一种多层复合气体分离膜组件的制作方法

1.本实用新型涉及气体分离膜领域，具体涉及一种多层复合气体分离膜组件。


背景技术：

2.随着人类活动对全球气候的影响，气候危机的影响范围越来越大，几近无处不在。由于全球变暖，我们正在经历热浪、洪水、干旱、森林火灾和海平面上升等一系列灾害性天气气候事件。全球平均气温正以前所未有的速度上升，全球变暖水平保持在相比工业化前不超过1.5℃以下的可能性迅速降低，人类跨越不可逆转的翻转点的风险也在增加。温室气体排放是气候变暖的重要原因。温室气体排放有多种，但主要是二氧化碳，占73%。因此，有效捕集二氧化碳是减轻气候变暖的重要举措。常规的胺吸收法为代表的第一代碳捕集技术应用最为广泛，但也存在着成本高、能耗大和溶剂污染等问题。研究表明，如果采用胺吸收技术从烟气中去除90%的二氧化碳，预计电费将增加50%-90%。膜分离技术具有能耗低、无溶剂挥发、占地面积小和放大效果容易等优点，被认为是一种很有前途的二氧化碳捕集技术。基于气体膜本身的多功能层的特性，研究能够用于工业化生产的膜组件成为急需解决的问题。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本实用新型提供一种能够用于工业化生产的多层复合气体分离膜组件。
4.其技术方案是：包括产品气收集管、产品气收集管导流布、产品气导流布、膜片、无纺布及进气侧格网；所述产品气收集管上设有若干产品气收集孔；所述产品气收集管导流布的前段固定并缠绕于产品气收集管的外围；所述产品气导流布包括若干组，第一组的前端焊接于产品气收集管导流布的后段上，其余组依次焊接于前一组产品气导流布的前端；所述膜片、无纺布及进气侧格网装配成若干集合体，各集合体套装于相应各组产品气导流布内侧；所述集合体包括中间层、次外层及最外层，中间层是进气侧格网，次外层是包裹进气侧格网的对折无纺布，最外层是包裹无纺布的对折膜片，对折膜片的对折线后侧外边缘通过涂胶与对应的产品气导流布边缘粘结密封。
5.所述产品气收集管导流布设为一组，由裁切后的相同两页背靠背排列而成；产品气收集管导流布的前段两侧涂胶密封。
6.所述产品气导流布每组均由裁切后的相同两页背靠背排列而成。
7.所述进气侧格网设有相互交错的横筋与纵筋。
8.所述横筋与纵筋相交位置形成凸点。
9.所述横筋与纵筋的交错夹角为75
°‑
105
°
。
10.所述横筋与纵筋的交错夹角为90
°
。
11.所述产品气导流布在布置焊接线时设置3个焊接点。
12.所述焊接点的宽度设为30-50mm。
13.所述无纺布采用聚酯无纺布。
14.本实用新型主要具有如下优势：
15.1.本实用新型结构合理，非常适合工业化生产。
16.2.通过在进气侧格网的横筋与纵筋相交处设置凸点以形成气体湍流，有效防止气体在气体分离膜进气侧滞留；同时产品气导流布采用两页背靠背排列方式使流道排气畅通，防止因产品气浓度上升造成气体分离膜两侧浓度差减小。因此，本实用新型能够有效控制气体分离膜两侧的浓度差恒定，从根本上消除浓差极化现象，避免因浓差极化而导致分离效果变差的不良后果。
17.3.通过在进气侧格网与气体分离膜之间设置无纺布，能够有效避免膜片功能层的损伤。
18.4.将产品气收集管导流布前段收卷于产品气收集管，确保产品气收集管均匀透气，有利于提高分离工作效率。
19.5.分离膜组件连接顺畅、密封良好，有利于提高分离工作质量。
附图说明
20.图1为本实用新型结构布局示意图；
21.图2为本实用新型产品气导流布背靠背排列状态侧视示意图；
22.图3为本实用新型进气侧格网使用状态正视示意图；
23.图4为本实用新型进气侧格网使用状态侧视示意图；
24.图5为本实用新型组件卷制并缠绕玻纤网格带状态示意图；
25.图中： 1-产品气收集管，2-产品气收集管导流布，2.1-产品气收集管导流布的前段，2.2-产品气收集管导流布的后段，3-焊接点，4-产品气导流布，5-膜片，6-进气侧格网，7-无纺布，8-导流布胶线，9-膜片胶线，10-产品气收集孔，11-玻纤网格带，12-进气方向，13-正面支撑，14-正面流道，15-背面支撑，16-纵筋，17-横筋，18-凸点，19-支撑流道。
具体实施方式
26.下面结合实施例及附图对本实用新型进行详细描述。
27.实施例1
28.参见图1、图2、图3、图4。一种多层复合气体分离膜组件，包括产品气收集管1、产品气收集管导流布2、产品气导流布4、膜片5、无纺布7及进气侧格网6。产品气收集管1上设有若干产品气收集孔10。产品气收集管导流布的前段2.1固定并缠绕于产品气收集管1的外围。产品气导流布4包括若干组，第一组的前端焊接于产品气收集管导流布的后段2.2上，其余组依次焊接于前一组产品气导流布4的前端。膜片5、无纺布7及进气侧格网6装配成若干集合体，各集合体套装于相应各组产品气导流布4内侧。集合体包括中间层、次外层及最外层，中间层是进气侧格网6，次外层是包裹进气侧格网6的对折无纺布7，最外层是包裹无纺布7的对折膜片5，对折膜片5的对折线后侧外边缘通过涂胶与对应的产品气导流布4边缘粘结密封。
29.实施例2
30.参见图1、图2、图3、图4。一种多层复合气体分离膜组件，在实施例1记载的技术方
案基础上，产品气收集管导流布2设为一组，由裁切后的相同两页背靠背排列而成；产品气收集管导流布的前段2.1两侧涂胶密封。产品气导流布4每组均由裁切后的相同两页背靠背排列而成。产品气收集管导流布2及产品气导流布4背靠背排列，故有正面支撑13及背面支撑15，正面支撑13之间则为正面流道14，相当于增加一倍的导流层，且减小气体输送阻力，有利于产品气从两侧更快速的均匀导出。
31.实施例3
32.参见图1、图2、图3、图4。一种多层复合气体分离膜组件，在实施例1记载的技术方案基础上，进气侧格网6设有相互交错的横筋17与纵筋16，在横筋17与纵筋16相交位置形成凸点18。在凸点18之间形成支撑流道19，便于气体通过；同时气流在经过进气侧格网6时，凸点18处形成湍流，有效防止气体滞留，有利于破解浓差极化难题。
33.实施例4
34.参见图1、图2、图3、图4。一种多层复合气体分离膜组件，在实施例3记载的技术方案基础上，横筋17与纵筋16的交错夹角为75
°‑
105
°
，优选为90
°
，既有利于结构的牢固性，又有利于气流的顺畅性。
35.实施例5
36.参见图1、图2、图3、图4。一种多层复合气体分离膜组件，在实施例1记载的技术方案基础上，产品气导流布4在布置焊接线时设置3个焊接点3，焊接点3的宽度设为30-50mm，这样既能保持较高的连接强度，又不会因阻碍面积过大而影响产气的排出。
37.实施例6
38.参见图1、图2、图3、图4。一种多层复合气体分离膜组件，在实施例1记载的技术方案基础上，无纺布7采用聚酯无纺布，透气速率大于2.5cm3/cm2/s；优选日本帝人集团e074型号无纺布，因为经生产验证此款无纺布孔隙分布更均匀、厚度更均匀。之所以在进气侧格网6与膜片5之间增加一层无纺布7，主要是考虑到：膜片5保护层厚度在20nm，强度不足以支撑进气侧格网6的凸点18的压褶，无纺布7的设置可以保护膜片5免受损伤。
39.现将本实用新型的基本工作原理简介如下：
40.参见图1、图2、图3、图4及图5。多层复合气体分离膜组件的卷制可采用目前市面常规8寸反渗透膜元件的卷膜设备，例如九章膜公司自主开发的8040ro膜卷制设备。卷制时，通过缠绕机构以适当的张力将玻纤网格带11缠绕在收紧的圆柱状卷上，要避免损伤膜片功能层。进气侧格网6的支撑流道19是原料气流通的进出通道，初始原料气从一端进入，尾气从另一端出去；在压力驱动下，初始原料气中的二氧化碳气体会透过无纺布后7快速通过膜片5；由于产品气导流布4与对折的膜片5密封成一个u型袋，通过膜片5的二氧化碳气体接着流进产品气导流布4，随后进入产品气收集管导流布2，最后通过产品气收集孔10导入产品气收集管1，从产品气收集管1的产品气出口端送出。