DE3839985C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Trennmodul für eine Permeations­ einrichtung zur An- oder Abreicherung von Gasbestandteilen in bzw. von Gasgemischen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der Buchveröffentlichung H. Strathmann, Trennung von molekularen Mischungen mit Hilfe synthetischer Membranen, Darmstadt: Steinkopff 1979 als bekannt hervorgeht, zumindest aber nahgegelegt ist.

Die Halbzeugform der Gastrennmembran aus Kapillaren wird als besonders zweckmäßig erachtet und es soll deren Einsatz hier weiter betrachtet werden. Der Innendurchmesser der Kapillaren liegt in einem Bereich von wenigen Zehnteln bis einigen Milli­ metern. Sie werden in der Regel als Meterware hergestellt. Die Kapillaren aus Kunststoff sind in ihrer Form labil, insbeson­ dere biegeschlaff und gegen mechanische Einwirkung, wie Knik­ ken, Reiben und Gleiten an scharfen Kanten sowie gegen Ein­ drücken sehr empfindlich. Diese mechanischen Eigenschaften müssen bei der Herstellung zu Modulen, bei der Handhabung von Modulen sowie hinsichtlich des Dauerbetriebsverhaltens beachtet werden.

Die Wirkung der Gastrennung hängt unter anderem von der Ge­ samtfläche der Kapillaren ab, die je nach Einsatzfall zwischen etwa zehn und einigen hundert bis tausenden von Quadratmetern liegen kann. Die Kapillarenzahl kann einige tausend bis zehn­ tausend Kapillaren, die Länge das zehnfache bis mehrhundert­ fache des Innendurchmessers betragen.

Beim derzeitigen Stand der Technik wird diese große Anzahl von Kapillaren durch folgende handwerkliche Herstellungsmethode zu sogenannten Rohrmodulen konfektioniert: einige hundert Kapil­ laren mit einem Innendurchmesser von beispielsweise 1,5 mm und einer Länge von z. B. 600 mm werden lose in ein Kunststoffrohr mit einem Innendurchmesser von ca. 50 bis 60 mm und der Länge von ca. 580 mm so eingebracht, daß sie beidseitig gleich weit etwa 10 mm aus dem Kunststoffrohr herausstehen. Dann erfolgt in vertikaler Lage der Rohrachse das Vergießen an beiden Enden in je zwei Stufen mit einer aushärtenden Kunststoffmasse. Die erste Stufe dient zum Verschließen der Kapillarenenden, damit in der zweiten Stufe die Kapillaren in die Enden des Kunst­ stoffrohrs in Form von Verschlußböden eingegossen werden kön­ nen. In der ersten Stufe werden die Kapillarenenden verschlos­ sen, indem man die Vergußmasse um die Kapillaren herum sowie in den Kapillaren soweit aufsteigen läßt, bis der Spiegel der Vergußmasse einige Millimeter über den Öffnungen der Kapillaren steht. In der zweiten Stufe werden die Kapillaren auf ihrer Außenseite so weit umgossen, bis der Spiegel der Vergußmasse etwa 20 bis 30 mm in das Kunststoffrohr reicht und so den stirnseitigen Verschlußboden zwischen Primär- und Sekundärseite bildet. Entsprechend wird, nachdem auf diese zweistufige Art zunächst die Abschlußwand an dem einen Rohrmodul gebildet ist, auch mit dem zweiten Rohrende verfahren. Nach dem Aushärten der Vergußmasse werden die über das Kunststoffrohr hinausstehenden Pfropfen beseitigt, z. B. durch Absägen und Schleifen bis zum Anfang des Kunststoffrohres. Da die Vergußmasse der ersten Stufe nicht die Ebene der Vergußböden erreicht, werden gleich­ zeitig mit dem Entfernen der Pfropfen die vergossenen Kapil­ larenenden wieder geöffnet. Das Ergebnis ist ein sogenannter Rohrmodul mit zwei stirnseitigen Abschlußwänden für die Kapil­ laren, die lose und in ungeordneter Form im Kunststoffrohr liegen und insbesondere zwischen den Abschlußwänden nicht mehr abgestützt sind; sie können sich allenfalls gegenseitig sowie an der Innenwand des umgebenden Hüllrohres abstützen. Die Ab­ schlußwände müssen der Druckdifferenz zwischen Primär- und Se­ kundärseite standhalten, d. h. sie dürfen nicht brechen und sich außerdem nur wenig verformen, damit die Klebeverbindungen zwischen der Vergußmasse und den Trennkapillaren nicht beschä­ digt werden.

In dem oben gegebenen Zahlenbeispiel für ein Rohrmodul kann eine wirksame Membranfläche von etwa 0,33 bis 0,5 m² geschaffen werden. Nachdem jedoch in praktischen Anwendungsfällen stünd­ lich viele tausend Kubikmeter zu behandelndes Gasgemisch an­ fallen, müssen mehrere tausend Quadratmeter Membranfläche be­ reitgestellt werden und dementsprechend viele Trennmodule be­ aufschlagt werden. Und zwar muß nicht nur jedes einzelne Trennmodul primärseitig mit Gas beaufschlagt werden, sondern es muß auch jedes einzelne Trennmodul sekundärseitig von Permeat entsorgt werden. Beim bisherigen Stand der Technik mußten die einzelnen separaten und für sich anschlußfähigen Trennmodule in sowohl baulicher als auch montagemäßig sehr aufwendiger Weise zu größeren Verbänden verrohrt bzw. verschlaucht werden. Abge­ sehen davon mußte außerdem noch eine Stütz- bzw. Haltekon­ struktion für die einzelnen Trennmodule vorgesehen werden. Da­ durch wurde eine Permeationseinrichtung gemäß Stand der Technik so teuer und aufwendig, daß diese Art der Permeationsein­ richtung in der Praxis an Kostenfragen scheiterte.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßig zugrundege­ legten Trennmodule dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie in rationeller und kostengünstiger Weise herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäß zugrundegelegten Trennmodul erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Wesentlicher Gedanke dabei ist der zweistufige oder zweischalige Aufbau durch einen Kapillarenkä­ fig zur vorläufigen Ausrichtung und Halterung der Kapillaren, der seinerseits in ein am Mantel weiträumig offenes stabiles Hüllrohr eingesteckt und darin stirnseitig vergossen wird. In den Unteransprüchen sind weitere zweckmäßige Ausgestaltungen vorgeschlagen.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles noch erläutert; dabei zei­ gen:

Fig. 1 einen teilweisen Schnitt bzw. Teilansicht durch bzw. auf eine rohrförmige Vormontage­ einheit nach der Erfindung zum Einsatz in einer Permeationseinrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht auf einen Kapillarenkäfig zum Einsatz in die Vormontageeinheit nach Fig. 1 in vergrößerter Einzeldarstellung,

Fig. 3 und 4 Querschnitt (Fig. 3) bzw. Stirnansicht (Fi­ gur 4) durch bzw. auf die Vormontageeinheit nach Fig. 1 entlang den Schnitt- bzw. An­ sichtslinien III-III bzw. IV-IV und

Fig. 5 und 6 Querschnitt (Fig. 5) und Längsschnitt (Fi­ gur 6) durch eine Permeationseinrichtung unter Verwendung mehrerer Vormontageeinhei­ ten nach Fig. 1.

Das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Permea­ tionseinrichtung weist eine schlanke Vormontageeinheit 5 auf; in jedem Fall ist sie mit einem Längen/Durchmesser­ verhältnis von mehr als 1 ausgebildet. Das Trennmodul ist als vorgefertigte selbsttragende Vormontageeinheit 5 aus­ gebildet, die für sich nicht anschlußfähig ist. Sie be­ steht jeweils aus zwei stirnseitigen Abschlußwänden 2, zwischen denen die Trennkapillaren 1 ausgespannt sind und aus einem stabilisierenden offenen Hüllrohr 7, wobei im Bereich der beiden Abschlußwände 2 jeweils definierte Dichtflächen angebracht bzw. ausgebildet sind. Das Hüll­ rohr besteht in einem, zwischen den Abschlußwänden 2 lie­ genden käfigartigen Bereich lediglich aus zwei axial ver­ laufenden Stäben 22′, wogegen das Hüllrohr 7 im Bereich 25 der Abschlußwände 2 umfangsmäßig geschlossen ist. In die­ sem Bereich weist das Hüllrohr Umfangsnuten 26 zur Auf­ nahme eines Rundschnurdichtringes auf, so daß es dichtend in einen Sammelraum eingesetzt werden kann, worauf weiter unten noch näher eingegangen werden soll.

An sich wäre es auch möglich, rohrförmige Trennmodule her­ kömmlicher Bauart in die Permeationseinrichtung nach den Fig. 5 und 6 einzusetzen, sofern das üblicherweise das Bündel von Trennkapillaren umgebende Rohr umfangsmäßig mit mehreren Öffnungen versehen ist, so daß das Permeat aus dem Bündel in den Sammelraum frei übertreten kann. Zur besseren Abfuhr des Permeats aus dem Bündel von Trennka­ pillaren sieht jedoch das Ausführungsbeispiel eine Anordnung der Trennkapillaren in einem festgelegten An­ ordnungsraster vor. Dabei sind die Trennkapillaren 1 par­ allel zueinander ausgerichtet und unter einem solchen ge­ genseitigen Abstand zu allen jeweils nächstliegend be­ nachbarten Trennkapillaren angeordnet, das alle Trennka­ pillaren trotz gewisser Geradheitsfehler auf ihrer ganzen Länge allseits freistehend, d. h. untereinander berührungsfrei verlaufen. Bei den dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen ist das Anordnungsraster durch "verlorene" Haltematrizen mechanisch vorgegeben, die Bestandteil der Abschlußwände 2 sind. Grundsätzlich ist es nicht unbedingt funktionsnotwendig, daß für diese Haltematritzen ein re­ gelmäßiges Anordnungsraster verwendet wird, jedoch ist die Verwendung von regelmäßigen Anordnungsrastern aus ver­ schiedenen anderen, meist fertigungsbedingten Überlegungen heraus zweckmäßig. Eine besonders enge Packung der Trenn­ kapillaren unter Einhaltung eines gewissen Mindestab­ standes nach allen Richtungen kann durch ein hexagonales Anordnungsraster erzeugt werden, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Dieses hexagonale Anordnungsraster der Trennkapillaren sieht einen Mindestabstand der Trenn­ kapillaren untereinander in der Größenordnung eines Durchmessers der Trennkapillaren vor. Das Anordnungsraster ist durch Steckscheiben 14 gebildet, in denen die Steck­ öffnungen zum sicheren Einführen der Trennkapillaren an­ gesenkt sind. Zweckmäßigerweise werden die normalerweise flexiblen Trennkapillaren durch Hohlnadeln in die Steck­ scheiben eingefädelt. Sofern Trennkapillaren mit einer stabilen Trägerwandung beispielsweise aus Ton oder Keramik oder Sintermetall verwendet werden, könnten diese auch ohne gesonderten Hilfsmittel als Stäbchen in die Steck­ öffnungen eingeführt und darin verklebt werden. An dieser Stelle sei gleich hervorgehoben, daß die zwar unüblichen eigensteifen Trennkapillaren für die Zwecke der erfindungsgemäß ausgebildeten Vormontageeinheiten in so­ fern von Vorteil wären, als unter Umständen auf eine ge­ sonderte stabilisierende Stützkonstruktion verzichtet werden könnte, weil die in der Vormontageeinheit zusam­ mengefaßten Trennkapillaren gemeinsam und mit den "verlo­ renen" Haltematrizen genügend Steifigkeit und Stabilität bieten und die Funktion der sonst notwendigen Stützkon­ struktion mit übernehmen könnten.

Nachdem jedoch die Trennkapillaren 1 - wie gesagt - übli­ cherweise sehr biegeschlaff sind, sieht das Ausführungs­ beispiel einen in Fig. 2 dargestellten Kapillarenkäfig als Zwischenstadium vor. Dieser ist aus einer Mehrzahl axial hintereinander liegender Steckscheiben 14, 24 auf­ gebaut, die ihrerseits alle axial auf einen zentralen Stab 13 aufgereiht und mit diesem verklebt sind, wobei die Stecköffnungen sämtlicher Steckscheiben axial in einer Flucht liegen. Die Trennkapillaren können dann mittels einer durch alle fluchtend hintereinanderliegenden Steck­ öffnungen eingeführten Hohlnadeln und Vakuum eingezogen werden. Bei den im Bereich der späteren Abschlußwände 2 liegenden stirnseitigen Steckscheiben 14 werden die Trennkapillaren axial verklebt, was durch die geschwärzten Bereiche in der Schnittdarstellung nach Fig. 2 darge­ stellt ist. Die dazwischenliegenden zusätzlichen Steck­ scheiben 24 dienen lediglich zur Zwischenabstützung der Trennkapillaren. Diese zusätzlichen Steckscheiben 24 sind zwar mit dem zentralen Stab 13 verklebt, nicht jedoch mit den Trennkapillaren; vielmehr werden die Trennkapillaren in den zusätzlichen Steckscheiben 24 axial schwimmend le­ diglich auf Abstand gehalten. Dieser Kapillarenkäfig hat dank des zentralen Stabes 13 eine gewisse Eigensteifigkeit und kann gezielt in das Hüllrohr 7 axial eingeführt wer­ den. Die endseitigen Steckscheiben 14 dichten innenseitig mit dem geschlossenen Bereich 25 des Hüllrohres 7 zumin­ dest soweit ab, daß eine Vergußmasse 43 zwischen Steck­ scheibe 14 und Innenoberfläche des Hüllrohres nicht un­ kontrolliert auslaufen kann. Durch eine im Bereich der Abschlußwand 2 in dem geschlossenen Bereich 25 des Hüll­ rohres 7 angebrachte Radialbohrung 28 kann Vergußmasse 43 radial injiziert werden. Zweckmäßigerweise ist die Injek­ tionsöffnung der Bohrung 28 angepaßt. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine rasch abbindende relativ dünnflüs­ sige Vergußmasse handeln. Die Vergußmasse 43 liegt dich­ tend an der Außenseite der Trennkapillaren 1 und an der Innenseite des Hüllrohres 7 an. Aufgrund der relativ großen Wanddicke und der zusätzlichen endseitigen Steck­ scheibe 14 hat die solcherart gebildete Abschlußwand 2 eine relativ hohe Eigensteifigkeit und vermag daher auch großen Unterdrücken Stand zu halten. Zusätzlich ist die Vergußmasse 43 in einer Umfangsnut in der Innenseite des geschlossenen Bereiches 25 axial verankert, so daß sie dadurch auch gegen eine hohe Druckdifferenz axial stabil in dem Hüllrohr 7 gehalten ist. Die beiden Abschlußwände 2 bzw. deren Vergußmasse 43 müssen nacheinander hergestellt werden, wobei die Vormontageeinheit 5 vertikal stehend ausgerichtet ist. Es wird jeweils die untere Abschlußwand bzw. die entsprechende Vergußmasse 43 angebracht. Nach dem Vergießen der Vergußmassen 43 für beide Abschlußwände 2 und nach Einlegen jeweils eines Rundschnur-Dichtringes in die beiden Umfangsnuten 26 ist die Vormontageeinheit 5 fertiggestellt und kann in den Sammelbehälter nach Fig. 5 und 6 eingesetzt werden. Es sei in diesem Zusammenhang noch erwähnt, daß das Hüllrohr 7 an dem bezüglich des Primärgases zulaufseitigen Ende mit einem radial nach au­ ßen abstehenden Bund 27 versehen ist, der die Vormontage­ einheit 5 in einem Lochboden festhält. Im Bereich dieses Endes sind im übrigen stirnseitig zwei Auszugsbohrungen angebracht, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, um ggf. eine Vormontageeinheit 5 auch einmal aus dem Sammelbehäl­ ter axial herausziehen zu können.

Der Sammelbehälter 8 der in den Fig. 5 und 6 darge­ stellten Permeationseinrichtung besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Mantel mit radial abgehenden An­ schlußstutzen für Permeat und ebenen Böden 9, die - re­ gelmäßig gerastert - mehrere deckungsgleich liegende, de­ finiert bearbeitete Stecköffnungen 29 aufweisen. Die Böden 9 können als gesonderte lösbare Teile ausgebildet sein. Sie müssen so in die Permeationseinrichtung eingebaut werden, daß die Stecköffnungen 29 beider Böden 9 zueinan­ der fluchten. An den axialen Stirnseiten des Sammelbehäl­ ters sind z. B. konische Anschlüsse 12 für zu behandelndes primärseitig durchströmendes Gasgemisch vorgesehen, die im Bereich vor bzw. hinter den Böden 9 einen Zulaufraum 3 bzw. einen Ablaufraum 4 umschließen. Außer einer zylin­ drischen Querschnittsform des Sammelbehälters sind auch andere, insbesondere rechteckige oder quadratische Quer­ schnittsformen denkbar. Die Vormontageeinheiten 5 würden in einem solchen Fall zu rechteckigen oder quadratischen Gruppen auf den entsprechenden Böden angeordnet werden. In den solcherart gebildeten Sammelbehälter werden in der entsprechenden Anzahl Vormontageeinheiten axial einge­ setzt. Dabei dichten die Abschlußwände 2 einer jeden Vor­ montageeinheit 5 zu den Leibungen der Stecköffnung 29 mittels des erwähnten Rundschnurdichtringes gasdicht ab. Der Sammelbehälter umschließt mit seinem Mantel die gruppenweise zusammengefaßten Vormontageeinheiten 5 au­ ßenseitig mit Abstand und bildet dadurch einen ringför­ migen äußeren Teil 31, in dem das an den Kapillaren aus­ tretende Permeat sicher abtransportiert werden kann. Die Sekundärseite bzw. der erwähnte ringförmige außenliegende Teil 31 und auch der von den Vormontageeinheiten einge­ nommene Anteil des Sammelraumes ist gasdicht gegen den Zu­ -bzw. Ablaufraum 3 bzw. 4 abgedichtet. Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Permeationseinrichtung sind die Vormontageeinheiten 5 ne­ beneinander liegend in einer einheitlichen Anordnungs­ ebene, nämlich zwei gleichen Böden 9 zugeordnet bzw. an­ geordnet; außerdem sind sie bezüglich des Primärgasstromes fluidisch-funktionell parallel beaufschlagt. Es wäre ohne weiteres denkbar, eine gleichartige Gruppe von Vormon­ tageeinheiten 5 axial unmittelbar hintereinander an­ schließend anzuordnen. Dies macht insofern einen Sinn, als in den Trennkapillaren aufgrund der engen Strömungsquer­ schnitte streng laminare Strömungsverhältnisse vorliegen, so daß ein Konzentrationsaustausch innerhalb einer Trenn­ kapillare quer zur Strömungsrichtung nur sehr träge von­ statten geht. Beim Austritt der Strömung aus der einen Gruppe in die seriell nachgeschaltete weitere Gruppe von Vormontageeinheiten bzw. Trenmmodulen erfolgt zwangsläufig eine Durchmischung des Primärgasstromes und somit ein zwangsweiser Konzentrationsausgleich. Beim Eintritt in die primärseitig an zweiter Stelle liegender Gruppe von Trennmodulen bzw. Vormontageeinheiten liegt also in den Trennkapillaren eine im Strömungsquerschnitt ausgeglichene Konzentration vor, so daß bessere Bedin­ gungen für eine weitere Gastrennung gegeben sind.

Die rohrförmigen Vormontageeinheiten 5 sind in die er­ wähnten Böden 9 bzw. die Stecköffnungen 29 lediglich lose hineingesteckt und sind darin lediglich durch den Bund 27 am oberen Ende des Hüllrohres 7 gehalten. Eine gewisse axiale Sicherung erfahren sie gegen Herausziehen oder Herausgedrückt-werden aufgrund der Reibung durch die er­ wähnten Rundschnur-Dichtringe. Damit auf eine gesonderte axiale Fixierung der eingesteckten Vormontageeinheiten 5 - dies könnte durch eine Vielzahl von Spannpratzen oder durch eine entsprechend geformte Lochscheibe erfolgen - damit also auf eine solche Fixierung verzichtet werden kann, sollte die Permeationseinrichtung nach Fig. 5 und 6 von dem zu behandelnden primärseitig durchströmenden Gas­ gemisch in der Richtung durchströmt werden, daß die pri­ märseitige Druckdifferenz die Vormontageeinheiten 5 hin­ eindrückt und so unter der Wirkung der Bunde 27 die Vor­ montageeinheiten auf der Oberseite des oberen Bodens 9 fixiert.

Die heute bekannten Permeationseinrichtungen für Gase weisen einen Nachteil auf, der die Einsatzfähigkeit der Permeationseinrichtung in größeren Einheiten für bestimmte Anwendungsfälle praktisch zunichte macht. Und zwar weisen die für die Trennkapillaren, für die Vergußmasse und für das umgebende Hüllrohr verwendeten Werkstoffe einen hohen Isolationswert auf; diese Werkstoffe sind meist Kunst­ stoffe. Aufgrund der Gasströmung kommt es zu einer elektrostatischen Aufladung der Bauteile; sich aufstauende Potentialunterschiede können zu Luftentladungen mit Fun­ kenbildungen führen, die - für den Fall, daß das zu be­ handelnde Gasgemisch und/oder das Permeat ein explosibles Gas oder Gasgemisch in einer zündfähigen Konzentration darstellt - eine Gasexplosion innerhalb der Permeationseinrichtung auslösen können. Eine solche Ex­ plosion führt nicht nur zur Zerstörung der Permeationseinrichtung selber, sondern stellt auch eine Gefährdung von Menschen, Gebäuden und Einrichtungsgegen­ ständen dar. In der Praxis werden häufig explosionsfähige Gaskomponenten in zündfähigen Konzentrationsbereichen be­ triebsmäßig gefahren, wobei in der Regel insbesondere die Sekundärseite infolge der höheren Konzentration gefährdet ist.

Um die geschilderte Explosionsgefahr zu begrenzen, ist die Permeationseinrichtung in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sorgfältig zur Ableitung derartiger Aufladungen geerdet und es sind wenigstens die Oberflächen elektrisch leitend ausgebildet und in die Erdung mit einbezogen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Permeationseinrichtung soweit wie möglich aus elektrisch leitendem Werkstoff hergestellt ist. Soweit nicht metal­ lische Werkstoffe verwendet werden, sondern - aus welchen Gründen auch immer - originär elektrisch nicht-leitende Werkstoffe verwendet werden sollen, können diese durch Zumischen von elektrisch leitenden Feinpartikeln, insbe­ sondere von Kohlenstoffstaub oder von Metallstaub, elek­ trisch leitend gemacht werden. In gleicher Weise kann auch die Vergußmasse oder der Kleber zum Verbinden einzelner Bestandteile der Permeationseinrichtung elektrisch leitend gemacht werden. Auch ein etwaiger Korrosionsanstrich für Stahlbauteile sollte zweckmäßigerweise elektrisch leitend sein.

Eine andere Möglichkeit zur Verhinderung einer elektrostatischen Aufladung der Bauteile der Permeationseinrichtung kann außer einer sorgfältigen Er­ dung auch darin bestehen, daß deren Bauteile, soweit sie aus originär elektrisch nicht-leitendem Werkstoff beste­ hen, mit einem elektrisch leitendem Überzug versehen wer­ den. Dieser Überzug kann z. B. ein Leitlack oder eine Metallisierung sein. Der Metallüberzug kann durch Auf­ dampfen oder durch eine elektrochemische Metallbeschichtung aufgebracht werden. Hierbei werden die Kunststoffe zunächst aktiviert und dann chemisch stromlos metallisiert. Auf diesen sehr dünnen chemisch aufge­ brachten Metallbelag kann anschließend in einem galva­ nischen Prozeß ein Metallbelag in einer haltbaren Schicht­ dicke niedergeschlagen werden. Auch ein Aufsprühen von verflüssigten Metallpartikelchen oder ein Aufbürsten von Metall erscheinen geeignete Beschichtungsverfahren.

Die Trennkapillaren selber entziehen sich weitgehend einer solchen Behandlung, weil dadurch die Gefahr einer Poren­ verstopfung besteht. Zwar ist es denkbar, Trägerkapillaren aus Metallpulver oder aus Pulver von elektrisch leitend gemachtem Kunststoff zu sintern, die in ihrer Wandung po­ rös und zugleich elektrisch leitend sind, jedoch dürfte diese Art von Trennkapillaren gewissen Schwierigkeiten in der Herstellung begegnen, so daß herkömmliche schlauchar­ tige Trägerkapillaren aus nicht-leitendem Kunststoff auf breiterer Basis in die Praxis eingehen werden. Um auch im Bereich der Trennkapillaren eine elektrostatische Aufla­ dung zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, die elek­ trisch nicht-leitenden Trennkapillaren mit einem weitma­ schigen Geflecht oder Gespinst aus dünnem Metalldraht zu umgeben, wobei dieser Metalldraht selber unisoliert sein muß. Allerdings sollte er mit Rücksicht auf seinen ge­ ringen Querschnitt aus korrosionsbeständigem Material sein, damit er nicht durch etwaige Korrosion in seinem Querschnitt geschwächt wird und infolge dessen unter Um­ ständen durchreißt. Zusätzlich oder auch statt dessen können im Bereich der Trennkapillaren mehrere elektrisch leitende Lametta angeordnet sein. Diese werden zweckmäßi­ gerweise lose parallel zu den Trennkapillaren und zwischen ihnen angeordnet. Sie können als schmale Metallfolienbän­ der in glatter oder gekräuselter Form ausgebildet werden, die frei zwischen den Trennkapillaren sich hin- und her­ bewegen können und laufend eine an den Trennkapillaren sich bildende Aufladung in den Bereich der Abschlußwände ableiten. Die Lametta können außerdem mit radial von ihnen abstehenden kurzen und weichen Büscheln nach Art von Sta­ cheldraht versehen sein, die die um einen Lamettafaden herum angeordnete Trennkapillaren berühren.

Aufgrund der genannten Maßnahmen kann weitgehend sicher­ gestellt werden, daß es nicht zu einer elektrostatischen Aufladung der Permeationseinrichtung oder Bauteilen von ihr während des Betriebes kommt.

Claims (11)

1. Trennmodul für eine Permeationseinrichtung zur An- oder Abreicherung von Gasbestandteilen in bzw. von Gasgemischen,
bestehend aus einer Vielzahl bündelartig zusammengefaßter, parallelverlaufender, in ihrer Wandung selektiv permeabler Trennkapillaren, die im Bereich der beiden stirnseitigen Enden eines jeden Trennmoduls jeweils dergestalt in eine Abschlußwand dichtend eingebettet sind, daß der lichte Innenraum einer jeden Trennkapillare außerhalb der Abschlußwände frei ausmündet,
wobei die Trennmodule als vorgefertigte, selbsttragende, am Umfang offene, für sich nicht anschlußfähige Vormontageein­ heiten ausgebildet sind, die jeweils aus Abschlußwänden, Trennkapillaren und stabilisierender offener Stützkonstruktion mit im Bereich beider Abschlußwände angebrachten definierten Dichtflächen besteht, wobei die Stützkonstruktion vorzugsweise als am Umfang offenes Hüllrohr oder als Hüllkäfig ausgebildet ist und
wobei die Trennkapillaren innerhalb der Vormontageeinheit in einem festgelegten Anordnungsraster unter einem solchen gegen­ seitigen Abstand zu allen jeweils nächstliegend benachbarten Trennkapillaren angeordnet sind, daß alle Trennkapillaren trotz gewisser Geradheitsfehler auf ihrer ganzen Länge allseits freistehend und somit untereinander berührungsfrei verlaufen und
wobei die Trennkapillaren im Bereich der stirnseitigen Enden der Vormontageeinheiten in achssenkrecht stehenden Haltematri­ zen durch Klebstoff oder Vergußmasse dichtend befestigt sind, welche ihrerseits zumindest einen Bestandteil der Abschlußwände bilden, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden stirnseitigen, vorzugsweise als Steckscheiben (14) ausgebildeten Haltematrizen durch einen zentral innerhalb des Bündels verlaufenden Stab (13) axial auf Abstand und in der achssenkrechten Lage gehalten und zu einem in sich und unab­ hängig von dem käfigartigen Hüllrohr eigensteifen Kapillaren­ käfig zusammengefügt sind und daß das in den Kapillarenkäfig eingefädelte, zwischen den stirnseitigen Haltematrizen (Steck­ scheiben 14) und dem zentralen Stab (13) gehaltene Bündel von Trennkapillaren (1) in das erwähnte weitere, käfigartig ausge­ bildete, aber in den axialen Endbereichen (25) umfangsmäßig geschlossene Hüllrohr (7) axial eingesetzt und im Bereich der stirnseitigen Haltematrizen (Steckscheiben 14) darin durch Klebstoff oder Vergußmasse (43) abgedichtet ist.

2. Trennmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von trennwirksamer Länge der Trennkapillaren zum Durchmesser des Trennmoduls größer als 1,0 ist.

3. Trennmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkapillaren (1) im Bereich zwischen den stirnseitigen Haltematrizen (Steckscheiben 14) durch wenigstens eine weitere Haltematrize (Steckscheibe 24) in ihrem gegensei­ tigen Abstand gesichert sind.

4. Trennmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden stirnseitigen Haltematrizen (Steckscheibe 14) auf den zentralen Stab (13) aufsteckbar und mit ihm axial be­ festigt, vorzugsweise verklebt sind und daß die weitere(n) axial zwischen ihnen angeordnete(n) Haltematrize(n) (Steck­ scheiben 24) von dem zentralen Stab (13) axial und radial ge­ halten ist bzw. sind und die Trennkapillaren (1) axial schwim­ mend halten.

5. Trennmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (7) im käfigartigen Bereich durch wenige axial verlaufende Stäbe (22′) gebildet ist.

6. Trennmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (7) in den beiden umfangsmäßig geschlossenen, axialen Endbereichen (25) am Außenumfang mit je einer Umfangs­ nut (26) zur Aufnahme eines gummielastischen Rundschnur-Dicht­ ringes versehen ist.

7. Trennmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (7) an dem bei Betrieb in bezug auf den Pri­ märgasstrom zulaufseitig liegenden Ende mit einem radial nach außen abstehenden Bund (27) versehen ist.

8. Trennmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (7) in den beiden umfangsmäßig geschlossenen, axialen Endbereichen (25) auf der der Lage der Vergußmasse (43) für die stirnseitigen Haltematrizen (Steckscheibe 14) entspre­ chenden Axialposition jeweils mit einer radial verlaufenden Bohrung (28) zur Einführung von Vergußmasse (43) versehen ist.

9. Trennmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllrohre (7) zur Bildung einer Gruppe nebeneinander liegender Vormontageeinheiten (5) in ein Paar von einen Sam­ melbehälter der Permeationseinrichtung (8) axial unterteilenden Lochböden (9) einsteckbar sind, die auf einem etwa der Länge der Hüllrohre (7) entsprechenden gegenseitigen axialen Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die Hüllrohre (7) in den Endbereichen (25) jeweils zur Leibung der Stecköffnung (29) in den Lochböden (9) abgedichtet sind.

10. Trennmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (43) und/oder der Kleber zum Verbinden einzelner Bestandteile der Permeationseinrichtung oder ein Korrosionsanstrich elektrisch leitend ausgebildet sind.

11. Trennmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse oder der Kleber oder die Anstrichfarbe durch Zumischen von elektrisch leitenden Feinpartikeln, insbe­ sondere von Kohlenstoffstaub oder von Metallstaub elektrisch leitend gemacht ist.