改進(jìn)的接觸器、筒、組件、系統(tǒng)和相關(guān)方法
【專利摘要】本申請(qǐng)涉及高壓螺旋形中空纖維薄膜纖維容納模塊或接觸器，包括：高壓模塊容器或外殼；一對(duì)端蓋；液體端口和至少一個(gè)氣體端口；以及至少一個(gè)薄膜筒，其中，在薄膜筒外側(cè)、在模塊罩內(nèi)側(cè)、在薄膜筒外側(cè)和模塊罩內(nèi)側(cè)、和/或在殼與罩之間，每個(gè)所述模塊或接觸器具有一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物，和/或類似物。
【專利說(shuō)明】改進(jìn)的接觸器、筒、組件、系統(tǒng)和相關(guān)方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案
[0002]本申請(qǐng)要求2011年9月12日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)61/533，434的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述申請(qǐng)以引用的方式全部并入本文。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)涉及新的或改進(jìn)的薄膜接觸器、模塊、筒、組件(包括殼體、外殼、襯墊、墊片等等)、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。在至少選定實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、筒、組件、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。在至少某些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用新的或改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的新的或改進(jìn)的裝置和/或方法。在至少特別可能的優(yōu)選實(shí)施方案中，新的或改進(jìn)的接觸器具有高壓容器或外殼，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。
_4]發(fā)明背景
[0005]薄膜接觸器或模塊可以用于多種目的，這些目的包括但不限于從液體中除去夾帶氣體、將液體去氣泡、過(guò)濾液體，和/或?qū)怏w添加到液體中。薄膜接觸器已知用在多種不同的應(yīng)用中，例如，薄膜接觸器可以用來(lái)從印刷用油墨中除去夾帶氣體。
[0006]薄膜接觸器也可以提供完成流體分離，例如，氣體/氣體、氣體/液體和液體/液體(其可以包含液體/溶解固體)分離的手段。薄膜接觸器通常用來(lái)使兩種不混溶的流體相(例如，第一液體和第二液體，或氣體和液體)彼此接觸，以實(shí)現(xiàn)來(lái)自一種流體的一種或多種成分與另一種流體的分離，和/或來(lái)自一種流體的一種或多種成分到另一種流體的轉(zhuǎn)移。
[0007]中空纖維薄膜接觸器通常包括微孔中空纖維束，和包圍纖維束的剛性殼體或外殼。殼體可以設(shè)有四個(gè)流體端口:用來(lái)引入第一流體的進(jìn)口、用來(lái)排出第一流體的出口、用來(lái)引入第二流體的進(jìn)口，以及用來(lái)排出第二流體的出口。中空纖維可以在兩個(gè)端部都被裝在外殼內(nèi)，以形成聚合物管板，這些聚合物管板具有纖維孔，這些纖維孔在每個(gè)端部上通到殼體的公共第一和第二端蓋部分中。在“管側(cè)”或“孔腔側(cè)”接觸器中，第一端蓋可以包含用于第一流體的進(jìn)口，第一流體指定為“管側(cè)”或“孔腔側(cè)”流體，因?yàn)槠涫谴┻^(guò)纖維的內(nèi)部孔腔的流體。第二端蓋可以包含用來(lái)排出孔腔側(cè)流體的出口。第二流體(指定為“殼體側(cè)”流體)通常通過(guò)進(jìn)口和出口端口進(jìn)入和離開外殼，這些進(jìn)口和出口端口布置在管板之間，借此殼體側(cè)流體接觸纖維的外表面，流過(guò)在纖維束的纖維之間的空隙，并且可以定向成與纖維長(zhǎng)度平行或垂直的流動(dòng)。作為實(shí)例，Prasad等人的美國(guó)專利號(hào)5，352，361可以幫助在殼體內(nèi)跨過(guò)中空纖維薄膜的流體接觸的背景理解，所述專利以引用的方式整體并入本文。[0008]在“殼體側(cè)”接觸器中，接觸器可以包括中央芯部，中央芯部穿過(guò)端蓋并且具有第一端部，第一端部充當(dāng)?shù)谝涣黧w的進(jìn)口，第一流體指定為“殼體側(cè)”流體，因?yàn)槠涫窃竭^(guò)中空纖維的外部或殼體的流體。第一端蓋可以包含用于第二流體的進(jìn)口，第二流體指定為“管側(cè)或“孔腔側(cè)”流體，因?yàn)槠涫谴┻^(guò)纖維的內(nèi)部孔腔的流體。第二端蓋可以包含用于排出孔腔側(cè)流體的出口。第一流體(指定為“殼體側(cè)”流體)通常通過(guò)開孔芯部的進(jìn)口和出口端口(敞開端部)進(jìn)入和離開外殼，并且通常離開和重新進(jìn)入在管板之間的芯部中的開孔，借此殼體側(cè)流體接觸纖維的外表面。殼體側(cè)流體流過(guò)在纖維束的纖維之間的空隙，并且可以定向成與纖維長(zhǎng)度平行或垂直的流動(dòng)。
[0009]因?yàn)楣馨鍖⒖浊粋?cè)流體與殼體側(cè)流體分離，所以孔腔側(cè)流體不與殼體側(cè)流體相混合，并且僅在孔腔側(cè)流體與殼體側(cè)流體之間的轉(zhuǎn)移通過(guò)中空纖維的壁發(fā)生。在纖維壁中的細(xì)孔通常用兩種流體中的一種的靜止層填充，由于表面張力和/或壓力差效應(yīng)，將另一種流體從孔排除。質(zhì)量轉(zhuǎn)移和分離通常由擴(kuò)散引起，這個(gè)擴(kuò)散由在兩相之間的轉(zhuǎn)移物質(zhì)的濃度或壓力差驅(qū)動(dòng)。通常，跨過(guò)薄膜不發(fā)生對(duì)流或總體流動(dòng)。
[0010]在氣體/液體分離的情況下，薄膜接觸器通常用疏水中空纖維微孔薄膜制造。由于薄膜是疏水的并且具有非常小的孔，所以液體將不容易穿過(guò)孔。薄膜充當(dāng)惰性載體，惰性載體使液相和氣相直接接觸，而沒(méi)有分散。在兩相之間的質(zhì)量轉(zhuǎn)移由被轉(zhuǎn)移的氣體物質(zhì)的分壓差支配。
[0011]對(duì)于液體系統(tǒng)，在每個(gè)孔處的液體/液體界面通常通過(guò)薄膜和液相壓力的適當(dāng)選擇而固定。在這種情況下，薄膜也充當(dāng)惰性載體，以促進(jìn)兩種不相溶的相的直接接觸，而沒(méi)有混合。
[0012]此等已知薄膜接觸器可用于各種應(yīng)用，這些應(yīng)用包括成分與流體的分離，或?qū)⒁环N流體的成分轉(zhuǎn)移到另一種流體。例如，薄膜接觸器可用來(lái)從流出流中除去污染物。在多種工業(yè)過(guò)程中，作為副產(chǎn)品產(chǎn)生污染流出流。鑒于環(huán)保關(guān)注和/或改進(jìn)過(guò)程效率的努力，常常希望的是，從流出流中除去一種或多種污染物，以使得污染物不污染環(huán)境，不會(huì)不利地影響裝備，或者使得其可以再循環(huán)?，F(xiàn)有工業(yè)過(guò)程常常必須升級(jí)，以減少環(huán)境排放和/或提高效率。因此，常常產(chǎn)生對(duì)于過(guò)程和系統(tǒng)的下列需要，即整個(gè)過(guò)程和系統(tǒng)可以經(jīng)濟(jì)地改進(jìn)現(xiàn)有工廠或過(guò)程，以減少排放、保護(hù)裝備、再循環(huán)、和/或提高效率。
[0013]幾個(gè)因素可能在薄膜接觸器的設(shè)計(jì)方面是重要的，這些因素包括分離特性、成本、壓降、重量和效率。跨過(guò)接觸器的壓降應(yīng)該低，以減少對(duì)于更貴的高壓裝備的需要。低壓降在以下改進(jìn)項(xiàng)目中特別重要，即其中薄膜接觸器要添加在流出過(guò)程流的排出點(diǎn)處，因?yàn)樵谶@個(gè)點(diǎn)處的過(guò)程壓力通常為大氣壓力或接近大氣壓力。質(zhì)量轉(zhuǎn)移的高效率對(duì)于減小接觸器的尺寸是希望的。低重量對(duì)于降低安裝和維護(hù)成本是希望的，并且在海上應(yīng)用中特別重要。至少某些現(xiàn)有薄膜接觸器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于特定應(yīng)用、對(duì)于極端條件等等，在滿足這些目標(biāo)的方面不完全滿意。例如，典型薄膜接觸器的殼體部分顯著地增加其重量和費(fèi)用。殼體型接觸器也通常必須在升高壓力下操作。
[0014]能夠分 離流體的擋板式薄膜接觸器是已知的，例如，參見美國(guó)專利號(hào)5，264，171、5，352，361和5，938，922，這些專利中的每個(gè)以引用的方式整體并入本文。此等接觸器中的至少某些可以包括開孔中心管、圍繞管的多根中空纖維、固定中空纖維的端部的管板、位于管板之間的擋板，以及包圍管、纖維、管板和擋板的殼體。與在美國(guó)專利號(hào)5，938，922專利中公開的不同，纖維通常在擋板處是敞開的，以使得通過(guò)中空纖維孔腔從一個(gè)管板到另一個(gè)管板有流體連通。美國(guó)專利號(hào)5，938，922公開了使纖維在擋板處封閉，以防止在管板之間的纖維的中點(diǎn)附近通過(guò)中空纖維孔腔的流體連通。
[0015]此等接觸器具有多種工業(yè)應(yīng)用，這些接觸器能夠分離流體，例如，將溶解氣體與水分離。這些應(yīng)用包括:用于鍋爐或發(fā)電廠渦輪機(jī)的防銹系統(tǒng)；用于飲用水、冷卻水或熱水管道的防銹系統(tǒng)；用于電子工業(yè)(例如，在制造期間沖洗半導(dǎo)體晶片)的超純水源；超聲波清洗過(guò)程；用于食品加工的水源，等等。
[0016]上述應(yīng)用中的兩種特別令人感興趣。其是在水管道中的防銹和用于電子工業(yè)的超純水源。在每個(gè)應(yīng)用中，從水中除去溶解氧極為重要。在水管道中，氧與溶解鐵或來(lái)自管道的鐵反應(yīng)而形成可能沉淀的鐵銹。在飲用水中，鐵銹沉淀物令人討厭，并且引起污染；并且在管道中，其可能引起管子的阻塞。在電子工業(yè)中，超純水用來(lái)在制造期間沖洗半導(dǎo)體晶片。在沖洗水中的溶解氧可能蝕刻晶片的表面，并且毀壞表面；其也可能涂敷晶片表面，并且妨礙有效沖洗。因此，從水中除去溶解氣體極為重要。
[0017]而且，大多數(shù)薄膜接觸器的當(dāng)前設(shè)計(jì)對(duì)于某些應(yīng)用是有效的，但可能具有某些問(wèn)題或限制，這些問(wèn)題或限制與如下有關(guān):例如，大流量液體和/或高壓液體的脫氣，例如，在約50gpm或更大和/或約300psi或更大下的海水；高壓等級(jí)；ASME代碼等級(jí)；客戶熟悉性和接受度；高成本；大重量；金屬或其它腐蝕性材料的使用；模塊性；可更換獨(dú)立筒；端口選項(xiàng)；模塊尺寸；模塊陣列尺寸；高壓筒；過(guò)長(zhǎng)纖維；液體流速；氣體濃度變化；不允許商業(yè)生產(chǎn)；低循環(huán)壽命；低壓力等級(jí)；筒故障等等。
[0018]高流速、高壓薄膜接觸器長(zhǎng)期一直是令薄膜接觸器開發(fā)者感興趣的主題。例如，選定氣體轉(zhuǎn)移薄膜接觸器可以處置高流速(高達(dá)400gpm)和高壓(高達(dá)300psi)液體，這些選定氣體轉(zhuǎn)移薄膜接觸器由Liqu1-Cel business of Membrana-Char1tte開發(fā)和制造，Liqu1-Cel business of Membrana-Charlotte是位于北卡羅來(lái)納州夏洛特的Celgard,LLC公司的部門。
[0019]除例如Liqu1-Cel? Extra-Flow?薄膜接觸器系統(tǒng)和Liqu1-Cel? 8X80英寸高壓薄膜接觸器系統(tǒng)的最近使用之外，大多數(shù)大規(guī)模的工業(yè)脫氣系統(tǒng)仍然利用非常大的真空塔，以將水、海水等等脫氣。例如，發(fā)電廠和海上石油鉆機(jī)通常使用大的真空塔(30英尺高或更高)，以將水、生產(chǎn)用水、儲(chǔ)罐水、海水、鹽水等等脫氣。獨(dú)特的Liqu1-Cel? 8X80英寸高壓薄膜接觸器由 Liqu1-Cel business of Membrana-Char1tte 開發(fā)和制造，Liqu1-Celbusiness of Membrana-Charlotte是位于北卡羅來(lái)納州夏洛特的Celgard, LLC公司的部門，并且如2011年2月17日公開的美國(guó)公開的專利申請(qǐng)2011/0036240A1中的至少一個(gè)實(shí)施方案所描述和展示，所述專利申請(qǐng)是基于Taylor等人在2010年8月16日提交的標(biāo)題為“High Pressure Liquid Degassing Membrane Contactors and Methods ofManufacturing and Use”的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)12/857，199,所述申請(qǐng)以引用的方式全部并入本文。在至少選定實(shí)施方案中，美國(guó)公開的申請(qǐng)2011/0036240A1的高壓薄膜接觸器具有包圍至少一個(gè)薄膜筒的高壓容器或外殼，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板，和殼體或罩殼。
[0020]仍然需要具有比已知的薄膜接觸器改進(jìn)的特性的新的或改進(jìn)的薄膜接觸器，以用于特定應(yīng)用、用于極端條件等等。而且，需要開發(fā)用于將液體脫氣的新的或改進(jìn)的接觸器和系統(tǒng)。此外，需要具有比已知的薄膜接觸器、方法等等改進(jìn)的特性的改進(jìn)的微孔中空纖維薄膜設(shè)備和/或方法。更進(jìn)一步地，需要新的或改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器，其可能允許相對(duì)較小、模塊化、脫氣模塊在工業(yè)過(guò)程中、在發(fā)電廠處、在海上石油鉆機(jī)或鉆探平臺(tái)上使用，以代替或加強(qiáng)真空塔，而提供模塊性和可更換筒等等的益處。再進(jìn)一步地，需要新的或改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器和其制造和/或使用方法、新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器和/或其制造和/或使用方法、新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣系統(tǒng)等等。甚至還進(jìn)一步地，需要新的或改進(jìn)的薄膜接觸器、筒、組件、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、筒、組件、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；用改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的新的或改進(jìn)的裝置和/或方法；和/或具有高壓容器或外殼的新的或改進(jìn)的接觸器，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。
發(fā)明概要
[0021]提供此等新的或改進(jìn)的薄膜接觸器、模塊、筒、組件(包括殼體、外殼、襯墊、墊片等等)、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；和/或用于將液體脫氣的接觸器和系統(tǒng)、液體脫氣薄膜接觸器、脫氣模塊、可更換筒、液體脫氣薄膜接觸器和其制造和/或使用方法、高壓液體脫氣薄膜接觸器和/或其制造和/或使用方法、高壓液體脫氣系統(tǒng)、筒、組件、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；用新的或改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的裝置和/或方法；具有高壓容器或外殼的接觸器，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等；解決或滿足上述需要和/或本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案可能涉及的其它需要的微孔中空纖維薄膜設(shè)備和/或方法等等。
[0022]本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案至少解決如下需要:新的或改進(jìn)的薄膜接觸器、筒、組件、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、筒、組件、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；用改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的新的或改進(jìn)的裝置和/或方法；具有高壓容器或外殼的新的或改進(jìn)的接觸器，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間等等的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。
[0023]本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案或方面涉及新的或改進(jìn)的薄膜接觸器、筒、組件(包括殼體、外殼、襯墊、墊片等等)、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。在至少選定實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、筒、組件、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。在至少某些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用新的或改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的新的或改進(jìn)的裝置和/或方法。在至少特別可能的優(yōu)選實(shí)施方案中，新的或改進(jìn)的接觸器具有高壓容器或外殼，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間等等的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。
[0024]本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案或目的至少解決如下需要:具有比已知的薄膜接觸器改進(jìn)的特性的改進(jìn)的薄膜接觸器，以用于特定應(yīng)用、用于極端條件等等；改進(jìn)的微孔中空纖維薄膜設(shè)備和/或方法等等。
[0025]本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案或目的至少解決如下需要:具有其中改進(jìn)的筒的改進(jìn)的薄膜接觸器，以用于特定應(yīng)用、用于極端條件等等。
[0026]本發(fā)明的至少某些可能優(yōu)選實(shí)施方案涉及新的或改進(jìn)的薄膜接觸器、筒、殼體、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、殼體和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、筒、殼體、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；用改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、殼體和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的新的或改進(jìn)的裝置和/或方法；具有高壓容器或外殼的新的或改進(jìn)的接觸器，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上等等的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。
[0027]本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案至少解決如下需要:改進(jìn)的薄膜接觸器、筒、殼體、組件、系統(tǒng)、其制造和使用方法，和增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、殼體、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的方法；改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、薄膜接觸器、筒、殼體、組件、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法；用改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的改進(jìn)的方法；具有高壓容器或外殼的改進(jìn)的接觸器，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間等等的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)方面，據(jù)發(fā)現(xiàn)，由于在將高壓施加到接觸器(參見圖1)時(shí)在環(huán)氧樹脂/殼體界面處的高應(yīng)力集中，故某些高壓接觸器的某些中空纖維筒經(jīng)歷環(huán)氧樹脂分層。這種升高的應(yīng)力集中是由筒殼體擴(kuò)展引起的直到其達(dá)到高壓外殼的內(nèi)表面(例如，在筒的外部與RO容器的內(nèi)部之間的間隙足以使筒殼體向外擴(kuò)展并給環(huán)氧樹脂/殼體界面加應(yīng)力)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案，據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將襯墊、墊片、部件、墊子、環(huán)形物、帶狀物、突出物等等添加到與環(huán)氧樹脂/殼體界面相距給定的距離的筒殼體的外部(例如，具有給定的厚度(例如，約0.005〃-0.060〃)的聚乙烯(PE)膠帶纏繞體，與環(huán)氧樹脂/殼體界面相距給定的距離(例如，約0.1-0.5"))，有可能移動(dòng)峰值應(yīng)力集中遠(yuǎn)離環(huán)氧樹脂/殼體界面，且由此避免在將高壓施加到接觸器(參見圖2)時(shí)在環(huán)氧樹脂/殼體界面處的環(huán)氧樹脂分層。筒殼體強(qiáng)大到足以在這個(gè)新的位置支持更高的應(yīng)力。可能優(yōu)選PE膠帶具有約0.005〃-0.015〃的厚度和約1.5〃-3.0〃的寬度。根據(jù)特定實(shí)例，使用約2〃寬和約0.0065〃厚的PE膠帶將可能優(yōu)選襯墊形成在筒殼體的每個(gè)端部附近，并且將殼體在每個(gè)端部附近纏繞兩次(每8"直徑筒殼體端部使用約50.24"膠帶)。
[0029]可以使用其它襯墊或墊片選擇而不是PE膠帶。例如，可以使用其它膠帶材料，例如，聚四氟乙烯、尼龍、聚丙烯(PP)和其它熱塑性塑料。而且，薄的襯墊材料可以纏繞筒，而不使用膠帶?？梢允褂萌缢芰?、金屬或紙的材料。襯墊不需要是持續(xù)的纏繞。也可以使用間斷地放置在筒殼體周邊附近的襯墊。襯墊或墊片可以添加到筒殼體(黏附、膠合、焊接或以其它方式固定在適當(dāng)?shù)奈恢?、可以是殼體的一部分(機(jī)械加工、鑄造、模制或以其它方式形成的整體部件)或兩者。此外，襯墊或墊片可以在筒上、外殼上、在筒和外殼兩者上，和/或在筒與外殼之間。對(duì)于至少某些可能優(yōu)選實(shí)施方案，優(yōu)選的是，襯墊或墊片可以添加到筒殼體外部或形成為筒殼體的一部分(因?yàn)闉榱吮阌谥圃欤瑸榱耸褂矛F(xiàn)成的RO壓力容器等等，將襯墊或墊片添加到接觸器外殼的內(nèi)部可能更困難、昂貴或并不是那么有利的)。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)特定實(shí)施方案，據(jù)發(fā)現(xiàn)，襯墊理想情況下位于沒(méi)有襯墊時(shí)與殼體和外殼之間的接觸點(diǎn)相同的距離的位置。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，在將筒插入接觸器外殼之前，將襯墊、墊片、部件、墊子、環(huán)形物、帶狀物、纏繞體、突出物、部件等等添加到與至少接近筒的每個(gè)端部的環(huán)氧樹脂/殼體界面內(nèi)部相距給定距離的筒殼體的外部減少或消除了在環(huán)氧樹脂/殼體界面處的環(huán)氧樹脂分層，和/或提供了將液體脫氣的新的或改進(jìn)的筒、薄膜接觸器、接觸器和系統(tǒng)；液體脫氣薄膜接觸器、脫氣模塊、可更換筒、液體脫氣薄膜接觸器和其制造和/或使用方法；高壓液體脫氣薄膜接觸器和/或其制造和/或使用方法；高壓液體脫氣系統(tǒng)、筒、殼體、組件、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；用新的或改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、殼體、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的裝置和/或方法；具有高壓容器或外殼的接觸器，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等；微孔中空纖維薄膜設(shè)備和/或方法等等。
[0032]根據(jù)至少選定實(shí)施方案，本發(fā)明涉及用高壓中空纖維薄膜接觸器將具有一種或多種夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣。優(yōu)選地，接觸器具有高壓容器或外殼，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間等等的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。更優(yōu)選地，中空纖維的孔腔與殘氣(洗提氣體)、真空、或兩者流體連通，并且待被脫氣(或去氣泡)的液體通過(guò)開孔芯部的敞開端部進(jìn)入接觸器，并且通過(guò)芯部開孔徑向離開，跨過(guò)中空纖維的第一部分的外部(殼體側(cè)面或殼體側(cè))，選擇性地越過(guò)至少一個(gè)擋板并且跨過(guò)中空纖維的另一部分的外部，通過(guò)開孔返回到芯部，以及在較少溶解或夾帶氣體的情況下離開接觸器。夾帶或溶解氣體從液體跨過(guò)中空纖維薄膜擴(kuò)散或通過(guò)，并且進(jìn)入孔腔中。
[0033]在至少選定實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及高壓液體脫氣薄膜接觸器，其具有高壓容器或外殼，高壓容器或外殼通常用在反滲透(RO)裝備中(而不是用在液體脫氣薄膜接觸器中)。此等RO高壓容器或外殼可能需要修改或改進(jìn)，以使?jié)B入物或氣體端口在真空或降低壓力條件下正確地起作用。大多數(shù)RO高壓容器或外殼具有端口，這些端口設(shè)計(jì)成在壓力下而不是在真空下工作。
[0034]在至少某些可能優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用薄膜接觸器將具有一種或多種溶解或夾帶氣體的液體脫氣，薄膜接觸器包括一個(gè)或多個(gè)中空纖維薄膜筒，這些中空纖維薄膜筒適于配合在高壓容器或外殼內(nèi)。優(yōu)選地，接觸器具有高壓容器或外殼，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定所述中空纖維的每個(gè)端部的管板、可選擋板、殼體，和在殼體上等等的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。優(yōu)選地，中空纖維孔腔與殘氣(或洗提氣體)、真空或兩者流體連通，并且待被脫氣(或去氣泡)的液體通過(guò)開孔芯部的敞開端部進(jìn)入接觸器，并且徑向離開芯部開孔，跨過(guò)在殼體內(nèi)的薄膜的外部，選擇性地跨過(guò)擋板并且跨過(guò)在殼體內(nèi)的薄膜的其它部分的外部，通過(guò)其它開孔重新進(jìn)入芯部，以及在較少夾帶或溶解氣體的情況下離開接觸器。因此，接觸器是殼體側(cè)液體接觸器，并且溶解或夾帶氣體從液體跨過(guò)薄膜擴(kuò)散，并且進(jìn)入孔腔中(并且通過(guò)側(cè)部或端部氣體或真空端口擴(kuò)散出去)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，新的或改進(jìn)的薄膜接觸器解決現(xiàn)有接觸器的缺點(diǎn)；對(duì)于一些應(yīng)用是有效的；適用于高流速液體和/或高壓液體的脫氣，例如，在約50gpm或更大和/或約300psi或更高下的海水；具有高壓等級(jí)；具有ASME代碼等級(jí)；將具有立即奏效的客戶熟悉性和接受度；具有比較低的成本；具有比較輕的重量；不使用金屬或其它腐蝕性材料；不使用PVC ;是模塊化的；具有可更換獨(dú)立筒；提供端口選項(xiàng)；具有模塊尺寸；具有模塊陣列尺寸；具有高壓筒；不具有過(guò)長(zhǎng)纖維；適應(yīng)高的液體流速；消除或減少氣體濃度變化；允許商業(yè)生廣等等。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案，新的或改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器允許相對(duì)較小、模塊化、脫氣模塊在工業(yè)過(guò)程中、在發(fā)電廠處、在海上石油鉆機(jī)或鉆探平臺(tái)上使用，以代替或加強(qiáng)真空塔，而提供模塊性和可更換筒等等的益處。因此，本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案提供新的或改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器，其解決對(duì)于新的或改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器和/或其制造和/或使用方法的需要。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器或模塊包括高壓外殼和在其中的至少一個(gè)新的或改進(jìn)的脫氣筒?？赡軆?yōu)選的是，高壓外殼是標(biāo)準(zhǔn)(或改進(jìn)或修改)、ASME合格反滲透(RO)或水凈化高壓外殼或容器(由例如聚丙烯、聚碳酸酯、不銹鋼、耐腐蝕長(zhǎng)絲纏繞玻璃纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹脂管制成，具有例如150pS1、250pS1、300pS1、400psi或600psi的壓力等級(jí)，并且具有例如3、4或6個(gè)端口，和在每個(gè)端部處的端蓋)；并且新的或改進(jìn)的脫氣筒是獨(dú)立中空纖維薄膜筒，其適于配合在高壓外殼或容器中。
[0038]在至少一個(gè)特定實(shí)施方案中，此新的或改進(jìn)的獨(dú)立液體薄膜接觸器筒可以包括:開孔中心管；第一墊，其包含多個(gè)第一中空纖維薄膜，每個(gè)第一中空纖維薄膜具有第一端部和第二端部，第一端部和第二端部都是敞開的；可選擋板，其將中空纖維墊分離成兩個(gè)區(qū)域；筒殼體或罩殼(例如，細(xì)長(zhǎng)的圓柱形部件)；在殼體上的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等；以及在每個(gè)端部處的封裝。第一薄膜端部和第二薄膜端部是敞開的，例如，以允許洗提氣體或殘氣通過(guò)其中?？赡軆?yōu)選的是，擋板由中心管連接器和由環(huán)氧樹脂形成，中心管連接器接合中心管的第一段和第二段，在穿過(guò)中空纖維墊的整個(gè)厚度纏繞形成壩或塊的同時(shí)，將環(huán)氧樹脂涂敷在墊或束的中心中的中心管連接器上。也可能優(yōu)選的是，封裝由環(huán)氧樹脂制成；并且切去封裝的端部，以在封裝之后形成敞開的第一端部和第二端部。
[0039]根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案，中心管在筒的每個(gè)端部中形成開口，并且沿其長(zhǎng)度開孔，以供液體流過(guò)筒和越過(guò)中空纖維。在筒的每個(gè)端部中的中心管開口適于與在高壓外殼或容器的端蓋中的各自的端口流體連通。例如，空心或管狀適配器或管子可以用來(lái)將筒開口與在端蓋中的端口相連接。
[0040]根據(jù)至少選定實(shí)施方案，優(yōu)選高壓脫氣模塊在單個(gè)RO高壓外殼中包括兩個(gè)或更多個(gè)新的或改進(jìn)的筒。根據(jù)至少特別可能優(yōu)選實(shí)施方案，高壓脫氣模塊在單個(gè)高壓外殼或容器中包括兩個(gè)或更多個(gè)新的或改進(jìn)的筒，在相鄰?fù)仓g具有足夠空間以提供環(huán)形區(qū)域，環(huán)形區(qū)域充當(dāng)在模塊中的孔腔的長(zhǎng)度內(nèi)的混合腔室或‘氣體濃度平衡間隙’。這個(gè)腔室或間隙允許在最靠近中心管的孔腔內(nèi)的殘氣一路向外到最遠(yuǎn)直徑，以在模塊的長(zhǎng)度內(nèi)(在筒之間)重新混合和平衡。這樣做允許纖維的驅(qū)動(dòng)力在纖維的效率最高處(在中心管處)增大，并且在纖維的效率最低處(在最外直徑處)減小。最終結(jié)果可能是，與沒(méi)有這種特征具有相等薄膜面積的模塊相比，整體性能顯著提高。在一個(gè)實(shí)例中，8X40英寸模塊(具有兩個(gè)薄膜筒的8〃X40〃接觸器，這兩個(gè)薄膜筒在其間具有間隙)的溶解氧(DO)除去效率顯著地比常規(guī)的脫氣模塊好(在IOOgpm以下)，即使薄膜區(qū)域大致相等。
[0041]根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案，優(yōu)選RO外殼為8〃 X 40〃或8〃 X 80〃R0外殼(例如，耐腐蝕長(zhǎng)絲纏繞纖維加強(qiáng)塑料(FRP)壓力容器)，并且薄膜筒的長(zhǎng)度是約20〃、40〃或80〃。
[0042]根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案，兩個(gè)或更多個(gè)8〃 X 40〃或8〃 X 80〃脫氣模塊的陣列由具有連接在一起的6個(gè)端口 RO外殼的模塊形成。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器或模塊包括高壓外殼或容器和在其中的至少一個(gè)新的或改進(jìn)的脫氣筒?？赡軆?yōu)選的是，高壓外殼是標(biāo)準(zhǔn)(或修改或改進(jìn))、ASME合格反滲透(RO)或水凈化壓力外殼或容器(由例如聚丙烯、聚碳酸酯、不銹鋼、耐腐蝕長(zhǎng)絲纏繞玻璃纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹脂管、玻璃纖維加強(qiáng)塑料(FRP)、增強(qiáng)熱固性樹脂管(RTRP)等等制成)，具有例如150ps1、250ps1、300ps1、400psi或600psi的壓力等級(jí)，并且具有例如4或6個(gè)端口和在每個(gè)端部處的端蓋；并且新的或改進(jìn)的脫氣筒是獨(dú)立中空纖維薄膜筒，其適于配合在RO高壓外殼中。
[0044]此外，優(yōu)選薄膜接觸器可以為多種應(yīng)用提供模塊化選項(xiàng)，并且其可以放在建筑物的實(shí)際任何區(qū)域中。這些薄膜接觸器可以迅速地置換新系統(tǒng)以及多個(gè)較舊系統(tǒng)中的強(qiáng)制通風(fēng)除氣器和真空塔。
[0045]新的或改進(jìn)的薄膜接觸器優(yōu)選地使用可商購(gòu)獲得的材料(例如，玻璃纖維高壓外殼、ABS筒殼體、聚丙烯中空纖維、環(huán)氧樹脂封裝)、容納容器和端蓋組件。封裝材料優(yōu)選地是環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂用在由北卡羅來(lái)納州的Membrana-Charlotte of Charlotte制造的多種其它Liqu1-Cel?產(chǎn)品中，并且已經(jīng)在本領(lǐng)域中獲證多年。優(yōu)選的高性能Celgard? X40和X50微孔疏水聚丙烯中空纖維對(duì)于從水中除去溶解CO2和O2都是非常具有成本效益的。
[0046]此等優(yōu)選設(shè)備可以清潔得足以用在半導(dǎo)體廠的裝配環(huán)路中。更具體來(lái)說(shuō)，其可以用來(lái)給大型裝配系統(tǒng)脫氧和給在TFT工廠中使用的大水流脫氧。另外，這些設(shè)備可以提供用來(lái)在混合床或EDI技術(shù)之前除去二氧化碳(CO2)的完美解決方案，以消除或減少化學(xué)制品使用并且改進(jìn)離開這些技術(shù)的水質(zhì)。這些設(shè)備也可以用在鍋爐給水應(yīng)用中，用來(lái)除去氧氣(O2)，以保護(hù)鍋爐和管路不受腐蝕。在鍋爐應(yīng)用中，這些設(shè)備也可以具有較低操作成本，這是因?yàn)榻档土朔趴疹l率，并且對(duì)于接觸器系統(tǒng)操作要求較少能量。
[0047]對(duì)于材料、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、使用及更換進(jìn)行的優(yōu)選變化允許優(yōu)選設(shè)備的更有利經(jīng)濟(jì)性，這些優(yōu)選設(shè)備用于許多大型工業(yè)和裝配應(yīng)用。如果純度和FDA合規(guī)性在最終應(yīng)用中是重要的，那么高純度8"X40"或8X80"薄膜接觸器實(shí)施方案適于這些最終使用。
[0048]根據(jù)至少選定可能優(yōu)選實(shí)施方案，本薄膜接觸器(或薄膜筒)利用成束的、陣列的或纏繞的多個(gè)微孔中空纖維。例如，本薄膜接觸器優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)薄膜筒，每個(gè)薄膜筒具有數(shù)千根Celgard?或Membrana微孔聚烯烴(PO)中空纖維，例如，疏水聚丙烯(PP)或聚甲基戊烯(PMP，或聚(4-甲基-1-戊烯))中空纖維，這些中空纖維被編織成纏繞分配管的陣列，分配管具有可選中央擋板。在優(yōu)選操作期間，液體流過(guò)中空纖維的殼體側(cè)面或殼體側(cè)(外側(cè))。優(yōu)選設(shè)計(jì)包括在接觸器(或筒)中在中空纖維束中間的擋板，擋板引導(dǎo)液體徑向跨過(guò)陣列。洗提氣體或真空分離地或者組合地施加在中空纖維的孔腔側(cè)面或孔腔側(cè)(內(nèi)側(cè))上。
[0049]因?yàn)槠涫杷裕瑑?yōu)選薄膜充當(dāng)惰性載體，以允許在氣相與液相之間的直接接觸，而沒(méi)有分散。在液體中的溶解氣體通過(guò)相對(duì)于氣體流將較高壓力施加到液體流上而行進(jìn)穿過(guò)孔。
[0050]本發(fā)明的薄膜接觸器可以在全世界使用，用來(lái)在半導(dǎo)體、電力、制藥、攝影、食品和飲料和多種其它工業(yè)中，將氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)和氮?dú)?N2)添加到不同液體中或?qū)⑵鋸牟煌后w中除去。此等接觸器也可以用來(lái)將氣體添加到液體中，以增強(qiáng)兆聲波清洗。飲料工業(yè)期望用于碳酸化作用、氮化作用和O2除去的薄膜接觸器。這些僅反映各種應(yīng)用的幾個(gè)實(shí)例，其中可以使用本薄膜接觸器。
[0051]另外，Membrana-Charlotte提供液環(huán)式真空泵、噴射器和Orbisphere傳感器，以補(bǔ)足此等薄膜接觸器。
[0052]本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案、方法、系統(tǒng)和/或目的涉及用新的或改進(jìn)的薄膜接觸器和/或筒將液體脫氣。例如，將具有溶解氣體的液體引入到接觸器中，接觸器連接到洗提氣體和/或真空源。接觸器(或一個(gè)或多個(gè)筒)優(yōu)選地具有開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定纖維的每個(gè)端部的管板，和具有在殼體上的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等的殼體。芯部具有至少一個(gè)敞開端部，并且中空纖維具有至少一個(gè)敞開端部以提供氣體和液體開口。殼體包圍纖維、管板和芯部。中空纖維孔腔與洗提氣體和/或真空源流體連通。作為實(shí)例，液體通過(guò)芯部的敞開端部進(jìn)入接觸器，通過(guò)開孔徑向離開芯部，跨過(guò)在殼體內(nèi)的薄膜的外部，通過(guò)開孔重新進(jìn)入芯部，以及離開接觸器(或筒)。由此，溶解氣體從液體跨過(guò)薄膜擴(kuò)散到孔腔中。離開接觸器或接觸器陣列的脫氣或去氣泡液體可以具有小于lOOppb，優(yōu)選地小于50ppb,更優(yōu)選地小于20ppb的溶解氣體含量(或殘余O2)。根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)可能優(yōu)選實(shí)施方案，擋板位于管板之間，并且中空纖維為在擋板處敞開或封閉的纖維。[0053]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，提供新穎的或改進(jìn)的接觸器、接觸器陣列，和/或用于將液體脫氣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)此等接觸器或陣列。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案，用于將液體脫氣的系統(tǒng)包括包含氣體的液體源、真空源和至少一個(gè)接觸器，所述接觸器具有外殼或容器(例如，高壓外殼)和適于接收在外殼中的一個(gè)或多個(gè)筒，并且所述接觸器包括開孔芯部或中央開口、管板在每個(gè)端部上的多個(gè)微孔中空纖維、在管板與殼體或罩殼之間的一個(gè)或多個(gè)可選擋板，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。液體源優(yōu)選地與芯部或開口的一個(gè)端部流體連通。真空源優(yōu)選地通過(guò)至少一個(gè)管板與中空纖維的孔腔流體連通。液體優(yōu)選地從芯部或開口中通過(guò)，跨過(guò)纖維，繞過(guò)擋板，跨過(guò)纖維，以及返回到芯部中。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)目的，提供新的或改進(jìn)的薄膜接觸器、筒、組件(包括殼體、外殼、襯墊、墊片等等)、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。根據(jù)本發(fā)明的至少另一目的，提供新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、筒、組件、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的至少又一目的，提供用新的或改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的新的或改進(jìn)的裝置和/或方法。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)特定目的，提供具有高壓容器或外殼的新的或改進(jìn)的接觸器，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)可能優(yōu)選目的，提供新的或改進(jìn)的螺旋型中空纖維薄膜含織物筒和模塊，其包含導(dǎo)流擋板，以用于分離和其它相接觸應(yīng)用。
[0059]本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案的另一目的是提供此等筒和模塊，在這些筒和模塊中，導(dǎo)流擋板被軸向定位成促進(jìn)流體貫穿中空纖維束的徑向流動(dòng)。
[0060]本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案的又一目的是提供此等筒和模塊，在這些筒和模塊中，進(jìn)給流體流在芯部的一部分附近和/或通過(guò)其被導(dǎo)向，并且隨后向外導(dǎo)向到束的周緣。
[0061]本發(fā)明的至少特定實(shí)施方案的又一目的是提供多種筒和模塊設(shè)計(jì)，其產(chǎn)生徑向進(jìn)給流體流型，對(duì)于特定期望的薄膜接觸狀態(tài)，可以選擇這些徑向進(jìn)給流體流型。
[0062]本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案的另一個(gè)目的是提供用于建造改進(jìn)的接觸器和/或筒的方法。
[0063]將在下面的討論中陳述其它目的和實(shí)施方案。
[0064]本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案涉及用多個(gè)新的或改進(jìn)的高壓薄膜接觸器或筒的串聯(lián)或并聯(lián)陣列或系統(tǒng)將例如海水的液體脫氣。將具有溶解氣體的液體引入到陣列或系統(tǒng)的接觸器中，并且將接觸器連接到殘氣、洗提氣體和/或真空源。優(yōu)選地，每個(gè)接觸器具有高壓外殼或容器和至少一個(gè)薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定纖維的每個(gè)端部的管板，和圓柱形殼體。更優(yōu)選地，每個(gè)接觸器具有在殼體外部上、在外殼內(nèi)部上、在殼體外部和外殼內(nèi)部上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。最優(yōu)選地，每個(gè)接觸器具有在殼體外部上并且適于在接觸器在壓力下時(shí)接觸外殼內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。殼體大體上包圍纖維、管板和芯部。更優(yōu)選地，中空纖維孔腔與殘氣、洗提氣體和/或真空源流體連通。液體優(yōu)選地通過(guò)芯部的敞開端部的延伸部進(jìn)入接觸器，徑向離開芯部，跨過(guò)在殼體內(nèi)的薄膜，繞至少一個(gè)擋板流動(dòng)，以及通過(guò)芯部的另一個(gè)敞開端部的延伸部離開接觸器。由此，溶解氣體從液體跨過(guò)薄膜擴(kuò)散到孔腔中。離開多個(gè)高壓薄膜接觸器的陣列或系統(tǒng)的液體可以具有小于IOppb的溶解氣體含量。多個(gè)高壓薄膜接觸器的陣列或系統(tǒng)優(yōu)選是至少三個(gè)高壓薄膜接觸器的滑撬式或托盤式活動(dòng)陣列，每個(gè)高壓薄膜接觸器具有高壓外殼或容器和在其中的至少一個(gè)薄膜筒。優(yōu)選陣列或系統(tǒng)具有多個(gè)高壓薄膜接觸器，每個(gè)高壓薄膜接觸器具有RO高壓外殼或容器。優(yōu)選陣列或系統(tǒng)具有多個(gè)高壓薄膜接觸器，每個(gè)高壓薄膜接觸器包括至少兩個(gè)薄膜筒，這兩個(gè)薄膜筒在其間具有可選氣體平衡間隙。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的至少選定可能優(yōu)選實(shí)施方案，提供高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器的改進(jìn)，其包含:1)高壓模塊外殼或容器，其具有細(xì)長(zhǎng)圓柱形的中央開口 ；2)一對(duì)端蓋，其適于配合在所述模塊外殼的端部中或其上；3)液體端部端口，其在所述端蓋的每個(gè)中；4)至少一個(gè)氣體端口，其在所述端蓋的至少一個(gè)中，或在所述模塊外殼的側(cè)面中優(yōu)選地靠近其一個(gè)端部；5)至少一個(gè)薄膜筒,其適于配合在所述模塊外殼的所述細(xì)長(zhǎng)圓柱形的中央開口中，每個(gè)薄膜筒包含:a.多個(gè)中空纖維薄膜，每個(gè)中空纖維薄膜具有孔腔和殼體或外部，所述薄膜被形成為織物狀陣列，在這個(gè)織物狀陣列中，中空纖維大體是相互平行的并且優(yōu)選地構(gòu)成織物緯線，并且由構(gòu)成織物經(jīng)線的長(zhǎng)絲按間隔開關(guān)系保持；b.將陣列在軸線上纏繞成螺旋纏繞薄膜束，軸線大體平行于中空纖維，螺旋纏繞薄膜束具有兩個(gè)束端部和圓柱形外表面；c.兩個(gè)束端部的每個(gè)在樹脂封裝材料中封裝，樹脂封裝材料用來(lái)將束端部密封到相鄰單塊管板中，在兩塊管板之間的束的一部分沒(méi)有封裝材料，以形成殼體側(cè)區(qū)域，并且中空纖維的孔腔端部構(gòu)成束端部的第一端部，第一端部被暴露并且與筒的外部連通；d.筒殼體或罩殼,其具有第一殼體端部、第二殼體端部和圓柱形殼體內(nèi)部,并且適于成形為包含薄膜束，與第一筒殼體端部相鄰的管板(封裝)將第一束端部密封到圓柱形殼體內(nèi)部，包含束的所述筒殼體限定兩個(gè)區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域通過(guò)薄膜相互連通，這兩個(gè)區(qū)域包括:(i)殼體側(cè)空間，其在管板之間的束部分的外面并且在殼體內(nèi)；以及(ii)孔腔側(cè)空間，其包括中空纖維孔腔和第一束端部；6)其中所述端蓋的第一個(gè)的內(nèi)面和與第一筒殼體端部相鄰的所述模塊外殼的內(nèi)部，與第一筒殼體端部、ο形環(huán)密封件和第一束端部一起，密封第一模塊外殼端部并且限定第一腔室，第一腔室與薄膜孔腔連通；7)其中所述端蓋的第二個(gè)的內(nèi)面和與第二筒殼體端部相鄰的所述模塊外殼的內(nèi)部，與第二筒殼體端部、ο形環(huán)密封件和第二束端部一起，密封第二模塊外殼端部并且限定第二腔室，第二腔室與薄膜孔腔連通；8)所述液體端部端口可操作地連接到每個(gè)所述薄膜筒的殼體側(cè)空間，并且布置成允許穿過(guò)其的流體注入和抽出；9)至少一個(gè)氣體端口與第一腔室和第二腔室中的至少一個(gè)連通，并且布置成允許穿過(guò)其的氣體注入和抽出；以及10)其中每個(gè)模塊或接觸器具有在筒殼體外部上、在模塊外殼內(nèi)部上、在筒殼體外部和模塊外殼內(nèi)部上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。更優(yōu)選地，每個(gè)高壓模塊或接觸器具有在筒殼體外部上并且適于在模塊或筒在壓力下時(shí)接觸模塊外殼內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。[0066]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:11)至少兩個(gè)氣體端口，使一個(gè)氣體端口在所述端蓋的至少每一個(gè)的每一個(gè)中，或在所述模塊外殼的在其每個(gè)端部附近的每側(cè)中。
[0067]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:12)至少兩個(gè)薄膜筒，其適于配合在所述模塊外殼中。
[0068]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:13)在所述薄膜筒的每一個(gè)中的空心卷筒，其具有縱軸和圓柱形外表面、軸向鉆孔和沿表面的開孔，這些開孔與鉆孔連通。
[0069]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:14)中空纖維的兩個(gè)孔腔端部都暴露，并且與束的外部連通。
[0070]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:15)其中所述模塊外殼是高壓容器或外殼，例如，RO高壓容器。
[0071]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:16)其中筒殼體或罩殼不必支撐高壓，因?yàn)槟K外殼將防止筒殼體破裂，并且如果筒殼體在壓力下膨脹，那么模塊外殼將包含和約束筒殼體。
[0072]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:17)其中在筒殼體外部上、模塊外殼內(nèi)部上、筒殼體外部和模塊外殼內(nèi)部上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等優(yōu)選地移動(dòng)峰值應(yīng)力集中遠(yuǎn)離環(huán)氧樹脂/殼體界面，且由此避免在將高壓施加到模塊、接觸器或筒時(shí)在環(huán)氧樹脂/殼體界面處的環(huán)氧樹脂分層。
[0073]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:18)其中一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等在筒殼體外部上，并且在將高壓施加到模塊、接觸器或筒時(shí)接觸模塊外殼內(nèi)部。
[0074]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:19)其中在筒殼體在壓力下膨脹時(shí)，在筒殼體外部上的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等接觸模塊外殼內(nèi)部，并且模塊外殼將包含和約束筒殼體。
[0075]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:20)其中如果筒殼體在壓力下膨脹或失效，那么模塊外殼將包含和約束筒殼體。
[0076]以上改進(jìn)的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器進(jìn)一步包含:21)如果其失效，那么模塊外殼和端蓋將包含和約束薄膜筒。
[0077]本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案也提供用于以上螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊和/或筒的制造和/或使用方法。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，至少某些目的提供對(duì)于一些應(yīng)用有效的接觸器或模塊，這些接觸器或模塊:適用于高流速液體和/或高壓液體的脫氣，例如，在約50gpm或更大和/或約300psi或更聞下的海水；具有聞壓等級(jí)；具有ASME代碼等級(jí)；具有客戶熟悉性和接受度；具有較低成本；具有較輕的重量；不使用金屬或其它腐蝕性材料；具有模塊性；具有可更換獨(dú)立筒；具有端口選項(xiàng)；具有不同的模塊尺寸；具有不同的模塊陣列尺寸；包括高壓筒；不具有過(guò)長(zhǎng)纖維；具有高液體流速；消除或減少氣體濃度變化；允許商業(yè)生產(chǎn)
坐坐寸寸ο[0079]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，至少某些目的提供非金屬、非PVC、模塊化、高流速、高壓薄膜接觸器，這些接觸器長(zhǎng)期一直是令薄膜開發(fā)者感興趣的主題，這些接觸器可以代替或加強(qiáng)大型真空塔，以將水、海水等等脫氣(例如，在發(fā)電廠處、在海上石油鉆機(jī)上等等，將水、生產(chǎn)用水、儲(chǔ)罐水、海水、鹽水等等脫氣)。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，至少某些目的提供改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器，其允許相對(duì)較小、模塊化、脫氣模塊在工業(yè)過(guò)程中、在發(fā)電廠處、在海上石油鉆機(jī)或鉆探平臺(tái)上使用，以代替或加強(qiáng)真空塔而提供模塊性和可更換筒的益處；和/或提供改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器，和/或其制造和/或使用方法等等。
[0081]其它實(shí)施方案和/或各種實(shí)施方案可以在下面的討論中被描述或詳細(xì)說(shuō)明，并且限定在所附權(quán)利要求書中。
[0082]附圖簡(jiǎn)沭
[0083]為了說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案或方面，在附圖中示出目前可能是優(yōu)選的形式；然而應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所示的精確實(shí)施方案、方面、布置和/或手段。
[0084]圖1為包括筒的高壓模塊的一部分的應(yīng)力曲線圖或圖解的示意性透視圖，并且示出在筒的環(huán)氧樹脂/殼體界面處集中的峰值應(yīng)力；
[0085]圖2為根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案的包括筒的新的或改進(jìn)的高壓模塊的一部分的應(yīng)力曲線圖或圖解的示意性透視圖，并且示出在環(huán)氧樹脂/殼體界面處減少的和/或遠(yuǎn)離環(huán)氧樹脂/殼體界面移動(dòng)的應(yīng)力；
[0086]圖3為圖2的本發(fā)明的模塊的一部分的示意性放大透視圖，其示出在筒與外殼之間的襯墊或墊片；
[0087]圖4為根據(jù)本發(fā)明的至少某些高壓實(shí)施方案的沿圖5中的線A-A截取(使側(cè)部端口指向下方)的示例性模塊或接觸器的示意性縱向截面圖；
[0088]圖4A為圖4的局部放大部分,其不出襯墊135、殼體132和外殼160 ；
[0089]圖5為圖4的模塊的端視圖；
[0090]圖6為來(lái)自圖4和圖5的模塊的示例性筒的透視圖；
[0091]圖7為沿圖8中的線B-B截取的圖6的筒的示意性縱向截面圖；
[0092]圖8為圖6和圖7的筒的端視圖；
[0093]圖9和圖10為圖6的示例性筒殼體或罩殼的各自的側(cè)視圖和端視圖；
[0094]圖11為圖4的模塊的筒的替代實(shí)施方案的透視圖；
[0095]圖12和13為圖6的筒的替代筒殼體或罩殼的各自側(cè)視圖和端視圖；和
[0096]圖14和15為圖6的筒的其它替代筒殼體或罩殼實(shí)施方案的各自側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0097]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案或方面，據(jù)發(fā)現(xiàn)，由于在將高壓施加到接觸器或筒時(shí)在筒的一個(gè)或兩個(gè)端部處在環(huán)氧樹脂/殼體界面處的高應(yīng)力集中，故某些高壓模塊或接觸器的某些中空纖維筒經(jīng)歷環(huán)氧樹脂分層(筒失效)。這種升高的應(yīng)力集中是由筒殼體擴(kuò)展引起的直到其達(dá)到高壓外殼的內(nèi)表面(例如，在筒的外部與RO容器的內(nèi)部之間的間隙足以使筒殼體向外擴(kuò)展并給環(huán)氧樹脂/殼體界面加應(yīng)力)。
[0098]參照?qǐng)D1，現(xiàn)有高壓模塊10包括高壓外殼12和筒14，筒14具有殼體16、環(huán)氧樹脂或封裝18、中空纖維(為清楚起見未示出)和芯部20。在高壓下，環(huán)氧樹脂/殼體界面經(jīng)歷高應(yīng)力集中22。
[0099]根據(jù)本發(fā)明的至少另一實(shí)施方案或方面，據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將襯墊、墊片、部件、墊子、環(huán)形物、帶狀物、突出物等等添加到與環(huán)氧樹脂/殼體界面相距給定的距離的筒殼體的外部，有可能移動(dòng)峰值應(yīng)力集中遠(yuǎn)離環(huán)氧樹脂/殼體界面，且由此避免在將高壓施加到接觸器或筒時(shí)在環(huán)氧樹脂/殼體界面處的環(huán)氧樹脂分層(筒失效)。筒殼體強(qiáng)大到足以在這個(gè)新的位置支持更高的應(yīng)力。參照?qǐng)D2和圖3，根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案的新的或改進(jìn)的高壓模塊50包括高壓外殼52和筒54，筒54具有殼體56、環(huán)氧樹脂或封裝58、中空纖維(為清楚起見未示出)、芯部60和襯墊或墊片62。在高壓下，環(huán)氧樹脂/殼體界面不經(jīng)歷與在環(huán)氧樹脂/殼體界面64處一樣高的應(yīng)力集中。襯墊或墊片62填充殼體56的外部與外殼52的內(nèi)部之間的間隙的至少一部分，并且移動(dòng)應(yīng)力遠(yuǎn)離環(huán)氧樹脂/殼體界面。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將襯墊、墊片、環(huán)形物、帶狀物等等添加到與環(huán)氧樹脂/殼體界面相距給定的距離的筒殼體的外部(例如，具有給定的厚度(例如，約0.005〃-0.1〃)的聚乙烯(PE)膠帶纏繞體，與環(huán)氧樹脂/殼體界面相距給定的距離(例如，與環(huán)氧樹脂/殼體界面相距約0.1-1.5"))，有可能移動(dòng)峰值應(yīng)力集中遠(yuǎn)離環(huán)氧樹脂/殼體界面，且由此避免在將高壓施加到接觸器時(shí)在環(huán)氧樹脂/殼體界面處的環(huán)氧樹脂分層。筒殼體強(qiáng)大到足以在這個(gè)新的位置支持更高的應(yīng)力。
[0101]可以使用其它襯墊或墊片選擇而不是PE膠帶。例如，可以使用其它膠帶材料，例如，聚四氟乙烯、尼龍、聚丙烯(PP)和其它熱塑性塑料。而且，薄的襯墊材料可以纏繞筒，而不使用膠帶?？梢允褂萌缢芰?、金屬或紙的材料。襯墊不需要是持續(xù)的纏繞。也可以使用間斷地放置在筒殼體周邊附近的襯墊。襯墊或墊片可以添加到筒殼體(黏附、膠合、焊接或以其它方式固定在適當(dāng)?shù)奈恢?、可以是殼體的一部分(機(jī)械加工、鑄造、模制或以其它方式形成的整體部件)或兩者。此外，襯墊或墊片可以在筒上、外殼上、在筒和外殼兩者上，和/或在筒與外殼之間。對(duì)于至少某些可能優(yōu)選實(shí)施方案，優(yōu)選的是，襯墊或墊片可以添加到筒殼體外部或形成為筒殼體的一部分(因?yàn)闉榱吮阌谥圃欤瑸榱耸褂矛F(xiàn)成的RO壓力容器等等，將襯墊或墊片添加到接觸器外殼的內(nèi)部可能更困難、昂貴或并不是那么有利的)。
[0102]參看圖4至圖10，其中相同的數(shù)字指示相同的元件，在圖4中示出根據(jù)本發(fā)明的至少某些高壓實(shí)施方案的示例性模塊或接觸器100，例如，高壓液體脫氣薄膜接觸器。模塊100包括壓力外殼或容器110、端部端口 112、114、端蓋116、118、端蓋鎖120、122和側(cè)部端口 124、126。最優(yōu)選地，模塊適于液體脫氣，并且端部端口 112、114是液體端口以優(yōu)選地接收待被脫氣、去氣泡等等的液體，并且側(cè)部端口 124、126是氣體端口以優(yōu)選地分別接收和除去殘氣、洗提氣體等等，和/或用于連接到真空(連接到真空源或泵)的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)部端口以促進(jìn)一種或多種夾帶或溶解氣體的除去或控制。
[0103]盡管可能不如以上優(yōu)選，但模塊可能適于將一種或多種氣體添加到液體，并且端部端口 112、114可以是液體端口以接收待被處理或改性的液體，并且側(cè)部端口 124、126可以是氣體端口以分別接收或除去二氧化碳、氮?dú)?、真空等等，或用于連接到氣體或真空(連接到氣體或真空源或泵)的兩個(gè)側(cè)部端口以促進(jìn)一種或多種氣體的控制或添加。
[0104]盡管可能仍然不如以上優(yōu)選，但模塊可能適于控制水分或?qū)⑺痔砑拥綒怏w或空氣流，并且端部端口 112、114可以是液體端口以接收水，并且側(cè)部端口 124、126可以是氣體端口以分別接收和除去殘氣、洗提氣體、空氣等等，和/或用于連接到真空(連接到真空源或泵)的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)部端口以促進(jìn)水汽、水分等等的產(chǎn)生、添加、除去和/或控制。
[0105]盡管可能還不如以上優(yōu)選，但端部端口 112、114可以是氣體端口，并且側(cè)部端口124、126可以是液體端口。盡管可能仍然較不優(yōu)選，但端部端口 112、114可以是液體端口，并且側(cè)部端口 124、126可以是液體端口，或端部端口 112、114可以是氣體端口，并且側(cè)部端口 124、126可以是氣體端口。
[0106]對(duì)于至少某些應(yīng)用，優(yōu)選布置可以是液體和氣體的逆流流動(dòng)。例如，液體可以從端口 112流動(dòng)到端口 114，而氣體可以從端口 126流動(dòng)到端口 124，或液體可以從端口 114流動(dòng)到端口 112，而氣體可以從端口 124流動(dòng)到端口 126。對(duì)于至少某些其它應(yīng)用，優(yōu)選布置可以是液體和氣體的同向流動(dòng)。例如，液體可以從端口 112流動(dòng)到端口 114，而氣體可以從端口 124流動(dòng)到端口 126，或液體可以從端口 114流動(dòng)到端口 112，而氣體可以從端口 126流動(dòng)到端口 124。對(duì)于至少某些另外其它應(yīng)用，優(yōu)選布置可以是液體從一個(gè)液體端口到另一個(gè)液體端口的流動(dòng)，而將氣體從兩個(gè)氣體端口抽出。例如，氣體端口 124和126兩者都可以連接到真空(例如，連接到真空泵)。對(duì)于至少某些進(jìn)一步其它應(yīng)用，優(yōu)選布置可以是液體從一個(gè)液體端口到另一個(gè)液體端口的流動(dòng)，而強(qiáng)迫氣體進(jìn)入兩個(gè)氣體端口中。例如，氣體端口 124和126兩者都可以連接到氣體，所述氣體將被引入到液體中(例如，對(duì)于碳酸化作用、氮化作用等等)。
[0107]許多工業(yè)具有在液體中除去、添加或控制溶解氣體的需要。本文所示和描述的模塊或接觸器100和類似的薄膜接觸器可以用在此等工業(yè)中，其中氣體需要被除去、控制或添加。換句話說(shuō)，有多種薄膜脫氣和氣體轉(zhuǎn)移應(yīng)用，其中可以使用本液體除氣器。
[0108]參照?qǐng)D4至圖10，模塊100可以包括一個(gè)或多個(gè)筒130。筒130優(yōu)選地包括圓柱形殼體或罩殼132，圓柱形殼體或套管132具有內(nèi)表面133 (參見圖10)、外部ο形環(huán)溝槽134、136和本發(fā)明的襯墊或墊片135、137 (參見圖4、圖4Α、圖6、圖7、圖9和圖10)。此外，筒130包括封裝138、140，封裝138、140用來(lái)密封在罩殼內(nèi)部133與中心管154之間的筒的端部，固定中空纖維的端部，以及形成管板。封裝138、140具有各自的中心端部開口 142、144，這些中心端部開口 142、144優(yōu)選地由中心管154的外部限定。
[0109]如圖4中所示，模塊100優(yōu)選地包括筒130和適配器或連接器146、148，每個(gè)適配器或連接器146、148具有凸起部分149，以及第一端部150和第二端部152，這些端部適于分別與中心管開口 151和端部端口開口 153配對(duì)或配合在其中。
[0110]如圖4和圖7中所示，筒130也優(yōu)選地包括中心管154、擋板155和薄膜墊156。
[0111]盡管襯墊或墊片135、136被示出在筒130的殼體132上，但應(yīng)理解，襯墊、墊片、突出物等等也可以在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上，和/或放置在殼體與外殼之間。襯墊用于幫助封閉在殼體外部與外殼內(nèi)部之間的間隙?？梢詫⒁r墊或墊片添加到筒、添加到外殼，或與筒和/或外殼一體成型。優(yōu)選的是，可以選擇襯墊厚度以使得在襯墊外部與外殼內(nèi)部之間仍有小的間隙(例如，約0.005"，更優(yōu)選地0.003"，最優(yōu)選地約0.001")，以使得筒仍可以插入外殼中并根據(jù)需要被除去。使用膠帶材料來(lái)形成襯墊的一個(gè)益處是對(duì)于特定外殼和筒的機(jī)械加工的任何變化，可以定制襯墊。
[0112]圖1示出示例性模塊或接觸器100，示例性模塊或接觸器100是4端口模塊，所述4端口模塊具有兩個(gè)端部或殼體側(cè)端口 112、114和兩個(gè)側(cè)部或孔腔側(cè)端口 124、126。根據(jù)可能最優(yōu)選實(shí)施方案，外殼或容器110具有標(biāo)準(zhǔn)反滲透(RO)或高壓水凈化型高壓外殼或容器的外觀，并且優(yōu)選地是標(biāo)準(zhǔn)反滲透(RO)或高壓水凈化型高壓外殼或容器，所述外殼或容器具有端蓋、端蓋鎖、端部端口和側(cè)部端口。例如，外殼110可以是lOOpsi，優(yōu)選地300psi或更高額定值的RO或高壓水凈化型外殼，例如，8〃X40〃、8〃X80〃或16〃X80〃R0或高壓水凈化外殼或容器，例如，玻璃纖維或不銹鋼容器。對(duì)于油井鉆機(jī)或海上鉆探平臺(tái)脫氣應(yīng)用，優(yōu)選的是使用非金屬耐腐蝕玻璃纖維型外殼。
[0113]根據(jù)可能更優(yōu)選實(shí)施方案，模塊100具有標(biāo)準(zhǔn)反滲透(RO)或高壓水凈化型高壓外殼或容器的外觀，所述外殼或容器具有端蓋、端蓋鎖、端部端口和側(cè)部端口，并且優(yōu)選地側(cè)部端口 124、126的密封對(duì)于降低壓力氣體或真空應(yīng)用已經(jīng)修改。一些標(biāo)準(zhǔn)RO或高壓水凈化型側(cè)部端口密封僅適于加壓液體應(yīng)用，并且在將降低壓力氣體或真空施加到其上時(shí)可能泄漏。
[0114]優(yōu)選地，模塊100的外殼或容器110具有細(xì)長(zhǎng)恒定直徑中央部分160和加大端部部分162、164(參見圖4)。在外殼110的端部162、164中的開口 166、168的直徑可以優(yōu)選地大于中央段160的細(xì)長(zhǎng)圓柱形開口 170的內(nèi)徑(參見圖4A)，細(xì)長(zhǎng)圓柱形開口 170適于接收筒130。根據(jù)可能優(yōu)選實(shí)例，筒130具有比開口 170的直徑稍小的外徑，并且筒在其端部附近由例如在溝槽134、136中的各自的ο形環(huán)172、174密封在開口 170中。如關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)RO外殼那樣，端部開口 166、168適于接收端蓋116、118和端蓋鎖120、122，端蓋鎖120、122將端蓋在外殼110中固定到適當(dāng)?shù)奈恢?，外?10具有端部端口 112、114，端部端口 112、114接收適配器146、148或者與其配對(duì)，這將適配器146、148放置或保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫⑶矣芍行墓?54接收。當(dāng)將端蓋鎖定到適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，那么優(yōu)選地將筒、中心管、適配器和端部端口鎖定或保持到適當(dāng)?shù)奈恢?。凸起部分和適配器146、148的肩部限制各自的適配器端部可以插入在各自的端部端口和中心管開口 151中的最大值。適配器146、148優(yōu)選地也包括例如ο形環(huán)溝槽，這些ο形環(huán)溝槽用來(lái)接收各自的ο形環(huán)，這些ο形環(huán)與中心管的端部和端部端口的內(nèi)部部分形成流體緊密密封。
[0115]如上所述，優(yōu)選模塊100具有非常簡(jiǎn)單而非常有效的構(gòu)造。殼體側(cè)流體或液體與孔腔側(cè)流體或氣體分離(除在薄膜界面處外)。優(yōu)選地，標(biāo)準(zhǔn)部分(例如，標(biāo)準(zhǔn)外殼、端蓋、端部端口、側(cè)部端口和端蓋鎖)與定制部分(例如，筒、襯墊、中心管和適配器)一起使用。根據(jù)模塊最終使用或應(yīng)用，可能需要使用定制端部端口、側(cè)部端口和/或端蓋。
[0116]盡管中心管154可以是單件開孔管(有或沒(méi)有中心塞或限流器)，但如圖4和圖7中所示，優(yōu)選的是，中心管154可以由至少三部分制成:第一開孔管部分190、第二開孔管部分192和實(shí)心管連接器194。而且，管連接器194優(yōu)選地具有各自的螺紋端部，這些螺紋端部適于與內(nèi)螺紋配對(duì)，這些內(nèi)螺紋在管190和192的與連接器194相鄰的端部中。而且，管連接器194優(yōu)選地具有凸起的中央溝槽部分，所述凸起的中央溝槽部分用來(lái)將管190、192間隔開，并且當(dāng)薄膜墊或織物纏繞管154時(shí)，用來(lái)幫助由例如環(huán)氧樹脂形成擋板155，以及幫助擋板155在形成之后保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。類似地，?90、192中的每個(gè)可以在端部相對(duì)連接器194附近優(yōu)選地包括肋或溝槽，這些肋或溝槽用來(lái)在薄膜墊或織物纏繞管154并且放置在罩殼132中之后，幫助由例如環(huán)氧樹脂形成封裝138、140，并且?guī)椭庋b138、140在形成之后保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。?yōu)選地，管190、192中的每個(gè)在端部中具有光滑的開孔自由內(nèi)表面，其適于接收適配器146、148的端部。[0117]薄膜墊156優(yōu)選地由擋板155分離成兩個(gè)薄膜部分196和198。例如，如果待脫氣的液體正在穿過(guò)模塊100從端部端口 112流到端部端口 114，那么液體流過(guò)在端部端口 112中的開口 113，流過(guò)在適配器146中的開口，流過(guò)在管190中的開口 151，穿過(guò)在管190中的開孔或開口 200流出，繞例如在薄膜墊部分196中的中空纖維流動(dòng)，越過(guò)擋板155 (在擋板155與罩殼內(nèi)部133之間)，繞例如在薄膜墊部分198中的中空纖維流動(dòng)，流過(guò)在管192中的開孔或開口 200，流過(guò)在管192中的開口 151，流過(guò)在適配器148中的開口，以及穿過(guò)在端部端口 114中的開口 115流出。在這個(gè)實(shí)例中，管190是液體分配管，并且管192是液體收集管。
[0118]在另一實(shí)例中，待脫氣的液體正在穿過(guò)模塊100從端部端口 114流到端部端口112，液體流過(guò)在端部端口 114中的開口 115，流過(guò)在適配器148中的開口，流過(guò)在管192中的開口 151，穿過(guò)在管192中的開孔或開口 200流出，繞例如在薄膜墊部分198中的中空纖維流動(dòng)，越過(guò)擋板155 (在擋板155與罩殼內(nèi)部133之間)，繞例如在薄膜墊部分196中的中空纖維流動(dòng)，流過(guò)在管190中的開孔或開口 200，流過(guò)在管190中的開口 151，流過(guò)在適配器146中的開口，以及穿過(guò)在端部端口 112中的開口 113流出。在這個(gè)實(shí)例中，管192是液體分配管，并且管190是液體收集管。
[0119]盡管圖4至圖10示出在模塊100的外殼110中的單個(gè)筒130，但可以預(yù)期的是，可以使用在外殼110中串聯(lián)的兩個(gè)或更多個(gè)筒。而且，盡管優(yōu)選的是使用單件式外殼110，但也可以接合一個(gè)或多個(gè)段以形成外殼110。
[0120]盡管優(yōu)選的是使用在其中具有帶有擋板的薄膜墊的一個(gè)或多個(gè)筒，但應(yīng)理解，可以使用無(wú)擋板或多擋板配置。例如，短筒的薄膜墊可以是無(wú)擋板的，而長(zhǎng)筒的那些薄膜墊可以包括兩個(gè)或更多個(gè)擋板。而且，可以預(yù)期的是，筒可以是脫氣、R0、NF和/或UF筒。
[0121]參照?qǐng)D11，另一示例性筒130’具有第三中央襯墊139。
[0122]參照?qǐng)D12和圖13,又一不例性圓柱形殼體或罩殼132"具有繞殼體132"的周緣間隔的外部襯墊或墊片部件、墊子或類似物235、237。
[0123]參照?qǐng)D14,又一不例性圓柱形殼體或罩殼432具有外部襯墊或墊片435,其為沿殼體的長(zhǎng)度單個(gè)連續(xù)纏繞或螺旋的形式。
[0124]參照?qǐng)D15,又一不例性圓柱形殼體或罩殼532具有繞殼體的周緣間隔的外部襯墊或墊片部件、墊子或帶狀物535。
[0125]參照?qǐng)D4、圖6、圖7和圖11，應(yīng)注意，筒優(yōu)選地是獨(dú)立薄膜接觸器單元，其具有合理的尺寸和重量，以被裝運(yùn)、搬運(yùn)、插入和更換。此等筒使模塊的建造和維護(hù)容易。根據(jù)可能優(yōu)選實(shí)例，8〃直徑筒的長(zhǎng)度是40〃或更小，并且16〃直徑筒的長(zhǎng)度是20〃或更小。
[0126]參照?qǐng)D6和圖9,在一個(gè)可能優(yōu)選實(shí)例中，筒罩殼或殼體132具有約39.75英寸的總長(zhǎng)度和約7.9英寸的外徑，并且由ABS聚合物形成。
[0127]在另一可能優(yōu)選實(shí)例中，筒罩殼或殼體132具有約79.75英寸的總長(zhǎng)度和約7.9英寸的外徑。
[0128]在又一可能優(yōu)選實(shí)例中，筒罩殼或殼體132具有約79.75英寸的總長(zhǎng)度和約15.9英寸的外徑。
[0129]參照?qǐng)D4和圖5,在一個(gè)可能優(yōu)選實(shí)例中，壓力外殼或容器110具有約58.25英寸的總長(zhǎng)度和約7.95英寸的內(nèi)徑，并且由玻璃纖維、不銹鋼等等形成。[0130]在一個(gè)可能優(yōu)選實(shí)例中，筒罩殼或殼體132具有約19.88英寸的總長(zhǎng)度和約7.9英寸的外徑，并且由ABS聚合物形成。
[0131]在另一可能優(yōu)選實(shí)例中，筒外殼或殼體132具有約20.28英寸的總長(zhǎng)度和約7.9英寸的外徑，并且由ABS聚合物形成。
[0132]參照?qǐng)D4和圖7，在一個(gè)可能優(yōu)選實(shí)例中，中心管154具有約21英寸的總長(zhǎng)度、約
1.3英寸的外徑、約I英寸的內(nèi)徑，并且由聚合物形成。
[0133]參照?qǐng)D4，在一個(gè)可能優(yōu)選實(shí)例中，適配器或連接器146、148的每個(gè)具有0.5〃直徑中心開口，其供穿過(guò)其的流體流動(dòng)。
[0134]當(dāng)使用兩個(gè)或更多個(gè)筒時(shí)，優(yōu)選的是，使用筒連接器，這個(gè)筒連接器優(yōu)選地包括凸起的中央部分，凸起的中央部分適于將相鄰?fù)驳南噜彾瞬?或管板)間隔開小段距離。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，連接器將筒間隔開約0.25英寸。這個(gè)間隔或間隙優(yōu)選地供一種或多種孔腔側(cè)氣體離開一個(gè)筒并且進(jìn)入下一個(gè)筒的氣體的平衡。在中空纖維的敞開端部(管板的外邊緣)之間的此間隙可以優(yōu)選地從約0.01英寸至約2英寸，更優(yōu)選地約0.1英寸至約0.5英寸，以及最優(yōu)選地約0.15英寸至約0.35英寸。連接器也優(yōu)選地包括各自的端部，并且具有中央開口，這些端部適于與ο形環(huán)相配合并且接收在筒的中心管的各自的敞開端部151中，中央開口允許殼體側(cè)液體從一個(gè)筒的中心管流到另一個(gè)筒的中心管。這種兩筒配置可以提供薄膜接觸器，其具有優(yōu)于其它接觸器和配置的性能。
[0135]多個(gè)模塊可以用各自的并聯(lián)或串聯(lián)配置來(lái)接合。例如，三個(gè)6端口接觸器可以使其側(cè)部端口(氣體端口)由側(cè)部端口耦合器串聯(lián)連接，這些側(cè)部端口耦合器適于與相鄰側(cè)部端口配對(duì)，接收在相鄰側(cè)部端口中，或接收在其上。
[0136]此外，罩殼132可以是實(shí)心或開孔的。由于筒130適于用在高壓外殼或容器內(nèi)，所以罩殼開孔將允許高壓液體穿過(guò)開口并且在罩殼與容器的內(nèi)部之間流出，由此將罩殼的壓力減少至少一些。此等開孔可以提供罩殼的厚度、筒的質(zhì)量等等的減小。
[0137]此外，穿過(guò)罩殼或殼體的開孔允許液體壓力在筒內(nèi)外相等。因此，殼體壁不必具有顯著的環(huán)向強(qiáng)度。因此，有可能使用較便宜和較薄的殼體或管材，并且仍然保持本發(fā)明的基本殼體-內(nèi)側(cè)-外殼設(shè)計(jì)。這種結(jié)構(gòu)可以為執(zhí)行脫氣系統(tǒng)提供比常規(guī)系統(tǒng)輕的重量和低的成本。
[0138]一個(gè)可能優(yōu)選中空纖維薄膜陣列包括多個(gè)聚烯烴中空纖維，例如，Celgard?
X-40中空纖維，這些中空纖維由橫向線連接，這些橫向線沿其長(zhǎng)度間隔開，中空纖維可以具有約300um的外徑和約200um至220um的內(nèi)徑。中空纖維可以具有縫隙狀微孔，其具有例如0.03um的平均孔尺寸。此等中空纖維可以是聚丙烯，并且由有利于環(huán)境保護(hù)的干式拉伸過(guò)程制成。
[0139]根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案，獨(dú)立液體薄膜接觸器筒可以包括:開孔中心管；第一墊，其包含多個(gè)第一中空纖維薄膜，每個(gè)第一中空纖維薄膜具有第一端部和第二端部，第一端部和第二端部都是敞開的；可選擋板，其將中空纖維墊分離成兩個(gè)區(qū)域；筒殼體或罩殼，其具有添加的襯墊；以及在每個(gè)端部處的封裝。第一薄膜端部和第二薄膜端部是敞開的，例如，以允許洗提氣體或殘氣通過(guò)其中?？赡軆?yōu)選的是，擋板由中心管連接器和由環(huán)氧樹脂形成，中心管連接器接合中心管的第一段和第二段，在穿過(guò)中空纖維墊的整個(gè)厚度纏繞形成壩或塊的同時(shí)，將環(huán)氧樹脂涂敷在墊或束的中心中的中心管連接器上。也可能優(yōu)選的是，封裝由環(huán)氧樹脂制成；并且切去封裝的端部，以在封裝之后形成敞開的第一端部和第二端部。
[0140]根據(jù)以上實(shí)施方案，中心管在筒的每個(gè)端部中形成開口，并且沿其長(zhǎng)度開孔，以供液體流過(guò)筒和越過(guò)中空纖維。在筒的每個(gè)端部中的開口適于與在標(biāo)準(zhǔn)RO外殼的端蓋中的端口流體連通。例如，空心或管狀適配器或管子可以用來(lái)將筒開口與在端蓋中的端口相連接。
[0141]根據(jù)至少選定實(shí)施方案，改進(jìn)的高壓脫氣模塊優(yōu)選地在面向模塊外殼的筒殼體上包括兩個(gè)或更多個(gè)襯墊。
[0142]可能優(yōu)選的是，在筒殼體的外表面與RO壓力外殼或容器的內(nèi)表面之間的初始間隙小于1.0英寸，更優(yōu)選地小于0.5英寸，以及最優(yōu)選地小于0.25英寸，并且添加的襯墊進(jìn)一步將間隙減少到小于0.1英寸,更優(yōu)選地小于0.05英寸，以及最優(yōu)選地小于0.005英寸。間隙越小，筒殼體將失效(破裂、從封裝脫落)以及其只會(huì)向外彎曲直到其接觸RO外殼的機(jī)會(huì)就越少。
[0143]盡管特定側(cè)部端口或氣體端口密封設(shè)計(jì)不受限制，但優(yōu)選的是對(duì)正壓力和負(fù)壓力都奏效的密封設(shè)計(jì)。一些容器制造商制做僅對(duì)正壓力奏效的密封設(shè)計(jì)，因?yàn)槠漕A(yù)期用途是正壓力R0。
[0144]聚合物成分的一些可以從例如如下選擇:聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、高抗沖聚苯乙烯(HIPS)、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)和聚碳酸酯(PC)。
[0145]在常規(guī)殼體側(cè)流動(dòng)接觸器中的一個(gè)限制是纖維長(zhǎng)度。具有過(guò)長(zhǎng)纖維使纖維的孔腔側(cè)變得氣體飽和，在殘氣可以離開纖維的相對(duì)端部之前，人們正在試圖除去這些氣體。這種效應(yīng)由如下事實(shí)進(jìn)一步加劇:最靠近中心管的纖維(在此處速度最高)比在最外直徑處的纖維更高效。最終結(jié)果是，最內(nèi)纖維將具有剩余的很小驅(qū)動(dòng)力以除去吸附氣體，而最外纖維將仍然具有除去氣體的能力。問(wèn)題是，具有最高驅(qū)動(dòng)力的纖維位于最低效率殼體側(cè)流動(dòng)位置中。
[0146]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)方面，將混合腔室或‘氣體濃度平衡間隙’添加在模塊中的孔腔的長(zhǎng)度內(nèi)。這個(gè)間隙允許在最靠近中心管的孔腔內(nèi)的殘氣一路向外到最遠(yuǎn)直徑，以在模塊的長(zhǎng)度內(nèi)重新混合和平衡。這樣做允許纖維的驅(qū)動(dòng)力在纖維的效率最高處(在中心管處)增大，并且在纖維的效率最低處(在最外直徑處)減小。最終結(jié)果是，與沒(méi)有這種特征具有相等薄膜面積的模塊相比，整體性能顯著提高。具有間隔開筒的目前8X40英寸模塊的DO除去效率顯著地比常規(guī)的接觸器好(在IOOgpm以下)，即使薄膜區(qū)域大致相等。
[0147]根據(jù)本發(fā)明的可能其它優(yōu)選方面，將中空纖維、微孔、疏水薄膜筒插入到壓力容器中，筒是獨(dú)立的，并且在沒(méi)有輔助支撐結(jié)構(gòu)幫助的情況下可能能夠或可能不能夠承受內(nèi)部壓力，RO壓力容器可以是優(yōu)選容器，不像反滲透，將氣體和/或真空用在與液體相對(duì)的側(cè)部端口上，一旦被安裝，就可以允許筒壁偏轉(zhuǎn)到其接觸壓力容器的內(nèi)徑的點(diǎn)，可以提供筒與外殼的間隙，這個(gè)間隙足夠松以便允許容易安裝，而間隙可以在與襯墊或墊片(例如，圓周或外圍襯墊)的至少特定位置中足夠緊，以便為在至少特定位置中的筒殼體提供支撐結(jié)構(gòu)，以限制由于內(nèi)部壓力引起的偏轉(zhuǎn)(避免環(huán)氧樹脂分層)等等。
[0148]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案，據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將襯墊、墊片、部件、墊子、環(huán)形物、帶狀物、突出物、部件等等添加到與環(huán)氧樹脂/殼體界面相距給定距離的筒殼體的外部(例如，具有給定厚度(例如，約0.005〃-0.1〃)的聚乙烯(PE)膠帶纏繞體，與環(huán)氧樹脂/殼體界面相距給定的距離(例如，約0.1''-1.5"))，有可能移動(dòng)峰值應(yīng)力集中遠(yuǎn)離環(huán)氧樹脂/殼體界面，由此避免在將高壓施加到接觸器時(shí)在環(huán)氧樹脂/殼體界面處的環(huán)氧樹脂分層。筒殼體強(qiáng)大到足以在這個(gè)新的位置支持更高的應(yīng)力?？赡軆?yōu)選PE膠帶具有約0.005〃-0.015〃的厚度和約1.5"-3.0"的寬度。根據(jù)特定實(shí)例，使用約2"寬和約0.0065"厚的PE膠帶來(lái)形成可能優(yōu)選襯墊，并且將筒殼體的每個(gè)端部纏繞兩次(每8〃直徑筒殼體端部使用約50.24〃膠帶)。
[0149]可以使用其它襯墊或墊片選擇而不是PE膠帶。例如，可以使用其它膠帶材料，例如，聚四氟乙烯、尼龍、聚丙烯(PP)和其它熱塑性塑料。而且，薄的襯墊材料可以纏繞筒，而不使用膠帶?？梢允褂萌缢芰?、金屬或紙的材料。襯墊不需要是持續(xù)的纏繞。也可以使用間斷地放置在筒殼體周邊附近的襯墊。襯墊或墊片可以添加到筒殼體(黏附、膠合、焊接或以其它方式固定在適當(dāng)?shù)奈恢?、可以是殼體的一部分(機(jī)械加工、鑄造、模制或以其它方式形成的整體部件)或兩者。此外，襯墊或墊片可以在筒上、外殼上、在筒和外殼上，和/或在筒與外殼之間。對(duì)于至少某些可能優(yōu)選實(shí)施方案，優(yōu)選的是，襯墊或墊片可以添加到筒殼體外部或形成為筒殼體的一部分(因?yàn)闉榱吮阌谥圃?，為了使用現(xiàn)成的RO壓力容器等等，將襯墊或墊片添加到接觸器外殼的內(nèi)部可能更困難、昂貴或并不是那么有利的)。
[0150]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)特定實(shí)施方案，據(jù)發(fā)現(xiàn)，襯墊理想情況下位于沒(méi)有襯墊時(shí)與殼體和外殼之間的接觸點(diǎn)相同的距離的位置。
[0151]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，在將筒插入接觸器外殼之前，將襯墊、墊片、部件、墊子、環(huán)形物、帶狀物、纏繞體、突出物、部件等等添加到與至少接近筒的每個(gè)端部的環(huán)氧樹脂/殼體界面內(nèi)部相距給定距離的筒殼體的外部減少或消除了在環(huán)氧樹脂/殼體界面處的環(huán)氧樹脂分層，和/或提供了將液體脫氣的新的或改進(jìn)的筒、薄膜接觸器、接觸器和系統(tǒng)；液體脫氣薄膜接觸器、脫氣模塊、可更換筒、液體脫氣薄膜接觸器和其制造和/或使用方法；高壓液體脫氣薄膜接觸器和/或其制造和/或使用方法；高壓液體脫氣系統(tǒng)、筒、殼體、組件、系統(tǒng)、其 制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；用新的或改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、殼體、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的裝置和/或方法；具有高壓容器或外殼的接觸器，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等；微孔中空纖維薄膜設(shè)備和/或方法等等。
[0152]根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案，中空纖維或纖維墊通過(guò)如下方法嵌入/封裝在樹脂中:將中空纖維墊原料引入到外殼中。在第一步驟中，在外殼正在繞其中心軸線自旋的同時(shí)，通過(guò)開口將暫時(shí)或可除去液體或膠引入到外殼中。因此，暫時(shí)或可除去液體或膠形成層，中空纖維的端部嵌入這個(gè)層中。在第二步驟中，將液體可硬化樹脂引入到外殼中，并且通過(guò)離心作用在暫時(shí)或可除去液體或膠的第一層上形成樹脂層，以使得沿纖維長(zhǎng)度在纖維端部附近分段將中空纖維嵌入樹脂層中。在樹脂的硬化之后，除去暫時(shí)或可除去液體或膠，并且將中空纖維嵌入硬化樹脂中，以使得纖維延伸使其端部超越樹脂層，然后修整纖維端部。
[0153]按照本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器或模塊包括高壓外殼和在其中的至少一個(gè)脫氣筒?？赡軆?yōu)選的是，高壓外殼是標(biāo)準(zhǔn)、ASME合格反滲透(RO)或水凈化壓力外殼或容器(由例如聚丙烯、聚碳酸酯、不銹鋼、耐腐蝕長(zhǎng)絲纏繞玻璃纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹脂管制成，具有例如150ps1、250ps1、300ps1、400psi或600psi的壓力等級(jí)，并且具有例如4或6個(gè)端口和在每個(gè)端部處的端蓋);并且脫氣筒是獨(dú)立中空纖維薄膜筒，其適于配合在RO高壓外殼中。
[0154]封裝或熱固性材料可以包括但不限于環(huán)氧樹脂和聚氨酯。環(huán)氧樹脂是優(yōu)選的。本文所使用的熱塑性塑料是指高分子聚合物，所述高分子聚合物在暴露于熱時(shí)軟化，并且在冷卻到室溫時(shí)返回其原始狀態(tài)；術(shù)語(yǔ)通常應(yīng)用于合成物，例如，聚氯乙烯、尼龍、氟碳聚合物、線型聚乙烯、聚氨酯預(yù)聚物、聚苯乙烯、聚丙烯和纖維素和丙烯酸樹脂。示例性熱塑性塑料包括聚纟布經(jīng)，例如，聚丙纟布和聚乙火布。
[0155]不同的封裝方法可以用來(lái)完成第二封裝步驟。上文所描述的不同的封裝方法包括但不限于模壓封裝、離心封裝和重力封裝。
[0156]本申請(qǐng)涉及改進(jìn)的薄膜接觸器、筒、殼體、組件、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。在至少選定實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、筒、殼體、組件、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。在至少某些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、殼體、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的改進(jìn)的裝置和/或方法。在至少特別可能的優(yōu)選實(shí)施方案中，改進(jìn)的接觸器具有高壓容器或外殼，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。
[0157]本申請(qǐng)涉及新的或改進(jìn)的薄膜接觸器、筒、組件(包括殼體、外殼、襯墊、墊片等等)、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。在至少選定實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、筒、組件、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法。在至少某些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用新的或改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的新的或改進(jìn)的裝置和/或方法。在至少特別可能的優(yōu)選實(shí)施方案中，新的或改進(jìn)的接觸器具有高壓容器或外殼，高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在殼體上、在外殼上、在殼體和外殼上和/或在殼體與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。
[0158]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可能優(yōu)選方面，提供可商購(gòu)獲得的高壓脫氣接觸器，其具有高壓外殼或容器和在其中的至少一個(gè)薄膜筒。
[0159]根據(jù)本發(fā)明的另一可能優(yōu)選方面，提供可商購(gòu)獲得的高壓脫氣接觸器，其具有標(biāo)準(zhǔn)RO高壓外殼或容器和在其中的至少一個(gè)薄膜筒。
[0160]根據(jù)本發(fā)明的又一可能優(yōu)選方面，提供可商購(gòu)獲得的高壓脫氣接觸器，其具有標(biāo)準(zhǔn)RO高壓外殼或容器和在其中的至少兩個(gè)薄膜筒。[0161]根據(jù)本發(fā)明的又一可能優(yōu)選方面，據(jù)發(fā)現(xiàn)，可以使用標(biāo)準(zhǔn)RO高壓外殼或容器和至少一個(gè)薄膜筒來(lái)建造可商購(gòu)獲得的高壓液體脫氣接觸器，所述薄膜筒由襯墊或墊片修改以更緊密地配合容器。
[0162]應(yīng)注意，盡管帶有擋板的薄膜設(shè)計(jì)似乎是優(yōu)選的，但目前所描述的薄膜接觸器似乎有三個(gè)設(shè)計(jì)變量。帶有擋板的薄膜設(shè)計(jì)使用圍繞中央擋板的徑向液體流動(dòng)路徑。液體在中空纖維的外側(cè)(殼體側(cè)面或殼體側(cè))上流動(dòng)。NB或無(wú)擋板設(shè)計(jì)不利用中央擋板，但其仍然是徑向流動(dòng)設(shè)備。在無(wú)擋板設(shè)計(jì)上的液體出口端口位于設(shè)備的中間，而不是如同在帶有擋板的設(shè)計(jì)中位于接觸器端部。NB接觸器的一個(gè)端部是有蓋的，并且允許液體向外流動(dòng)或從中央分配管徑向跨過(guò)纖維。這個(gè)變量似乎最適合于真空操作。第三變量或設(shè)計(jì)允許液體在中空纖維的內(nèi)部(孔腔側(cè)面或孔腔側(cè))流動(dòng)。這些設(shè)備不是徑向流動(dòng)設(shè)備，并且似乎最適合于小流量應(yīng)用。
[0163]當(dāng)在氣體吸附應(yīng)用(例如，換氣或碳酸化作用等等)中使用帶有擋板或不帶有擋板的薄膜接觸器時(shí)，將氣體引入到中空纖維薄膜的內(nèi)側(cè)(孔腔側(cè))，并且將液相引入到中空纖維的外側(cè)(殼體側(cè))。氣體的局部壓力和水溫控制溶解在液相中的氣體的量。當(dāng)在這個(gè)應(yīng)用中使用孔腔側(cè)液體薄膜接觸器(非徑向流動(dòng)設(shè)備)時(shí)，將液體引入到孔腔側(cè)中，而將氣體引入到殼體側(cè)中。
[0164]當(dāng)在氣提應(yīng)用(例如，脫二氧化碳或脫氧)中使用帶有擋板或不帶有擋板的薄膜接觸器時(shí)，真空或洗提氣體或這些組合應(yīng)用于中空纖維的孔腔側(cè)。將液體流引入到纖維的外側(cè)中。減少氣體的局部壓力以從液相中除去溶解氣體。當(dāng)在這個(gè)應(yīng)用中使用孔腔側(cè)液體薄膜接觸器(非徑向流動(dòng)設(shè)備)時(shí)，將液體引入到孔腔側(cè)中，而將氣體/真空施加到殼體側(cè)。
[0165]根據(jù)本發(fā)明的至少選定實(shí)施方案，改進(jìn)的液體脫氣薄膜接觸器或模塊包括高壓外殼和在其中的至少一個(gè)脫氣筒?？赡軆?yōu)選的是，高壓外殼是標(biāo)準(zhǔn)、ASME合格反滲透(RO)或水凈化壓力外殼或容器(由例如聚丙烯、聚碳酸酯、不銹鋼、耐腐蝕長(zhǎng)絲纏繞玻璃纖維加強(qiáng)環(huán)氧樹脂管制成，具有例如150ps1、250ps1、300ps1、400psi或600psi的壓力等級(jí)，并且具有例如2、3、4、5或6個(gè)端口和在每個(gè)端部處的端蓋)；并且脫氣筒是獨(dú)立中空纖維薄膜筒，其適于配合在RO高壓外殼中。
[0166]此外，本發(fā)明的襯墊或墊片可以將筒殼體或罩殼的壓力減少至少一些，并且可以提供罩殼的厚度、筒的質(zhì)量等等的減小。
[0167]此外，本發(fā)明的襯墊或墊片可以將筒殼體或罩殼的壓力減少至少一些，因此，殼體壁不必具有顯著的環(huán)向強(qiáng)度。因此，有可能使用較便宜和較薄的殼體或管材，并且仍然保持本發(fā)明的基本殼體-內(nèi)側(cè)-外殼設(shè)計(jì)。這種結(jié)構(gòu)可以為執(zhí)行脫氣系統(tǒng)提供比常規(guī)系統(tǒng)輕的重量和低的成本。
[0168]本薄膜接觸器或模塊可以用于多種目的，這些目的包括但不限于從液體中除去夾帶氣體、將液體去氣泡、過(guò)濾液體、分離流體，和/或?qū)怏w添加到液體中。
[0169]本發(fā)明可以用其它形式來(lái)實(shí)施，而不脫離其精神和基本屬性，因此，應(yīng)參考所附權(quán)利要求書，而不是參考上述說(shuō)明書，如在本發(fā)明的范圍中所指示。
【權(quán)利要求】
1.下列至少一種:新的或改進(jìn)的薄膜接觸器、筒、組件(包括殼體、外殼、襯墊、墊片等等)、系統(tǒng)、其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；新的或改進(jìn)的高壓液體脫氣薄膜接觸器、筒、組件、系統(tǒng)，和/或其制造和/或使用方法，和/或增強(qiáng)此等薄膜接觸器、筒、組件和系統(tǒng)的穩(wěn)健性、操作壓力、循環(huán)壽命等等的手段和/或方法；用新的或改進(jìn)的中空纖維薄膜接觸器、筒、組件和/或系統(tǒng)將具有夾帶或溶解氣體的高壓液體脫氣的新的或改進(jìn)的裝置和/或方法；具有高壓容器或外殼的新的或改進(jìn)的接觸器，所述高壓容器或外殼包圍至少一個(gè)新的或改進(jìn)的薄膜筒，所述薄膜筒包括開孔芯部、多個(gè)中空纖維薄膜、固定所述中空纖維的每個(gè)端部的管板、殼體或罩殼，和在所述殼體上、在所述外殼上、在所述殼體和所述外殼上和/或在所述殼體與所述外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等；和/或如本文所示或所述的類似物。
2.一種高壓脫氣模塊，其如本文所示或所述并且包含高壓外殼、至少一個(gè)獨(dú)立筒和在所述筒的每個(gè)端部附近的支撐襯墊。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓脫氣模塊，其包括多個(gè)所述獨(dú)立筒。
4.如權(quán)利要求2所述的高壓脫氣模塊，其中所述高壓外殼為標(biāo)準(zhǔn)RO壓力容器。
5.一種高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其包含:包含模塊或接觸器的高壓螺旋型中空纖維薄膜織物，其包含:高壓模塊外殼或容器，所述外殼或容器具有細(xì)長(zhǎng)圓柱形的中央開口 ；一對(duì)端蓋，其適于配合在所述模塊外殼的端部中或其上；液體端部端口，其在所述端蓋的每個(gè)中；至少一個(gè)氣體端口，其在所述端蓋的至少一個(gè)中，或在所述模塊外殼的側(cè)面中優(yōu)選地靠近其一個(gè)端部；至少一個(gè)薄膜筒，其適于配合在所述模塊外殼的所述細(xì)長(zhǎng)圓柱形的中央開口中，每個(gè)薄膜筒包含:a.多個(gè)中空纖維薄膜，每個(gè)中空纖維薄膜具有孔腔和殼體或外部，所述薄膜被形成為織物狀陣列，在所述織物狀陣列中，所述中空纖維大體是相互平行的并且優(yōu)選地構(gòu)成織物緯線，并且由構(gòu)成織物經(jīng)線的長(zhǎng)絲按間隔開關(guān)系保持；b.將所述陣列在軸線上纏繞成螺旋纏繞薄膜束，所述軸線大體平行于所述中空纖維，所述螺旋纏繞薄膜束`具有兩個(gè)束端部和圓柱形外表面；c.所述兩個(gè)束端部的每個(gè)在樹脂封裝材料中封裝，所述樹脂封裝材料用來(lái)將所述束端部密封到相鄰單塊管板中，在所述兩塊管板之間的所述束的一部分沒(méi)有封裝材料以形成殼體側(cè)區(qū)域，并且所述中空纖維的所述孔腔端部構(gòu)成所述束端部的第一端部，所述第一端部被暴露并且與所述筒的外部連通；d.筒殼體或罩殼，其具有第一殼體端部、第二殼體端部和圓柱形殼體內(nèi)部，并且適于成形為包含所述薄膜束，與所述第一筒殼體端部相鄰的所述管板(封裝)將所述第一束端部密封到所述圓柱形殼體內(nèi)部，包含所述束的所述筒殼體限定兩個(gè)區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域通過(guò)所述薄膜相互連通，這兩個(gè)區(qū)域包括:(i)殼體側(cè)空間，其在所述管板之間的所述束部分的外面并且在所述殼體內(nèi)；以及(ii)孔腔側(cè)空間，其包括所述中空纖維孔腔和所述第一束端部；其中所述端蓋的第一個(gè)的內(nèi)面和與所述第一筒殼體端部相鄰的所述模塊外殼的內(nèi)部，與所述第一筒殼體端部、ο形環(huán)密封件和所述第一束端部一起，密封第一模塊外殼端部并且限定第一腔室，所述第一腔室與所述薄膜孔腔連通；其中所述端蓋的第二個(gè)的內(nèi)面和與第二筒殼體端部相鄰的所述模塊外殼的內(nèi)部，與所述第二筒殼體端部、ο形環(huán)密封件和所述第二束端部一起，密封第二模塊外殼端部并且限定第二腔室，所述第二腔室與所述薄膜孔腔連通；所述液體端部端口可操作地連接到每個(gè)所述薄膜筒的所述殼體側(cè)空間，并且布置成允許穿過(guò)其的流體注入和抽出；所述至少一個(gè)氣體端口與所述第一腔室和所述第二腔室中的至少一個(gè)連通，并且布置成允許穿過(guò)其的氣體注入和抽出；以及其中每個(gè)模塊或接觸器具有在所述筒殼體外部上、在所述模塊外殼內(nèi)部上、在所述筒殼體外部和所述模塊外殼內(nèi)部上和/或在所述殼體與所述外殼之間的一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等。
6.如權(quán)利要求5所述的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其進(jìn)一步包含:至少兩個(gè)氣體端口，其中一個(gè)氣體端口在至少每個(gè)所述端蓋中的每個(gè)中，或在接近其每個(gè)端部的所述模塊外殼的每一側(cè)中。
7.如權(quán)利要求5所述的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其進(jìn)一步包含:在所述薄膜筒的每一個(gè)中的空心卷筒，其具有縱軸和圓柱形外表面、軸向鉆孔和沿所述表面的開孔，所述開孔與所述鉆孔連通。
8.如權(quán)利要求5所述的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其進(jìn)一步包含:所述中空纖維的所述兩個(gè)孔腔端部都暴露并且與所述束的所述外部連通。
9.如權(quán)利要求5所述的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其進(jìn)一步包含:其中所述模塊外殼為高壓容器或外殼，例如，RO高壓容器。
10.如權(quán)利要求5所述的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其進(jìn)一步包含:其中所述筒外殼不必支撐高壓，因?yàn)樗瞿K外殼將防止所述筒外殼破裂，并且如果所述筒外殼在壓力下膨脹，那么所述模塊外殼將包含和約束所述筒外殼。
11.如權(quán)利要求5所述的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其進(jìn)一步包含:其中如果所述筒殼體在壓力下膨脹或失效，那么所述模塊外殼將包含和約束所述筒殼體。
12.如權(quán)利要求5所述的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其進(jìn)一步包含:其中如果其失效，那么所述模塊外殼和端蓋將包含和約束所述薄膜筒。
13.如權(quán)利要求5所述的高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其進(jìn)一步包含:其中每個(gè)高壓模塊或接觸器具有一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等，其在所述筒殼體外部上并且適于在所述模塊或筒在壓力下時(shí)接觸所述模塊外殼內(nèi)部。
14.一種高壓螺旋型中空纖維薄膜含織物模塊或接觸器，其改進(jìn)包含:其中每個(gè)高壓模塊或接觸器具有一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等，其在所述筒殼體外部上并且適于在所述模塊或筒在壓力下時(shí)接觸所述模塊外殼內(nèi)部。
15.一種制造模塊、接觸器或筒的方法，其改進(jìn)包含:添加一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等，其在所述筒殼體外部上并且適于在所述模塊、接觸器或筒在壓力下時(shí)接觸所述模塊或接觸器外殼內(nèi)部。
16.一種提高模塊、接觸器或筒的壓力等級(jí)的方法，其包含:添加一個(gè)或多個(gè)襯墊、墊片、突出物等等，其在所述筒殼體外部上并且適于在所述模塊、接觸器或筒在壓力下時(shí)接觸所述模塊或接觸器外殼內(nèi)部。
【文檔編號(hào)】B01D35/30GK103826729SQ201280044060
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月12日
【發(fā)明者】加雷思·P·泰勒, 埃爾默·韋恩·小鮑爾丁 申請(qǐng)人:賽爾格有限責(zé)任公司