分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置，其易于進行維護作業(yè)，在各種使用條件下的耐受性優(yōu)異，在成本方面上有利。分離膜組件（1）中分離膜元件（3）的安裝裝置的密封部件，例如，由石墨制且平面觀察時具有缺圓形的多個缺圓形填密件（7）構(gòu)成。多個缺圓形填密件（7）多層層疊并蓋嵌在分離膜元件（3）的上端部（3a），平面觀察時，上下相鄰的缺圓形填密件（7a）的缺損部（8）和填密件（7b）的缺損部（8）配置在互不相同的位置上，多個缺圓形填密件（7）由管板安裝孔（11）的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部（12）接受，通過擰入緊固件20，多層缺圓形填密件（7）擠壓環(huán)狀承受部（12），從而實現(xiàn)密封。
【專利說明】分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于分離混合氣體或溶液等流體的分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置，尤其涉及分離膜元件的安裝密封結(jié)構(gòu)。更詳細來說，根據(jù)本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置適用于各種氣體分離、溶劑類的脫水等，使用沸石分離膜分離流體的分離膜組件。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為用于分離混合氣體或溶液中的成分的裝置，已知分離膜組件，作為配備在該分離膜組件上的管狀分離膜元件，通常使用整體型的管狀無機分離膜元件，該管狀無機分離膜元件由管狀分離膜元件主體，連接在該分離膜元件主體的一端的致密陶瓷制的連接管和連接在該分離膜元件主體的另一端的致密陶瓷制密封塞形成，所述管狀分離膜元件主體在由氧化鋁、氧化鋯等材料形成的管狀陶瓷多孔基材上包覆具有分子程度大小的微孔的沸石薄膜。
[0003]作為關(guān)于將這種管狀分離膜元件組裝到分離膜組件時的安裝結(jié)構(gòu)的以往的技術(shù)，如下述的專利文獻I所記載，公開有將氟橡膠類等材質(zhì)的O形圈蓋嵌在管狀分離膜元件的上端部，通過擰入緊固件，從上方填堵O形圈，填滿密封空間的結(jié)構(gòu)，或特氟龍(注冊商標(biāo))類材質(zhì)的所謂稱作Omniseal (才△ 二一>)的利用實際操作時產(chǎn)生的壓力差來密封的結(jié)構(gòu)
坐寸ο
[0004]此外，如下述的專利文獻2所記載，還公開有，將金屬環(huán)蓋嵌在管狀分離膜元件的上端部，通過壓蓋密封墊填料密封和加熱膨脹性墊固定在金屬環(huán)上使其密封的結(jié)構(gòu)。
[0005]再有，如下述的專利文獻3所記載，還公開有，將橫截面為梯形的金屬制密封圈蓋嵌在管狀分離膜元件的上端部，通過擰入緊固件將橫截面為梯形的環(huán)擠壓到錐狀的承受部，使其貼緊待密封的面，從而進行密封的結(jié)構(gòu)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利特開2009-226374號公報
[0009]專利文獻2:日本專利實公平6-25760號公報
[0010]專利文獻3:日本專利特開2011-72972號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011](一)要解決的技術(shù)問題
[0012]然而，根據(jù)上述專利文獻I所記載的使用O型圈的以往的方法，由于O型圈是由氟橡膠等柔軟材質(zhì)做成的，因此密封時容易按壓變形，因此，待密封空間容易填滿，能夠確?？煽康拿芊庑裕谴嬖诟邷?、高壓環(huán)境下或處理介質(zhì)上受限制，作為用途僅限于中性溶劑類等的問題。
[0013]此外，根據(jù)上述專利文獻I所記載的使用所謂Omniseal (才Λ二->一>)結(jié)構(gòu)的密封部件的以往的方法，由于密封部件是特氟龍(注冊商標(biāo))類材質(zhì)，因此也存在使用溫度、壓力上受限制的問題，此外，由于在尺寸上不得不采取間隙小的結(jié)構(gòu)，因此在管狀分離膜元件的安裝作業(yè)中，存在比較費事的問題。
[0014]根據(jù)上述專利文獻2所記載的使用金屬環(huán)固定壓蓋密封墊的以往的方法，由于其結(jié)構(gòu)除了壓蓋密封墊以外，還使用加熱膨脹性墊，將管狀分離膜元件安裝在金屬環(huán)上，還要安裝在管板上，因此存在附加部件非常多，管狀分離膜元件的安裝間距必然變大，導(dǎo)致作為分離膜組件的容積效率降低的可能性大的問題。
[0015]根據(jù)上述專利文獻3所記載的使用梯形金屬密封圈的以往的方法，從其結(jié)構(gòu)性方面出發(fā)，楊氏模量小(即，容易變形)的銅、鋁等能夠適用，反之，使用銅或鋁，存在能夠處理的介質(zhì)(流體)受限的問題。
[0016]例如，如果成為與分離膜組件相同材質(zhì)的不銹鋼級別的楊氏模量，則將其用于密封部件，用作用于分離混合氣體、溶液等流體的分離膜組件中的分離膜元件的密封結(jié)構(gòu)，存在實際上狀況困難的問題。
[0017]本發(fā)明的目的在于，提供一種分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置，其解決上述的以往的技術(shù)問題，通過密封部件將分離膜元件安裝在分離膜組件的管板上的作業(yè)，或者分離膜元件的更換等維護作業(yè)的操作性強，在各種使用條件下的耐受性優(yōu)異，并且在成本方面上有利。
[0018](二)技術(shù)方案
[0019]為了實現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案I的發(fā)明是一種分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置，分離膜組件I具備:具有管板10的殼罩2，以懸掛狀且平行安裝在管板10上的多個管狀分離膜元件3，以及用于通過密封部件將各管狀分離膜元件3固定在管板10上的緊固件20，在管板10的分離膜元件3安裝處以貫通狀開有安裝孔11，在安裝孔11的內(nèi)周面下部設(shè)置內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12，同時在安裝孔11的內(nèi)周面上部設(shè)置陰螺紋部14，緊固件20由具有通氣孔23的頂壁21和與頂壁21的外周部相連的筒形下垂壁22構(gòu)成，且在筒形下垂壁22的外周面設(shè)置有陽螺紋部24 ;所述分離膜組件I中，密封部件由平面觀察時具有缺圓形的多個缺圓形填密件7構(gòu)成，使分離膜元件3的上端部3a穿過管板10的安裝孔11，同時，在安裝孔11內(nèi)，多個缺圓形填密件7多層層疊并蓋嵌在分離膜元件3的上端部3a外周面上，平面觀察時，上下相鄰的缺圓形填密件7a的缺損部8和缺圓形填密件7b的缺損部8配置在互不相同的位置上，同時，這些缺圓形填密件7由管板安裝孔11的內(nèi)周面下部的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12接受，緊固件20的筒形下垂壁22嵌入管板10的安裝孔11，緊固件20的陽螺紋部24與安裝孔11的陰螺紋部14螺合，多層缺圓形填密件7通過緊固件20的筒形下垂壁22的頂端部來擠壓安裝孔11周面下部的環(huán)狀承受部12，通過這些缺圓形填密件7，安裝孔11的內(nèi)周面與分離膜元件3的上端部3a外周面被密封。
[0020]在上述技術(shù)方案I所述的分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置中，缺圓形填密件7優(yōu)選為石墨制。
[0021]技術(shù)方案3所述的發(fā)明是一種分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置，所述分離膜組件I具備:具有管板10的殼罩2，以懸掛狀且平行安裝在管板10上的多個管狀分離膜元件3，以及用于通過密封部件將各管狀分離膜元件3固定在管板10上的緊固件20，在管板10的分離膜元件3安裝處以貫通狀開有安裝孔11，在安裝孔11的內(nèi)周面下部設(shè)置內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12，同時在安裝孔11的內(nèi)周面上部設(shè)置陰螺紋部14，緊固件20由具有通氣孔的頂壁和與頂壁的外周部相連的筒形下垂壁22構(gòu)成，且在筒形下垂壁22的外周面設(shè)置有陽螺紋部24 ;在所述分離膜組件I中，密封部件由朝上方開口的橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9構(gòu)成，在管板10的安裝孔11內(nèi)周面下部的環(huán)狀承受部12上設(shè)置頂端向下方逐漸變窄的錐面13，在緊固件20的筒形下垂壁22的下端設(shè)置薄壁頂端部25，所述薄壁頂端部25的厚度設(shè)定成能夠嵌入環(huán)狀承受部12的錐面13下側(cè)的承受部12內(nèi)周面與管狀分離膜元件3的上端部3a外周面之間的間隙，使分離膜元件3的上端部3a穿過管板10的安裝孔11，同時，在安裝孔11內(nèi)，橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9的開口部9a向上地蓋嵌在分離膜元件3的上端部3a外周面上，所述橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9由管板安裝孔11的內(nèi)周面下部的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12接受，緊固件20的筒形下垂壁22嵌入管板10的安裝孔11，緊固件20的陽螺紋部24與安裝孔11的陰螺紋部14螺合，緊固件20的筒形下垂壁22的薄壁頂端部25從上方進入橫截面為凹形的環(huán)狀填密件9的向上開口部9a，通過由所述薄壁頂端部25從上方壓入橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9，金屬薄板制環(huán)狀填密件9沿緊固件20的薄壁頂端部25的外面變形，通過所述變形金屬薄板制環(huán)狀填密件9和緊固件20的薄壁頂端部25，環(huán)狀承受部12的錐面13以及其下側(cè)的承受部12內(nèi)周面與管狀分離膜元件3的上端部3a外周面之間密封。
[0022]在上述技術(shù)方案3所述的分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置中，朝上方開口的橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9優(yōu)選為不銹鋼制。
[0023](三)有益效果
[0024]技術(shù)方案I的發(fā)明是一種分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置中，分離膜組件I具備:具有管板10的殼罩2，以懸掛狀且平行安裝在管板10上的多個管狀分離膜元件3，以及用于通過密封部件將各管狀分離膜元件3固定在管板10上的緊固件20，在管板10的分離膜元件安裝處以貫通狀開有安裝孔11，在安裝孔11的內(nèi)周面下部設(shè)置內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12，同時在安裝孔11的內(nèi)周面上部設(shè)置陰螺紋部14，緊固件20由具有通氣孔23的頂壁21和與頂壁21的外周部相連的筒形下垂壁22構(gòu)成，且在筒形下垂壁22的外周面設(shè)置有陽螺紋部24 ;在所述分離膜組件I中，密封部件由平面觀察時具有缺圓形的多個缺圓形填密件7構(gòu)成，將分離膜元件3的上端部3a穿過管板10的安裝孔11，同時，在安裝孔11內(nèi)，多個缺圓形填密件7多個層疊并蓋嵌在分離膜元件3的上端部3a外周面上，平面觀察時，上下相鄰的缺圓形填密件7a的缺損部8和缺圓形填密件7b的缺損部8配置在互不相同的位置上，同時，這些缺圓形填密件7由管板安裝孔11的內(nèi)周面下部的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12接受，緊固件20的筒形下垂壁22嵌入管板10的安裝孔11，緊固件20的陽螺紋部24與安裝孔11的陰螺紋部14螺合，通過緊固件20的筒形下垂壁22的頂端部，多層缺圓形填密件7擠壓安裝孔11周面下部的環(huán)狀承受部12，通過這些缺圓形填密件7，安裝孔11的內(nèi)周面與分離膜元件3的上端部3a外周面被密封，因此，根據(jù)技術(shù)方案I的發(fā)明產(chǎn)生如下效果:通過密封部件將分離膜元件安裝在分離膜組件的管板上的作業(yè)，或者分離膜元件的更換等維護作業(yè)的操作性強，并且在各種使用條件下的耐受性優(yōu)異，且在成本方面上有利。
[0025]在上述技術(shù)方案I所述的分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置中，缺圓形填密件7優(yōu)選為石墨制。
[0026]技術(shù)方案3所述的發(fā)明是一種分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置中，分離膜組件I具備:具有管板10的殼罩2，以懸掛狀且平行安裝在管板10上的多個管狀分離膜元件3，以及用于通過密封部件將各管狀分離膜元件3固定在管板10上的緊固件20，在管板10的分離膜元件3安裝處以貫通狀打開安裝孔11，在安裝孔11的內(nèi)周面下部設(shè)置內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12，同時在安裝孔11的內(nèi)周面上部設(shè)置陰螺紋部14，緊固件20由具有通氣孔的頂壁和與頂壁的外周部相連的筒形下垂壁22構(gòu)成，且在筒形下垂壁22的外周面設(shè)置有陽螺紋部24 ;在所述分離膜組件I中，密封部件由朝上方開口的橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9構(gòu)成，在管板10的安裝孔11內(nèi)周面下部的環(huán)狀承受部12上設(shè)置頂端向下方逐漸變窄的錐面13，在緊固件20的筒形下垂壁22的下端設(shè)置薄壁頂端部25，所述薄壁頂端部25的厚度設(shè)定成能夠嵌入環(huán)狀承受部12的錐面13下側(cè)的承受部12內(nèi)周面與管狀分離膜元件3的上端部3a外周面之間的間隙，將分離膜元件3的上端部3a穿過管板10的安裝孔11，同時，在安裝孔11內(nèi)，橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9的開口部9a向上地蓋嵌在分離膜元件3的上端部3a外周面上，所述橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9由管板安裝孔11的內(nèi)周面下部的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12接受，緊固件20的筒形下垂壁22嵌入管板10的安裝孔11，緊固件20的陽螺紋部24與安裝孔11的陰螺紋部14螺合，緊固件20的筒形下垂壁22的薄壁頂端部25從上方進入橫截面為凹形的環(huán)狀填密件9的向上開口部9a，通過由所述薄壁頂端部25從上方壓入橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9，金屬薄板制環(huán)狀填密件9沿緊固件20的薄壁頂端部25的外面變形，通過所述變形金屬薄板制環(huán)狀填密件9和緊固件20的薄壁頂端部25，環(huán)狀承受部12的錐面13及其下側(cè)的承受部12內(nèi)周面與管狀分離膜元件3的上端部3a外周面之間密封，因此，根據(jù)技術(shù)方案3的發(fā)明起到如下效果:容易進行通過密封部件將分離膜元件安裝在分離膜組件的管板上的作業(yè)，或者分離膜元件的更換等維護作業(yè)，并且在各種使用條件下的耐受性優(yōu)異，且在成本方面上有利。
[0027]在上述技術(shù)方案3所述的分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置中，朝上方開口的橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9優(yōu)選為不銹鋼制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為表示分離膜元件的一例的縱剖視圖。
[0029]圖2為表示分離膜組件的一例的縱剖視圖。
[0030]圖3為表示本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置的第一實施方式的放大剖視圖。
[0031]圖4為圖3的分離膜元件的安裝裝置所使用的缺圓形填密件的放大立體圖。
[0032]圖5為表示本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置的第二實施方式的放大剖視圖，表示在管狀分離膜元件的上端部安裝了金屬薄板制環(huán)狀填密件的狀態(tài)。
[0033]圖6為圖5的分離膜元件的安裝裝置所使用的金屬薄板制環(huán)狀填密件的部分缺口的放大立體圖。
[0034]圖7為圖5的本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置的放大剖視圖，表示由于蓋嵌在管狀分離膜元件的上端部的緊固件的擰入，金屬薄板制環(huán)狀填密件變形的密封狀態(tài)。
[0035]附圖標(biāo)記說明
[0036]1:分離膜組件
[0037]3:管狀分離膜元件
[0038]3a:上端部[0039]4:分離膜元件主體
[0040]7:缺圓形填密件
[0041]7a:缺圓形填密件
[0042]7b:缺圓形填密件
[0043]8:缺損部
[0044]9:金屬薄板制環(huán)狀填密件
[0045]9a:向上開口部
[0046]10:管板
[0047]11:安裝孔
[0048]12:內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部
[0049]13:錐面
[0050]14:陰螺紋部
[0051]20:緊固件
[0052]22:筒形下垂壁
[0053]24:陽螺紋部
[0054]25:薄壁頂端部
【具體實施方式】
[0055]下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明，但本發(fā)明不限于此。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置適用于各種氣體分離、溶劑類的脫水等，使用沸石分離膜分離流體的分離膜組件。
[0057]圖1為表示管狀分離膜元件3的一例的縱剖視圖。圖2為表示具備圖1的管狀分離膜元件3的分離膜組件I的一例的縱剖視圖。
[0058]首先，在圖1中，管狀分離膜元件3是由管狀分離膜元件主體4，連接在該分離膜元件主體4的一端的致密陶瓷制的連接管5和連接在該分離膜元件主體4的另一端的致密陶瓷制密封塞6形成，使用整體型的管狀無機分離膜元件3，所述管狀分離膜元件主體4在由氧化鋁、氧化鋯等材料形成的管狀陶瓷多孔基材上包覆具有分子大小的微孔的沸石薄膜。
[0059]其次，在圖2中，分離膜組件I在殼罩2內(nèi)的頂壁附近設(shè)置水平狀管板10，在該管板10上，以懸掛狀且平行安裝有所需數(shù)量的上述圖1所示的管狀分離膜元件3。在殼罩2內(nèi)，管板10的下方與管板10呈平行狀地設(shè)置有所需數(shù)量的擋板30。擋板30的安裝數(shù)量根據(jù)殼罩2的大小決定，通常為2?30片。各擋板30上設(shè)置有多個開口部，管狀分離膜元件3貫穿這些開口部。此外，擋板30氣密地連結(jié)在殼罩2的內(nèi)面。
[0060]然后，在殼罩2的體壁上部設(shè)置有被處理流體入口 31,在殼罩2的底壁設(shè)置有被處理流體出口 32，在殼罩2的頂壁中央部設(shè)置有滲透氣體排出口 33。另外，被處理流體入口31和被處理流體出口 32的出入口不限于上述實施方式的情況，也可以相反地配置。
[0061]使用上述多管式的分離膜組件1，例如在分離氫(H2)與二氧化碳(CO2)的混合流體的情況下，從被處理流體入口 31將氫(H2)與二氧化碳(CO2)的混合流體供給殼罩2內(nèi)。從正面觀察，混合流體沿各擋板30之間的間隙和各管狀沸石膜元件3之間的間隙以之字形彎曲行進而通過殼罩2內(nèi)。滲透各管狀膜元件3的二氧化碳(CO2)從滲透氣體排出口 33排出，非滲透流體氫(H2)通過擋板30與各管狀膜元件3之間的間隙和各管狀膜元件3之間的間隙，最終從排出口 32流出。
[0062]另外，作為分離膜組件I的結(jié)構(gòu)，不限于上述實施方式的情況，也可以是管狀分離膜元件3與其外管(圖示省略)成對的雙重管結(jié)構(gòu)。
[0063]圖3為表示本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置的第一實施方式的放大剖視圖。圖4為圖3的分離膜元件的安裝裝置所使用的缺圓形填密件7的放大立體圖。
[0064]該圖中，分離膜組件I具備:具有管板10的殼罩2，以懸掛狀且平行安裝在管板10上的多個管狀分離膜元件3，以及用于通過密封部件將各管狀分離膜元件3固定在管板10上的緊固件20。
[0065]然后，在管板10的分離膜元件3安裝處以貫通狀開有安裝孔11，在安裝孔11的內(nèi)周面下部設(shè)置內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12，同時在安裝孔11的內(nèi)周面上部設(shè)置陰螺紋部14。
[0066]緊固件20由具有通氣孔23的頂壁21和與頂壁的外周部相連的筒形下垂壁22構(gòu)成，且在筒形下垂壁22的外周面設(shè)置有陽螺紋部24。
[0067]分離膜元件3的上端部3a穿過分離膜組件I的管板10的安裝孔11的同時，在安裝孔11內(nèi)，多個缺圓形填密件7多個層疊并蓋嵌在分離膜元件3的上端部3a外周面上，平面觀察時，上下相鄰的缺圓形填密件7a的缺損部8和缺圓形填密件7b的缺損部8配置在互不相同的位置上，同時，這些缺圓形填密件7在該實施方式中，通過金屬制承受環(huán)15，由管板安裝孔11的內(nèi)周面下部的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12接受，緊固件20的筒形下垂壁22嵌入管板10的安裝孔11。
[0068]另外，上述實施方式中，通過將金屬制承受環(huán)15作為缺圓形填密件7的支承件，由此在將分離膜元件3穿過安裝孔11后，能夠?qū)⑷眻A形填密件7與金屬制承受環(huán)15 —同設(shè)置，其結(jié)果，不僅進行安裝分離膜元件3的作業(yè)，還能形成容易穿過的狀態(tài)。
[0069]然后，緊固件20的陽螺紋部24與管板10的安裝孔11的陰螺紋部14螺合，用緊固件20的筒形下垂壁22的頂端部，多層缺圓形填密件7被擠壓在安裝孔11周面下部的環(huán)狀承受部12上，通過這些缺圓形填密件7，安裝孔11的內(nèi)周面與分離膜元件3的上端部3a外周面被密封。
[0070]這里，平面觀察時具有缺圓形的缺圓形填密件7，首先從材質(zhì)的觀點出發(fā)，優(yōu)選為石墨制。即，石墨在高溫、高壓環(huán)境下，和對酸、堿等各種介質(zhì)，均具有廣泛的抗藥性，作為環(huán)狀成型品用通常方式就能夠得到。
[0071]此外，上述石墨制缺圓形填密件7雖然是成型品，但通過將棒狀的石墨加工成型為環(huán)狀的方法制造，不是完整的環(huán)狀，存在缺損部(裂縫)8。
[0072]因此，將上述石墨制缺圓形填密件7層疊兩層以上、優(yōu)選為三層以上，并且在層疊時，考慮到旋轉(zhuǎn)以免缺損部(裂縫)8層疊。例如，如果層疊兩層缺圓形填密件7，則優(yōu)選以180°分配缺損部8的配置，如果層疊三層缺圓形填密件7，則優(yōu)選以120°分配安裝缺損部8。由此，進一步確保了密封性。此外，基于層疊缺圓形填密件7，耐壓性也增強。
[0073]如上所述，本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置，在結(jié)構(gòu)上，使用螺紋結(jié)構(gòu)的緊固件20，通過對多層層疊的石墨制等的缺圓形填密件7施加上下的壓縮力，使各石墨制缺圓形填密件7在水平方向變形為扁平狀，分離膜元件安裝部分的間隙填滿，確保密封。
[0074]根據(jù)上述本發(fā)明的第一實施方式的分離膜元件的安裝裝置，容易進行通過多層層疊的石墨制缺圓形填密件7將分離膜元件3安裝在分離膜組件I的管板10上的作業(yè)，或者更換安裝在分離膜元件3上的多層缺圓形填密件7的維護作業(yè)等的操作，并且在各種使用條件下的耐受性優(yōu)異，并在成本方面上有利。
[0075]其次，圖5為表示本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置的第二實施方式的放大剖視圖，表示在管狀分離膜元件3的上端部3a安裝了金屬薄板制環(huán)狀填密件9的狀態(tài)。圖6為圖5的分離膜元件的安裝裝置所使用的金屬薄板制環(huán)狀填密件9的部分缺口的放大立體圖。
[0076]在所述第二實施方式中，與上述第一實施方式的情況的不同點在于，用于分離膜元件3的安裝裝置的密封部件的形狀。
[0077]S卩，在所述第二實施方式中，密封部件由朝上方開口的橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9構(gòu)成。
[0078]然后，在分離膜組件I的管板10的安裝孔11內(nèi)周面下部的環(huán)狀承受部12上設(shè)置頂端向下方逐漸變窄的錐面13，在緊固件20的筒形下垂壁22的下端設(shè)置薄壁頂端部25，該薄壁頂端部25的厚度設(shè)定成能夠嵌入環(huán)狀承受部12的錐面13下側(cè)的承受部12內(nèi)周面與管狀分離膜元件3的上端部3a外周面之間的間隙。
[0079]將分離膜元件3的上端部3a穿過管板10的安裝孔11，同時，在安裝孔11內(nèi)，橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9的開口部9a向上地蓋嵌在分離膜元件3的上端部3a外周面上，該橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9由管板安裝孔11的內(nèi)周面下部的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12接受。
[0080]然后，如圖7所示，緊固件20的筒形下垂壁22嵌入管板10的安裝孔11，緊固件20的陽螺紋部24與安裝孔11的陰螺紋部14螺合，緊固件20的筒形下垂壁22的薄壁頂端部25從上方進入橫截面為凹形的環(huán)狀填密件9的向上開口部9a，通過由所述薄壁頂端部25從上方壓入橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件9，金屬薄板制環(huán)狀填密件9沿緊固件20的薄壁頂端部25的外面變形，通過所述變形金屬薄板制環(huán)狀填密件9和緊固件20的薄壁頂端部25，環(huán)狀承受部12的錐面13及其下側(cè)的承受部12內(nèi)周面與管狀分離膜元件3的上端部3a外周面之間密封。
[0081]這里，必須設(shè)想，本來，成為管狀膜元件3側(cè)的密封部分的連接管5是致密陶瓷制，該致密陶瓷的楊氏模量高于各種金屬，基本上不變形。
[0082]因此，作為分離膜元件3的安裝裝置，難以設(shè)想根據(jù)如所謂世偉洛克這種金屬固定的密封。因此，優(yōu)選即使是高楊氏模量的不銹鋼制也容易變形的形狀，且通過變形與密封面相配合的形狀。
[0083]本發(fā)明人等鑒于上述方面進行了反復(fù)深入研究，結(jié)果，作為用作分離膜元件3的安裝裝置的密封部件，例如使用厚度為0.1?0.5mm的壁厚薄的不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件，作為其形狀，設(shè)定成朝上方開口的橫截面為凹形(所謂“半月狀”)的不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件9。
[0084]然后，所述朝上方開口的橫截面為凹形的不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件9的開口部9a向上地蓋嵌在分離膜元件3的上端部3a外周面，同時，該環(huán)狀填密件9由管板安裝孔11的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部12接受；另一方面，在所述環(huán)狀承受部12上設(shè)置有頂端向下方逐漸變窄的錐面(下窄錐面)13，通過螺紋結(jié)構(gòu)的緊固件20的薄壁頂端部25向環(huán)狀承受部12的下窄錐面13部分從上方壓向不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件9的環(huán)的上面內(nèi)側(cè)，橫截面為凹形的不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件9變形，其外面與管板10的環(huán)狀承受部12的錐面13及其下側(cè)的承受部12內(nèi)周面和管狀分離膜元件3的上端部3a外周面相配合，從而設(shè)定成密封的結(jié)構(gòu)。
[0085]本發(fā)明的要點在于，根據(jù)本發(fā)明的分離膜元件3的安裝裝置所使用的不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件9，即使是高楊氏模量的不銹鋼制，也能通過使其壁厚變薄，容易進行與分離膜元件3的裝卸，且容易變形，因此能夠可靠地密封。
[0086]根據(jù)本發(fā)明的上述第二實施方式的分離膜元件的安裝裝置，容易進行通過橫截面為凹形的不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件9將分離膜元件3安裝在分離膜組件I的管板10上的作業(yè)，或者更換安裝在分離膜元件3上的不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件9的維護作業(yè)，并且在各種使用條件下的耐受性優(yōu)異，并在成本方面上有利。
[0087]實施例
[0088]下面，對本發(fā)明的實施例進行說明，但本發(fā)明不限于此。
[0089]實施例1
[0090]首先，根據(jù)上述圖3和圖4所示的本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置確認到，在分離膜組件I的管板10的安裝孔11內(nèi)，兩個石墨制缺圓形填密件7兩層層疊并蓋嵌在分離膜元件3的上端部3a外周面，經(jīng)由分離膜元件3安裝石墨制缺圓形填密件7，平面觀察時，使上下相鄰的缺圓形填密件7a的缺損部8和缺圓形填密件7b的缺損部8配置在互不相同的位置上，上述操作步驟易行，沒有難點。
[0091]其次，關(guān)于兩層層疊的石墨制缺圓形填密件7的實際密封性，使用與致密陶瓷制的膜元件連接管5直徑相同的圓柱棒(圖示省略)，來代替分離膜元件3，將管板10的下側(cè)設(shè)定成密閉容器結(jié)構(gòu)，在該密閉容器內(nèi)，由氮(N2)氣制作壓力1.0MPa的加壓狀態(tài)，測量內(nèi)容積已知的密閉容器在一定時間的壓力下降，由此測定了氮(N2)氣的泄漏量。其結(jié)果，測量到每一根分離膜元件的泄漏量為0.15mL/min。
[0092]在例如通過管狀分離膜元件3分離氫(H2)與二氧化碳(C02)的混合流體的情況等實際流體環(huán)境中，估算了上述泄漏量存在何種程度的影響。滲透性能差的分離膜元件3評價為其漏泄嚴重，但假設(shè)使用滲透性能非常低至2.0X 10_8mol/ (m2.s.Pa)(例如C02分離膜的情況下，作為其性能目標(biāo)值，目標(biāo)是1.0X10_6mol/ (m2.s.Pa)左右)的分離膜元件3，如果假定相當(dāng)于測量的泄漏量的原料氣體泄漏至滲透側(cè)，則分離系數(shù)α =250的分離膜元件3的分離性能降低至分離系數(shù)α =240前后的程度，作為實際情況是完全沒有問題的級別。
[0093]在這里所謂“對于混合流體的分離系數(shù)α ”是，例如，在通過管狀分離膜元件3分離氫(H2)與二氧化碳(CO2)的混合流體的情況下，向殼罩2內(nèi)供給氫(H2)與二氧化碳(CO2)的混合流體，使二氧化碳(CO2)滲透管狀分離膜元件3的情況下，根據(jù)以管狀膜元件3的沸石膜相隔的供給側(cè)和滲透側(cè)的氣體濃度，用(滲透側(cè)的CO2濃度/滲透側(cè)的H2濃度)/ (供給側(cè)的CO2濃度/供給側(cè)的H2濃度)計算。
[0094]實施例2
[0095]首先，用上述圖5?圖7所示的本發(fā)明的分離膜元件的安裝裝置確認到，通過不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件9將分離膜元件3安裝在分離膜組件I的管板10上，上述操作程序易行，沒有難點。[0096]其次，關(guān)于不銹鋼薄板制環(huán)狀填密件9的實際密封性，實施了與上述實施例1的情況相同的試驗的結(jié)果，測量到每一根分離膜元件的泄漏量為0.13mL/min，此外，即便有關(guān)對在實際流體環(huán)境中的分離系數(shù)α的影響的估算，也與上述實施例1的兩層層疊的石墨制缺圓形填密件7的情況為同等級別，在實際情況中是完全沒有問題的級別。
【權(quán)利要求】
1.一種分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置，其特征在于，分離膜組件(I)具備:具有管板(10)的殼罩(2)，以懸掛狀且平行安裝在管板(10)上的多個管狀分離膜元件(3)，以及用于通過密封部件將各管狀分離膜元件(3)固定在管板(10)上的緊固件(20)，在管板(10)的分離膜元件安裝處以貫通狀開有安裝孔(11)，在安裝孔(11)的內(nèi)周面下部設(shè)置內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部(12)，同時在安裝孔(11)的內(nèi)周面上部設(shè)置陰螺紋部(14)，緊固件(20)由具有通氣孔(23)的頂壁(21)和與頂壁的外周部相連的筒形下垂壁(22)構(gòu)成，且在筒形下垂壁(22)的外周面設(shè)置有陽螺紋部(24);在所述分離膜組件(I)中，密封部件由平面觀察時具有缺圓形的多個缺圓形填密件(7)構(gòu)成，將分離膜元件(3)的上端部(3a)穿過管板(10)的安裝孔(11)，同時，在安裝孔(11)內(nèi)，多個缺圓形填密件(7)多層層疊并蓋嵌在分離膜元件(3)的上端部(3a)外周面上，平面觀察時，上下相鄰的缺圓形填密件(7a)的缺損部(8)和缺圓形填密件(7b)的缺損部(8)配置在互不相同的位置上，同時，這些缺圓形填密件(7)由管板安裝孔(11)的內(nèi)周面下部的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部(12)接受，緊固件(20)的筒形下垂壁(22)嵌入管板(10)的安裝孔(11)，緊固件(20)的陽螺紋部(24)與安裝孔(11)的陰螺紋部(14)螺合，多個缺圓形填密件(7)通過緊固件(20)的筒形下垂壁(22)的頂端部擠壓安裝孔(11)周面下部的環(huán)狀承受部(12)，通過這些缺圓形填密件(7)，安裝孔(11)的內(nèi)周面與分離膜元件(3)的上端部(3a)外周面被密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置，其特征在于，缺圓形填密件(7)為石墨制。
3.一種分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置，其特征在于，分離膜組件(I)具備:具有管板(10)的殼罩(2)，以懸掛狀且平行安裝在管板(10)上的多個管狀分離膜元件(3)，以及用于通過密封部件將各管狀分離膜元件(3)固定在管板(10)上的緊固件(20)，在管板(10)的分離膜元件安裝處以貫`通狀開有安裝孔(11)，在安裝孔(11)的內(nèi)周面下部設(shè)置內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部(12)，同時在安裝孔(11)的內(nèi)周面上部設(shè)置陰螺紋部(14)，緊固件(20)由具有通氣孔的頂壁和與頂壁的外周部相連的筒形下垂壁(22)構(gòu)成，且在筒形下垂壁(22)的外周面上設(shè)置有陽螺紋部(24);在所述分離膜組件(I)中，密封部件由朝上方開口的橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件(9)構(gòu)成，在管板(10)的安裝孔(11)內(nèi)周面下部的環(huán)狀承受部(12)上設(shè)置頂端向下方逐漸變窄的錐面(13)，在緊固件(20)的筒形下垂壁(22)的下端設(shè)置薄壁頂端部(25)，所述薄壁頂端部(25)的厚度設(shè)定成能夠嵌入環(huán)狀承受部(12)的錐面(13)下側(cè)的承受部(12)內(nèi)周面與管狀分離膜元件(3)的上端部(3a)外周面之間的間隙，使分離膜元件(3)的上端部(3a)穿過管板(10)的安裝孔(11)，同時，在安裝孔(11)內(nèi)，橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件(9)的開口部(9a)向上地蓋嵌在分離膜元件(3)的上端部(3a)外周面上，所述橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件(9)由管板安裝孔(11)的內(nèi)周面下部的內(nèi)側(cè)突出環(huán)狀承受部(12)接受，緊固件(20)的筒形下垂壁(22)嵌入管板(10)的安裝孔(11)，緊固件(20)的陽螺紋部(24)與安裝孔(11)的陰螺紋部(14)螺合，緊固件(20)的筒形下垂壁(22)的薄壁頂端部(25)從上方進入橫截面為凹形的環(huán)狀填密件(9)的向上開口部(9a)，通過由所述薄壁頂端部(25)從上方壓入橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件(9)，金屬薄板制環(huán)狀填密件(9)沿緊固件(20)的薄壁頂端部(25)的外面變形，通過所述變形金屬薄板制環(huán)狀填密件(9)和緊固件(20)的薄壁頂端部(25)，環(huán)狀承受部(12)的錐面(13)以及其下側(cè)的承受部(12)內(nèi)周面與管狀分離膜元件(3)的上端部(3a)外周面之間密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分離膜組件中的分離膜元件的安裝裝置，其特征在于，朝上方開口的橫截面為凹形的金屬薄板制環(huán)狀填密件(9)為不銹鋼制。
【文檔編號】B01D63/00GK103619447SQ201280023231
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月17日
【發(fā)明者】藤田優(yōu), 高木義信, 淺利祥廣 申請人:日立造船株式會社