern, daß die hohlen Fasern zunehmend miteinander in Kontakt geraten und ungleiche Verteilungskanäle aufgrund der leichten Beweglichkeit der hochflexiblen hohlen Fasern während der Durchführung des Trennverfahrens bilden.Outside diameter and thin sidewalls, the fibers are very flexible. However, even if the hollow fibers are combined in a separator so that the contact between the hollow fibers is as small as possible, it is impossible to prevent the hollow fibers from increasingly contacting each other and unequal distribution channels due to the easy mobility of the hollow fibers form highly flexible hollow fibers during the performance of the separation process.

Ein weiterer wichtiger Faktor der bei der Frage, ob die Trennvorrichtung wirtschaftlich und verfahrensökonomisch eingesetzt werden kann, zu berücksichtigen ist, ist der Effekt der Trennvorrichtung auf die Energie des behandelten Fluidstromes. Es sind Vorschläge gemacht worden eine Trennvorrichtung, enthalten semipermeable Membrane zur selek-. · tiven Trennung von ein oder mehreren Fluiden von einem Fluidgemisch, enthaltend wenigstens ein zusätzliches Fluid, zu verwenden, wobei das Fluidgemisch (Retentat) nach dem Trennvorgang einer Weiterverarbeitung ausgesetzt wird. Wenn die Trennvorrichtung dem Strom des Fluidgemisches einen beachtlichen Widerstand entgegensetzt, wird eine beachtliche Energie benötigt um das Fluidgemisch (Retentat) auf den gewünschten Druck für die nachfolgende Weiterverarbeitung zu rekomprimieren. Der Druckabfall der Fluidmischung, der durch den Strömungswiderstand der Trennvorrichtung verur-Another important factor to consider when considering whether the separator can be used economically and procedurally is the effect of the separator on the energy of the treated fluid stream. Proposals have been made for a separator containing semipermeable membranes for selec-. Effective separation of one or more fluids from a fluid mixture containing at least one additional fluid, wherein the fluid mixture (retentate) is subjected to further processing after the separation process. If the separator provides a considerable resistance to the flow of the fluid mixture, considerable energy is required to recompress the fluid mixture (retentate) to the desired pressure for subsequent processing. The pressure drop of the fluid mixture caused by the flow resistance of the separator

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sacht wird, ist sehr beachtlich, wenn die Fluidmischung in die Öffnungen der Fasern eingespeist wird. In Chemical Engineering Progress, Oktober 1977, Seiten 76 bis 78 ist die Verwendung einer Trennvorrichtung,enthaltend hohle Fasermembrana für die Entfernung von Wasserstoff aus einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Strom,für eine Oxo-Alkohol-Synthese-Anlage beschrieben. Der Ausgangsstrom,is very noticeable when the fluid mixture is fed into the openings of the fibers. In Chemical Engineering Progress, October 1977, pages 76 to 78, the use of a separator containing hollow fiber membranes for the removal of hydrogen from a stream containing hydrogen and carbon monoxide for an oxo-alcohol synthesis plant is described. The output current,

der einen Druck von 25,5 kg/cm aufweist,wird auf einenwhich has a pressure of 25.5 kg / cm, is on a

Druck von 43 kg/cm beim Durchgang durch die öffnungen derPressure of 43 kg / cm when passing through the openings of the

. hohlen Fasern der Trennvorrichtung komprimiert und als Retentatstrom der Trennvorrichtung wird ein Strom mit einem Druck von 24,1 kg/cm erhalten. Die Kompression des Ausgangsstroms ist teuer,da derbenötigte Kompressor unddie Betriebskosten des Kompressors teuer sind. Obgleich ein wesentlicher Druckabfall damit verbunden ist, daß das Ausgangsgemisch in die öffnungen der Fasern der Trennvorrich-, hollow fibers of the separator compressed and as retentate stream of the separator, a stream is obtained with a pressure of 24.1 kg / cm. The compression of the output stream is expensive because the compressor required and the operating cost of the compressor are expensive. Although a substantial pressure drop is associated with the fact that the starting mixture in the openings of the fibers of Trennvorrich-

_ tung eingespeist wird, ist die Einspeisung in die öffnungen offensichtlich notwendig, da es sonst zu Verteilungslücken und zu einer Verringerung der Wirksamkeit kommt, wenn der Ausgangsstrom zu den Außenflächen der hohlen Fasern geführt wird. ·Feeding into the ports is evidently necessary because otherwise there will be distribution gaps and a reduction in efficiency as the output current is conducted to the outer surfaces of the hollow fibers. ·

Die Außenflächeneinspeisung bei hohlen Fasern enthaltenden Trennvorrichtungen kann andere Vorteile aufweisen. So stellt die äußere Oberfläche der hohlen Fasern einen größeren Oberflächenbereich für die Durchführung der Trennung zur Verfü-The outer surface feed of separators containing hollow fibers may have other advantages. Thus, the outer surface of the hollow fibers provides a larger surface area for performing the separation.

gung als die innere Oberfläche der hohlen Fasern. Darüber hinaus halten die hohlen Fasern höhere Druckunterschiede aus, wenn der höhere Druck sich auf der Außenfläche der Fasern und nicht im Innern der Fasern befindet, da die Fasern eine größere Kompressibilität als Zugfestigkeit aufweisen.than the inner surface of the hollow fibers. In addition, the hollow fibers will withstand higher pressure differences when the higher pressure is on the outer surface of the fibers and not inside the fibers because the fibers have greater compressibility than tensile strength.

Es sind Versuche unternommen worden um die Fluidverteilung zwischen den hohlen Fasern bei Trennvorrichtungen,die Hohlfasermembrane enthalten, zu verbessern. In der US-PS 3 616 wird die Verwendung von stark gekräuselten hohlen Fasern als semipermeable Membranen beschrieben. Die gekräuselten,hohlen Fasern sind adhäsiv an einer Vielzahl von angrenzenden Flächen miteinander verbunden, wodurch die räumliche Anordnung zwischen den hohlen Fasern bestimmt wird. Die Trennvorrichtung ist mit Mitteln für die Zuführung des Fluidgemisches in das Zentrum der Ansammlung der hohlen Fasern ausgerüstet, so daß die zugeführten Fluide durch die hohlen Fasern rasch nach außen strömen können. Die US-Patentschrift enthält jedoch keine Angaben über die Querschnittsfläche der Trennvorrichtung, die von den hohlen Fasern besetzt ist, das heißt, keine Angaben über die Packungsfaktoren oder die Packungsdichte. Dieser Anteil scheint jedoch relativ gering zu sein, z.B. etwa 16 % gemäß Beispiel 4 der US-Patentschrift, während bei üblichen Trennanlagen, -in denen das zu trennende Gemisch in die Öffnungen der hohlen Fasern eingespeist wird, diese Fläche oft bei etwa 45 bis 60 % oder mehr liegt (vgl. US-PS 3 339 341, Spalte 5, Zeilen 10 bis 25). Die Verwen-Attempts have been made to improve fluid distribution between the hollow fibers in separators containing hollow fiber membranes. U.S. Patent 3,616 discloses the use of highly crimped hollow fibers as semipermeable membranes. The crimped hollow fibers are adhesively bonded together at a plurality of adjacent surfaces, thereby determining the spatial arrangement between the hollow fibers. The separator is provided with means for supplying the fluid mixture into the center of the collection of hollow fibers so that the supplied fluids can quickly flow out through the hollow fibers. However, the US patent does not provide any information on the cross-sectional area of the separator occupied by the hollow fibers, that is, no information on packing factors or packing density. However, this proportion appears to be relatively low, e.g. about 16% according to Example 4 of the US patent, while in conventional separation plants, in which the mixture to be separated is fed into the openings of the hollow fibers, this area is often about 45 to 60% or more (see US-PS 3,339,341, column 5, lines 10 to 25). The use

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dung eines niedrigen Packungsfaktors, wie er in der US-PS 3 616 928 vorgeschlagen wird, steht im Gegensatz zu dem Wunsch der Verkleinerung der Trennvorrichtung. Darüber . hinaus macht das adhäsive Verbinden der hohlen Fasern zur Aufrechterhaltung der räumlichen Anordnung der Fasern einen weiteren Verfahrensschritt notwendig und die Anwesenheit des Adhäsivs (Klebemittels) verringert die zur Verfügung stehende Membranoberfläche für die Durchführung der FIuidtrennung.A low packing factor, as proposed in US Pat. No. 3,616,928, is in contrast to the desire to scale down the separator. About that . In addition, adhesive bonding of the hollow fibers to maintain the spatial arrangement of the fibers necessitates a further process step, and the presence of the adhesive reduces the available membrane surface area to effect fluid separation.

Darlegung des Wesens der Erfindung ' Explanation of the essence of the invention

Die Erfindung betrifft daher hohle, semipermeable Fasern mit relativ niedriger Wellung oder Kräuselung, die für die Verwendung bei Fluidtrennungen geeignet sind* Diese hohlen Fasern sind insbesondere für die Zusammenlegung von Bündeln von hohlen Fasern, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, geeignet. Die Faserbündel können zu entsprechend gewünschten hohen Packungsfaktoren zusammengefaßt werden, so daß eine Trennvorrichtung erhalten wird, die einen großen Membranoberflächenbereich trotz eines vorteilhaften kompakten Volumens aufweist. Trotz hoher Packungsfaktoren wird eine gute Fluidverteilung in dem Bündel erreicht. Es kann daher eine Fluidmischung, enthaltend wenigstens ein durchlässiges Fluid, auf die Außenflächen der hohlen Fasern mit dem Permeat aufgegeben werden, wobei es leicht vom Innern der hohlen Fasern abgezogen werden kann.Die erfindungsgemäßen hohlen FasernThe invention therefore relates to hollow, semipermeable fibers having relatively low undulations or crimps suitable for use in fluid separations. These hollow fibers are particularly suitable for combining bundles of hollow fibers arranged substantially parallel to each other. The fiber bundles may be combined into correspondingly desired high packing factors to provide a separator having a large membrane surface area despite a favorable compact volume. Despite high packing factors, good fluid distribution in the bundle is achieved. Thus, a fluid mixture containing at least one permeable fluid can be applied to the outer surfaces of the hollow fibers with the permeate, whereby it can be easily withdrawn from the inside of the hollow fibers. The hollow fibers of the present invention

können zusammengefaßt werden unter Bildung von Bündeln, die nicht komplex sind und wobei es nicht notwendig ist,can be grouped together to form bundles which are not complex and where it is not necessary

Mittel anzuordnen für die räumliche Verteilung der Fasern oder spezielle Verfahrensschritte zur Erreichung eines Packungsfaktors, der eine Fluidverteilung zwischen den Bündeln ermöglicht,, vorgesehen werden müssen. Vorteilhafterweise müssen die hohlen Fasern in dem Bündel nicht in ihrer Anordnung untereinander unter Verwendung eines Klebemittels fixiert werden, um einen gewünschten Packungsfaktor im Bündel zu erreichen, wenn dieses in einer Fluid™ trennung verwendet wird.To arrange means for the spatial distribution of the fibers or special process steps to achieve a packing factor that allows fluid distribution between the bundles ,, must be provided. Advantageously, the hollow fibers in the bundle do not need to be fixed in place with each other using an adhesive to achieve a desired packing factor in the bundle when used in a fluid separation.

Da in den Bündeln, enthaltend die erfindungsgemäßen hohlen Fasern, eine gute Fluidverteilung erreicht werden kann, kann eine Fluidmischung,enthaltend wenigstens ein durch die Membran durchsetzbares Fluid (Durchdringungsfluid)auf die äußeren Seiten der Fasern, das heißt, die Hüllseite des Bündels, aufgebracht werden, wobei eine sehr gute Fluidtrennungswirksamkeit erreicht wird. Die Fluidmischung kann dem Verfahren unterworfen werden und von der Hüllseite der Fluidtrennvorrichtung, enthaltend ein Bündel der erfindungsgemäßen hohlen Fasermembranen, gewonnen v/erden, wobei die gewonnene Fluidmischung im wesentlichen den gleichen Druck wie die in die Trennvorrichtung eingeführte Fluidmischung aufweist. Es sind daher keine kostspieligen Fluidkompressionsvorrichtungen zur Rekomprimierung des gewonnenenSince good fluid distribution can be achieved in the bundles containing the hollow fibers according to the invention, a fluid mixture containing at least one permeation fluid (permeation fluid) through the membrane can be applied to the outer sides of the fibers, that is, the sheath side of the bundle in which a very good fluid separation efficiency is achieved. The fluid mixture may be subjected to the process and recovered from the shell side of the fluid separation device containing a bundle of the hollow fiber membranes of the present invention, the recovered fluid mixture having substantially the same pressure as the fluid mixture introduced into the separation device. There are therefore no costly fluid compression devices for recompression of the recovered

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Fluids auf ausreichende Drucke für die nachfolgende Weiterverarbeitung notwendig, und selbst wenn eine Rekompression gewünscht werden sollte/ ist dazu ein wesentlich kleinerer Kompressor und eine erheblich geringere Kompression notwendig, als wenn die Fluidmischung in die Innenseite des Bündels eingespeist wird.Fluid to sufficient pressures for subsequent processing necessary, and even if a recompression should be desired / this requires a much smaller compressor and a significantly lower compression than when the fluid mixture is fed into the inside of the bundle.

Die Vorteile der erfindungsgemaßen hohlen Fasermembranen mit der geringen Kräuselung zeigt sich insbesondere dann, wenn die Fluidmischung auf die Hüllseite der Bündel aufgegeben wird» im Vergleich zur Aufgabe der Fluidmischung auf • die Hüllseite eines Bündels von hohlen Fasern, die im wesentlichen keine Kräuselung aufweisen. Die Vorteile zeigen sich insbesondere dann, wenn die Fluidmischung radial eingespeist wird, das heißt, wenn die Fluidmischung in den mittleren Teil des Bündels eingegeben wird und im wesentlichen senkrecht zur Orientierung der hohlen Fasern oder überwiegend axial strömt, das heißt, die Fluidmischung wird an einem äußeren Teil des Bündels eingegeben, fließt im allgemeinen in der gleichen Richtung wie die Fasern und tritt an dem anderen Ende, des Bündels aus. Da man annimmt, daß eine radiale Zuführung miteiner verbesserten Fluidtrennwirkung verbunden ist, kann eine vorteilhafte Fluidtrennwirksamkeit erhalten werden, indem man das Gemisch axial in die Bündel, enthaltend die erfindungsgemäßen hohlen Fasermembranen, einführt. Die. axiale Zuführung kann wünschenswert sein, da die Trennvorrichtung weniger komplex aufgebaut ist als die Trennvorrichtung mitThe advantages of the hollow fiber membranes according to the invention with the low crimping are particularly evident when the fluid mixture is applied to the shell side of the bundles compared to the task of fluid mixing on the sheath side of a bundle of hollow fibers which have substantially no crimping. The advantages are particularly evident when the fluid mixture is fed radially, that is, when the fluid mixture is introduced into the middle part of the bundle and substantially perpendicular to the orientation of the hollow fibers or predominantly flows axially, that is, the fluid mixture is at a inputted to the outer part of the bundle, flows generally in the same direction as the fibers and exits at the other end, the bundle. Since it is believed that a radial feed is associated with an improved fluid separation effect, advantageous fluid separation efficiency can be obtained by introducing the mixture axially into the bundles containing the hollow fiber membranes of the present invention. The. axial feed may be desirable because the separator is constructed less complex than the separator with

radialer Zuführung und keine radialen Zuführungsvorrichtungen innerhalb des Bündels vorgesehen werden müssen. Die Bündel,, die für die axiale Strömung verwendet werden,, können einen größeren Anteil Membranoberfläche pro Volumen der Trennvorrichtung enthalten als dies bei der Trennvorrichtung mit radialer Zuführung der Fall ist.radial feed and no radial feeders must be provided within the bundle. The bundles used for the axial flow may contain a greater proportion of membrane surface area per volume of the separator than is the case with the radial feed separator.

Obgleich die Hüllseitenzuführung zu dem Bündel im allgemeinen bevorzugt wird, gibt es auch Trennvorgänge, bei denen die Innenseitenzuführung gewünscht wird. Wenn zum •Beispiel eine Fluidmischung für die Behandlung in der Membrantrennung nicht auf einem hohen Druck für die weitere Verarbeitung gehalten werden muß, kann die Innenzuführung für die Gewinnung des durchgesetzten Fluids auf der Hüllseite mit einem geringen Druckabfall aufgrund der Permeation interessant sein. .Although the sheath side feed to the bundle is generally preferred, there are also separations where the inside feeder is desired. For example, if a fluid mixture for membrane separation treatment need not be maintained at a high pressure for further processing, the internal supply may be of interest for recovering the permeated fluid on the shell side with a small pressure drop due to permeation. ,

Die hohlen,semipermeablen Fasern der Erfindung weisen Kräuselungen oder Wellen von geringer Amplitude auf. überraschenderweise ist gefunden worden, daß eine wünschenswerte Verteilung der Fluidmischungen in den Bündeln aus hohlen Fasern auch dann erreicht werden kann, wenn die Bündel einen relativ hohen Packungs faktor auf v/eisen. Die Amplitude der Kräuselungen ist nicht so groß, daß es zu einer unerwünschten Zahl von Überkreuzungen bzw. überdeckungen von hohlen Fasern kommt, wenn diese in einem dicht gepackten, im wesentlichen parallel orientierten Faserbündel angeordnet werden.The hollow semipermeable fibers of the invention have crimps or low amplitude waves. Surprisingly, it has been found that a desirable distribution of the fluid mixtures in the bundles of hollow fibers can be achieved even if the bundles have a relatively high packing factor. The amplitude of the crimps is not so great as to cause an undesirable number of crossovers of hollow fibers when placed in a densely packed, substantially parallel oriented fiber bundle.

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Der Ausdruck "Überkreuzungen" bedeutet hierin, daß die Kräuselung bzw. Wellung eine Amplitude aufweist, die so groß ist, daß die Welle genügend weit aus der Achse der hohlen Paser herausragt und so zwischen zwei oder mehreren benachbarten hohlen Fasern angeordnet ist, und die benachbarten hohlen Fasern in einem Abstand hält, der wenigstens dem Durchmesser der Faser entspricht. Diese Überschneidungen verhindern, daß Bündel mit hohen Packungsfaktoren erhalten werden. . ·As used herein, the term "crossovers" means that the undulation has an amplitude that is so large that the shaft protrudes sufficiently far out of the axis of the hollow paser and thus is sandwiched between two or more adjacent hollow fibers, and the adjacent ones holding hollow fibers at a distance which corresponds at least to the diameter of the fiber. These overlaps prevent bundles of high packing factors from being obtained. , ·

Die Amplitude der oben beschriebenen Wellen beträgt die Hälfte des seitlichen Abstandes zwischen dem Mittelpunkt der hohlen Faser von einem Scheitelpunkt zu dem Mittelpunkt der hohlen Faser des nächsten benachbarten diametral gegenüberliegenden Scheitelpunkts.Wenn kein benachbarter diametral gegenüberliegender Scheitelpunkt existiert, ist die Amplitude gleich dem seitlichen Abstand zwischen dem Mittelpunkt der hohlen Faser vom Scheitelpunkt bis zum Mittelpunkt der hohlen Faser , die nicht gewellt ist. Vorteilhafterweise beträgt die Amplitude der Wellen weniger als etwa 50 % des Durchmessers der hohlen Faser und im allgemeinen liegen die Amplituden der Wellen im Bereich von etwa 1 bis 30 % des Durchmessers der hohlen Faser. Es können aber auch.Amplituden der Faserwellen von über etwa 50 % des Durchmessers verwendet werden, wobei dann jedoch im allgemeinen das Bündel der Fasern zusammengepreßt werden muß, um den gewünschten hohen Packungsfaktor zu erhalten,The amplitude of the waves described above is one half of the lateral distance between the center of the hollow fiber from one vertex to the center of the hollow fiber of the next adjacent diametrically opposite vertex. If there is no adjacent diametrically opposite vertex, the amplitude is equal to the lateral distance between the center of the hollow fiber from the vertex to the center of the hollow fiber, which is not wavy. Advantageously, the amplitude of the waves is less than about 50% of the diameter of the hollow fiber, and in general the amplitudes of the waves are in the range of about 1 to 30% of the diameter of the hollow fiber. However, amplitudes of the fiber waves of greater than about 50% of the diameter may be used, but in general the bundle of fibers must then be compressed to obtain the desired high packing factor.

Eine gewisse Kompression des Bündels dient dazu, die hohlen Fasern in einer im wesentlichen fixierten Anordnung zueinander zu halten und zu verhindern, daß"die hohlen Fasern sich bewegen und so seitliche Durchströmkanäle bilden, die die Wirksamkeit der Trennung herabsetzen. Die Kompression der Fasern soll nicht zu einer unerwünschten Lokalisierung von hohlen Fasern führen, so daß der Durchtritt des Fluids in diesen Regionen unterbunden wird,, oder daß es zu einer ungleichförmigen Beladung der hohlen Fasern kommt, was zu einem Kollaps der hohlen Fasern führen kann. Jede der Wellen auf einer hohlen Faser oder zwischen den hohlen Fasern die verwendet werden um ein Bündel zu bilden, weist die gleiche oder eine unterschiedliche Amplitude auf als die anderen Wellen. Die Amplituden der Wellen können über den gesamten Bereich variieren, damit es nicht zur Ausbildung eines Registers zwischen den hohlen Fasern kommt. Das Bündel kann auch hohle Fasern enthalten, die im wesentlichen ohne Wellen ausgerüstet sind und die zwischen den hohlen Fasern init Wellung verteilt sind. Hohle Fasern mit einer Verteilung einer Wellenamplitude von etwa 10 bis 30 % des Durchmessers der hohlen Faser, die zu einem Bündel mit einem Packungsfaktor von etwa 50 % zusammengefaßt sind, weisen eine gute Fluidverteilung bei einer axialen Zuführung auf.Some compression of the bundle serves to hold the hollow fibers together in a substantially fixed configuration and to prevent "the hollow fibers from moving and forming lateral flow channels which reduce the efficiency of separation." The compression of the fibers should not lead to an undesirable localization of hollow fibers, so that the passage of the fluid is prevented in these regions, or that there is a non-uniform loading of the hollow fibers, which can lead to a collapse of the hollow fibers Fiber or between the hollow fibers used to form a bundle has the same or a different amplitude than the other waves.The amplitudes of the waves can vary over the entire range, so as not to form a register between the hollow fibers The bundle may also contain hollow fibers which are substantially equipped with no shafts and distributed between the hollow fibers and the corrugation. Hollow fibers having a distribution of a wave amplitude of about 10 to 30% of the diameter of the hollow fiber, which are combined into a bundle with a packing factor of about 50%, have a good fluid distribution in an axial feed.

Die Durchmesser der hohlen Fasern können über einen weiten Bereich variiert werden, wobei die hohle Faser jedoch eine ausreichende Wandstärke aufweisen sollte, so daß die Wellung erhalten bleibt. Der Außendurchmesser der hohlen Fasern beträgt im allgemeinen wenigstens etwa 50 bzw. wenigstens etwa 100 μ, wobei Fasern mit dem gleichen oder mit unterschiedlichem Außendurchmesser zu einem Bündel zusammengefaßt werden. Oft beträgt der Außendurchmesser bis zu etwa 800 oder 1000 u. Obwohl hohle Fasern mit einem größeren Außendurchmesser verwendet werden können, sind diese jedoch weniger bevorzugt aufgrund des geringen Anteils der Hohlfaseroberfläche pro Volumeneinheit der Fluidtrennvorrichtung. Vorzugsweise beträgt der Außendurchmesser der hohlen Fasern etwa 150 oder 350 bis 800 u. Die Amplitude der Wellen liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 10 bis 400 u bzw. etwa 10 bis 300 p. mit einer mittleren Wellenamplitude von etwa 15 bis 250 u. " 'The diameters of the hollow fibers can be varied over a wide range, but the hollow fiber should have sufficient wall thickness so that the corrugation is maintained. The outer diameter of the hollow fibers is generally at least about 50 or at least about 100 microns, wherein fibers of the same or different outer diameter are combined into a bundle. Often the outer diameter is up to about 800 or 1000 u. However, although hollow fibers having a larger outer diameter may be used, they are less preferred because of the small fraction of hollow fiber surface area per unit volume of the fluid separation device. Preferably, the outer diameter of the hollow fibers is about 150 or 350 to 800 μ. The amplitude of the waves is generally in the range of about 10 to 400 μ or about 10 to 300 p. with a mean wave amplitude of about 15 to 250 u. ''

Es wurde gefunden, daß die Wellen nicht kontinuierlich über die Länge der hohlen Fasern verteilt sein müssen, um entsprechende hohle Fasermembranen für die Zusammensetzung in einem Bündel zu erhalten. So können die Wellen inter^ mittierend über die Länge der hohlen Faser angeordnet sein und die Frequenz der Wellen kann unregelmäßig sein. Es können auch Fasern mit einer Verteilung von regelmäßigen Wellen verwendet werden. Im allgemeinen sind wenigstens etwa 50 %, vorzugsweise wenigstens etwa 75 % der Fasern in einem Bündel gewellt bzitf. gekräuselt. Die hohlen FasernIt has been found that the corrugations do not have to be distributed continuously over the length of the hollow fibers in order to obtain corresponding hollow fiber membranes for composition in a bundle. Thus, the waves may be arranged intermittently over the length of the hollow fiber and the frequency of the waves may be irregular. It is also possible to use fibers with a distribution of regular waves. In general, at least about 50%, preferably at least about 75% of the fibers in a bundle are corrugated. crimped. The hollow fibers

20 9 38 520 9 38 5

die periodisch gewellt sind, weisen durchschnittlich wenigstens eine Welle pro 5 cm Faserlänge auf. Die mittlere Frequenz der Wellen über die Länge der hohlen Faser beträgt etwa 0,2 bis 10 oder mehr,insbesondere 0/25 bis 5 pro cm.which are periodically wavy, have on average at least one wave per 5 cm fiber length. The average frequency of the waves over the length of the hollow fiber is about 0.2 to 10 or more, in particular 0/25 to 5 per cm.

Für den Fall, daß"die Frequenz der Wellen in der hohlen Faser unregelmäßig ist, liegen die Wellen im allgemeinen mit einer Häufigkeit von etwa 1 bis etwa 50 Wellen pro 5 cm ζ. B. 1 bis 30 Wellen pro 5 cm der hohlen Faserlänge vor.In the event that the frequency of the waves in the hollow fiber is irregular, the waves will generally be at a frequency of from about 1 to about 50 waves per 5 cm ζ B. 1 to 30 waves per 5 cm of the hollow fiber length ,

Die Periode der Wellen, das heißt die Länge jeder Welle soll möglichst so kurz sein, daß die Welle diese Konfiguration beibehält und es im wesentlichen nicht zu einer Änderung der Amplitude der Welle kommt, wenn die hohlen Fasern zu einem Bündel zusammengefaßt werden.. Wenn die Periode der Welle zu lang ist und allmählich bis zum Scheitelpunkt an-' steigt, werds* geringe mechanische Kräfte angewendet, um die hohle Faser zu strecken. Um die erfindungsgemäßen Vorteile zu erhalten, kann die Periode der Welle relativ kurz sein, z.B. weniger als etwa 5 cm . Die Länge der Wellen ist im allgemeinen begrenzt durch die Dimensionen der hohlen Faser, das heißt, mit hohlen Fasern mit kleinerem Durchmesser können im allgemeinen kleinere Wellenperioden erhalten werden. Die mittlere Wellenperiode liegt bei etwa 0,05 bis 5, z.B. bei 0,1 bis 2 cm. Das Verhältnis der mittleren Wellenperiode zur mittleren Frequenz der Wellen kann in weiten Bereich variieren, z.B. von etwa 0,05 : 1 bis 1:1, insbesondere etwa 0,1 : 1 bis 1:1.The period of the waves, that is, the length of each shaft should be as short as possible so that the shaft retains this configuration and there is substantially no change in the amplitude of the shaft when the hollow fibers are combined into a bundle Period of the wave is too long and gradually rises to the vertex, small mechanical forces are used to stretch the hollow fiber. In order to obtain the advantages of the invention, the period of the wave may be relatively short, e.g. less than about 5 cm. The length of the waves is generally limited by the dimensions of the hollow fiber, that is, with smaller diameter hollow fibers, generally smaller wave periods can be obtained. The mean wave period is about 0.05 to 5, e.g. at 0.1 to 2 cm. The ratio of the mean wave period to the mean frequency of the waves may vary widely, e.g. from about 0.05: 1 to 1: 1, especially about 0.1: 1 to 1: 1.

— Ab' - From '

9 38 5 9 38 5

Die Amplitude, die Frequenz der Wellen und die Wellenperiode sind Faktoren, die in Beziehung zur Konfiguration der hohlen Fasern stehen. Ein nützliches Hilfsmittel, das diese Faktoren für die Beschreibung der Konfiguration der hohlen Fasern enthält ist das Verhältnis der wirklichen Länge der gewellten hohlen Fasern zur Länge der hohlen Fasern, wenn diese gestreckt sind. Es stehen optische Analysegeräte, z.B. sogenannte Bildanalysatoren für die Bestimmung dieser Faktoren zur Verfügung, bei denen die hohlen Fasern nicht gereckt werden müssen. Im Hinblick auf die geringen Unterschiede zwischen der gewellten bzw. gekräuselten Länge und der ungewellten Länge kann auch der Unterschied (in Prozent) der Längenänderung aufgrund der Kräuselung herangezogen werden. Die Längenänderung in Prozent liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 0,01 bis 10, insbesondere bei 0,05 bis 5.The amplitude, the frequency of the waves and the wave period are factors related to the configuration of the hollow fibers. A useful tool that includes these factors for describing the configuration of the hollow fibers is the ratio of the actual length of the corrugated hollow fibers to the length of the hollow fibers when stretched. There are optical analyzers, e.g. so-called image analyzers for determining these factors where the hollow fibers need not be stretched. In view of the small differences between the corrugated or crimped length and the unwoven length, the difference (in percent) of the change in length due to the crimp can also be used. The change in length in percent is generally in the range of about 0.01 to 10, in particular 0.05 to 5.

Die hohlen Fasern gemäß der Erfindung können zu Bündeln jeder geeigneten Konfiguration zusammengefaßt werden. Vorteilhafterweise sind die hohlen Fasern im wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Der Querschnitt des Bündels kann jede Form aufweisen, die für die Verwendung in Fluid- trennvorrichtungen geeignet ist, z.B. einen kreisförmigen • Querschnitt oder einen ovalen Querschnitt. Der Packungsfaktor des Bündels wird beeinflußt von der Amplitude der Wellen,der Frquenz der Wellen, der Periode der Wellen und der Kompression des Bündels. Im allgemeinen liegt derThe hollow fibers according to the invention can be combined into bundles of any suitable configuration. Advantageously, the hollow fibers are arranged substantially parallel to each other. The cross-section of the bundle may have any shape suitable for use in fluid separation devices, e.g. a circular cross section or an oval cross section. The packing factor of the bundle is affected by the amplitude of the waves, the frequency of the waves, the period of the waves and the compression of the bundle. In general, the

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Packungsfaktor des Bündels bei wenigstens etwa 40 % bis zu 65 % und mehr. Der Packungsfaktor des Bündels liegt vorzugsweise bei etwa 45 bis 65 %. Bei einer Trennvorrichtung, bei der die Mischung axial zugeführt wird, liegt der Packungsfaktor des Bündels vorzugsweise bei etwa 45 bis 55 %.· Da der Packungsfaktor aufgrund der Konfiguration der hohlen Fasern erhalten wird, ist es nicht notwendig Raumverteilungsvorrichtungen vorzusehen, urn dei Packungsfaktor in den gewünschten Bereichen einzustellen. Für Bündel mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt kann der Durchmesser des Bündels in weiten Bereichen variieren, z.B. von wenigstens etwa 0,02 bis zu 1 m oder mehr. Wird die Mischung der Trennvorrichtung radial zugeführt, kann der Durchmesser des Bündels größer als 1 m sein, wobei es trotzdem zu einer entsprechenden Fluidverteilung in dem Bündel kommt, ohne daß es zur Ausbildung eines unerwünschten Druckabfalls kommt. Auf der anderen Seite ist festgestellt worden, daß, wenn die Mischung der Trennvorrichtung axial zugeführt wird, eine verstärkte Fluidverteilung im Bündel mit höherer Raumgeschwindigkeit erreicht werden kann. Vorzugsweise werden kfeinere Bündeldurchmesser verwendet, z.B. etwa 0,02 oder 0,05 bis 0,5 m. Die effektive Länge der hohlen Fasern im Bündel kann in weiten Bereichen variieren, z.B. von etwa 0,2 bis 15 oder 20 m, insbesondere etwa 1 bis 10 m.Packing factor of the bundle at least about 40% to 65% or more. The packing factor of the bundle is preferably about 45 to 65%. In a separator in which the mixture is fed axially, the packing factor of the bundle is preferably about 45 to 55%. Since the packing factor is obtained due to the configuration of the hollow fibers, it is not necessary to provide space distribution devices by the packing factor in FIGS set the desired areas. For bundles of substantially circular cross section, the diameter of the bundle may vary widely, e.g. from at least about 0.02 to 1 meter or more. If the mixture is fed radially to the separator, the diameter of the bundle can be greater than 1 m, but nevertheless a corresponding distribution of fluid in the bundle occurs without the formation of an undesirable pressure drop. On the other hand, it has been found that when the mixture is fed axially to the separator, increased fluid distribution in the bundle can be achieved at higher space velocity. Preferably, smaller bundle diameters are used, e.g. about 0.02 or 0.05 to 0.5 m. The effective length of the hollow fibers in the bundle can vary widely, e.g. from about 0.2 to 15 or 20 m, especially about 1 to 10 m.

Das Bündel ist an wenigstens einem Ende fest eingebettet um eine Fluidverbindung zwischen den äußeren und inneren Flächen der hohlen Fasern, mit Ausnahme durch die semipermeablen Wände der Fasern, zu verhindern. Jede geeignete Methode für das Einbetten der Fasern in das Einbettungsmaterial kann verwendet werden, z.B. Gießen des Einbettungsmaterials um die Enden des Bündels herum (vgl. US-PS'en 3 339 341 und 3 442 389) oder Imprägnieren der Enden der Fasern mit Einbettungsmaterial während die hohlen Fasern zu einem Bündel zusammengefaßt werden (vgl. US-PS'en 3 455 460 und 3690 465).The bundle is firmly embedded at at least one end to prevent fluid communication between the outer and inner surfaces of the hollow fibers, except through the semipermeable walls of the fibers. Any suitable method of embedding the fibers in the potting material may be used, e.g. Casting the potting material around the ends of the bundle (see U.S. Patent Nos. 3,339,341 and 3,442,389) or impregnating the ends of the fibers with potting material while the hollow fibers are gathered into a bundle (see U.S. Patent Nos. 4,199,431; 3 455 460 and 3690 465).

Es wird gewünscht, daß beim Zusammenfassen der Bündel die Wellen der hohlen Fasern nicht zu einem Register zusammenfallen. Die Verhinderung der Bildung eines Registers kann durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden, z.B. dadurch, daß man die Fasern so anordnet, daß die Wellen bei regelmäßig gewellten hohlen Fasern nicht ineinanderpassen. Dieses Verfahren ist unerwünscht kompliziert. Vorteilhafterweise unterscheiden sich die hohlen Fasern wenigstens in den Wellenfrequenzen, der Wellenperiode und/oder den Wellenamplituden, so daß die hohlen Fasern willkürlich zusammengefaßt sind und die Wahrscheinlichkeit, daß man eine unerwünschte Anzahl von Fasern in Form eines Registers erhält, minimal ist.It is desired that when the bundles are gathered together, the undulations of the hollow fibers do not coincide to form a register. The prevention of the formation of a register can be achieved by various means, e.g. in that the fibers are arranged so that the waves do not interfere with regularly corrugated hollow fibers. This process is undesirably complicated. Advantageously, the hollow fibers differ in at least the wave frequencies, the wave period and / or the wave amplitudes, so that the hollow fibers are randomly combined and the probability of obtaining an undesirable number of fibers in the form of a register is minimal.

Die hohlen Fasern können aus allen üblichen synthetischen und natürlichen Materialien hergestellt werden, sofern diese für die Fluidtrennungen geeignet sind oder als Träger für Materialien geeignet sind, die in die' Fluidtrennungen eingesetzt werden können. Die Auswahl des Materials für die hohle Faser hängt ab von der Widerstandsfähigkeit der chemischen Beständigkeit und/oder der mechanischen Festigkeit der hohlen Faser, als auch von anderen Faktoren, die sich aus der Fluidtrennung ergeben, für die die Fasern verwendet werden und aus den Verfahrensbedingungen, denen die Fasern ausgesetzt werden. Damit die Fasern die erfindungsgemäße .Wellung beibehalten, sollten die Fasern geeignete mechanische Eigenschaften aufweisen, z.B. sollten die Wellen nicht im Laufe der Zeit oder während des Trennvorganges verschwinden. Wenn hohle Fasern aus Materialien mit geringerer Zugfestigkeit hergestellt werden, kann es notwendig sein, die Fasern mit größerem Durchmesser und stärkerer Wandstärke zu verwenden, um den Wellen der hohlen Fasern die ausreichende Festigkeit zu verleihen, damit sie ihre Konfiguration beibehalten. Im allgemeinen beträgt die Wandstärke der hohlen Fasern wenigstens etwa 5 u und in einigen Fällen beträgt die Wandstärke bis zu etwa 200 oder 300 u, insbesondere etwa bis 200 ii. In den meisten Fällen weist das Material der hohlen Faser einen relativ hohen Zugmodul, das heißt Elastizitätsmodul oder Joung-Modul auf, so daß die Wellen sowohl longitudinal als auch lateral belastet werden können. Im allgemeinen beträgt der Zugmodul (ASTM D638) wenigstens etwaThe hollow fibers can be made from any of the usual synthetic and natural materials, as long as they are suitable for fluid separations or are suitable as carriers for materials that can be used in the fluid separations. The choice of material for the hollow fiber depends on the resistance of the chemical resistance and / or the mechanical strength of the hollow fiber, as well as other factors resulting from the fluid separation for which the fibers are used and the process conditions, which the fibers are exposed to. In order for the fibers to retain the corrugation of the invention, the fibers should have suitable mechanical properties, e.g. The waves should not disappear over time or during the separation process. When producing hollow fibers from lower tensile strength materials, it may be necessary to use the larger diameter and thicker wall fibers to impart sufficient strength to the undulations of the hollow fibers to maintain their configuration. In general, the wall thickness of the hollow fibers is at least about 5 microns, and in some cases, the wall thickness is up to about 200 or 300 microns, more preferably about 200 microns. In most cases, the hollow fiber material has a relatively high tensile modulus, that is, modulus of elasticity or Young's modulus, so that the waves can be stressed both longitudinally and laterally. In general, the tensile modulus (ASTM D638) is at least about

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15kg/mm ,-insbesondere wenigstens etwa 40 kg/mm und bei eini-15 kg / mm, in particular at least about 40 kg / mm and with some

-,so-,so

Metallen und Legierungen beträgt der Zugmodul bis zuMetals and alloys is the tensile modulus up to

2 2

etwa 3000 kg/mm oder mehr. Die vorzugsweise verwendeten polymeren Materialien werden ausgewählt aus solchen PoIy-about 3000 kg / mm or more. The preferably used polymeric materials are selected from such poly-

meren, die einen Zugmodul von etwa 60 bis 500 kg/mm aufweisen.meren, which have a tensile modulus of about 60 to 500 kg / mm.

Um einen entsprechenden Durchsatz durch die hohlen Fasern zu erhalten, müssen die hohlen Fasern,insbesondere dann wenn hohle Fasern mit etwa 50 μ-verwendet werden, eine entsprechende Porenzahl aufweisen. Die Poren sind Bereiche innerhalb der Wand der hohlen Faser, die kein Material aufweis en Wenn die Fasern Poren aufweisen ist die Dichte der hehlen Faser geringer als die Dichte des Hauptmaterials der hohlen Faser. Wenn Poren gewünscht sind, beträgt das Porenvolumen der hohlen Fasern bis zu etwa 90, insbesondere etwa 10 bis 80 und in einigen Fällen etwa 20 oder 30 bis 70 %, bezogen auf das Oberflächenvolumen der hohlen Fasern, das heißt,dem Volumen enthalten in der Gesamtdimension. Die Dichte der hohlen Faser kann im wesentlichen über die Wandstärke gleich sein, das heißt isotrop sein,oder daß sie wenigstens eine relativ dichte Zone in der Wand hinsichtlich des Fluidstromes, der die Wand der hohlen Faser passiert aufweist, das heißt die hohle Faser kann auch anisotrop sein. Im allgemeinen ist die relativ dichte Zone der anisotropen hohlen Fasern im wesentlichen auf der Außenfläche der hohlen Faser angeordnet.In order to obtain a corresponding throughput through the hollow fibers, the hollow fibers must have a corresponding pore number, especially if hollow fibers of about 50 μ are used. The pores are areas within the wall of the hollow fiber that have no material. When the fibers have pores, the density of the hollow fiber is less than the density of the main material of the hollow fiber. When pores are desired, the pore volume of the hollow fibers is up to about 90, more preferably about 10 to 80, and in some cases about 20 or 30 to 70%, based on the surface volume of the hollow fibers, that is, the volume in the overall dimension , The density of the hollow fiber may be substantially equal to the wall thickness, that is, isotropic, or it may have at least one relatively dense zone in the wall with respect to the fluid flow passing the wall of the hollow fiber, that is, the hollow fiber be anisotropic. In general, the relatively dense zone of the anisotropic hollow fibers is disposed substantially on the outer surface of the hollow fiber.

-/μ- / μ

Die Materialien für die Herstellung der hohlen Fasern können aus anorganischen, organischen oder gemischten anorganischen und organischen Materialien bestehen». Geeignete anorganische Materialien sind z.B. Glas, Keramik, Cermets (Metallkeramik)_f Metalle usw. Als organische Materialien werden üblicherweise Polymere verwendet. In dem Fall, in dem Polymermaterialien verwendet v/erden, können diese sowohl aus Additionspolymeren und Kondensationspolymeren, die für die Herstellung geeigneter hohler Fasern eingesetzt werden können, bestehen. Die organischen Materialien und einige organische Polymermaterialien können auch mit anorganischen Materialien, z.B. Füllmaterialien vermischt sein. Geeignete Polymermaterialien können substituierte oder unsubstituierfce Polymermaterialien sein, die ausgewählt sind z.B. aus Polysulfonen, Polystyrolen einschließlich Styrol enthaltenden Copolymeren, z.B. Acrylnitril-styrol-Copolymere, Styrol-Butadien-Copolymere und Styrol-vinylbenzylhalogenid-Copolymere; Polycarbonate, Zellulosepolymermaterialien z.B. Zelluloseacetat, Zellulose-acetatbutyrat, Zellulosepropyonat, Ethylzellulose, Methylzellulose, Nitrozellulose usw.; Polyamide und Polyimide einschließlich Ary!polyamide und Ary!polyimide; Polyäther; Polyaryl-Oxide, z.B. Polyphenylenoxid und. Polyxylylenoxid; PoIyesteramid-diisocyanat; Polyurethane; Polyester einschließlieh Polyacrylate, z.B. Polyethylenterephthalat, PoIyalkyl-methacrylate, Polyalkyl-acrylate, Polyphenylenterephthalat usw.; Polysulfide, Polymere aus Monomerverbindungen, die €&-olefinisch ungesättigt sind und zwarThe materials for the production of the hollow fibers may consist of inorganic, organic or mixed inorganic and organic materials ». Suitable inorganic materials include glass, ceramic, cermet (metal ceramic) _f metals, etc. Suitable organic materials are usually polymers. In the case where polymeric materials are used, they may consist of both addition and condensation polymers that may be used to make suitable hollow fibers. The organic materials and some organic polymer materials may also be mixed with inorganic materials, eg fillers. Suitable polymeric materials may be substituted or unsubstituted polymeric materials selected from, for example, polysulfones, polystyrenes including styrene-containing copolymers, eg, acrylonitrile-styrene copolymers, styrene-butadiene copolymers, and styrene-vinylbenzyl halide copolymers; Polycarbonates, cellulosic polymer materials such as cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose propionate, ethyl cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, etc .; Polyamides and polyimides including aryl polyamides and aryl polyimides; polyether; Polyaryl oxides, eg polyphenylene oxide and. Polyxylylenoxid; PoIyesteramid-diisocyanate; polyurethanes; Polyesters including polyacrylates, for example, polyethylene terephthalate, polyalkyl methacrylates, polyalkyl acrylates, polyphenylene terephthalate, etc .; Polysulfides, polymers of monomeric compounds that are & € olefinically unsaturated

andere Mönomerverbindungen als oben erwähnt, z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polybuten-1_# Poly-4-methyl-penten-l, Polyvinyl, z.B. Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylalkohol, Polyvinylester, z.B. Polyvinylacetate und Polyvinylpropionate, Polyvinylpyridine, Polyvinylpyrrolidone, Polyvinylather, Polyvinylketone, Polyvinylaldehyde, z.B. Polyvinylformaldehyd und Polyvinylbutyraldehyd, Polyvinylamide, Polyvinylamine, Polyvinylurethane, Polyvinylharnstoffe, Polyvinylphosphate und Polyvinylsulfate; Polyallyle, Polybenzobenzimidazol; Polyhydrazide, Polyoxadiazole; Polytriazole, Polybenzimidazol; . Polycarbodiimide, Polyphosphazine und Interpolymere einschließlich Blockterpolymere enthaltend widerholende Einheiten der oben genannten Einheiten, z.B. Terpolymere von Acrylnitrilvinylbromid (Natriumsalz)der p-Sulfophenylmethallylather und Pfropfpolymere und Polymermischungen enthaltend die vorher genannten. Die geeigneten Substituenten für die substituierten Polymerverbindungen sind Halogen, z.B. Fluor, Chlor und Brom, Hydroxylgruppen, niedrige Alky!gruppen, niedrige Alkoxygruppen, monocyclische Arylgruppen, niedrige Acylgruppen usw. . · ' ...polyomer compounds other than those mentioned above, for example, polyethylene, polypropylene, polybutene-1 _# poly-4-methyl-pentene-1, polyvinyl, eg, polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, polyvinyl esters, eg, polyvinyl acetates and polyvinyl propionates, polyvinyl pyridines, polyvinyl pyrrolidones, polyvinyl ethers Polyvinyl ketones, polyvinyl aldehydes, for example polyvinylformaldehyde and polyvinyl butyraldehyde, polyvinylamides, polyvinylamines, polyvinylurethanes, polyvinylureas, polyvinyl phosphates and polyvinyl sulphates; Polyallyl, polybenzobenzimidazole; Polyhydrazides, polyoxadiazoles; Polytriazoles, polybenzimidazole; , Polycarbodiimides, polyphosphazines and interpolymers, including block terpolymers containing repeating units of the abovementioned units, for example terpolymers of acrylonitrile vinyl bromide (sodium salt) of p-sulfophenylmethallyl ether and graft polymers and polymer blends containing the abovementioned. The suitable substituents for the substituted polymer compounds are halogen, for example fluorine, chlorine and bromine, hydroxyl groups, lower alkyl groups, lower alkoxy groups, monocyclic aryl groups, lower acyl groups, etc. · '...

Die Wellen können in die hohlen Fasern in üblicher Weise eingearbeitet werden. So kann man z.B.. gerade hohle Fasern mit einem Lösungsmittel.oder einem Plastifiziermittel erweichen, mechanisch deformieren, um die Wellengestalt einzuarbeitenThe waves can be incorporated into the hollow fibers in the usual way. For example, one can soften straight hollow fibers with a solvent or plasticizer, mechanically deform to incorporate the wave form

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und dann entsprechend weiterbearbeiten, z.B. Trocknen um das Lösungsmittel oder Plastifiziermittelzu entfernen, damit die Faser wieder die gewünschte Festigkeit erhält. Alternativ dazu oder zusätzlich dazu kann das Material der hohlen Faser durch Anwendung von Wärme erweicht werden. In jedem Fall ist das Erweichen des Materials dann ausreichend, wenn der Innenkern der Faser bei der Anwendung mechanischer Kräfte zur Herstellung der Welle im wesentlichen unverändert bleibt, bzw. nicht verkleinert wird. Ein geeignetes Verfahren für die Herstellung von Wellen bei koagulierten hohlen Spinnfasern, das heißt hohlen Fasern, die aus einer Lösung des Materials in ein Nichtlosungsmittel für das Material gesponnen werden, ist das Aufdrehen der hohlen Spinnfaser auf eine Haspel während die Fasern noch naß sind. Wenn das Lösungsmittel abgedampft wird, und die hohle Faser auf der Haspel getrocknet wird, neigen die hohlen Fasern dazu, zu schrumpfen und üben so einen erhöhten Druck auf die unteren Fasern auf. Dieser Druck liefert die mechanische 'Kraft die notwendig ist, um die gewünschte Kräuselung zu erzeugen und beim Verdampfen des Lösungsmittels erhalten die Fasern ihre Festigkeit zurück, so die Wellenfixiert werden. Da die Kräfte, die auf die hohlen Fasern ausgeübt werden, mit der Tiefe der hohlen Faser innerhalb des Bündels variieren, kommt es zur Ausbildung unregelmäßiger Wellen auf den hohlen Fasern, wobei die äußeren Anteile des Bündels eine geringere weiträumigere Kräuselung aufweisen als dieand then process accordingly, e.g. Drying to remove the solvent or plasticizer so that the fiber regains the desired strength. Alternatively, or in addition, the hollow fiber material may be softened by the application of heat. In any case, the softening of the material is sufficient if the inner core of the fiber remains substantially unchanged or not reduced in the application of mechanical forces for producing the shaft. A suitable method of producing corrugated coagulated hollow fiber spun fibers, i.e., hollow fibers spun from a solution of the material into a non-solvent for the material, is to spin the hollow staple fiber onto a reel while the fibers are still wet. As the solvent is evaporated and the hollow fiber is dried on the bobbin, the hollow fibers tend to shrink, thus exerting increased pressure on the lower fibers. This pressure provides the mechanical force necessary to produce the desired crimp, and upon evaporation of the solvent, the fibers regain their strength so that the corrugations become fixed. Since the forces exerted on the hollow fibers vary with the depth of the hollow fiber within the bundle, irregular waves are formed on the hollow fibers, with the outer portions of the bundle having a lesser curling than the lower ones

9 sä §9 sow §

hohlen Fasern, die im inneren Zentrum des Bündels angeordnet sind.hollow fibers arranged in the inner center of the bundle.

Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung.der Erfindung. Alle Teile und Prozentangaben der Flüssigkeiten und Feststoffe sind Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente und alle Teile und Gewichtsangaben der Gase sind Volumenteile bzw. Volumenprozente, falls nichts anderes angegebenThe following examples serve to illustrate the invention. All parts and percentages of liquids and solids are parts by weight and percentages by weight and all parts and weights of the gases are parts by volume and percent by volume unless otherwise specified

example 1

Es wurde eine hohle Faser hergestellt aus der trockenen Polysulfonpolymerverbindung mit der folgenden sich wiederholenden Einheit ·A hollow fiber was made from the dry polysulfone polymer compound having the following repeating unit.

worin η (Polymerisationsgrad) etwa 50 bis 80 ist (erhältlich von Union Carbide, P-35OO). Das Polysulfon wird mit Dimethylacetamid vermischt und eine Masse zu erhalten, die etwa 27,5 Gew.-% Polymerverbindung enthält und die Masse wird dann versponnen (koaguliert), indem man sie durch eine Spinndüse preßt, die in Wasser von etwa 4 C eingetaucht ist. Die Spinndüse v/eist einen äußeren Düsendurchmesser von 0,0559 cm und eine innere Dorngx'öße von 0,0229 cmwherein η (degree of polymerization) is about 50 to 80 (available from Union Carbide, P-35OO). The polysulfone is mixed with dimethylacetamide to give a mass containing about 27.5% by weight of polymer compound, and the mass is then spun (coagulated) by forcing it through a spinneret immersed in water of about 4 ° C , The spinneret has an outer nozzle diameter of 0.0555 cm and an inner mandrel size of 0.0229 cm

und eine Einspritzöffnung von 0,0127 cm_fdurch die Wasser eingeführt wird, auf. Die Masse wird zu der Spinndüse in einer Menge von etwa 7,2 ml pro Minute gepumpt und von der Spinndüse als hohle Faser in einer Menge von 33 m/Minute abgezogen. Nachdem die Koagulation der Fasern im wesentlichen beendet ist, wird diese bei Raumtemperatur gewaschen. Die hohle Faser wird im wesentlichen ohne Spannung mittels einer Haspel auf RoI!vorrichtungen auf eine 30,48 cm-Haspel (Abstand zwischen den inneren Köpfen ca. 25,4 cm) aufgedreht. Die hohle Faser wird durch ein axial angeordnetes Führungsorgan, welches an beiden Enden der Haspel angeordnet ist, geführt und auf der Oberfläche der sich drehenden Haspel gesammelt, so daß die hohle Faser auf der Haspel in aufeinanderfolgenden Schichten in Helixform aufgedreht wird. Die Haspel wird in feuchtem Zustand bei Raumtemperatur gelagert, wobei die Fasern in dem Bündel schrumpfen und dabei die Wellen bzw. Kräuselung bilden. Die hohlen Fasern werden dann zu einem Knäuel mit einem Umfang von etwa 6 m aufgewickelt. Die hohlen Fasern werden dann vom Knäuel in 3 m langen Strängen abgenommen, aufgehängt und dann bei Umgebungstemperatur und normaler Laborfeuchtigkeit getrocknet. Die hohlen Fasern weisen einen äußeren Durchmesser von etwa 540 ρ und einen Innendurchmesser von etwa 260 u auf.and an injection port of 0.0127 cm _f is inserted through the water. The mass is pumped to the spinneret in an amount of about 7.2 ml per minute and withdrawn from the spinneret as a hollow fiber in an amount of 33 m / minute. After the coagulation of the fibers is substantially completed, it is washed at room temperature. The hollow fiber is wound on a 30.48 cm reel (distance between the inner heads approximately 25.4 cm) essentially without tension by means of a reel on Roi devices. The hollow fiber is guided by an axially disposed guide member disposed at both ends of the reel and collected on the surface of the rotating reel so that the hollow fiber is wound on the reel in successive layers in helical form. The reel is stored in a damp state at room temperature, whereby the fibers shrink in the bundle and thereby form the waves or ripples. The hollow fibers are then wound up into a ball of about 6 meters in circumference. The hollow fibers are then removed from the ball in 3 meter long strands, hung up and then dried at ambient temperature and normal laboratory humidity. The hollow fibers have an outer diameter of about 540 ρ and an inner diameter of about 260 u.

Eine zufällige Probe -der hohlen Fasern wird von dem getrockneten Strang entfernt und bezüglich der Konfigurationseigenschaften mit einem Bildanalysator analysiert. Die zu-A random sample of the hollow fibers is removed from the dried strand and analyzed for configuration properties with an image analyzer. The

— 36-- 36-

fällige Probe enthält Faserteile von der Innenseite,-dem Mittelteil und dem äußeren Teil der Haspel. Die Untersuchungsergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengefaßt. .mature sample contains fiber parts from the inside, the middle part and the outer part of the reel. The test results are summarized in Table I below. ,

TABLE I

relative Frequenzerscheinungrelative frequency appearance

Entnahme der hohlen Faser von BündelTake the hollow fiber from bundle Wellen / cmWaves / cm 1 bis 21 to 2 2 bis 32 to 3 Wellen Amplitude (rrm)Wave amplitude (rrm) 0,05 bis 0,10.05 to 0.1 0,1 bis 0,20.1 to 0.2 0,2 u.mehr0.2 and more ! Längenänderung pro on ( % )! Change in length per on (%) 1 bis 21 to 2 2 bis 32 to 3 3 u.mehr3 and more Innen Mitte AußenInside middle outside 0 bis 1 0 to 1 143 82 0143 82 0 0 5 00 5 0 3 bis 0,05 3 to 0.05 144 54 72144 54 72 190 179 162190 179 162 7 4 87 4 8 0 bis 10 to 1 136 233 72136 233 72 144 38 2144 38 2 42 2 042 2 0 24 9 10824 9 108 13 6 013 6 0 60 47 19060 47 190

20 9' 320 9 '3

Example 2

Es wurden gewellte bzw. gekräuselte hohle Fasern im wesentlichen nach dem Verfahren gemäß Beispiel-1 hergestellt und zu einem Bündel zu im wesentlich parallel orientierten hohlen Pasern zusammengefaßt. Es wurden ungefähr 1200 hohle Fasern miteiner Länge von etwa 30 cm verwendet, wobei die Fasern zufällig ausgewählt wurden aus den Fasern, die aus allen Anteilen der Haspel erhalten wurden. Die hohlen Fasern bilden ein zylindrisches Bündel mit einem Durchmesser von etwa 2,5 cm und einen Packungsfaktor von etwa 50 %. Das Bündel wurde mittels einer Oxyharzmasse an beiden Enden versiegelt und dann wurden die Enden (Rohrwand und Stutzenenden) in eine flüssige Epoxyharzmasse getaucht und dann ließ man das Epoxyharz aushärten. Nachdem das Harz ausgehärtet war, wurden die Enden abgeschnitten, um die Innenräume der hohlen Fasern beim Rohrwandende zu öffnen.Corrugated hollow fibers were made substantially in accordance with the method of Example-1 and combined into a bundle of substantially parallel oriented hollow fibers. About 1200 hollow fibers about 30 cm in length were used, the fibers being randomly selected from the fibers obtained from all parts of the reel. The hollow fibers form a cylindrical bundle with a diameter of about 2.5 cm and a packing factor of about 50%. The bundle was sealed at both ends by means of an oxy resin composition, and then the ends (tube wall and nozzle ends) were immersed in a liquid epoxy resin composition, and then the epoxy resin was allowed to cure. After the resin had cured, the ends were cut to open the interiors of the hollow fibers at the tube wall end.

Das Bündel wird dann in eine Lösung von 5 Gew.-% eines vernetzten Dimethylsiloxanpolymers, das bei Umgebungstempei'atur aushärtet, in Isopentan eingetaucht. Das Innere der hohlen Fasern steht in Verbindung mit einem Vakuum von etwa 600 bis 700 mm Hg. Das Bündel wird für etwa 15 Minuten in die Lösung eingetaucht und das Vakuum wird für etwa weitere 15 Minuten aufrechterhalten, nachdem das Bündel aus der Lösung herausgezogenworden ist. Das beschichtete Bündel wird bei etwaThe bundle is then immersed in a solution of 5% by weight of a crosslinked dimethyl siloxane polymer that cures at ambient temperature in isopentane. The interior of the hollow fibers is in communication with a vacuum of about 600 to 700 mm Hg. The bundle is immersed in the solution for about 15 minutes and the vacuum is maintained for about another 15 minutes after the bundle has been pulled out of the solution. The coated bundle will be at about

-ni-ni

40 bis 50 C für etwa 24 Stunden ausgehärtet und in eine Fluidtrennvorrichtung mit axialer Zuführung eingesetzt. Es wird ein Gasgemisch,enthaltend Wasserstoff und Kohlenmonoxid, auf die äußere Seite der Fasern der Trennvorrichtung aufgegeben und dann die Durchlässigkeit des durchzusetzenden Gases bestimmt. Die Durchlässigkeit wird bestimmt unter Verwendung des partiellen Druckabfalls (log mean partial pressure drop) entlang der hohlen Fasern bestimmt. Der Trennfaktor wird bestimmt, indem man die Durchlässigkeit des Wasserstoffs durch die Durchlässigkeit des Kohleninon·:· oxids dividiert. Außerdem wird die Trennwirksamkeit bestimmt, indem man den Trennfaktor berechnet aus dem zugeführten Gas, enthaltend Wasserstoff und Kohlenmonoxid, durch den Trennfaktor dividiert den man erhält, wenn man die Trennung von im wesentlichen reinem Wasserstoff und im wesentlichen reinem Kohlenmonoxid vornimmt.Hardened 40 to 50 C for about 24 hours and used in a fluid separation device with axial feed. A gas mixture containing hydrogen and carbon monoxide is applied to the outer side of the fibers of the separator and then the permeability of the gas to be passed through is determined. The permeability is determined using the log mean partial pressure drop along the hollow fibers. The separation factor is determined by dividing the permeability of the hydrogen by the permeability of the carbon monoxide. In addition, the separation efficiency is determined by dividing the separation factor calculated from the supplied gas containing hydrogen and carbon monoxide by the separation factor obtained when separating substantially pure hydrogen and substantially pure carbon monoxide.

Geringe Trennwirksamkeiten zeigen oft eine geringe Fluidverteilung im Bündel an, wobei es zu lokalen Gebieten hoher Konzentrationen der unerwünschten Komponente (Kohlenmonoxid) kommt, und wobei die Permeation der unerwünschten Komponente; ansteigt und der Trennfaktor abfällt. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt.Low separation efficiencies often indicate low fluid distribution in the bundle, resulting in localized high concentrations of the undesired component (carbon monoxide), and permeation of the undesired component; rises and the separation factor drops. The test results are summarized in the following Table II.

H HH H

taCQTacq

BezgBezg roro *· * · mm roro -3O--3O- cncn ZZ U'U ' sr-,sr, •• coco r-r- coco cncn COCO σ\σ \ f-f- coco VOVO VDVD VOVO ii roro COCO VDVD -i-i cncn CMCM CMCM ro ;ro; roro roro coco roro coco VOVO roro COCO roro roro VOVO r-lr-l roro roro CMCM CMCM CMCM VDVD roro 88th roro CMCM OO coco roro roro roro roro CMCM CMCM CMCM CMCM Trenn faktorSeparation factor V_>V_> CMCM coco VDVD r-r- CMCM VOVO CMCM CMCM CMCM CMCM οο CMCM inin OO roro coco CMCM coco in ·in · (D S ^r(D S ^ r CMCM inin CMCM r-lr-l .^ ;. ^; OO coco vovo ·<*· <* 'S B'S B 88th inin CMCM VOVO r-lr-l r-lr-l CMCM CMCM cncn in ·in · «* . «* . M*M * inin CMCM mm Tf ·Tf · roro Q üQ ü VOVO inin CMCM CO' roCO 'ro inin r-r- ^I¹ ^ I ¹ inin VDVD OO roro r-r- •• OO CMCM II CMCM inin υυ SS VOVO üü roro CMCM CMCM CMCM OO II roro II II II r-{{r- II WW HH r-r- II r-Ir-I 11 cncn CMCM 11 II II •Η• Η inin roro i-Hi-H roro OO VOVO ro.ro. SpeSpe rHrh .Γ*.Γ * iH.iH. OO CMCM inin InnenInside CMCM VOVO C^C ^ roro inin "9"9 roro CMCM inin coco c ω φ -P ta -ηc ω φ -P ta -η 0000 VD"..VD ".. OO VOVO CMCM VDVD CMCM inin gG ρ φρ φ r-tr-t CMCM inin roro roro roro rHrh CMCM iHiH OO CMCM ** ** CMCM VOVO "^"^ VDVD CMCM CMCM roro cncn CMCM inin inin H H CMCM roro cncn roro i-l .i-l. II j^j ^ CMCM "in"in coco roro COCO VOVO roro \O\O ωω cncn OOOO coco CMCM roro CMCM OO 4J4J HH r-lr-l r-lr-l inin VDVD r-lr-l r-lr-l toto cncn cncn r-lr-l roro COCO G3 -rlG3 -rl r-r- 1-41-4 r-lr-l asas P (U si ωP (U si ω inin inin roro υυ coco r-lr-l coco coco VOVO ΓΙΓΙ roro CMCM coco roro roro roro OO Ulul tntn VOVO roro COCO r~r ~ 1010 II coco roro roro coco 0000 coco ·§· § CMCM CMCM roro inin iHiH coco ♦♦ CMCM CMCM CMCM CMCM CMCM coco coco *"** "* CMCM CMCM 1—I1-I CMCM inin σ»σ " OO r-ir-i CMCM VOVO rHrh Η Η

- ZA- - ZA-

.Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel) Das Verfahren von Beispiel 2 wurde im wesentlichen wieder-, Example 3 (Comparative Example ) The procedure of Example 2 was substantially repeated.

holt, jedoch mit der Ausnahme, daß die verwendeten hohlen Fasern nicht nach dem Spinnvorgang auf eine Haspel aufgewickelt worden waren und daher keine Kräuselung aufwiesen Da die hohlen Fasern im wesentlichen wellenfrei sind , weist das Bündel der Fasern auch einen kleinen Durchmesser auf. Bei den Versuchen enthielt die gasförmige Einspeisung 22 Vol.-% Wasserstoff und 78 Vol.-% Kohlenmonoxid. In zwei Versuchen betrug der Außendruck auf den Fasern etwa 28 atm (absoluter Druck) und im Innern der Fasern etwa 4,1 atm (absoluter Druck). Bei einer Einspeisung von 12,3 1 pro Minute (STP) wurde eine Sauerstoffdurchlässigkeit vonbut with the exception that the hollow fibers used were not wound onto a bobbin after spinning and therefore did not have crimp. Because the hollow fibers are substantially undulating, the bundle of fibers also has a small diameter. In the experiments, the gaseous feed contained 22 vol .-% hydrogen and 78 vol .-% carbon monoxide. In two experiments the external pressure on the fibers was about 28 atm (absolute pressure) and inside the fibers about 4.1 atm (absolute pressure). At a feed of 12.3 1 per minute (STP), an oxygen permeability of

—6 2 37,7 χ 10 cc/cm -Sek-cmHg und eine Kohlenmonoxiddurch--6 2 37.7 χ 10 cc / cm-sec-cmHg and a carbon monoxide

—6 2-6 2

lässigkeit von 1,60 χ 10 cc/cm -Sek-cmHg ermittelt. Der Trennfaktor wurde zu 23,6 errechnet, was einer Trennwirksamkeit von etwa.63 % entspricht. Bei einer höheren Einspeisungsrate von z.B. 21,2 1 pro Minute (STP) betrug die Wasser stoffdurchlässigkeit 41,4 χ 10 cc/cm -Sek-cmHg und die Kohlenmonoxiddurchlässigkeit 1,7.4 χ 10*" cc/cm -Sek-cmHg. Der Trennfaktor wurde zu etwa 23,8 errechnet, was einer Trennwirksamkeit von 64 % entspricht. In beiden Versuchen er gaben die Berechnungen, bezogen auf die Strömungsgeschwindigkeiten und Durchlässigkeiten weniger als 95 % des Wasserstoffs, der in die Trennvorrichtung mit.der Einspeisung eingegeben worden ist. Das Verfahren wurde wiederholt mit einem Druck auf der Außenseite der Fasern von 28 atm (absolupermeability of 1.60 χ 10 cc / cm-sec-cmHg. The separation factor was calculated to be 23.6, which corresponds to a separation efficiency of about 63%. At a higher feed rate of, for example, 21.2 liters per minute (STP), the water permeability was 41.4 x 10 cc / cm-sec-cmHg and the carbon monoxide permeability 1.7.4 x 10 -6 cc / cm-sec-cmHg Separation factor was calculated to be about 23.8, which corresponds to a separation efficiency of 64% In both experiments, the calculations, based on the flow rates and permeabilities, gave less than 95% of the hydrogen fed into the feed separator. The process was repeated with a pressure on the outside of the fibers of 28 atm (absolute

- Sa- Sat

ter Druck ) und einem Druck auf der Innenseite der Fasern von 2,5 atm (absoluter Druck) einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 14,5 1 pro Minute (STP), einer Gasmischung enthaltend 27,2 % Wasserstoff und 72,8 % Kohlenmonoxid.pressure) and a pressure on the inside of the fibers of 2.5 atm (absolute pressure) at a flow rate of about 14.5 lpm (STP), a gas mixture containing 27.2% hydrogen and 72.8% carbon monoxide.

— 6- 6

Die Wasserstoffdurchlässigkeit betrug etwa 31,6 χ 10 cc/cm Sek-cm/Hg. Die Kohlenmonoxiddurchlässigkeit betrug etwa 2,0 χ 10 cc/cm -Sek-cmHg und der Trennfaktor betrug 15,8. Der Bezugs-Trennfaktor betrug 36,8, was einer Trennwirksamkeit von 42 entspricht. Es wurde der gesamte Wasserstoff für den Materialausgleich berücksichtigt.The hydrogen permeability was about 31.6 × 10 cc / cm · sec-cm / Hg. The carbon monoxide permeability was about 2.0 χ 10 cc / cm-sec-cmHg and the separation factor was 15.8. The reference separation factor was 36.8, which corresponds to a separation efficiency of 42. All hydrogen was taken into account for material equalization.

Da die Durchmesser der untersuchten Bündel in den Beispielen 2 und 3 relativ klein waren, ist der Unterschied in den Trennwirksamkeiten nicht so groß wie sonst, wenn größere Bündel verwendet werden, in denen ein entsprechend größerer Druchsatz vorliegt. .Since the diameters of the bundles studied were relatively small in Examples 2 and 3, the difference in separation efficiencies is not as great as otherwise when larger bundles are used in which a correspondingly higher throughput is present. ,

Claims

invention claims

1. Hollow / semi-permeable fiber for use in fluid separations, characterized in that the fiber has a plurality of waves, the waves have wave amplitudes of up to about 50% of the outside diameter of the hollow fiber and a mean wave period of less than 5 cm, the hollow semipermeable fiber having sufficient strength so that the plurality of waves are maintained during the fluid separations.

The fiber according to item 1, characterized in that the change in the length of the hollow fibers due to the corrugation is about 0.01 to 10%, the outer diameter of the hollow fiber is at least about 150 μ, and the material of the hollow fiber is a tensile strength (Tensile modulus) of less

2 ·

at least about 15 kg / mm.

3. fiber according to item 1 or 2, characterized in that the outer diameter about 150 to 800 p, the wall thickness of the hollow fiber about 50 to 200 u, the average wave amplitude is about 15 to 250 ^ i and the material of

hollow, semipermeable fiber has a tensile strength of less than

at least 40 kg / mm.

4. Fiber according to one of the points: 1 to 3, characterized in that the hollow fiber has a pore volume of about

Owns 10 to 80%.

5. fiber according to one of the points ι to 4, characterized in that the mean wave amplitude is about 1 to 30% of the outer diameter of the hollow fiber.

6. Fiber according to one of the points l to 5, characterized in that the ratio of the mean wave period to the mean wave frequency is about 0.1: 1 to 1: 1.

7. Fiber according to any one of the points χ to 6, characterized in that the hollow fiber is an anisotropic fiber.

, '· .. ·. ·;

- ·

8. Bundles of hollow semipermeable fibers for use in fluid separations, wherein the bundle has a plurality of substantially parallel oriented hollow fibers and the bundle has a diameter of at least about 0.02 m and a packing factor of at least about 40% characterized in that at least about 50% of the hollow fibers consist of the corrugated fibers according to any one of claims 1 to 7.

9. Bundles according to item .8, characterized in that the crimped hollow fibers differ in at least one of the following factors: wave frequencies, wave periods and wave amplitudes.

10. Bundle according to item 8 or 9, characterized in that at least "about 75% of the hollow fibers are curled or curled.

11. bundle according to one of the points g to 10, characterized in that the packing factor is about 45 to 65%. ,

12. The fluid separation assembly, comprising a container, a bundle of hollow, semi-permeable fibers for conducting the fluid separation in the vessel, an inlet opening in the container corresponding to the selected supplying a to be treated Flüidmischung to a feed side of each of the hollow fibers, an outlet opening in the container in accordance with the selected removal of the fluid mixture from the supply side of the hollow fibers and a permanent opening in the container corresponding to the selective removal of the permeate from the opposite side of each of the hollow fibers, characterized in that the bundle is hollow _; Semipermeable fibers according to one of the claims

8 to 11 exists.

-20 9'38 5

13. The device according to item 12, characterized in that the feed side of the hollow fibers is the outer side (shell side) of the hollow fibers.