EP2734288A1

EP2734288A1 - Membranmodul für organophile pervaporation

Info

Publication number: EP2734288A1
Application number: EP12737211.8A
Authority: EP
Inventors: Heiko Notzke; Torsten Brinkmann; Thorsten Wolff; Ulrike Withalm; Jan Wind; Patrick Schiffmann; Jens-Uwe Repke; Heike Matuschewski
Original assignee: PolyAn Gesellschaft zur Herstellung von Polymeren fur spezialle Anwendung und Analytik mbH; Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH
Current assignee: PolyAn Gesellschaft zur Herstellung von Polymeren fur spezialle Anwendung und Analytik mbH; Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2014-05-28
Also published as: WO2013013785A1; DE102011079647A1; CN103796743A; JP2014520669A; CN103796743B; US20140291242A1; CA2842476A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Membranmodul (1) für, insbesondere organophile, Pervaporation, mit einem flüssigkeitsdichten Gehäuse (11) mit wenigstens einem Feedeinlass (12, 37), wenigstens einem Retentatauslass (6a, 13, 13') und wenigstens einem mit einem Unterdruck oder Vakuum beaufschlagbaren oder beaufschlagten Permeatauslass (14, 42), wobei in einem Gehäuseinnenraum (18) ein Membrantaschenstapel (15) angeordnet ist, der eine Mehrzahl von aufeinander gelegten Membrantaschen (20) und Dichtungen (65) aufweist, wobei die Membrantaschen (20) mittels einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung (32, 33) zur gegenseitigen Abdichtung der Membrantaschen (20) in Stapelrichtung mit mechanischem Druck beaufschlagt oder beaufschlagbar sind, so dass der Gehäuseinnenraum (18) durch die Membrantaschen (20) in einen Feedraum (26) an der Außenseite der Membrantaschen (20) und einen Permeatraum (27) im Inneren der Membrantaschen aufgeteilt (20) ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Membranmoduls (1). Das erfindungsgemäße Membranmodul zeichnet sich dadurch aus, dass die Membrantaschen (20) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und in ihren Membranflächen langlochförmige Öffnungen (22) aufweisen, wobei die im Membrantaschenstapel (15) aufeinander angeordneten langlochförmigen Öffnungen (22) und dazwischen liegenden Dichtungen (65) wenigstens einen gemeinsamen Permeatkanal (40) bilden, der zu dem wenigstens einen Permeatauslass (14) führt.

Description

Membranmodul für organophile Pervaporation Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Membranmodul für, insbesondere organophile, Pervaporation, mit einem flüssigkeitsdichten Gehäuse mit wenigstens einem Feedeinlass, wenigstens einem Retentatauslass und wenigstens einem mit einem Unterdruck oder Vakuum beaufschlagbaren oder beaufschlagten Permeatauslass, wobei in einem Gehäuseinnenraum ein Membrantaschenstapel angeordnet ist, der eine Mehrzahl von aufeinander gelegten Membrantaschen und Dichtungen aufweist, wobei die Membrantaschen mittels einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung zur gegenseitigen Abdichtung der Membrantaschen in Stapelrichtung mit mechanischem Druck beaufschlagt oder beaufschlagbar sind, so dass der Gehäuseinnenraum durch die Membrantaschen in einen Feedraum an der Außenseite der Membrantaschen und einen Permeatraum im Inneren der Membrantaschen aufgeteilt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Membranmoduls.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Die Pervaporation ist ein Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeitsgemischen und beruht auf der Trennwirkung von Membranen, die für verschiedene Flüssigkeitskomponenten per Diffusion verschieden durchlässig sind. Für jede Anwendung muss eine geeignete Membran gewählt werden, durch die die in geringerer Konzentration vorhandene Komponente, auch die Minderkomponente genannt, besser hindurch diffundiert als die Majoritätskomponente, die im Überschuss vorliegt. Ein Beispiel hierfür ist etwa die Trennung von Bioethanol, das beispielsweise 96 Gew.-% Ethanol und 4 %Wasser enthält, also ein azeotopes Gemisch, das durch andere Trennverfahren nicht mehr weiter separiert werden kann. Hierzu wird beispielsweise eine hydrophile Membran gewählt, in die die Minderkomponente Wasser gut eintreten kann, während das Ethanol von der Membran stärker abgewiesen wird.

Im Unterschied zu druckgetriebenen Filtrationsmethoden ist die Membran für die Flüssigkeiten bis auf Diffusion undurchlässig. Die Pervaporation wird durch Anlegen eines Unterdrucks oder eines Vakuums auf der Permeatseite betrieben, während auf der Feedseite zwar eine Feedströmung erzeugt wird, dies jedoch nicht mit besonderem Druck verbunden ist.

Die Pervaporation wird dadurch angetrieben, dass die Flüssigkeitskomponenten der Feedströmung durch die Membran hindurch diffundieren und auf der Permeatseite der Membran auf einen starken Unterdruck bzw. ein Vakuum treffen. Damit verdampft das Permeat augenblicklich an der Permeatseite der Membran und gelangt so zum Permeatauslass. Diese Druckdifferenz zwischen dem Vakuum oder niedrigen Luftdruck auf der Permeatseite und dem normalen Flüssigkeitsdruck auf der Feedseite, die gleichzeitig auch die Reten- tatseite ist, treibt den Diffusionsvorgang bzw. den Pervaporations- vorgang an. Dieser Vorgang kann auch anhand der Konzentration der die Membran durchdiffundierenden Lösungskomponente betrachtet werden, da die Konzentration dieser Flüssigkeitskomponente an der Feedseite der Membran groß ist und an der Permeatseite gering ist aufgrund der Verdampfung auf der Permeatseite. Dieses Konzentrationsgefälle treibt den Pervaporationsvorgang. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Pervaporation vollzieht, hängt aus diesem Grund für jeden beliebigen Punkt auf der Membran von der herrschenden Druckdifferenz auf den beiden Membranseiten ab.

Im Stand der Technik existieren verschiedene Konstruktionsweisen von Membranmodulen für die Pervaporation. Die meisten Membranmodule basieren auf Flachmembranen. So ist bei einem Plattenmodul der Firma Sulzer-Chemtech mit offenem Permeatraum eine Membran zwischen einer Feedplatte und einer Modulendplatte eingespannt, wobei auf der Permeatseite ein Permeatkanalspacer mit einem Lochblech angeordnet ist. Hier ist eine aufwendige Dichtung erforderlich.

Bei einem Plattenmodul der Firma CM-Celfa mit geschlossenem Permeatraum wechseln sich Membranplatten und undurchlässige Platten ab, was ebenfalls einen hohen Dichtungsaufwand erfordert.

In einer alternativen Konstruktionsbauweise sind in einem Spiralwickelmodul um ein zentrales poröses Permeatrohr abwechselnde Schichten von Flachmembranen gewickelt, zwischen denen jeweils Schichten aus Feedspacer und Schichten aus Permeatspacer alternierend angeordnet sind. Der Feedstrom wird parallel zum Permeatrohr eingespeist. Diese Bauweise ist für den Einsatz in Pervaporati- onsprozessen nur bedingt geeignet.

Schließlich hat die Anmelderin ein Membranmodul für die Pervaporation auf der Grundlage eines Membrantaschenstapels mit an ihren Rändern verschweißten runden Membrantaschen entwickelt, die auf einem zentralen porösen Permeatrohr aufgestapelt sind. Die Membrantaschen mit rundem Querschnitt weisen dafür jeweils eine zentrale runde Öffnung auf, deren Radius mit dem Durchmesser des Permeatrohrs übereinstimmt. Die Membrantaschen mit ihren jeweils zwei aufeinander liegenden Membranflächen werden durch Per- meatspacer im Inneren der Membrantaschen offengehalten, so dass ein Anlegen eines Unterdrucks im Permeatrohr nicht dazu führt, dass die Membrantaschen kollabieren. Außerdem sind die Membrantaschen an ihren Berührungslinien zusammen mit dem Permeatrohr so abgedichtet, dass die Außenseiten der Permeattaschen in dem Membranmodul einen Feedraum ergeben, der von einem Per- meatraum auf der Innenseite der Membrantaschen und dem Permeatrohr abgedichtet ist.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Membranmodul für die Pervaporation zur Verfügung zu stellen, mittels dessen eine weiter verbesserte Trennleistung, insbesondere eine erhöhte Permeatmenge, bei gleichzeitig gleichbleibend guter Selektivität erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Membranmodul für, insbesondere or- ganophile, Pervaporation, mit einem flüssigkeitsdichten Gehäuse mit wenigstens einem Feedeinlass, wenigstens einem Retentataus- lass und wenigstens einem mit einem Unterdruck oder Vakuum beaufschlagbaren oder beaufschlagten Permeatauslass, wobei in einem Gehäuseinnenraum ein Membrantaschenstapel angeordnet ist, der eine Mehrzahl von aufeinander gelegten Membrantaschen und Dichtungen aufweist, wobei die Membrantaschen mittels einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung zur gegenseitigen Abdichtung der Membrantaschen in Stapelrichtung mit mechanischem Druck beaufschlagt oder beaufschlagbar sind, so dass der Gehäuseinnenraum durch die Membrantaschen in einen Feedraum an der Außenseite der Membrantaschen und einen Permeatraum im Inneren der Membrantaschen aufgeteilt ist, gelöst, das dadurch weitergebildet ist, dass die Membrantaschen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und in ihren Membranflächen langlochförmi- ge Öffnungen aufweisen, wobei die im Membrantaschenstapel aufeinander angeordneten langlochförmigen Öffnungen und dazwischen liegenden Dichtungen wenigstens einen gemeinsamen Per- meatkanal bilden, der zu dem wenigstens einen Permeatauslass führt.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass ein von der Anmelderin entwickeltes Membranmodul mit einem Mebrantaschen- stapel mit im Wesentlichen runden Membrantaschen und kreisförmiger zentraler Öffnung für ein zentrales Permeatrohr dahingehend geändert wird, dass die Geometrie zugunsten einer größeren Druckdifferenz zwischen der Permeatseite und Feedseite der Membran verändert wird. Bei den herkömmlichen Membranmodulen mit Flachmembranen hatte sich dieses Problem nicht gestellt, da die Druckdifferenz zwischen der Permeatseite und der Feedseite an jeder Stelle der Flachmembranen gleich war. Bei den runden Membrantaschen des Membranmoduls der Anmelderin war dieses Problem nicht bekannt, da die Trennleistungen sowohl in Selektivität als auch in Permeationsrate mit denen herkömmlicher Module des Standes der Technik vergleichbar waren oder diese übertrafen. Es hat sich allerdings überraschenderweise herausgestellt, dass sich die Permeationsrate durch die Membranen durch Änderung der Geometrie noch einmal deutlich steigern lässt.

Dies beruht auf dem Umstand, dass Permeat, das an einer Stelle einer runden Membrantasche, die radial weit außen gelegen ist, als Gas in Richtung auf das Zentrum zum Permeatrohr hinströmen muss. Dies gilt für Permeat, das von jeder beliebigen Stelle der Membrantasche aus nach innen zuströmt. In Richtung auf das zentrale Permeatrohr hin nimmt das Permeat ein immer kleineres Volumen ein, so dass es in Richtung auf das Zentrum hin verdichtet wird. Diese Verdichtung geht mit einem erhöhten Widerstand und Druckabfall einher. Das bedeutet, dass von den Außenbereichen der Membrantaschen zum Zentrum hin eine starke Druckdifferenz entsteht, so dass in den Außenbereichen der Unterdruck, der an der Permeatseite der Membran anliegt, weniger stark ausgeprägt ist als im Zentrum. Damit ist auch die Triebkraft für die Diffusion der Flüs- sigkeits-Minderkomponente in der Membran im äußeren Bereich der Membrantasche deutlich weniger stark als im inneren Bereich, wo die Druckdifferenz zwischen Permeatseite und Feedseite der Membran größer ist als im Außenbereich. Dies führt zu einer Ineffizienz des Pervaporationsvorgangs im Außenbereich der Membran, also im flächenmäßig größeren Teil der Membrantaschen. Die Druckverlustkurve ist im Innenbereich der Membrantaschen besonders ausgeprägt, während sie radial nach außen hin stark abflacht. Daher ist ein großer Teil der Membranfläche von der Ineffizienz betroffen.

Bei diesen Überlegungen spielt die Dicke der Membrantaschen, also der Abstand zwischen den Membranen der Membrantasche, nur eine untergeordnete Rolle, da dieser mittels Permeatspacern in radialer Richtung konstant gehalten wird. Der steigende Druckverlust hat vor allem mit einer Veränderung der Größe der Membrantasche in Umfangsrichtung zu tun, was sich anhand von konzentrischen Kreisringen gleicher Dicker anschaulich machen lässt, deren Oberfläche bei sinkendem Radius linear schrumpft.

Die Wahl eines im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts der Membrantaschen sowie einer langlochförmigen Öffnung führt zu einer Änderung der Strömungsstrukturen des Permeats in den Memb- rantaschen. Anstatt radial von außen zu einem Zentrum hin zu strömen und damit eine Querschnittsverkleinerung in Kauf zu nehmen, gelangt das Permeat nunmehr auf geradem Wege weitgehend ohne Querschnittsverengung zu dem zentralen Langloch. Lediglich im unmittelbaren Endbereich des Langlochs oder der Langlöcher ergeben sich konvergierende Strömungslinien , die zu einem ähnlichen Druckverlust führen. Über die Länge des Langlochs hingegen konvergieren die Strömungslinien nicht oder nur kaum, wodurch der Druckverlust von innen nach außen in den Membrantaschen signifikant gesenkt wird. Damit liegen in einem Großteil der Fläche der Membrantaschen gleichartige niedrige Werte des Unterdrucks an, so dass in diesem Bereichen ein großer Druckunterschied zwischen der Permeatseite und der Feedseite der Membranen vorherrscht, wodurch eine sehr effiziente Pervaporation sichergestellt wird. Die erreichbaren Pervaporationsraten, also Permeatmengen, lassen sich auf diese Weise um ein Mehrfaches vergrößern, ohne die Selektivität der Trennung von Minderkomponente und Majoritätskomponente negativ zu beeinflussen.

Vorzugsweise sind die langlochförmigen Öffnungen auf der längeren der beiden Symmetrieachsen der Membrantaschen angeordnet. Mit dieser Maßnahme werden die Bereiche der Membrantaschen , in denen nicht konvergierende Permeatströmungen vorhanden sind, ma- ximiert und Bereiche, in denen Permeatströmungslinien konvergieren, minimiert. Dies verbessert die Effizienz der pervaporativen Trennung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung mündet der wenigstens eine Permeatkanal in ein Permeatrohr an einer Seite des Membrantaschenstapels, das einen oder mehrere Permeatauslässe aufweist. In diesem Fall wird somit das Vakuum nicht direkt an einen Permeatkanal im Membrantaschenstapel angelegt, sondern an ein Permeat- rohr an einer Seite oder an beiden Seiten des Permeatrohrs, was die Konstruktion des Membranmoduls insgesamt vereinfacht. Auf diese Weise wird der langlochförmige Querschnitt des Permeatka- nals oder der Permeatkanäle im Membrantaschenstapel in einen rohrförmigen Querschnitt übergeleitet, der zum Anlegen eines Unterdrucks besser geeignet ist.

Anstelle eines langlochförmigen Permeatkanals können auch mehrere langlochförmige Permeatkanäle in einer Reihe aneinander vorgesehen sein. Dies ist insbesondere in einer Ausführungsform des Membranmoduls vorgesehen, in der die Druckbeaufschlagungsvorrichtung Zuganker aufweist, die von einer Seite des Membrantaschenstapels zur anderen Seite des Membrantaschenstapels führen und dabei in einer Symmetrieachse der Membrantaschen angeordnet sind, um einen möglichst gleichmäßigen Druckaufbau beispielsweise mittels einer Druckplatte zu gewährleisten. In einem solchen Fall wechseln sich dann auf der Symmetrieachse die Langlöcher der Permeatkanäle und der oder die Zuganker ab.

Vorzugsweise sind poröse Permeatspacer in den Membrantaschen und/oder poröse Feedspacer zwischen Membrantaschen im Membrantaschenstapel angeordnet. Die porösen Permeatspacer dienen dazu , die Membrantaschen bei Anlegen von Unterdruck vor einem Kollabieren zu bewahren und somit einen gleichbleibenden Per- meatraum in den Membrantaschen zu definieren. Die Permeatspacer sind porös und weisen eine genügende Festigkeit auf, um die Form der Membrantaschen auch bei Anlegen von Unterdruck zu bewahren. Die Feedspacer dienen der Stabilisierung der Membrantaschen, insbesondere in Bezug auf die Feedströmung im Membranmodul. So wird eine konstante Geometrie des Membrantaschenstapels gewährleistet und auch gewährleistet, dass die Membranen der aufeinander folgenden Membrantaschen sich nicht berühren, so dass eine möglichst große Oberfläche für die Pervaporation zur Verfügung steht.

In den Membrantaschen sind vorteilhafterweise mehrere Per- meatspacer schichtweise angeordnet, deren Feinheit der Porosität von innen nach außen hin zunimmt. So kann beispielsweise im Zentrum bezüglich der Dicke der Membrantaschen eine Schicht eines groben Permeatspacers aus beispielsweise kreuzweise übereinander gelegten Polymerfäden vorgesehen sein, während nach außen hin die Dicke der Polymerfäden abnimmt und gegebenenfalls in einer äußersten Schicht ein feines Faservlies angeordnet ist, das eine gewisse kleinräumige Flexibilität aufweist und insbesondere relativ wenig Berührungsfläche mit der Permeatseite der Membran der Membrantaschen aufweist, so dass ein möglichst großer Strömungsquerschnitt auf der Permeatseite der Membranen für die Pervaporation tatsächlich zur Verfügung steht.

Zur weiteren Stabilisierung des Membrantaschenstapels sowie der Permeatkanäle oder des Permeatkanals sind zwischen den Membrantaschen zusätzlich ein oder mehrere Andruckbleche zwischen der Membran und einem Permeatspacer angeordnet. Die Andruckbleche nehmen die von den zwischen den Membrantaschen angeordneten Dichtungen auf die Membranen ausgeübten Druckkräfte auf und bilden ein Widerlager für die Dichtungen. Damit wird die Abdichtung zwischen Feedraum und Permeatraum noch verbessert.

Weiter ist vorzugsweise vorgesehen, dass in dem wenigstens einen Permeatkanal ein perforiertes Stützrohr zur Stabilisierung des oder der Permeatkanäle angeordnet ist, das im Wesentlichen den gleichen Querschnitt wie der Permeatkanal aufweist. Ein solches Stützrohr verhindert, dass unter der Einwirkung des im Inneren des Membranstapels anliegenden Unterdrucks Dichtungen oder Teile on Membrantaschen nach innen gesogen werden, so dass in der Folge eines solchen Vorfalls die Versiegelung zwischen Feedraum und Permeatraum im Innenraum des Gehäuse durchbrochen wäre. In diesem Fall könnte die Feedflüssigkeit ungehindert in den Permeatraum eindringen. Ein Stützrohr verhindert einen solchen Vorfall zuverlässig.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Membranmoduls ist der Gehäuseinnenraum mittels zwischen einzelnen Membrantaschen angeordneten Umlenkscheiben in mehrere Teilräume oder Kompartmente unterteilt, wobei die Umlenkscheiben jeweils Öffnungen zur Leitung einer Feedströmung von einem Kom- partment zum nächsten Kompartment umfassen, wobei die Öffnungen alternierend angeordnet sind, um eine mäandernde Feedströmung durch die Kompartmente zu erzeugen. Die Erzeugung einer mäandernden Feedströmung sorgt dafür, dass der Feedstrom jeweils über mehrere Membrantaschen nacheinander in den aufeinander folgenden Kompartmenten geführt wird , so dass die effektive Membranfläche, die sich dem Feedstrom präsentiert, vervielfacht wird. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Effizienz der perva- porativen Trennung des Flüssigkeitsgemischs.

Dies wird vorzugsweise dadurch weitergebildet, dass die Höhe der Kompartmente und die Anzahl der Membrantaschen pro Kompartment in Richtung vom Feedeinlass zum Retentatauslass wenigstens teilweise abnehmen. Damit verengt sich der Querschnitt, der dem Feedstrom zur Verfügung steht, im Innenraum des Gehäuses vom Feedeinlass zum Retentatauslass kontinuierlich , was eine zunehmend größere Strömungsgeschwindigkeit zur Folge hat. Dies bedeutet auch, dass zu Anfang, nahe beim Feedeinlass, die konzentrierte Feedflüssigkeit vergleichsweise lange bei einer vergleichsweise großen Anzahl von Membrantaschen und somit einer großen Membranoberfläche verweilt und somit am Anfang bereits eine vergleichsweise starke Abtrennung der Minderkomponente aus dem Flüssigkeitsgemisch stattfindet. In den darauf folgenden Kom- partmenten ist die Strömungsgeschwindigkeit aufgrund der geringeren Höhe der Kompartmente vergrößert und die Anzahl der zur Verfügung stehenden Membrantaschen im Kompartment verringert, somit auch die zur Verfügung stehende Membranfläche, so dass in diesem Bereich vermieden wird, dass verstärkt die inzwischen angereicherte Majoritätskomponente des Flüssigkeitsgemisches per- vaporiert. Auch eine anderweitige Verteilung der Anzahlen der Membrantaschen pro Kompartment ist erfindungsgemäß umfasst, beispielsweise eine Reduktion, die in eine Erhöhung der Anzahl der Membrantaschen pro Kompartment zum Retentatauslass übergeht. Die Variation kann anforderungsgemäß eingestellt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Membranmodul ist vorzugsweise das Gehäuse in einem Druckbehälter angeordnet.

Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch eine Verwendung eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Membranmoduls zur pervaporativen Trennung von Flüssigkeitsgemischen, insbesondere von Gemischen aus organischen Lösungsmitteln und darin gelösten organischen Stoffen , gelöst.

Die zu dem erfindungsgemäßen Membranmodul genannten Merkmale, Vorteile und Eigenschaften gelten ohne Einschränkung auch für die erfindungsgemäße Verwendung des Membranmoduls.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Plattenmoduls des Standes der Technik,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren

Plattenmoduls des Standes der Technik,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Spiralwickelmoduls des Standes der Technik,

Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein bekanntes Membrantaschenmodul

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer bekannten runden Membrantasche,

Fig. 6a), 6b) schematische Darstellung der Strömungslinien in

Membrantaschen,

Fig. 7 eine Perspektivdarstellung eines Druckbehälters eines erfindungsgemäßen Membranmoduls,

Fig. 8 eine schematische Frontaldarstellung eines erfindungsgemäßen Membranmoduls, Fig. 9 eine Aufrisszeichnüng zu einem erfindungsgemäßen Membranmodul,

Fig. 10 eine seitliche Querschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Membranmodul,

Fig. 1 1 eine schematische Detaildarstellung eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes Membranmodul,

Fig. 12 schematische Darstellungen einer Dichtung und

Fig. 1 3 eine schematische Darstellung eines Andruckblechs.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.

In Fig. 1 ist ein Plattenmodul 100 der Firma Sulzer-Chemtech mit offenem Permeatraum in einer Explosionszeichnung schematisch perspektivisch dargestellt. Zwischen einer oberen Platte 104 und einer unteren Platte 105 sind eine Feedplatte 106 mit einer umlaufenden Dichtung 107, eine Membran 108 sowie ein Lochblech 109 mit anschließendem Permeatkanalspacer 1 10 dichtend angeordnet. Dafür sind die obere Platte 104 und die untere Platte 105 mittels Schrauben fest miteinander verbunden und die dazwischen liegenden Schichten mit Druck an der umlaufenden Dichtung 107 beaufschlagt und somit gegeneinander abgedichtet.

Die obere Platte 104 verfügt über Eingänge für einen Feed 101 auf einem mit einer Minderkomponente angereicherten Flüssigkeitsge- misch sowie für einen Auslass für ein Retentat 102 auf der gegenüberliegenden Seite. Außerdem ist an der Unterseite dargestellt, dass Permeat durch den Permeatkanal 103 durch den Permeatka- nalspacer 1 10 in unterschiedliche Richtungen austritt. Hierbei muss die umlaufende Abdichtung 1 07 aufwendig ausgeführt sein, um eine sichere Abdichtung des Feedraums vom Permeatraum zu gewährleisten.

In Fig. 2 ist ein Plattenmodul 200 der Firma CM-Celfa mit geschlossenem Permeatraum schematisch in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Das Plattenmodul 200 umfasst einen Stapel oder Turm aus einer Deckplatte 204, abwechselnden Membranplatten 205 und Zwischenplatten 207 sowie einer abschließenden Endplatte 209, die beabstandet dargestellt sind, um das Funktionsprinzip darzustellen, die im Plattenmodul 200 jedoch abdichtend aufeinander angeordnet sind. Die Platten 204, 205 und 207 verfügen an ihren Ecken jeweils über Öffnungen für Feedkanäle 201 , Retentatkanäle 21 1 und Per- meatkanäle 212, durch die jeweils ein Feed 201 , ein Retentat 202 bzw. ein Permeat 203 hindurch treten.

Die Membranplatten 205 weisen jeweils eine rautenförmige Membran 206 auf, die mit den Öffnungen für die Permeatkanäle 212 verbunden sind. Mit den sie umrahmenden Zwischenplatten 207 unterteilt jede Membran 206 den Raum zwischen zwei aufeinander folgenden Zwischenplatten 207 in einen Feedraum und einen Permeatraum. In jedem Feedraum strömt eine Feedflüssigkeit quer von dem Feedkanal 201 zum gegenüberliegenden Retentatkanal 21 1 . In dem jeweiligen Permeatraum diffundiert das Permeat von der gesamten Membranoberfläche zur den beiden Permeatkanälen 212. Die Strömungspfeile für Flüssigkeiten sind jeweils mit einem schwarz gezeichneten Pfeilende versehen, während die Strömungspfeile für die gasförmigen Ströme, also das Permeat, mit einem weißen Pfeilende versehen sind.

In Fig . 3 ist ein Membranmodul nach einem alternativen Konstruktionsprinzip schematisch dargestellt, nämlich ein Spiralwickelmodul 300, das im Zentrum ein perforiertes Rohr 304 aufweist. Um dieses Rohr sind zwei flächige Membranen 305 spiralförmig gewickelt, zwischen denen alternierend ein Permeatspacer 306 bzw. ein Feedspacer 307 angeordnet ist. Zu diesem Spiralwickelmodul 300 wird in Richtung des perforierten Rohrs 304 ein Feed 301 in den Spiralmembranteil eingeleitet, der an der anderen Seite als Retentat 302 wieder austritt. Permeat dringt aus dem Zwischenraum zwischen den Membranen 305, der mit dem Permeatspacer 306 gefüllt ist, in das poröse Rohr 304 ein und tritt als Retentat 302 aus dem Rohr 304 aus.

In Fig. 4 ist schematisch ein Membranmodul 400 mit einem Stapel aus Membrantaschen 409 im Querschnitt dargestellt, das von der Anmelderin entwickelt worden ist. Dieses weist einen Behälter 404 oder ein Gehäuse auf, das einen Feedeinlass 406 für einen Feed 401 aufweist, das, durch Umlenkscheiben 408, die alternierend an verschiedenen Wänden des Behälters 404 angeordnet sind, in mä- andernder Flussrichtung durch den Behälter 404 geführt wird und an einem Retentatauslass 407 als Retentat 402 wieder austritt. Im Innenraum des Behälters 404 ist ein Stapel aus Membrantaschen 409 angeordnet, die um ein zentrales Permeatrohr 405 herum angeordnet sind und mittels O-Ringen 410 gegenüber dem Feed 401 abgedichtet sind.

Die Membrantaschen 409 des Pervaporationsmoduls 400 in Fig. 4 haben einen im Wesentlichen runden Umfang und die zentrale Öffnung mit dem Permeatrohr 405 ist kreisförmig. Der Feed 401 wird mäandernd so durch den Behälter 404 geführt, dass er jeweils an den Außenflächen der Membrantaschen 409 entlang strömt. Die Minderkomponente diffundiert stärker als die Majoritätskomponente des Feeds 401 durch die Membranen der Membrantaschen 409 und gelangt auf die Innenseite der Membrane, wo sie verdampft und zu dem Permeatrohr 405 strömt und als gasförmiges Permeat 403 an den Enden des Permeatrohrs 405 abgesaugt wird.

In Fig. 5 ist schematisch eine Draufsicht auf eine Membrantasche 409 des Pervaporationsmoduls 400 gemäß Fig. 4 gezeigt. Die Membrantasche 409 ist in Fig. 5 teilweise rund dargestellt, wobei allerdings auch zwei parallele gerade Seitenlinien vorhanden sind. Die zentrale Öffnung mit dem Permeatrohr ist kreisrund. Mittels der solide dargestellten Pfeile ist gezeigt, dass ein Feedstrom 420 von einer Seite zu der Membrantasche 409 hinströmt, über diese hinweg strömt und als Retentatstrom 421 weiter fließt.

Die strichpunktierten Pfeile zeigen die Stromrichtung des verdampften Retentats im Inneren der Membrantasche 409 an, also den Permeatstrom 422. Dabei ist deutlich zu sehen, dass der Permeat- strom 422 aus allen Richtungen zum Zentrum hin gerichtet ist.

In Fig. 6a) und 6b) sind schematisch die Strömungsverhältnisse in einer Membrantasche 20 gemäß der Erfindung mit rechteckigem Querschnitt und Langlochöffnung 22 und einer herkömmlichen runden Membrantasche 409, wie sie auch in Fig. 5 dargestellt ist, gezeigt. Während die in Fig. 6b) gezeigte runde Membrantasche 409 eine Permeatströmung 422 mit konvergierenden Strömungslinien in Richtung auf das zentrale Permeatrohr 405 hin aufweist, sind die Strömungslinien der Permeatströmung 25 in Fig. 6a) parallel zueinander. Sie bleiben auch fast bis zu den Seitenflächen der Membrantasche 20 parallel zueinander. Erst unmittelbar an der Seitenfläche ergeben sich einige konvergierende, nicht dargestellte Strö- mungslinien. Davon ist nur ein kleiner, peripherer Teil der Membrantasche 20 betroffen.

Im Gegensatz hierzu sind die Strömungslinien der Retentatströmung 422 der runden Membrantasche 409 in Fig. 6b) überall konvergierend. Dieser verkleinerte Strömungsquerschnitt führt, im Gegensatz zu den parallelen Strömungslinien in Fig. 6a), zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes und somit zu einem gesteigerten Druckverlust von innen nach außen in der Membrantasche 409 und somit zu einer abnehmenden Treibkraft der Diffusion der Minderkomponente des Flüssigkeitsgemischs im Feed durch die Membran. Bei der rechteckigen Membrantasche 20 gemäß Fig. 6a) mit den parallelen Strömungslinien senkt sich der Strömungsquerschnitt nicht, so dass ein deutlich geringerer Strömungswiderstand vorhanden ist. In der Folge ist auch der Druckverlust nach außen hin in der rechteckigen Membrantasche 20 wesentlich geringer, so dass auch in den Außenbereichen der rechteckigen Membrantasche 20 eine hohe Druckdifferenz zwischen Permeatseite und Feedseite der Membran vorhanden ist, die die Diffusion der Minderkomponente des Feeds durch die Membran antreibt. Dies wird durch die Kombination der rechteckigen Geometrie der Membrantaschen und der Anordnung der Geometrie der Langlöcher in den Membrantaschen 20 erzeugt.

In Fig. 7 ist eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Membranmoduls 1 zur Pervaporation dargestellt, das insbesondere zur Pervaporation von organischen Flüssigkeitsgemischen geeignet ist, beispielsweise für die Abtrennung von Benzol aus höhermolekularen Waschflüssigkeiten oder für die Reinigung von Bioethanol.

Das Membranmodul 1 weist einen zylindrischen Druckbehälter 2 auf, der durch eine Frontplatte 3 und durch eine Abschlussplatte 4 abgedichtet ist, die an ringförmigen Endflanschen des Druckbehälters 2 angeschraubt sind. In der Frontplatte 3 ist ein Feedan- schlussstutzen 5 zentral unten sowie zwei oben angeordnete Reten- tatanschlussstutzen 6, 6' angeordnet, zwischen denen außerdem ein Permeatanschlussstutzen 7 zentral angeordnet ist. In der perspektivischen Darstellung nach Fig. 7 ist ein gleichartiger Permeatanschlussstutzen in der Abschlussplatte 4 nicht dargestellt, weil er perspektivisch verdeckt ist.

In Fig. 8 ist das Membranmodul 1 gemäß Fig . 7 ohne Frontplatte 3 von vorne gezeigt. In dem zylindrischen Druckbehälter 2 ist ein Innenbehälter 1 1 mit einem Feedeinlass 12 an der Unterseite und Re- tentatauslässen 13, 1 3' und einem Permeatauslass 14 an der Oberseite angeordnet. Die Strömungsrichtung des Feeds ist somit von unten nach oben, von dem Feedeinlass 12 zu den Permeatausläs- sen 14. In dem Innenbehälter 1 1 ist ein Membrantaschenstapel 15 mit einer Mehrzahl von Membrantaschen 20 angeordnet, wobei der Innenraum 18 des Innenbehälters 1 1 durch Umlenkscheiben 16 zusätzlich in mehrere Kompartmente 17a-17f unterteilt ist, deren Höhe in Strömungsrichtung des Feeds von unten nach oben hin abnimmt. Die letzten beiden Kompartmente 1 7e und 17f sind allerdings gleich groß.

In Fig. 9 ist ein Teil des Membranmoduls 1 in teilweisem Aufriss dargestellt. Der zylindrische Druckbehälter 2 wird von der Frontplatte 3 abgedichtet, die mit einem Flansch des zylindrischen Druckbehälters 2 verschraubt ist. In dem Aufriss ist der Innenbehälter 1 1 dargestellt, wobei der Membrantaschenstapel 1 5, die Umlenkscheiben 16 und einige Kompartmente gezeigt sind. Der Innenraum mündet in einen Retentatkanal 6a, der in einen Retentatanschlussstut- zen 6' mündet. Oberhalb des Membrantaschenstapels 15 befindet sich ein Permeatrohr mit einem Permeatanschlussstutzen 7. Wie in Fig . 9 ebenfalls zu erkennen ist, weisen die Umlenkscheiben 16 Öffnungen 16a zur Durchleitung des Feeds von einem Kompartment in das nächste auf. Außerdem ist erkennbar, wie die Membrantaschen 20 einen Feedraum 26 außerhalb der Membrantaschen 20 von einem Permeatraum 27 innerhalb der Membrantaschen 20 unterteilen.

In Fig. 10 ist der komplette Innenbehälter 1 1 des erfindungsgemäßen Membranmoduls 1 in einer Querschnittsdarstellung schematisch dargestellt. Der Innenbehälter 1 1 weist Stirnplatten 30 und nicht dargestellte Seitenplatten oder Seitenwände auf, sowie eine Oberplatte 31 und eine untere Druckplatte 32, die mittels mehrerer Zuganker 33 miteinander verbunden sind. Hierzu ist jeder Zuganker 33 an seiner Oberseite mittels Muttern 34 befestigt und am entgegengesetzten Ende an Spannmuttern 36, die mit O-Ringen 35 gegen die Druckplatte 32 drücken. Durch das Anziehen der Schraubenmuttern 34 kann der Druck, der mittels der Zuganker 33 auf die Druckplatte 32 ausgeübt wird, verstärkt werden. Dabei kann durch Einstellung einer gleichmäßigen Vorspannung der Zuganker 33 ein gleichmäßiger Druck auf den Membrantaschenstapel 15 ausgeübt werden. Ein weiterer O-Ring 35' dichtet die Oberplatte 31 gegenüber dem Außenraum in dem Druckbehälter 2 ab.

In der Druckplatte 32 ist auf der linken Seite ein Feedkanal 37 dargestellt, durch den die Feedflüssigkeit in das erste Kompartment 1 7a gelangt und von links nach rechts in Fig . 10 an den Membrantaschen 20 außen vorbeiströmt. Ebenfalls erkennbar ist die umlaufende Randversiegelung 21 der Membrantaschen 20. Nach Durchströmen des ersten Kompartments 1 7a von links nach rechts gelangt der Feedstrom zu der Öffnung 16a in der ersten Umlenkscheibe 16 und tritt durch diese in das zweite Kompartment 1 7b ein, das es von rechts nach links in Fig. 10 durchströmt. Dort trifft es auf die nächste Öffnung in der nächsten Umlenkscheibe 16, durch das es in das nächste Kompartment 1 7c eintritt. Auf diese Weise wird durch die Umlenkscheiben 16 und die alternierende Anordnung der Öffnungen 16a in den Umlenkscheiben 16 ein mäandernder Fluss des Feeds durch das Membranmodul 1 eingestellt, so dass der Feed mehrmals an Membrantaschen 20 vorbeiströmt und mehrmals die Gelegenheit hat, die in dem Feed gelöste Minderkomponente an das Permeat abzugeben.

Zwischen den Zugankern 33 befinden sich in dem Membrantaschenstapel 1 5 langlochförmige Permeatkanäle 40, die durch die Aufeinanderfolge der Langlöcher 22 in den Membrantaschen 20 gebildet werden. Diese sind in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 jeweils durch ein poröses Stützrohr 43, das strichpunktiert dargestellt ist, gestützt. Die Stützrohre 43 verhindern, dass unter dem an den Permeatauslässen 42 anliegenden Unterdruck die Permeatkanäle 40 kollabieren. Diese Permeatkanäle 40 und porösen Stützrohre 43 münden in ein Permeatrohr 41 , das beidseitig in Permeatauslässen 42 mündet.

Durch einen Kreis im rechten Teil der Fig. 10 und den Buchstaben „X" ist ein Detailausschnitt des Membrantaschenstapels 1 5 kenntlich gemacht, der in Fig. 1 1 im Detail dargestellt ist und aus dem die Detailstruktur des Membrantaschenstapels 15 hervorgeht.

Jede Membrantasche 20 weist demnach eine umlaufende, beispielsweise verschweißte Randversiegelung 21 auf, an der die Membranen, die die Membrantasche 20 bilden, miteinander fest verbunden sind. Nach innen zu verlaufen die Membranen der Membrantasche zunächst divergierend und dann parallel und bilden die eigentliche Membrantasche 20. Da die Membrantasche 20 unter Anlegen von Unterdruck kollabieren würde, befinden sich im Inneren der Membrantasche 20 Permeatspacer 52 bis 55. Im Zentrum ist ein großer Permeatspacer 55 angeordnet, der beidseitig von einem feineren Permeatspacer 54 umgeben ist. Diese sind ihrerseits an ihrer Außenseite von sehr feinen Permeatspacern 53 umgeben. Diese können außerdem noch durch ein Vlies 52 umgeben sein. Die Permeatspacer 53, 54 und 55 können beispielsweise aus Lagen von übereinander kreuzweise angeordneten Kunststofffäden bestehen, deren Feinheitsgrad nach außen hin zunimmt, während das Vlies eine unregelmäßige Struktur aufweist.

Außerdem sind an den Innenseiten der Membrane der Membrantaschen 20 in Fig. 1 1 Andruckbleche 60 angeordnet, die den Membrantaschen 20 zusätzliche Stabilität verleihen . Diese dienen insbesondere dazu, Langlochdichtungen 65, die zwischen den aufeinander folgenden Membrantaschen 20 angeordnet sind, einen Widerpart zu geben, um den Permeatraum 27 im Inneren der Membrantaschen 20 und in den Permeatkanälen 40 sicher vom Feedraum 26 außerhalb der Membrantaschen 20 zu trennen. Sowohl die Andruckbleche 60 als auch die Langlochdichtungen 65 befinden sich in bzw. um die Membrantaschen 20 herum nur in unmittelbarer Umgebung der langlochförmigen Permeatkanäle 40.

In Fig. 12a), 12b) ist schematisch eine Langlochdichtung 65 dargestellt. In Fig. 12a) ist die Draufsicht in Richtung der Permeatkanäle 40 dargestellt. In dieser Ansicht weist die Langlochdichtung 65 einen umlaufenden Wulst aus Dichtmaterial 67, beispielsweise ein elastisches Material, beispielsweise Gummi, auf. Ein flächiger Rahmen 66 weist Öffnungen 68 für Zuganker 33 und Öffnungen 69 für Permeatkanäle 40 auf. Eine solche Langlochdichtung 65 wird zwischen aufeinander folgende Membrantaschen 20 am Ort der Permeatkanäle 40 und der Zuganker 33 eingesetzt. In Fig. 12b) ist in einer stärkeren Vergrößerung eine Querschnittsdarstellung durch die Langlochdichtung 65 entlang der Schnittlinie A-A aus Fig. 12a) dargestellt. Zentral weist in dieser Querschnittsdarstellung die Langlochdichtung 65 die Öffnung 69 für einen Per- meatkanal 40 auf. Diese ist an der Ober- und Unterseite von einem Rahmen 66 begrenzt, der die entsprechende Öffnung 69 an dieser Stelle aufweist. Der Rahmen 66 schließt an seinen Seiten das Dichtmaterial 67 ein, das an den Seiten wulstförmig auf dem Rahmen 66 auftritt.

In Fig. 13 ist ein entsprechendes Andruckblech 60 in der gleichen perspektivischen Ansicht wie die Langlochdichtung 65 aus Fig. 12a) dargestellt. Bei dem Andruckblech 60 gemäß Fig . 13 handelt es sich um einen Flachkörper aus einem inkompressiblen oder wenig kom- pressiblen Material, beispielsweise einem Metall oder einem Kunststoff, das in seinem Umfang und in der Anordnung von Öffnungen 31 für Zuganker 33 und Öffnungen 62 für Permeatkanäle 40 der Anordnung der Öffnungen 68 und 69 der Langlochdichtung 65 aus Fig . 12a) entspricht. Das Andruckblech 60 ist in den Membrantaschen 20 angeordnet und dient als Gegenpart für die Langlochdichtungen 65, um die Druckkräfte beim Anziehen der Zuganker 33 aufzunehmen.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind , werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Bezugszeichenliste

1 Membran modul

2 zylindrischer Druckbehälter

3 Frontplatte

4 Abschlussplatte

5 Feedanschlussstutzen

6, 6' Retentantanschlussstutzen

6a Retentatkanal

7 Permeatanschlussstutzen

1 1 Innenbehälter

1 2 Feedeinlass

1 3, 13' Retentatauslass

14 Permeatauslass

1 5 Membrantaschenstapel

16 Umlenkscheibe

16a Öffnung

17a - 1 7f Kompartment

18 Innenraum

20 Membrantasche

21 Randversiegelung

22 langlochförmige Öffnung für einen Permeatkana

23 Feedströmung

24 Retentatströmung

25 Permeatströmung

26 Feedraum

27 Permeatraum

30 Stirnplatte

31 Oberplatte

32 Druckplatte

33 Zuganker

34 Mutter O-Ring

Spannmutter

Feedkanal

Permeatkanal

Permeatrohr

Permeatauslass

poröses Stützrohr für den Permeatkanal Feedspacer

Vlies

sehr feiner Permeatspacer

feiner Permeatspacer

grober Permeatspacer

Andruckblech

Öffnung für Zuganker

Öffnung für Permeatkanal

Langlochdichtung

Rahmen

Dichtmaterial

Öffnung für Zuganker

Öffnung für Permeatkanal

Plattenmodul

Feed

Retentat

Permeat

obere Platte

untere Platte

Feedplatte

Dichtung

Membran

Lochblech

Permeatkanalspacer

Plattenmodul 201 Feed

202 Retentat

203 Permeat

204 Deckplatte

205 Membranplatte

206 Membran

207 Zwischenplatte

208 Profil

209 Endplatte

21 0 Feedkanal

21 1 Retentatkanal

212 Permeatkanal

300 Spiralwickelmodul

301 Feed

302 Retentat

303 Permeat

304 perforiertes Rohr

305 Membran

306 Permeatspacer

307 Feedspacer

400 Membranmodul

401 Feed

402 Retentat

403 Permeat

404 Behälter

405 Permeatrohr

406 Feedeinlass

407 Retentatauslass

408 Umlenkscheibe

409 Membrantasche

410 O-Ring

420 Feedstrom Retentatstrom Permeatstrom

Claims

Membranmodul für organophile Pervaporation Patentansprüche

1. Membranmodul (1 ) für, insbesondere organophile, Pervaporation, mit einem flüssigkeitsdichten Gehäuse (1 1 ) mit wenigstens einem Feedeinlass (12, 37), wenigstens einem Retentatauslass (6a, 13, 13') und wenigstens einem mit einem Unterdruck oder Vakuum beaufschlagbaren oder beaufschlagten Permeataus- lass (14, 42), wobei in einem Gehäuseinnenraum (18) ein Membrantaschenstapel (15) angeordnet ist, der eine Mehrzahl von aufeinander gelegten Membrantaschen (20) und Dichtungen (65) aufweist, wobei die Membrantaschen (20) mittels einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung (32, 33) zur gegenseitigen Abdichtung der Membrantaschen (20) in Stapelrichtung mit mechanischem Druck beaufschlagt oder beaufschlagbar sind, so dass der Gehäuseinnenraum (18) durch die Membrantaschen (20) in einen Feedraum (26) an der Außenseite der Membrantaschen (20) und einen Permeatraum (27) im Inneren der Membrantaschen aufgeteilt (20) ist, dadurch gekennzeich- net, dass die Membrantaschen (20) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und in ihren Membranflächen langlochförmige Öffnungen (22) aufweisen, wobei die im Membrantaschenstapel (15) aufeinander angeordneten langlochförmigen Öffnungen (22) und dazwischen liegenden Dichtungen (65) wenigstens einen gemeinsamen Permeatkanal (40) bilden, der zu dem wenigstens einen Permeatauslass (14) führt.

Membranmodul (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die langlochförmigen Öffnungen (22) auf der längeren der beiden Symmetrieachsen der Membrantaschen (20) angeordnet sind .

Membranmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Permeatkanal (40) in ein Permeatrohr (41 ) an einer Seite des Membrantaschenstapels (1 5) mündet, das einen oder mehrere Permeatauslässe (14, 42) aufweist.

Membranmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Permeatspacer (52 - 55) in den Membrantaschen (20) und/oder poröse Feedspacer (51 ) zwischen Membrantaschen (20) im Membrantaschenstapel (15) angeordnet sind.

Membranmodul (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Membrantaschen (20) mehrere Permeatspacer (52 - 55) schichtweise angeordnet sind, deren Feinheit der Porosität von innen nach außen hin zunimmt.

Membranmodul (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Membrantaschen (20) zusätzlich ein oder mehrere Andruckbleche (60) zwischen der Membran und einem Permeatspacer (52-55) angeordnet sind.

Membranmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem wenigstens einen Permeatkanal (40) ein perforiertes Stützrohr (43) zur Stabilisierung des oder der Permeatkanäle (40) angeordnet ist, das im Wesentlichen den gleichen Querschnitt wie der Permeatkanal (43) aufweist.

Membranmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseinnenraum (18) mittels zwischen einzelnen Membrantaschen (20) angeordneten Umlenkscheiben (16) in mehrere Kompartmente (17a - 1 7f) unterteilt ist, wobei die Umlenkscheiben (16) jeweils Öffnungen (16a) zur Leitung einer Feedströmung (23) von einem Kompartment (1 7a - 17e) zum nächsten Kompartment (17b - 1 7f) umfassen, wobei die Öffnungen alternierend angeordnet sind, um eine mä- andernde Feedströmung (23) durch die Kompartmente (17a - 17f) zu erzeugen.

Membranmodul (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Kompartmente (1 7a - 17f) und die Anzahl der Membrantaschen (20) pro Kompartment (1 7a - 1 7f) in Richtung vom Feedeinlass (12) zum Retentatauslass (23, 13') wenigstens teilweise abnehmen.

Membranmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 1 ) in einem Druckbehälter (2) angeordnet ist.

Verwendung eines Membranmoduls (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur pervaporativen Trennung von Flüssig- keitsgemischen , insbesondere von Gemischen aus organischen Lösungsmitteln und darin gelösten organischen Stoffen.