RU2671888C2 - Hollow fiber gas separation module and method of its manufacturing - Google Patents
Hollow fiber gas separation module and method of its manufacturing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671888C2 RU2671888C2 RU2016133713A RU2016133713A RU2671888C2 RU 2671888 C2 RU2671888 C2 RU 2671888C2 RU 2016133713 A RU2016133713 A RU 2016133713A RU 2016133713 A RU2016133713 A RU 2016133713A RU 2671888 C2 RU2671888 C2 RU 2671888C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- sealant
- module
- alloy
- hollow
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/028—Microfluidic devices comprising semi-permeable hollow fibre membranes
Abstract
Description
Изобретение относится к области разделения газов и может быть использовано для сепарации газовых смесей.The invention relates to the field of gas separation and can be used for the separation of gas mixtures.
Половолоконные модули эффективны при разделении газовых и жидких смесей благодаря тому, что характеризуются большой площадью мембраны на единицу объема. Однако существует необходимость в дальнейшем повышении эффективности половолоконных модулей. Оно может быть достигнуто различными способами.Hollow fiber modules are effective in the separation of gas and liquid mixtures due to the fact that they are characterized by a large membrane area per unit volume. However, there is a need to further increase the efficiency of hollow fiber modules. It can be achieved in various ways.
Лучшим способом является увеличение диаметра модуля. Модуль остается компактным и удобным в изготовлении и нет необходимости в изменении таких характеристик, как повышение давления, изменение рабочей температуры и т.д.). Однако при увеличении диаметра модуля повышаются требования, предъявляемые к составам герметиков, используемых для герметизации волокон. В промышленности для герметизации волокон обычно используют полимерные смеси.The best way is to increase the diameter of the module. The module remains compact and easy to manufacture and there is no need to change characteristics such as pressure increase, change in operating temperature, etc.). However, with an increase in the diameter of the module, the requirements for the compositions of sealants used to seal the fibers increase. In industry, polymer blends are commonly used to seal fibers.
Например, известен способ производства половолоконного мембранного модуля, включающий формование по меньшей мере части распределительного входного элемента из материала, который подвержен быстрому растворению или быстрому поглощению и диспергированию в воде, горячей воде или органическом растворителе, размещение внутренней торцевой поверхности формованного распределительного входного элемента для сырой текучей среды внутри клеевого фиксирующего элемента, обеспечение клеевого соединения распределительного входного элемента для сырой текучей среды, половолоконной мембраны, переходного элемента для проникающей текучей среды и корпуса модуля друг с другом и затем создание условий для растворения или поглощения и диспергирования по меньшей мере части распределительного входного элемента для сырой текучей среды в любой жидкости из группы, в которую входят вода, горячая вода и органический растворитель, с образованием распределительного входного элемента для сырой текучей среды. Полученный половолоконный мембранный модуль включает трубчатый корпус; комплект многочисленных половолоконных мембран, смонтированный в корпусе модуля; клеевые фиксирующие элементы, закрепляющие торцевые концы комплекта мембран в корпусе модуля так, что исходная текучая среда может проходить через внутреннее пространство половолоконных мембран; переходный элемент для проникающего потока текучей среды, предназначенный для проницаемого соединения наружных торцевых поверхностей клеевых фиксирующих элементов посредством трубы с эквивалентным диаметром, значительно большим, чем у половолоконных мембран; и распределительный входной элемент для сырой текучей среды, предназначенный для подачи сырой текучей среды в корпус модуля возле одного из клеевых фиксирующих элементов, где в распределительном входном элементе для сырой текучей среды имеется множество впускных отверстий для сырой текучей среды, просверленных в промежутке между половолоконными мембранами так, чтобы обеспечивать возможность подачи сырой текучей среды вдоль половолоконных мембран. В качестве клея может быть использован термореактивный полимерный материал, например эпоксидная смола, уретановая смола или силикон (см. патент РФ №2426586 С1, кл. МПК B01D 63/02, опубл. 20.08.2011).For example, there is a known method of manufacturing a hollow fiber membrane module, comprising molding at least a portion of the distribution inlet element from a material that is susceptible to rapid dissolution or rapid absorption and dispersion in water, hot water or an organic solvent, placing an inner end surface of the molded distribution inlet element for the raw fluid medium inside the adhesive fixing element, providing adhesive connection of the distribution input element for crude fluid, a hollow fiber membrane, a transition element for penetrating fluid and the module housing with each other and then creating conditions for dissolving or absorbing and dispersing at least part of the distribution of the inlet element for the raw fluid in any liquid from the group of water , hot water and an organic solvent, with the formation of the distribution of the input element for the crude fluid. The resulting hollow fiber membrane module includes a tubular body; a set of numerous hollow fiber membranes mounted in the module housing; adhesive fixing elements securing the end ends of the membrane set in the module housing so that the source fluid can pass through the interior of the hollow fiber membranes; a transition element for a penetrating fluid flow, designed for permeable connection of the outer end surfaces of the adhesive fixing elements by means of a pipe with an equivalent diameter significantly larger than that of hollow fiber membranes; and a wet fluid distribution inlet for supplying the raw fluid to the module housing near one of the adhesive fixing elements, where the raw fluid distribution inlet has a plurality of wet fluid inlets drilled between the hollow fiber membranes so to allow for the supply of crude fluid along hollow fiber membranes. As an adhesive, a thermosetting polymer material, for example, epoxy resin, urethane resin or silicone (see RF patent No. 2426586 C1, class IPC B01D 63/02, publ. 08/20/2011) can be used.
Применение полимерных герметиков вызывает проблемы как при изготовлении модуля, так и при его применении. Технология герметизации является сложной, смеси отличаются долгим временем застывания, их сложно закрепить в модуле, так что требуется их обжимка металлом, из-за высокой вязкости полимера и высокой плотности укладки волокон они закрепляются неравномерно, особенно в случае изготовления модуля большого диаметра. Кроме того, в процессе герметизации при застывании полимерного материала возникают зоны локального перегрева. Температура в них настолько высока, что приводит к деградации (плавлению, разрушению), герметизирующих волокон и, как следствие, неработоспособности (неэффективной работе) половолоконного модуля. При эксплуатации половолоконного модуля проявятся другие недостатки применяемого герметика - старение полимера со временем и достаточно сильная усадка. При усадке герметика возникают острые пики, прилегающие к волокнам, которые при работе модуля могут нарушать их целостность (см. Фиг. 1. На Фиг. 1: А - Герметизации полимером, В - Усадка полимерного герметика и образование острых краев, С - Работа модуля. Расширение волокон под давлением, D - Обрыв волокон). Известный модуль применяют при очистке воды; в случае его применения в газоразделении еще одним недостатком станет неэффективный теплоотвод.The use of polymer sealants causes problems both in the manufacture of the module and in its application. The sealing technology is complex, the mixtures have a long hardening time, it is difficult to fix them in the module, so they need to be crimped with metal, because of the high viscosity of the polymer and the high density of fiber laying, they are fixed unevenly, especially in the case of manufacturing a large diameter module. In addition, during the sealing process when the polymer material hardens, zones of local overheating arise. The temperature in them is so high that it leads to degradation (melting, destruction) of the sealing fibers and, as a result, inoperability (inefficient operation) of the hollow fiber module. During the operation of the hollow fiber module, other disadvantages of the used sealant will appear - aging of the polymer over time and sufficiently strong shrinkage. When the sealant shrinks, sharp peaks occur adjacent to the fibers, which during module operation can violate their integrity (see Fig. 1. In Fig. 1: A - polymer sealing, B - polymer sealant shrinkage and sharp edges, C - module operation Expansion of fibers under pressure, D - Breakage of fibers). The known module is used in water treatment; if used in gas separation, another disadvantage will be inefficient heat removal.
Для улучшения усадки и адгезии герметика к волокнам, а также улучшения затвердевания в патенте РФ №2426586 в смесь могут добавлять тонкодисперсный порошок, такой как сажа. Однако сажа легко воспламеняется. При попытке использовать известный модуль для газоразделения это может привести к повреждению и плавлению волокон, а также воспламенению или взрыву газовых смесей. Кроме того, при высоких температурах сажа может химически взаимодействовать с компонентами разделяемых смесей, например с водородом, с образованием взрывоопасного метана.In order to improve the shrinkage and adhesion of the sealant to the fibers, as well as improve the solidification in the RF patent No. 2426586, finely dispersed powder, such as carbon black, can be added to the mixture. However, soot is highly flammable. When trying to use the known module for gas separation, this can lead to damage and melting of the fibers, as well as ignition or explosion of gas mixtures. In addition, at high temperatures, carbon black can chemically interact with the components of the separated mixtures, for example, with hydrogen, with the formation of explosive methane.
Наиболее близкими к предложенным являются способ получения половолоконного газоразделительного модуля, включающий помещение полых волокон в «сыром» состоянии в полую цилиндрическую форму (например, керамическую, металлическую, стеклянную), заливку их герметиком, нагрев до спекания материала волокон и твердения герметика, срезание волокон с герметиком и закрепление одной или нескольких форм с полыми волокнами в корпусе модуля, имеющем отверстия, соответствующие срезам волокон; а также модуль, полученный этим способом (см., патент US 6887304 В2, кл. МПК B01D 63/00, опубл. 03.05.2005).Closest to the proposed are a method of obtaining a hollow fiber gas separation module, which includes placing hollow fibers in a "wet" state in a hollow cylindrical shape (for example, ceramic, metal, glass), filling them with sealant, heating to sinter the fiber material and hardening the sealant, cutting the fibers with sealant and fixing one or more forms with hollow fibers in the module housing having holes corresponding to the fiber cuts; and also the module obtained in this way (see, patent US 6887304 B2, class IPC B01D 63/00, publ. 03.05.2005).
Обычно в этом модуле используют керамические волокна и полимерный герметик, что приводит ко всем вышеперечисленным недостаткам: долгое время застывания; сложность закрепления; неравномерность закрепления волокон, что может нарушить работоспособность модуля, так как срезы волокон не будут соответствовать отверстиям в корпусе модуля; старение полимера со временем; достаточно сильная усадка, при которой возникают острые пики; неэффективный теплоотвод и образование зон локального перегрева.Typically, ceramic fibers and a polymer sealant are used in this module, which leads to all of the above disadvantages: long set time; the difficulty of fixing; uneven fixing of the fibers, which may interfere with the module’s performance, since the fiber sections will not correspond to the holes in the module’s case; polymer aging over time; strong enough shrinkage, in which sharp peaks occur; inefficient heat sink and the formation of zones of local overheating.
В перечне, приведенном в описании к патенту US 6887304, указано, что могут применять и полые волокна из стали или сплавов переходных металлов и герметик из того же материала, что и сами волокна, то есть сплава металла того же состава. Однако в этом случае изготовление модуля практически неосуществимо из-за того, что температуры плавления материалов герметика и волокон совпадают. Герметизация при этой температуре приведет к плавлению и разрушению самих волокон, а при меньшей температуре будет неэффективной. Полученный известным способом модуль окажется неработоспособным.The list in the description of US Pat. No. 6,887,304 indicates that hollow fibers of steel or transition metal alloys and a sealant of the same material as the fibers themselves, that is, an metal alloy of the same composition, can be used. However, in this case, the manufacture of the module is practically impracticable due to the fact that the melting points of the sealant and the fibers coincide. Sealing at this temperature will lead to melting and destruction of the fibers themselves, and at lower temperatures will be ineffective. Received in a known manner, the module will be inoperative.
Кроме того, независимо от состава волокон и герметика, герметизация путем литья герметика в форму с волокнами может привести к заливке герметика в их открытые концы. Волокна с залитыми герметиком полостями не будут участвовать в работе модуля.In addition, regardless of the composition of the fibers and the sealant, sealing by molding the sealant into a fiber mold may result in the sealant being poured into their open ends. Fibers filled with sealant cavities will not participate in the module.
Задача изобретения - повышение эффективности герметизации волокон в половолоконном газоразделительном модуле, упрощение изготовления модуля и исключение разрушения полых волокон как в процессе герметизации, так и в процессе эксплуатации из-за усадки герметика.The objective of the invention is to increase the efficiency of sealing fibers in a hollow fiber gas separation module, simplifying the manufacture of the module and eliminating the destruction of hollow fibers both during sealing and during operation due to shrinkage of the sealant.
Поставленная задача решается тем, что в половолоконном газоразделительном модуле, включающем корпус и закрепленную в нем полую цилиндрическую форму с герметизированными сплавом металлов полыми волокнами со срезанными концами, зону ввода газовой смеси и зоны выхода прошедшего и не прошедшего через мембрану газов, в качестве сплава металлов используют легкоплавкий сплав, температура плавления которого ниже температуры плавления волокон и выше заранее заданной температуры работы модуля, в качестве полых волокон - волокна, предварительно проклеенные и покрытые слоем нефтепродукта с температурой кипения выше температуры плавления герметика, а полая цилиндрическая форма выполнена с горизонтальными сквозными отверстиями по периметру цилиндра.The problem is solved in that in the hollow fiber gas separation module, comprising a housing and a hollow cylindrical shape fixed therein with sealed metal alloy hollow fibers with cut ends, the gas mixture inlet zone and the exit zone of the gas passed and not passed through the membrane use metal alloy low-melting alloy, the melting temperature of which is lower than the melting temperature of the fibers and above a predetermined temperature of the module, as hollow fibers - fibers, preliminary o glued and coated with a layer of oil with a boiling point above the melting point of the sealant, and the hollow cylindrical shape is made with horizontal through holes along the perimeter of the cylinder.
Поставленная задача также решается тем, что в способе изготовления половолоконного газоразделительного модуля, включающем размещение в полой цилиндрической форме герметика - сплава металлов, герметизацию полых волокон герметиком с помощью нагрева, срезание волокон после затвердевания герметика и закрепление полой цилиндрической формы с волокнами в корпусе модуля. Для изготовления указанного модуля полые волокна до герметизации предварительно проклеивают и погружают в нефтепродукт с температурой кипения выше температуры плавления герметика, до размещения в указанной форме герметика ее устанавливают в разъемный стакан, после указанного размещения осуществляют нагрев герметика до плавления, удаление шлака с поверхности расплава, погружение указанных волокон в расплав, выдерживание до затвердевания герметика, а срезание волокон осуществляют вместе с выступающей частью сплава после разделения разъемного стакана и извлечения указанной формы с герметизированными волокнами.The problem is also solved by the fact that in the method of manufacturing a hollow fiber gas separation module, comprising placing in a hollow cylindrical form a sealant - an alloy of metals, sealing hollow fibers with a sealant by heating, cutting the fibers after the sealant has solidified, and fixing the hollow cylindrical shape with fibers in the module case. To manufacture the specified module, the hollow fibers are pre-glued and immersed in an oil product with a boiling point above the melting point of the sealant, before being placed in the specified form of the sealant, it is installed in a detachable cup, after this placement, the sealant is heated to melting, slag is removed from the melt surface, immersed these fibers into the melt, keeping until the sealant has hardened, and cutting the fibers is carried out together with the protruding part of the alloy after separation azemnogo cup and extracting said encapsulated form fibers.
До герметизации при проклеивании дополнительно могут изолировать клеем открытые концы волокон, если используют полые волокна со срезанными концами.Prior to sealing, when gluing, they can additionally insulate the open ends of the fibers with glue if hollow fibers with cut ends are used.
Использование в качестве герметика легкоплавких сплавов с заданной температурой плавления - ниже температуры плавления герметизируемых волокон и выше температуры, при которой будет работать модуль - обеспечивает много преимуществ по сравнению с обычно применяемыми герметиками из полимерных смесей: скорость изготовления, простота изготовления, экологическая безопасность (в том числе возможность повторного применения сплавов в качестве герметика, что не реализуется в случае применения полимерных смесей), легкая фиксация герметика в модуле, равномерная герметизация без образования полостей между волокнами, обеспечение хорошего теплоотвода благодаря теплоемкости, отличная адгезия герметика к проклеенным волокнам. Кроме того, усадка полимерных сплавов является очень низкой, и острые пики не образуются. Для еще большего снижения усадки до герметизации на волокна наносят толстый слой вязкого нефтепродукта, например вазелинового масла. Нефтепродукт выбирают из различных смазочных масел, а также других нефтепродуктов, температура кипения которых выше температуры плавления герметика, так что в процессе герметизации нанесенный на волокна нефтепродукт не испаряется. В этом случае в процессе эксплуатации возникают вогнутые пики, которые не повреждают волокон (см. Фиг. 2) при работе половолоконного модуля. На Фиг. 2: Е - герметизация легкоплавким сплавом металла волокон с нанесенным на них нефтепродуктом, F - усадка легкоплавкого сплава. Толстый слой нефтепродукта на поверхности волокон получают, погружая в него проклеенные и собранные в пучок или упакованные волокна.The use of low-melting alloys as a sealant with a given melting temperature — lower than the melting temperature of the fibers to be sealed and above the temperature at which the module will work — provides many advantages compared to commonly used sealants from polymer mixtures: manufacturing speed, ease of manufacture, and environmental safety (including including the possibility of re-use of alloys as a sealant, which is not realized in the case of the use of polymer mixtures), easy fixation of the sealant in m doula, uniform sealing without forming voids between the fibers, ensure good heat dissipation due to the heat capacity, excellent sealant adhesion to the glued fibers. In addition, the shrinkage of polymer alloys is very low, and sharp peaks are not formed. To further reduce shrinkage prior to sealing, a thick layer of a viscous oil product, such as liquid paraffin, is applied to the fibers. The oil product is selected from various lubricating oils, as well as other oil products whose boiling point is higher than the melting point of the sealant, so that the oil product applied to the fibers does not evaporate during the sealing process. In this case, concave peaks occur during operation, which do not damage the fibers (see Fig. 2) during operation of the hollow fiber module. In FIG. 2: E - sealing with a low-melting metal alloy of fibers with an oil product deposited on them, F - shrinkage of a low-melting alloy. A thick layer of oil on the surface of the fibers is obtained by immersing glued and bundled or packed fibers into it.
Могут применять любые волокна с температурой плавления выше температуры плавления сплава - керамические, металлические, полимерные. Основными компонентами легкоплавкого сплава могут являться свинец, висмут, олово, кадмий, таллий, ртуть, индий, галлий или цинк. Например, при применении полиамидных волокон в качестве герметика могут использовать сплав Розе. Температура плавления полиамида-6 составляет около 215-220°С, тогда как температура плавления сплава Розе только 94°С.Any fibers with a melting point higher than the melting point of the alloy — ceramic, metal, polymer, can be used. The main components of the fusible alloy may be lead, bismuth, tin, cadmium, thallium, mercury, indium, gallium or zinc. For example, when using polyamide fibers, a Rose alloy may be used as a sealant. The melting point of polyamide-6 is about 215-220 ° C, while the melting point of the Rose alloy is only 94 ° C.
Клей не должен химически взаимодействовать с материалом волокон, в частности при применении полиамидных волокон подходит эпоксидный клей.The adhesive must not chemically interact with the fiber material, in particular when using polyamide fibers, epoxy adhesive is suitable.
Предварительное проклеивание волокон эпоксидным клеем или иным клеем с достаточной адгезией к материалу волокон так, чтобы их концы были запечатаны (изолированы), позволяет избежать заливки полостей волокон герметиком. Высота нанесенного слоя клея не должна превышать высоты столба расплавленного сплава металла, например составлять примерно половину его высоты.Pre-gluing the fibers with epoxy glue or other glue with sufficient adhesion to the fiber material so that their ends are sealed (insulated), avoids filling the fiber cavities with sealant. The height of the applied layer of glue should not exceed the height of the column of molten metal alloy, for example, approximately half its height.
Перед началом собственно герметизации в разъемный стакан для плавления и герметизации вставляют полую цилиндрическую форму и помещают в нее гранулы сплава, нагревают стакан до температуры плавления сплава и удаляют шлак, выступивший на поверхность расплава. По периметру полой цилиндрической формы сделаны горизонтальные отверстия и герметизирующий сплав проникает в эти отверстия. В процессе застывания герметизирующего сплава образуются распорки, дополнительно закрепляющие загерметизированные волокна в каркасе.Before starting the actual sealing, a hollow cylindrical shape is inserted into the detachable cup for melting and sealing and the alloy granules are placed in it, the cup is heated to the melting temperature of the alloy and the slag protruding onto the melt surface is removed. Horizontal holes are made around the perimeter of the hollow cylindrical shape and the sealing alloy penetrates these holes. In the process of solidification of the sealing alloy, spacers are formed, additionally securing the sealed fibers in the frame.
Только после этого в расплав погружают подготовленные волокна. Нагревание стакана прекращают. Максимально погруженные волокна выдерживанию в расплаве герметика до полного его застывания.Only then prepared fibers are immersed in the melt. The heating of the glass is stopped. The most immersed fibers are kept in the melt of the sealant until it solidifies completely.
Затем разъемный стакан разделяют, извлекая форму с герметизированными волокнами. Стакан легко можно собрать и вновь использовать для изготовления половолоконного модуля. Выступающую часть сплава вместе с волокнами срезают, таким образом открывая срез загерметизированных волокон.Then the detachable cup is separated, removing the form with sealed fibers. The glass can be easily assembled and reused for the manufacture of a hollow fiber module. The protruding portion of the alloy together with the fibers is cut, thereby opening a cut of the sealed fibers.
Полая цилиндрическая форма создана из того же материала, что и корпус модуля (из металла, чаще всего - из нержавеющей стали), поэтому она становится частью модуля. Ее закрепляют в корпусе модуля, например, с помощью сварки. Возможны и другие способы соединения.The hollow cylindrical shape is created from the same material as the module case (from metal, most often from stainless steel), so it becomes part of the module. It is fixed in the module case, for example, by welding. Other connection methods are possible.
Полученный половолоконный газоразделительный модуль изображен на Фиг. 3 и Фиг. 4, где отражены разные модели модулей, отличающиеся друг от друга лишь местами ввода и выхода газов. Модуль состоит из корпуса модуля (5) с зоной ввода газовой смеси (1); зоной выхода газа, не прошедшего через мембрану волокон (2); зоны выхода газа, проходящего через волокна (4). С двух концов волокна загерметизированы сплавом металлов в полой цилиндрической форме (3) с горизонтальными отверстиями по периметру (7), выполненной из того же материала, что и корпус модуля (например: нержавеющая сталь). На Фиг. 5 изображено сечение внутренней детали корпуса - полой цилиндрической формы, заполненной загерметизированными полыми волокнами (6). На Фиг. 6 показан разъемный стакан с формой и погруженными в расплав герметика волокнами. Материал проклейки (9) обладает адгезией и к волокнам (6), и к герметику (10), обеспечивая закрепление волокон в герметике, а также защищая полость (8) каждого волокна от заполнения герметиком.The resulting hollow fiber gas separation module is shown in FIG. 3 and FIG. 4, where different models of modules are reflected, differing from each other only in places of gas entry and exit. The module consists of a module housing (5) with a gas mixture inlet zone (1); the exit zone of gas that has not passed through the fiber membrane (2); the exit zone of the gas passing through the fibers (4). At both ends, the fibers are sealed with a metal alloy in a hollow cylindrical form (3) with horizontal perimeter holes (7) made of the same material as the module case (for example: stainless steel). In FIG. 5 shows a cross section of the inner part of the body - a hollow cylindrical shape filled with sealed hollow fibers (6). In FIG. 6 shows a split cup with a mold and fibers immersed in the sealant melt. The sizing material (9) has adhesion to both the fibers (6) and the sealant (10), securing the fibers in the sealant, as well as protecting the cavity (8) of each fiber from being filled with sealant.
Половолоконный газоразделительный модуль могут использовать для разделения газовых смесей, например выделения гелия, азота из природного газа, очистки водорода и синтез-газа и т.д.The hollow fiber gas separation module can be used to separate gas mixtures, for example, the separation of helium, nitrogen from natural gas, the purification of hydrogen and synthesis gas, etc.
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
Разделяемую газовую смесь подают в зону (1) корпуса модуля (5). Смесь проникает через полые загерметизированные волокна (6), и выделяемый компонент выводят посредством создания отрицательного давления (вакуума) через зону (4). Не прошедший через полые волокна газ выводят через зону (2). Поверхность волокон, которая проклеена и покрыта нефтепродуктами, не участвует в процессе газоразделения (через них просто проходит газ).The gas mixture to be separated is fed into the zone (1) of the module housing (5). The mixture penetrates through the hollow sealed fibers (6), and the emitted component is removed by creating negative pressure (vacuum) through the zone (4). Gas that has not passed through the hollow fibers is discharged through zone (2). The surface of the fibers, which is glued and coated with oil products, is not involved in the gas separation process (gas simply passes through them).
Осуществление заявленного способа изготовления модуля подтверждается примером его осуществления.The implementation of the claimed method of manufacturing a module is confirmed by an example of its implementation.
Пример. В качестве герметика выбирают сплав двойной эвтектики Bi-Pb с температурой плавления 124°С. Полые волокна из полиамида имеют температуру плавления выше температуры плавления сплава. На концы волокон наносят эпоксидный клей так, чтобы запечатать их концы. Высота нанесения клея примерно соответствует половине предполагаемой высоте столба расплава герметика. Проклеенные волокна собирают в пучок и погружают в нефтепродукт - вазелиновое масло.Example. As a sealant, a Bi-Pb double eutectic alloy with a melting point of 124 ° C is selected. Hollow polyamide fibers have a melting point above the melting point of the alloy. Epoxy adhesive is applied to the ends of the fibers so as to seal their ends. The height of the glue application approximately corresponds to half the estimated height of the column of melt sealant. The glued fibers are collected in a bundle and immersed in a petroleum product - liquid paraffin.
Полую цилиндрическую форму из нержавеющей стали вставляют в разъемный стакан для плавления и герметизации. В этот стакан засыпают гранулы сплава - герметика. Нагревают стакан до температуры плавления сплава - 124°С. При этом герметик проникает через отверстия полой формы. Выступивший на поверхность расплава шлак удаляют и в расплав герметика погружают подготовленные волокна, максимально опуская их в цилиндрическую форму. Разъемный стакан (11) со вставленной в него формой и погруженными в расплав волокнами представлен на Фиг. 6 (слой нефтепродукта не показан). Сразу после этого нагрев прекращают. Выдерживают волокна в герметике до его полного застывания (затвердевания) в течение одного часа. В процессе застывания прошедший через отверстия в полой форме сплав образует распорки, дополнительно закрепляющие в ней герметизированные волокна. Разъемный стакан разделяют, извлекая форму с герметизированными волокнами (представлена на Фиг. 7). После этого выступающую часть сплава срезают так, что открывается срез волокон. Форма со срезанными волокнами представлена на Фиг. 8.Stainless steel hollow cylindrical molds are inserted into a split cup for melting and sealing. In this glass, granules of alloy sealant are poured. The glass is heated to a melting point of the alloy - 124 ° C. In this case, the sealant penetrates through the hollow holes. Slag emerging on the surface of the melt is removed and the prepared fibers are immersed in the sealant melt, dropping them as much as possible into a cylindrical shape. A split cup (11) with a mold inserted in it and fibers immersed in the melt is shown in FIG. 6 (oil product layer not shown). Immediately after this, the heating is stopped. Fiber is kept in the sealant until it completely hardens (hardens) for one hour. In the process of solidification, the alloy passing through the holes in the hollow form forms spacers, additionally securing the sealed fibers in it. The detachable cup is separated, removing the form with sealed fibers (shown in Fig. 7). After that, the protruding part of the alloy is cut so that the fiber cut is opened. The cut fiber shape is shown in FIG. 8.
Если срезы используемых волокон до герметизации не открыты, при проклеивании их концы не запечатывают клеем.If the slices of the fibers used are not open before sealing, when glued, their ends are not sealed with glue.
Полую цилиндрическую форму вставляют в корпус модуля из нержавеющей стали и приваривают, получая половолоконный газоразделительный модуль. Благодаря данному способу герметизации диаметр модуля может варьироваться.The hollow cylindrical shape is inserted into the stainless steel module case and welded to form a hollow fiber gas separation module. Thanks to this sealing method, the diameter of the module can vary.
Модуль был изготовлен быстрым и простым способом. Волокна надежно зафиксированы в модуле. Обеспечена их плотная укладка с получением равномерной ячеистой структуры (см. Фиг. 5). Полые волокна в процессе изготовления не подвергались разрушению, повреждению или заливке полости герметиком. Благодаря нанесенному на волокна слою нефтепродукта и низкой усадке сплава в процессе эксплуатации также не происходит разрушения волокон. Сплавы металлов как герметики обеспечивают хороший теплоотвод, предотвращая возможность воспламенения или взрыва разделяемых газовых смесей. Таким образом, поставленная задача успешно выполнена.The module was manufactured in a quick and easy way. The fibers are firmly fixed in the module. Ensured their dense laying with obtaining a uniform cellular structure (see Fig. 5). Hollow fibers during the manufacturing process were not subjected to destruction, damage or filling of the cavity with sealant. Due to the oil product layer deposited on the fibers and the low shrinkage of the alloy during the operation, the fibers are not destroyed either. Metal alloys as sealants provide good heat dissipation, preventing the possibility of ignition or explosion of the separated gas mixtures. Thus, the task was successfully completed.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016133713A RU2671888C2 (en) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | Hollow fiber gas separation module and method of its manufacturing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016133713A RU2671888C2 (en) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | Hollow fiber gas separation module and method of its manufacturing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016133713A RU2016133713A (en) | 2018-02-22 |
| RU2671888C2 true RU2671888C2 (en) | 2018-11-07 |
Family
ID=61258735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016133713A RU2671888C2 (en) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | Hollow fiber gas separation module and method of its manufacturing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2671888C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706302C1 (en) * | 2018-10-17 | 2019-11-15 | Марк Александрович Мандрик | Hollow fiber module manufacturing method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3422008A (en) * | 1963-10-24 | 1969-01-14 | Dow Chemical Co | Wound hollow fiber permeability apparatus and process of making the same |
| SU1134112A3 (en) * | 1980-12-29 | 1985-01-07 | Монсанто Компани (Фирма) | Permeator |
| US6887304B2 (en) * | 2001-03-16 | 2005-05-03 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten | Method for producing a hollow fiber membrane module or a capillary membrane module |
| US20090004538A1 (en) * | 2006-01-05 | 2009-01-01 | White Fox Technologies Limited | Head Plate |
-
2016
- 2016-08-17 RU RU2016133713A patent/RU2671888C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3422008A (en) * | 1963-10-24 | 1969-01-14 | Dow Chemical Co | Wound hollow fiber permeability apparatus and process of making the same |
| SU1134112A3 (en) * | 1980-12-29 | 1985-01-07 | Монсанто Компани (Фирма) | Permeator |
| US6887304B2 (en) * | 2001-03-16 | 2005-05-03 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten | Method for producing a hollow fiber membrane module or a capillary membrane module |
| US20090004538A1 (en) * | 2006-01-05 | 2009-01-01 | White Fox Technologies Limited | Head Plate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016133713A (en) | 2018-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6270714B1 (en) | Method for potting or casting inorganic hollow fiber membranes into tube sheets | |
| US7662333B2 (en) | Vacuum-assisted potting of fiber module tubesheets | |
| US3730959A (en) | Fabrication of high pressure seals for water equilibrated fiber bundles | |
| RU2669624C2 (en) | Membrane cartridge system | |
| CN103785295B (en) | A kind of hollow fiber film assembly apparatus for pouring and method thereof | |
| US4226921A (en) | Selective plugging of broken fibers in tubesheet-hollow fiber assemblies | |
| US3610418A (en) | Multiple bore reverse osmosis module | |
| CN104302422B (en) | Method for the production of a hollow metal part by means of casting | |
| JP4553938B2 (en) | Membrane module and method for forming the same | |
| WO2005072164A2 (en) | Wallless monolith columns for chromatography | |
| RU2671888C2 (en) | Hollow fiber gas separation module and method of its manufacturing | |
| US20130185923A1 (en) | Method for manufacturing an insulated pipe using a bag | |
| RU167818U1 (en) | FIBERGAS DIVISION MODULE | |
| EP1458463B1 (en) | Method for the production of a hollow-fiber membrane module and hollow-fiber membrane module | |
| US3791526A (en) | Solvent weld adhesive for reverse osmosis membranes | |
| CN102806015B (en) | Manufacturing method for hollow fiber membrane assembly | |
| US3773181A (en) | Sealing membranes in a reverse osmosis module | |
| EA028271B1 (en) | Heat-insulated pipe and pipeline section with hydroprotection along the external surface and along the ends | |
| JP5284848B2 (en) | Sealing jig and fluid processing device manufacturing method | |
| JP6089776B2 (en) | Filtration membrane module and manufacturing method thereof | |
| US20090026659A1 (en) | Hybrid Mandrels | |
| RU2706302C1 (en) | Hollow fiber module manufacturing method | |
| CN100556514C (en) | Membrane module and the method that is used to make membrane module | |
| CN106040012A (en) | Membrane permeation element repairing method | |
| CN203303715U (en) | Foreign matter filtering device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190818 |