[发明专利]高压液体脱气薄膜接触器及制造和使用方法

说明书

相关申请的横向引用

本申请要求2009年8月17日提交的美国专利申请No.61/234,465和2010年8月16日提交的No.12/857,199的优先权和利益。

技术领域

本申请涉及薄膜接触器、和它们的制造和使用方法。在至少选中的实施例中，本发明的目的在于高压液体脱气薄膜接触器和/或它们的制造和/或使用方法。在至少某些实施例中，本发明的目的在于，用空心纤维薄膜接触器将高压液体脱气，该高压液体具有夹带或溶解的气体。在至少特别可能的优选实施例中，接触器具有高压容器或外罩，该高压容器或外罩包围至少一个薄膜筒，该薄膜筒包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、加热管隔板、及外壳或壳体，该加热管隔板附加到空心纤维的每个端部上。

背景技术

薄膜接触器可以用于多种目的，这些目的包括但不限于从液体中除去夹带气体、将液体脱气泡、过滤液体、及将气体添加到液体中。薄膜接触器已知用在多种不同的用途中，例如，薄膜接触器可以用来从油墨中除去夹带气体，这些油墨用在打印中。

薄膜接触器也可以提供完成气体/液体、和液体/液体(它可包含液体/溶解固体)分离的手段。薄膜接触器典型地用来将两种不能混合的流体相，例如第一液体和第二液体、或气体和液体，带到彼此接触，以实现来自一种流体的一种或多种成分与另一种流体的分离、和/或来自一种流体的一种或多种成分到另一种流体的转移。

空心纤维薄膜接触器典型地包括微孔空心纤维束、和刚性外壳或外罩，该刚性外壳或外罩包含纤维束。外壳可以设有四个流体端口：用来引入第一流体的进口、用来排出第一流体的出口、用来引入第二流体的进口、及用来排出第二流体的出口。空心纤维可以将两个端部都装在外罩内，以形成聚合物加热管隔板，该聚合物加热管隔板具有纤维孔，这些纤维孔在每个端部上通到外壳的共用第一和第二端盖部分中。在“管-侧”或“孔腔-侧”接触器中，第一端盖可以包含用于第一流体的进口，该第一流体指定为“管-侧”或“孔腔-侧”流体，因为它是通过纤维的内部孔腔的流体。第二端盖包含用来排出孔腔-侧流体的出口。第二流体，指定为“外壳-侧”流体，典型地穿过进口和出口端口进入和离开外罩，这些进口和出口端口布置在加热管隔板之间，借此外壳-侧流体接触纤维的外表面。外壳-侧流体流过在纤维束的纤维之间的空隙，并且可以引导成与纤维长度平行或垂直的流动。作为例子，授予Prasad等的美国专利No.5,352,361可以帮助在外壳内跨过空心纤维薄膜的流体接触的背景理解，该美国专利全部以引用方式包括在这里。

在“外壳-侧”接触器中，接触器可以包括中央芯部，该中央芯部穿过端盖，并且具有第一端部，该第一端部用作用于第一流体的进口，该第一流体指定为“外壳-侧”流体，因为它是越过空心纤维的外部或外壳的流体。第一端盖可以包含用于第二流体的进口，该第二流体指定为“管-侧”或“孔腔-侧”流体，因为它是通过纤维的内部孔腔的流体。第二端盖包含用来排出孔腔-侧流体的出口。第一流体，指定为“外壳-侧”流体，典型地通过开孔芯部的进口和出口端口(敞开端部)进入和离开外罩，并且典型地离开和重新-进入在加热管隔板之间的芯部中的开孔，借此外壳-侧流体接触纤维的外表面。外壳-侧流体流过在纤维束的纤维之间的空隙，并且可以引导成与纤维长度平行或垂直的流动。

因为加热管隔板将孔腔-侧流体与外壳-侧流体隔离，所以孔腔-侧流体不与外壳-侧流体相混合，并且在孔腔-侧流体与外壳-侧流体之间的转移仅通过空心纤维的壁发生。在纤维壁中的细孔通常用两种流体之一的静止层填充，由于表面张力和/或压力差效应，将另一种流体从孔排除。质量转移和分离通常由扩散引起，该扩散由在两相之间的转移物种的浓度差驱动。典型地，没有对流或大量流动发生跨过薄膜。

在气体/液体分离的情况下，薄膜接触器典型地用疏水空心纤维微孔薄膜建造。由于薄膜是疏水的，并且具有非常小的孔，所以液体将不容易通过孔。薄膜起惰性支撑件的作用，该惰性支撑件将液体和气体相带到直接接触，而没有分散。在两相之间的质量转移由被转移的气体种类的分压差支配。

对于液体系统，在每个孔处的液体/液体界面典型地通过薄膜和液相压力的适当选择而固定。在这种情况下，薄膜也起惰性支撑件的作用，以促进两种不能混合相的直接接触，而没有混合。