S256的內徑d256小于中空纖維束的直徑時,可以將中空纖維束在壓縮下在直徑方向上放置在內管主體S256中。
[0150]形成氣體導向管S255的一部分的管主體S256可以由不允許氣體滲透并且可以形成元件外殼S250的任何材料制成,并且對管主體S256的厚度沒有特別地限定。例如,可以使具有大約0.5mm至7_并且優選大約0.5mm至5_的厚度的金屬板彎曲以形成管主體。
[0151]連接構件S258A和S258B中的每一個是環形的構件并且安裝至S管主體256以充當用于氣體導向管S255的法蘭部。連接構件S258A和S258B中的每一個可以具有在其中形成的用于插入緊固螺栓的螺紋孔或通孔。例如,可以通過焊接將管主體S256和連接構件(S258A或S258B)彼此固定。備選地,可以使用螺栓等,并且在這種情況下,可以在管主體S256和連接構件(S258A或S258B)之間插入任何中間構件(未示出)。
[0152]如在圖12中所示,半對開管S253包括一對構件S253-1和S253-2,其每一個基本覆蓋中空纖維束的外周部的一半。構件S253-1和S253-2中的每一個包括具有基本弧形橫截面并且實現與上述管主體S256的功能基本相同的功能的半管部S253a,以及設置在半管部S253a的兩個端部的弧形的連接構件S254A和S254B。連接構件S254構成法蘭部并且具有在其中形成的用于插入緊固螺栓的通孔Shi。
[0153]例如,通過將環形的預制構件分為兩個部件并且之后將其兩個端部切掉,可以提供連接構件S254A和S254B。
[0154](d)盡管本實施方案包括由一對構件S253-1和S253-2形成的半對開管253,管可以由單個或三個以上構件形成。
[0155](e)半對開管部S253a以及連接構件S254A和S254B中的兩個或全部可以由單個構件形成。
[0156]再次參照圖11,管板環S265A具有密封環S267和錐形環S269。密封環S267和錐形環S269具有環形的形狀并且彼此連接以沿軸向對齊。管板環S265B僅具有密封環267,因為提供了相當于錐形環S269的部件作為氣體導向管S255的一部分。
[0157]密封環S267具有在其內周部中形成的用于配合環形密封構件的環形凹槽S267a。可以通過使用O環或填料提供密封構件以確保管板的外周部和密封環的內周部之間的密封。密封環S267還具有在其外周部中形成的用于配合環形密封構件的環形凹槽S267b。可以通過使用O環或填料提供密封構件以確保在安裝中空纖維元件S200的狀態下密封環S267的外周部和組件容器SllO的內周部之間的密封。
[0158]如在圖11中所示,錐形環S269具有在其內周部中形成的錐形部269a。錐形部S269a對應于在管板上形成的錐形部(未示出)并且限定管板的位置(在軸向上的位置)。
[0159]密封環S267和錐形環S269通過使用緊固螺栓SBl固定至半對開管S253的連接構件S254A。
[0160]如上配置的本實施方案的中空纖維元件S200可拆卸地安裝在組件容器SllO上。具體地,為了將其從較接近蓋構件S113A的組件容器SllO的側面安裝,中空纖維元件S200將會插入至組件容器SllO中達到預定位置,并且移除蓋構件S113A(參見圖8)。作為結果,吹掃氣體引入管S118與中空纖維元件S200的吹掃氣體入口 SllOd連接以完成安裝。由O環SRl和SR2順利地確保管板環S265A和S265B的外周部與組件容器SllO的內周部之間的密封性。備選地,可以將中空纖維元件S200從較接近蓋構件S113B的側面插入至組件容器SllO中。
[0161]通過舉例,根據本實施方案配置的氣體分離膜組件SlOO實現以下氣體分離。
[0162]為了進行有機蒸氣分離,首先將含有有機蒸氣和水蒸氣的混合氣體經由混合氣體入口 SllOa供給至空間S115中。之后混合氣體從在其末端處的其開口部進入中空纖維膜并且流經膜,并且在該過程期間,混合氣體的某一組分氣體滲透中空纖維膜并且從膜中排出。之后將從中空纖維膜中滲透的氣體(滲透氣體)經由開口部S253p排出中空纖維元件S200外,并且進一步經由滲透氣體出口 SllOc排出組件容器SllO外。相比之下,未滲透中空纖維膜的非滲透氣體向下游流經中空纖維膜,經由下游開口部被引導至膜的外部,并且流入空間S116。非滲透氣體經由非滲透氣體出口 SllOb排出至外部。因為中空纖維膜具有選擇滲透性,已經滲透膜的滲透氣體富含充當高滲透組分的水蒸氣,而經由非滲透氣體排出口排出的非滲透氣體以降低的濃度含有充當高滲透組分的水蒸氣。
[0163]在氣體分離期間,吹掃氣體經由吹掃氣體入口 SllOd引入并且經由芯管S225流入中空纖維束。在本實施方案中,至少氣體導向管S255與常規載體氣體導向膜類似地調節氣體流動方向,吹掃氣體在作為混合氣體的反向流的方向上流動,以增加利用中空纖維膜的氣體分離的效率。與滲透氣體類似,吹掃氣體經由在其中形成的開口部S253p排出中空纖維元件S200外,并且之后經由其滲透氣體出口 SllOc排出組件容器SllO外。
[0164]如上所述,本實施方案中的中空纖維元件S200包括用于調節氣流方向的包圍中空纖維束的外周的管狀構件S251,并且不同于常規膜,管狀構件S251是剛性的而不是柔性的,因此可以防止如在常規構造中看到的這種膜接觸組件容器等并且因此在中空纖維元件S200的更換期間損壞的問題。此外,因為管板還被管板環S265A和S265B包圍,也降低了管板損壞的可能性。
[0165]在有機蒸氣分離中,可以供給在高壓下的混合氣體以使中空纖維膜膨脹。然而,根據本實施方案的構造,管狀構件S251 (尤其是氣體S導向管S255)包圍中空纖維束的外周以防止在常規構造中可能由于中空纖維膜的膨脹而出現的膜(尤其是膜的安裝部)的任何損壞的可能性。
[0166]如在圖8中所示,可以容易地將根據本實施方案的中空纖維元件S200安裝在組件容器SllO上。可以由O環SRl和SR2順利地確保密封,因為組件容器SllO的內部空間Slll具有基本恒定的直徑。如從圖8中顯而易見的,管板環S265A和S265B的外徑形成為大于管狀構件S251的外徑。
[0167][制造方法的實例]
[0168]接下來,對制造上述氣體分離膜組件的示例性方法進行描述。根據本實施方案的構造,因為管狀構件S251不是由單個構件形成的,而是由氣體導向管S255和半對開管S253形成的,可以使用以下制造方法,其中不需要將管板S220A和S220B的外周部粘附至管板環S265的內周部。
[0169]首先,制備如在圖13(A)中所示管板環265B在其端部所連接的氣體導向管S255。
[0170]接下來,如在圖13⑶中所示,將以常規上已知方法制造的中空纖維束(未示出芯管)插入至氣體導向管S255和管板環S265B中,以使中空纖維束的端部從管板環S265B中突出。之后,通過用模具(未示出)在中空纖維束的端部將樹脂固化,形成管板S220B。在管板形成之后,可以以與常規方法中相同的方式進行剪切管板的一部分以打開中空纖維膜的端部的步驟。
[0171]盡管圖13示出了水平設置的中空纖維束,不言而喻,可以垂直設置中空纖維束并且可以在纖維束的底部安裝模具以形成管板。此外,可以不在圖13(B)中所示的步驟連接管板環S265B,并且可以在管板S220A和S220B形成之后的稍后步驟安裝管板環S265A和S265B(稍后詳細描述)。
[0172]接下來,如在圖13(C)中所示,將所形成的管板S220B插入至管板環S265B中,并且使用O環SR4以提供管板S220B和管板環S265B之間的密封。之后,與以上步驟類似,通過用模具(未示出)在中空纖維束的相反的端部將樹脂固化,形成另一個管板S220A。在管板形成之后,可以以與常規方法中相同的方式進行剪切管板的一部分以打開中空纖維膜的端部的步驟。在圖13(C)中所示的狀態下,將錐形環S269放置在管板S220A和氣體導向管255之間。
[0173]接下來,如在圖13(D)中所示,在錐形環S269和氣體導向管S255之間安裝半對開管S253,并且通過半對開管S253的連接構件S254插入緊固螺栓(未示出)以固定密封環S267和錐形環S269。O環SR3提供管板S220A和密封環S267之間的密封。
[0174]通過上述一系列步驟,完成本實施方案的中空纖維元件S200。
[0175]盡管已經參照附圖描述了第II部分中的本發明的一個實施方案,第II部分中的本發明不限于此,并且可以做出各種修改:
[0176](a)管板可以僅固定中空纖維束的一個端部。在其中管板僅固定一個端部的中空纖維元件中,將另一個端部配置為使中空纖維不是打開的。例如,可以折疊中空纖維膜;
[0177](b)盡管以上描述已經描述了其中未將管板的外周部固定至元件外殼的內周部并且由O環確保它們之間的密封的構造,可以將管板的外周部固定至元件外殼的內周部;
[0178](c)除了僅包圍管板的外周部的環形環S265A和S265B之外,在元件外殼的端部的構件可以是成形為覆蓋管板的端面(并且根據需要具有在其中形成的氣體端口)的蓋構件;
[0179](d)盡管以上描述已經公開了所謂的孔供給類型并且供給吹掃氣體的構造,第II部分中的本發明適用于所謂的殼供給類型的中空纖維元件,并且也適用于在其中不供給吹掃氣體的構造。不以任何方式限定氣體分離的應用;
[0180](e)密封環S267和錐形環S269(參見圖9)可以不形成為單獨的構件,而是可以形成為整體的組件;
[0181 ] (f)就氣體導向管S255的構造而言,以上描述已經示出了其中氣體導向管S255由包括管主體S256以及兩個連接構件S258A和S258B在內的三個組件形成的實例,但是第11部分中的本發明不限于此。可以使用以使全部管主體S256以及連接構件S258A和S258B整合或者管主體S256與連接構件S258A和S258B之一整合的方式成形的組件;并且
[0182](g)可以將氣體導向管S255和密封環S267形成為整體組件。
[0183](第II部分中公開的發