[发明专利]一种中空纤维分子筛膜组件及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种中空纤维分子筛膜组件及其有机溶剂渗透汽化脱水的工艺，主要解决中空纤维分子筛膜在渗透汽化有机溶剂脱水过程中的密封问题，属于无机膜领域。

背景技术

膜分离是近年来发展起来的一种分离技术，它可根据物质的分子动力学直径或亲疏水差异进行分离。沸石分子筛膜是一类具有规则微孔道结构的无机膜材料，其孔径在1nm以下，借助孔道的吸附选择性或分子筛分特性，沸石分子筛膜能够实现不同分子间的分离。在有机物的脱水提纯与精制领域，NaA分子筛管式膜已经成功应用于工业化生产，并建成100多套渗透汽化分离装置。然而，已商业化的管式膜组件存在膜装填密度低、单位体积有效过滤面积小、分离效率低、制造成本高等问题，因而限制着分子筛膜应用领域的拓展。

中空纤维分子筛膜外径小(通常<2mm)，可显著提高分子筛膜的装填密度。中国专利CN200910193335.9、CN201010249630.4、CN201110236263.9报道了中空纤维陶瓷支撑体用于沸石分子筛膜的制备方法，专利CN201210064435.3提出了一种分子筛膜的批量化制备方法，但缺少中空纤维分子筛膜用于有机溶剂渗透汽化脱水膜组件的设计与封装方法。专利CN200710025876.1公布了一种中空纤维陶瓷膜组件，组件经高温(>900℃)处理实现组件密封。分子筛膜所承受温度一般较低，例如已商品化NaA分子筛膜使用温度通常不超过200℃，否则会破坏膜结构使其丧失分离性能，因此该方法不能用于分子筛膜组件的封装。针对有机溶剂的渗透汽化脱水，设计开发中空纤维分子筛膜组件，解决中空纤维膜的排布与密封问题，是中空纤维分子筛膜规模化应用的前提。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种中空纤维分子筛膜组件，解决中空纤维分子筛膜密封问题，同时解决膜元件的模块化组装，实现膜元件方便快捷的拆卸和更换。本发明的另一目的是提供了利用上述中空纤维分子筛膜组件的有机溶剂渗透汽化脱水的工艺。

本发明的技术方案为：一种中空纤维分子筛膜组件，其特征在于：由中空纤维分子筛膜元件9、孔板2、壳体5、夹套8、端头1和封头6组成：其中壳体5上有夹套8，中空纤维分子筛膜元件的中空敞开端7固定于孔板2中，装有膜元件的孔板2置于壳体5中，壳体5上端、孔板2和端头1通过螺杆10密封连接；壳体5下端和封头6通过螺杆10密封连接；端头1中部设有抽真空接口E，封头6中部设有阀门3，夹套8下部设有换热介质进口A,夹套8下部设有换热介质出口C，壳体5的下部设有有机溶剂进口B，壳体5的上部设有有机溶剂出口D。

其中孔板2与端头1和壳体5之间、封头6与壳体5之间均装有密封圈11。

中空纤维分子筛膜4经常规的排布、灌胶和固化三道工序制备而成。如图3所示，中空纤维分子筛膜的中空敞开端呈圆形、圆环形、三角形、四边形、五边形或六边形排布，液态密封材料填充中空纤维分子筛膜外侧空间，经固化后形成中空纤维分子筛膜元件。

本发明采用液态密封材料对中空纤维分子筛膜进行灌装密封，使密封材料填充中空纤维分子筛膜外侧空间，同时保持中空纤维分子筛膜端头为中空敞开，静置固化。优选采用的液态密封材料为环氧树脂、有机硅密封胶、无机密封剂、聚氨酯密封胶或丙烯酸酯密封胶。

优选中空纤维分子筛膜元件在孔板上以圆形、三角形、四边形、五边形或六边形为基本结构单元并列排布（见图2）；中空纤维分子筛膜元件的中空敞开端7通过螺纹、卡箍或胶黏方式固定于孔板2，方便拆卸和更换。

优选孔板上中空纤维分子筛膜元件的数量为1-100；中空纤维分子筛膜元件包含1-5000根中空纤维分子筛膜，其长度为60-800mm。

优选所述的壳体与夹套内部的间距d为3-200mm。

优选上述孔板、壳体、端头和封头为不锈钢材质。

本发明还提供了利用上述的中空纤维分子筛膜组件的有机溶剂渗透汽化脱水的工艺，其具体步骤为：有机溶剂以气态或液态形式通过有机溶剂进口B进入膜组件，渗透组分透过中空纤维分子筛膜4后经抽真空的接口E移走，脱水后有机溶剂经有机溶剂出口D流出组件，脱水过程中蒸汽或导热油等换热介质通过换热介质进口B和换热介质出口D进出膜组件夹套8，维持中空纤维分子筛膜组件内的操作温度为30-150℃，操作压力为0-0.3MPa。阀门(3)用于排放组件内残留液体。

有益效果：