一種可消除靜電的氣體膜分離裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及膜分離技術領域，具體涉及一種可消除靜電的氣體膜分離裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在有機蒸氣等易燃易爆氣體分離回收過程中，由于氣體不完全純凈，往往含有灰塵、鐵末、液滴、蒸氣等固體顆粒或液體顆粒，通過這些顆粒的碰撞、摩擦、分裂等過程可產生靜電，另外，高速流動的氣體流經導流網時也會產生靜電。由于常規的導流網是絕緣體，這些靜電會不斷堆積，如果不能及時排出，輕則吸附灰塵等，阻塞通道，造成膜污染，重則達到一定電壓值時會放電產生電火花，遇到可燃性氣體會發生爆炸。因此，如何及時排出靜電是膜應用于易燃易爆氣體分離領域亟待解決的問題。
[0003]實用新型專利CN201164794Y “疊片式氣體分離膜組件”涉及一種疊片式氣體分離膜組件，通過將一定數量的膜分離單元通過導電材料制成的可以彼此相互組裝定位的定位墊組裝在一起，定位墊四周有密封用的“O”型圈使原料氣體與產品氣體分隔開。該專利還采用膜分離單元的短流道來減少靜電在氣體流經膜表面的積聚可能，防止產生靜電帶來的安全隱患，從而可以處理處于爆炸范圍內的混合氣體。然而該專利導流網并不涉及導電，而是利用定位墊來導電，在一定程度上減少了膜組件的有效面積。
[0004]專利CN101239279B “防靜電卷式膜分離器及其制備方法”涉及防靜電卷式膜分離器，在膜組件兩端裝有金屬導流板，金屬導流板與金屬收集管固定連接，膜組件內部滲透氣通道內放置一定數量的金屬絲或金屬網，金屬絲或金屬網與金屬收集管相通；在原料氣通道內放置金屬絲或金屬網，金屬絲或金屬網與金屬導流板相連。使用過程中可減少分離器內部所產生的靜電，具有防靜電功能。
[0005]目前國內解決氣體膜分離過程中的靜電問題的方法很有限，這些方法雖然可以解決靜電問題，但或多或少存在一些問題。如增加導電材料制成的定位墊或金屬網等減少了膜組件的有效面積，也增加了操作工序，影響生產效率；金屬絲(網)容易劃傷膜面，影響分離效率；金屬絲(網)容易接觸不良，定位墊局部仍有靜電無法釋放的死角等會導致傳導靜電受阻；金屬絲(網)抗腐蝕性差等。
【發明內容】
[0006]本發明的第一目的是針對上述靜電問題處理方法的不足，一種可消除氣體膜分離裝置靜電的方法。
[0007]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種可消除氣體膜分離裝置靜電的方法，所述氣體膜分離裝置包括膜組件，所述膜組件中至少部分由導電材料制備而成，所述方法以導電網作為所述氣體膜分離裝置中的導流網并與所述導電材料相接觸。
[0008]其中，所述導流網包括進料側導流網和滲透側導流網。
[0009]其中，導電網絲徑為0.l~2mm，優選為0.5~lmm ;網孔徑為l~8mm，優選為2~5mm。
[0010]本發明所述的導電網材質為有機材質、金屬材質、無機材質或混合材質。
[0011]其中，所述的有機材質、金屬材質、無機材質或混合材質為本領域技術人員所知的常見導電材料。
[0012]更具體地，優選本發明所述的導電網使用導電塑料，所述導電塑料通過在塑料母粒中添加導電材料制備而成，由所述導電塑料制成的導電網表面電阻率為102~107Ω/πι2。
[0013]其中，所述導電塑料中的導電材料為抗靜電填充劑、碳系填充劑或金屬填充劑，所述抗靜電填充劑包括羥乙基化脂肪胺、季銨鹽化合物、脂肪酸酯類；所述碳系填充劑包括石墨、碳纖維和炭黑；所述金屬填充劑包括金屬纖維和/或金屬粉。
[0014]所述導電塑料中的塑料母粒是ΡΡ(聚丙烯)、ΡΕΤ(聚酯)、ΡΑ(聚酰胺)、聚乙烯(ΡΕ)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、(丙烯一丁二烯--苯二烯)ABS中的一種或幾種。
[0015]最優選本發明所述的導電網由PA (聚酰胺)制備而成，用于膜組件的消除靜電作用效果最佳。
[0016]本發明所述膜組件的導電材質為金屬、合金和無機非金屬導電材料的一種或幾種，具體的材料選擇為本領域技術人員所掌握，能夠滿足本發明所述形成整體導體即可，本發明對此不做特別限定。
[0017]本發明的第二目的在于提供一種可消除靜電的氣體膜分離裝置。
[0018]本發明所述的一種可消除靜電的氣體膜分離裝置，包括膜組件，所述膜組件中至少部分由導電材料制備而成，所述氣體膜分離裝置還包括覆蓋所述膜組件中的膜元件且與上述導電材料相接觸的導電網。
[0019]本發明所述的可消除靜電的氣體膜分離裝置優選用于含有氧氣的可燃性混合氣體，其中可燃性氣體包括氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烷、ΜΜ、工Μ、乙烯、丙烯、丁烯、
炔、丁炔、硫化氫等中的一種或幾種。
[0020]本發明所述的裝置，膜分離過程中，在膜表面或膜層間隙累積的靜電通過導電網傳導出膜組件，達到消除內部靜電的目的。
[0021]其中，所述的膜組件包括卷式膜組件、管式膜組件和疊片式膜組件。
[0022]作為本發明的一種技術方案，對于卷式膜組件而言，所述卷式膜組件的中心管、夕卜殼和至少一個端蓋由導電材料制備而成，所述導電網包覆膜元件構成其進料側導流網和滲透側導流網，并與所述中心管、外殼和至少一個端蓋分別接觸連接，使整個膜組件從內到外形成一個導體。
[0023]具體而言，在膜元件(也可稱為膜片)的正面放置一張進料側導流網，背面放置一張滲透側導流網，用導電膠水將兩張膜元件背面和滲透測導流網的三邊密封(另一邊即中心管，中心管有孔，進料氣體滲透后可以通過孔進入中心管內)，形成一個膜袋，滲透氣向膜袋的開口方向移動。
[0024]本發明所述導電膠水由樹脂基體、導電粒子、分散添加劑、助劑等組成。所述樹脂基體為環氧樹脂、有機硅樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂中的一種或幾種。所述導電粒子可以是金、銀、銅、鋁、鋅、鐵、鎳的粉末和石墨及一些導電化合物。
[0025]對于管式膜組件而言，所述管式膜組件的外殼和至少一個密封圈由導電材料制備而成，所述導電網構成管式膜組件的套筒將管式膜元件緊密包裹在內，且與所述外殼和至少一個密封圈分別接觸連接，使整個膜組件從內到外形成一個導體。
[0026]對于疊片式膜組件而言，所述疊片式膜組件的外殼和中心桿由導電材料制備而成，所述導電網以導流網的形式設置在膜元件表面，并與所述外殼和中心桿接觸分別接觸連接，使整個膜組件從內到外形成一個導體。
[0027]本發明通過將膜組件中膜元件上/下表面傳統的進料側和/或滲透測導流網制備成導電網，同時滿足流體導流分布和傳導靜電的目的。該方法操作簡單，傳導靜電效果較好，適合易燃易爆氣體分離領域。
[0028]本發明所述的導電網為具有導電性能，或同時具有導電和分布導流功能的網狀結構。
[0029]其中，導電網絲徑為0.l~2mm，優選為0.5~lmm ;網孔徑為l~8mm，優選為2~5mm。
[0030]本發明所述的導電網材質為有機材質、金屬材質、無機材質或混合材質。
[0031 ] 其中，所述的有機材質、金屬材質、無機材質或混合材質為本領域技術人員所知的常見導電材料。
[0032]更具體地，優選本發明所述的導電網使用導電塑料，所述導電塑料通過在塑料母粒中添加導電材料制備而成，由所述導電塑料制成的導電網表面電阻率為102~107Ω/πι2。
[0033]其中，所述導電塑料中的導電材料為抗靜電填充劑、碳系填充劑或金屬填充劑，所述抗靜電填充劑包括羥乙基化脂肪胺、季銨鹽化合物、脂肪酸酯類；所述碳系填充劑包括石墨、碳纖維和炭黑；所述金屬填充劑包括金屬纖維和/或金屬粉。
[0034]所述導電塑料中的塑料母粒是ΡΡ(聚丙烯)、ΡΕΤ (聚酯)、ΡΑ(聚酰胺)、聚乙烯(ΡΕ)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、(丙烯一丁二烯--苯二烯)ABS中的一種或幾種。
[0035]最優選本發明所述的導電網由PA (聚酰胺)制備而成，用于膜組件的消除靜電作用效果最佳。
[0036]本發明所述膜組件的導電材質為金屬、合金和無機非金屬導電材料的一種或幾種，具體的材料選擇為本領域技術人員所掌握，能夠滿足本發明所述形成整體導體即可，本發明對此不做特別限定。
[0037]目前將導電塑料用于膜組件的導流網從而消除靜電的技術國內未見報道，采用本發明所述技術方案，具有以下創新點:
(1)將導流網制備成導電網，使得膜內部氣體通道、中心管和端蓋等成為一個導體，接地能及時將靜電排出；
(2)與穿插金屬絲或鋪金屬網，增加導電材料制成的定位墊等消除靜電技術相比，減少了膜組件的有效面積，簡化組件制作工序，提高了生產效率；
(3)塑料導電網材質柔軟，避免了引入金屬絲(網)導致的膜面破壞；
(4)塑料導電網更易與金屬中心管和金屬端面接觸，避免了引入金屬絲(網)導致的接觸不良，杜絕安全隱患；
(5)在長期使用過程中(如震動、濕熱環境因素下)安全、可靠，不會像表面法(導流網表面涂導電液)那樣產生剝離和脫落現象，也避免金屬絲(網)抗腐蝕性能差的缺點。
【附圖說明】
[0038]圖1a和b為本發明卷式膜組件結構示意圖。
[0039]圖2為本發明管式膜組件結構示意圖。
[0040]圖3為本發明疊片式膜組件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0042]以下實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本