借助膜片過濾和分離流動(dòng)介質(zhì)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種借助膜片過濾和分離流動(dòng)介質(zhì)的方法，其包括:基本上密封的殼體，在該殼體內(nèi)設(shè)置有大量的膜片；至少一個(gè)用于將需分離的流動(dòng)介質(zhì)引入裝置內(nèi)的入口 ；和至少一個(gè)用于從裝置內(nèi)引出滲透物以及引出滯留物的排出口，其中根據(jù)膜片墊的樣式構(gòu)造膜片，這些膜片墊具有用于排出積聚在膜片內(nèi)腔內(nèi)的滲透物的開口區(qū)域；以及
[0002]本發(fā)明涉及一種用于借助膜片過濾和分離流動(dòng)介質(zhì)的裝置，其包括:基本上密封的殼體，在該殼體內(nèi)設(shè)置有大量的膜片；至少一個(gè)用于將需分離的流動(dòng)介質(zhì)引入裝置內(nèi)的入口 ；和至少一個(gè)用于從裝置內(nèi)引出滲透物的排出口以及一個(gè)用于引出滯留物的排出口，其中根據(jù)膜片墊的樣式構(gòu)造膜片，這些膜片墊具有用于排出積聚在膜片內(nèi)腔內(nèi)的滲透物的開口區(qū)域。
【背景技術(shù)】
[0003]例如在EP-A-1445013中介紹了一種方法或一種可以實(shí)施這樣的方法的裝置，其中，根據(jù)以所謂的纏繞膜片形式構(gòu)造的原本的分離單元構(gòu)造該裝置，該分離單元可以收納在一個(gè)密封的殼體內(nèi)。
[0004]在此使用的膜片元件經(jīng)常構(gòu)造成所謂的膜片墊形式，在技術(shù)領(lǐng)域中也被稱為墊膜(Kissenmembran)或者膜袋,這些膜片元件無論是在需分離的介質(zhì)方面,還是在其大小(膜片面)方面均適合各種分離目的，但其中同樣要根據(jù)需分離的介質(zhì)的分離目的來專門挑選構(gòu)成膜片墊的、材料可選的原始膜片。
[0005]人們將以壓力進(jìn)行工作的分離技術(shù)劃分成過濾、超滲濾、毫微過濾和逆向滲透。這些以壓力進(jìn)行工作的分離技術(shù)部分地相互重疊，因此理論上只有基于膜片中進(jìn)行的材料分離的物理作用機(jī)制才被專業(yè)人員視為嚴(yán)格的分離。盡管如此，還是經(jīng)常使用上述粗略的分類，請(qǐng)參照“膜片分離法，超滲濾和逆向滲透，Robert Rautenbach著，Salle +Sauerlaender 出版社，1981”。
[0006]借助膜片的材料分離進(jìn)入了工商業(yè)經(jīng)濟(jì)的幾乎所有領(lǐng)域并且涉及范圍例如從海洋設(shè)施如船舶和在海上使用或錨固的鉆井平臺(tái)上的材料分離到用于生產(chǎn)工商業(yè)用水和淡水的海水淡化領(lǐng)域和滲透水領(lǐng)域，如在垃圾處理場(chǎng)還有在工商業(yè)的和地方的污水處理領(lǐng)域發(fā)生的那樣。
[0007]這些液態(tài)的流動(dòng)介質(zhì)中的多數(shù)由不同的液態(tài)成份的各種混合物組成，部分甚至混合有氣態(tài)成份，由于這些成份的原因迄今為止為了每個(gè)在經(jīng)過分離處理方法之后的所期望的分離產(chǎn)物，不得不使用一種可以實(shí)施一種分離處理方法的裝置或者一種產(chǎn)物特定的分離裝置。如可以容易地看出的那樣，這需要高額的設(shè)備支出和另外還需要為了分離復(fù)雜的混合物而不得不開發(fā)的或者不得不實(shí)施的方法所使用的昂貴的控制裝置。材料混合物中多數(shù)的需分離的物質(zhì)都必須利用以上序言所述的不同的分離機(jī)制才能從需分離的混合物中分離出去，因?yàn)槟撤N特定的分離方法并不適用于需分離的混合物中的某些特定的物質(zhì)且只有其他的方法才能實(shí)現(xiàn)這些物質(zhì)的分離。甚至混合物中的屬于化學(xué)/物理上相同的材料組的不同的物質(zhì)有時(shí)候只能借助一種材料分離方法，而不是借助另一種材料分離方法從需分離的整個(gè)混合物中分離出來。
[0008]如在上面已經(jīng)簡(jiǎn)述的那樣會(huì)出現(xiàn)如下情況:迄今為止對(duì)復(fù)雜地混合在一起的流動(dòng)介質(zhì)而言，要再次經(jīng)由多種裝置通過依次重新實(shí)施分離來實(shí)現(xiàn)對(duì)半成品的分離，這些裝置分別適用于需分離出來的所期望的產(chǎn)物。這除了已經(jīng)述及的高額設(shè)備支出之外還需要很多的時(shí)間，并且需要高額的能源支出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此本發(fā)明的目的在于，提供一種方法，利用該方法能夠在一個(gè)處理過程中從一個(gè)復(fù)雜的、需分離的混合物中將分別只通過不同的分離機(jī)制才能獲得的不同的產(chǎn)物分離出來，其中所述方法與迄今為止的分離裝置相比需要很小的設(shè)備支出以及例如，不需要對(duì)應(yīng)該能夠?qū)嵤┻@樣的方法的裝置進(jìn)行改造，因此所述方法能夠迅速而經(jīng)濟(jì)地得以實(shí)施。
[0010]這個(gè)目的根據(jù)本發(fā)明的第一方案通過如下方式得以實(shí)現(xiàn):在膜片束中，能夠以需分離的介質(zhì)的、分別事先確定的不同的壓力促使不同分離范圍(Trennbereich)的各自數(shù)量的膜片進(jìn)行工作，并且這個(gè)目的在本發(fā)明的第二方案中通過如下方式得以實(shí)現(xiàn):在膜片束中，能夠以需分離的介質(zhì)的、分別事先確定的不同的真空促使不同分離范圍的各自數(shù)量的膜片進(jìn)行工作。
[0011]本發(fā)明的兩個(gè)非常有益的方案中的后一個(gè)還能夠例如，將只有借助例如，按照滲透汽化法進(jìn)行工作的膜片才能夠分離出來的物質(zhì)從復(fù)雜的混合物中分離出來。
[0012]鑒于各分離方法，本發(fā)明的方案的優(yōu)點(diǎn)在于:根據(jù)目的力爭(zhēng)達(dá)到在一定程度上在一個(gè)處理過程中，根據(jù)所有被加載的膜片元件數(shù)量的各個(gè)部分?jǐn)?shù)量所選擇的不同的分離范圍實(shí)現(xiàn)可選擇的材料分離，就是說，可以從需分離的混合物中有選擇性地分離出各個(gè)所期望的產(chǎn)物。通過這種方式迄今為止需要的、需多次使用的分離方法原則上可以減少到一種分離方法。如力爭(zhēng)達(dá)到的那樣，這不僅僅是一個(gè)可觀的設(shè)備方面的優(yōu)點(diǎn)，而也是一個(gè)體現(xiàn)在節(jié)省時(shí)間和開支方面的優(yōu)點(diǎn)。
[0013]原則上，同樣的優(yōu)點(diǎn)也在本發(fā)明提出的借助負(fù)壓(真空)實(shí)施材料分離過程的方案中得以實(shí)現(xiàn)，就是說，借助僅僅利用膜片元件的滲透?jìng)?cè)上的負(fù)壓能夠分離一定的混合物的方法。
[0014]根據(jù)本方法的一個(gè)有益的發(fā)展設(shè)計(jì)，以需分離的介質(zhì)的不同的壓力促使膜片束的膜片數(shù)量中的可事先確定的部分?jǐn)?shù)量的膜片進(jìn)行工作，就是說，膜片束的各個(gè)數(shù)量的膜片元件僅僅負(fù)責(zé)一個(gè)分離任務(wù)或者一個(gè)分離范圍，而所述膜片束的膜片數(shù)量中的另一部分?jǐn)?shù)量的膜片則被規(guī)定用于需分離的介質(zhì)的其他的分離范圍。膜片的各個(gè)部分?jǐn)?shù)量的基數(shù)(Maechtigkeit)又由產(chǎn)生的、需分離的流動(dòng)介質(zhì)的和需分離的整個(gè)混合物中特定的不同物質(zhì)的可預(yù)期部分的數(shù)量(體積)確定。
[0015]就其意義而言，同樣的內(nèi)容還有益地適用于借助負(fù)壓的材料分離，其中膜片束的膜片數(shù)量中的可事先確定的部分?jǐn)?shù)量的膜片鑒于需分離的介質(zhì)被有益地施加不同高低的真空。
[0016]同樣可以有益地如此運(yùn)用本方法，即鑒于需分離的介質(zhì)，膜片束的膜片數(shù)量中的至少事先確定的第一部分?jǐn)?shù)量的膜片被施加不同高低的真空以及膜片數(shù)量中的至少可事先確定的第二部分?jǐn)?shù)量的膜片被施加不同的壓力。
[0017]優(yōu)選地以如下方式構(gòu)造出一種借助膜片來過濾和分離流動(dòng)介質(zhì)的裝置，利用該裝置可以實(shí)施文首述及的借助膜片來過濾和分離流動(dòng)介質(zhì)的方法:根據(jù)需分離的流動(dòng)介質(zhì)將構(gòu)成膜片束的膜片數(shù)量中的各部分?jǐn)?shù)量的膜片構(gòu)造用于不同的分離范圍。
[0018]這樣構(gòu)成膜片束的膜片數(shù)量中的一個(gè)部分?jǐn)?shù)量有益地由例如，適合于毫微過濾的膜片組成，膜片的另一個(gè)部分?jǐn)?shù)量由可以按照逆向滲透的原理實(shí)施分離而進(jìn)行工作的膜片組成，并且膜片束的另一個(gè)數(shù)量的膜片由被構(gòu)造用于按照超滲濾的原理實(shí)施分離的膜片組成，其中用于不同的分離范圍的不同的膜片數(shù)量的這個(gè)列舉此處應(yīng)該僅僅理解為范例性的，其中所有其他的膜片同樣可以組成膜片束的此處未明確列舉的各個(gè)部分?jǐn)?shù)量的膜片。在就其意義而言目的相同的情況下，與文首述及的本發(fā)明的方法相關(guān)地列舉的優(yōu)點(diǎn)明確地適用于按本發(fā)明構(gòu)成的裝置。
[0019]盡管原則上本發(fā)明的裝置鑒于膜片在該裝置內(nèi)或者在屬于該裝置的殼體內(nèi)的布置可以被任意適當(dāng)?shù)剡x擇，就是說，原則上膜片元件由中空纖維膜片或毛細(xì)管膜片構(gòu)成的裝置也適用，但是將膜片束構(gòu)造成多層螺旋的樣式是極其有益的。這樣的膜片束也被稱為螺旋模塊并且具有如下的大優(yōu)點(diǎn)，即，實(shí)際上在從端面?zhèn)攘鹘?jīng)該螺旋的需分離的介質(zhì)橫貫布置成螺旋狀的、用于該需分離的介質(zhì)的膜片的過程中，在所有的膜片位置上均存在相同的壓力比。這樣的也被稱為纏繞模塊的螺旋模塊能夠在相同的空間容積上比例如一個(gè)膜片元件束容納更大的膜片面，在該膜片元件束中需分離的介質(zhì)從用于需分離的介質(zhì)的入口到滯留物從裝置中的排出口為止被曲折地引導(dǎo)穿過該膜片元件束。
[0020]螺旋模塊或者纏繞模塊的構(gòu)成對(duì)于本發(fā)明的不同分離范圍的膜片數(shù)量的各個(gè)部分?jǐn)?shù)量的分配來說具有如下優(yōu)點(diǎn):需分離的介質(zhì)(feeds)的壓力比同樣在膜片面的任何地方都相同。
[0021]在膜分離技術(shù)中重要的是:在材料可選擇的膜片元件之間，就是說，在膜片墊的原本的膜片之間的膜片墊的內(nèi)腔內(nèi)產(chǎn)生的滲透物能夠迅速且無干擾地流出。由于在不同的、膜片為其而配置的分離范圍內(nèi)滲透物具有不同的流變特性，將這些流變特性通過如下方式進(jìn)行優(yōu)化是有益的，即在膜片元件之間的其內(nèi)腔中設(shè)置至少一個(gè)中間元件，該中間元件不僅具有間隔功能，即負(fù)責(zé)使膜片墊的膜片的兩個(gè)內(nèi)表面保持間距，而且還能夠使膜片墊的內(nèi)腔中的滲透物無干擾地或無阻地流出。
[0022]有益的是:構(gòu)造成基本上平面的中間元件具有一個(gè)可根據(jù)膜片墊的分離范圍事先選擇的不同的厚度，其中該厚度與所選定的、膜片元件為其所選定或所構(gòu)成的分離范圍協(xié)調(diào)一致并且它被賦予一個(gè)最佳化的形狀，以防止積聚在膜片內(nèi)腔中的滲透物的流出受阻。
[0023]為了使需分離的流動(dòng)介質(zhì)盡可能無阻地流過膜片