專利名稱:螺旋卷式膜元件及防止過濾器元件伸縮的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改進的用于超濾的方法，一種特別適合于在上述方法中用的抗伸縮裝置ATD及一種特別適合于在上述方法中用的超濾器。
背景技術：
利用超濾通過使一些較小的分子通過過濾器，而同時保留較大的分子，使進料液流濃縮，在工業(yè)中是眾所周知的。各種超濾器的應用在乳制品工業(yè)內和醫(yī)藥工業(yè)中尤其廣泛。另一種眾所周知的應用通稱之為反滲透，此處基本上所有大于水的分子都留下而透過液是純水。反滲透比如用于使海水脫鹽，以便生產家庭用或灌溉用的淡水。
所有這些應用的基礎是供預定應用具有合適滲透率性能的膜。因為產量顯然與膜的表面積有關，所以理想情況是利用大面積的膜。為了避免體積龐大的工藝設備，這些膜常常安排成一種螺旋卷式構造。
典型的螺旋卷式過濾器由1-6個螺旋卷式元件組成，上述螺旋卷式元件成串聯(lián)流動方式連接并放在一個圓筒形壓力容器中。典型的螺旋卷式元件由1個或多個約1×1m的膜組成，卷繞到一個滾筒上，上述滾筒具有一最終直徑為10-20cm和長度約為1m。在滾筒中的兩個膜之間，安放一種用于傳導流體的可滲透多孔介質，即濃縮液隔網，來保證濃縮液可以流過膜，以便所有濃縮液都分布在表面上，并連續(xù)地清洗聚集固體的膜。
在該領域已知在卷式過濾器元件外部給各過濾器元件裝備一個硬質不滲透的外殼，以便保持使元件緊密卷繞。在這種構造中，流入和流出過濾器元件將在軸向方向上穿過兩端。
在濃縮液隔網內部的流動可以是朝軸向方向或是朝非軸向方向上流動，此處非軸向方向是從外部朝卷式螺旋形元件的中心成螺旋式切向運動。在該領域內已知，某些濃縮液隔網的設計能切向螺旋式運動，而另一些設計則不能。
每個膜通常都包括一種多孔的中心傳導介質，亦即透液隔網，上述中心傳導介質連接到一個中心透液管上，并且在透液隔網的每個側面上都設置一個分離膜，組件在不連接到透液管的三個邊緣處比如用膠堵住，以便保證只有透過分離膜的液體可以進入透液隔網。
經常繞螺旋卷式過濾元件卷繞一種多孔可透液織物，亦即調整隔網，以便使螺旋卷式元件和壓力容器之間不可避免產生的間隙減至最小。
當一圓筒形容器中存在兩個或多個螺旋卷式元件時，在各過濾器元件的每一端處和在兩個元件之間的空隙中，通常設置抗伸縮裝置ATD，上述抗伸縮裝置用作兩個元件之間的隔離器，并且用來減少螺旋卷式元件通過伸縮而解卷的趨勢。在該領域內已知許多不同的ATD設計。
US 4,296,951公開了一種用于過濾組件的球形互連器，所述球形互連器包括一個用彈性材料成型的球形體，上述球形體具有若干同軸孔用于放入透液管的相應末端。這些互連器在不同壓力范圍下都適用。
US 4,301,013公開了一種帶控制式旁路密封的螺旋式膜組件，此處在過濾組件外表面和圓筒形容器內表面之間的間隙中設置一種材料，以便防止任何產物在這個間隔中聚集。
US 4,855,058公開了一種高回收率螺旋卷式膜組件，所述膜組件包括用于為進料濃縮液混合物提供徑向流動的裝置，上述徑向流動一定程度上足以達到30％或高于30％的轉化，而同時保持紊流或間歇式層流。
US 6,224,767公開了一種流體分離元件組件，此處抗伸縮裝置是可拆卸的，當膜元件到達它們有效壽命的終點并且必需用新的元件更換時，使它們可再用。
在使用時，待濃縮的流體被迫進入壓力容器的入口并受擠壓主要是在軸向方向上穿過過濾器元件，不過某些過濾器元件也在徑向方向上提供某種流動。然而其中一部分流體將穿過過濾器元件和圓筒形容器之間的間隙通過過濾器元件，同時產生一種旁路流動。
本領域的技術人員應該理解，沿著過濾器元件的壓降與在液體行進路線處所遇到的流阻有關。因此，在過濾器元件和容器之間間隙中的壓力分布圖將與螺旋卷式過濾器元件內部路線處的壓力分布圖不同，即使開始壓力和最終壓力相同時也是如此，亦即，在某些位置處壓力相同，在某些位置處在過濾器元件和容器之間的間隙中壓力較高，而在某些位置處上述間隙中的壓力較低。
在過濾器元件內部壓力比過濾器元件和容器之間的間隙中壓力高的位置處，有一種螺旋卷式元件解卷或伸縮的趨勢，其結果是在過濾器元件內部形成通道，上述通道大大降低了過濾器元件的效率。
實際上，經驗是解卷或伸縮的趨勢隨著液體的壓力梯度和流動速度變高而增加，結果是解卷或伸縮效應限制了可以加到一螺旋卷式元件上的壓力梯度，并且由于壓差是過濾操作中的驅動力，所以限制了上述過濾器元件的效率。
希望是能在較高的壓力梯度下操作螺旋卷式過濾器元件，以便增加過濾器元件的效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明人實現(xiàn)了通過用一個或多個螺旋卷式膜過濾器元件安裝在一個圓筒形壓力容器中進行超濾的方法，可以改善用一種螺旋卷式超濾器過濾，此處每個過濾器分段都包括一個或多個膜，每個都包括一個中心透過液隔網，所述隔網都用分開的膜覆蓋在兩側上，在一個邊緣處與一個透過液管連接，和在三個另外邊緣處堵塞，用一個濃縮液隔網繞中心透過液管卷繞，因此各膜和濃縮液隔網交替式鋪放在卷式元件上，并讓流體從過濾器元件和壓力容器之間的間隙朝切向成螺旋方向上進入濃縮液隔網，在沿著過濾器元件的任何位置處的橫截面中，螺旋卷式膜濾器分段和圓筒形壓力容器之間的間隙中壓力都高于或等于兩個膜之間濃縮液隔網中的壓力。
在使用按照現(xiàn)有技術所述的螺旋卷式元件的超濾廠中，過濾器元件和壓力容器之間的間隙將提供比卷式過濾器元件內部的濃縮液隔網小的流阻，其結果是流體在過濾器元件和壓力容器之間的間隙中流體的線速度比卷式過濾器內部的線速度高。如Bernoulli方程所表示的流體物理定律說明，與較低速度行進的流體相比，比較高速度行進的流體將施加較小的靜壓力。因此，本領域的技術人員應該理解，在按照現(xiàn)有技術所述的這種超濾廠中，在某些位置處卷式過濾器元件內部的壓力將高于卷式過濾器元件和壓力容器之間間隙中的壓力。
在按照本發(fā)明所述的方法中，壓力產生一個從壓力容器周邊指向容器中心的力，這個力增加了滾筒中相鄰薄板之間的摩擦作用，所述摩擦作用保證螺旋卷式元件保持在合適位置，而沒有任何解卷或伸縮，即使當比通常高的壓力加到這些過濾器元件上時也是如此。
這使過濾器元件能在比現(xiàn)有技術所用的壓力顯著要高的壓力下，如在具有長度約為1m的過濾器元件入口和出口之間2巴或2巴以上的壓差下工作。這種高壓差為過濾元件提供了較高的效率，上述較高的壓差還保證用這種方法可以達到每單位分離膜面積更高的濃縮，另外與按照現(xiàn)有技術所述的方法相比，可以達到一較低的能耗。
這種有利的壓力可以通過這樣設計過濾器形成，即將螺旋卷式元件和壓力容器之間的通道在過濾器元件的入口處對進料流體打開，而在過濾器元件出口處堵塞或限制。照這樣將按照本發(fā)明所述的方法形成壓力。
按照本發(fā)明所述的有利壓力條件可以通過使用抗伸縮裝置ATD形成，上述ATD包括一個元件，所述元件當放在圓筒形壓力容器中時，保證從前面過濾器元件或入口中出來的濃縮液在離中心透過液管的距離大于d處可以不通過ATD或者只以有限的程度通過ATD，此處d小于螺旋卷式膜濾器分段的直徑，并且此處流出前面過濾器元件的濃縮液能自由地流入后面過濾器元件和壓力容器之間的間隙。
在一個優(yōu)選實施例中，這種ADT裝備了一個限流器，所述限流器保證后面過濾器元件中的進料流體是在比上述流體遇到上述過濾器元件周邊低的壓力下遇到過濾器元件的末端。
在另一個優(yōu)選實施例中，按照本發(fā)明所述方法中所用的過濾器元件包括一個或多個膜，每個膜都包括一個中心透過液隔網，上述隔網在兩側上被分離膜覆蓋，在一個邊緣處與一個中心透液管連接和在另外三個邊緣處堵塞，用濃縮液隔網繞中心透液管卷繞，以便各隔膜和濃縮液隔網交替式鋪放在卷式元件中，其中濃縮液可以從各過濾分段和圓筒形壓力容器之間的間隙朝一螺旋式切向方向進入濃縮液隔網。
一個過濾器元件的入口和出口之間的壓差是在0.5-5巴/m范圍內。
一個過濾器元件的入口和出口之間的壓差是在1-3巴/m范圍內。



圖1是一種超濾器的示意代表，所述超濾器包括三個螺旋卷式過濾器元件1，一個圓筒形壓力容器2，一個入口4，一個用于濃縮液的出口5和一個用于透過液的出口7，一個入口ATD 9，兩個中間ATD8和一個出口ATD 10。
圖2是示出一種典型現(xiàn)有技術超濾器壓力分布曲線圖，此處Pi是入口壓力，Po是出口壓力，及X是離螺旋卷式壓力元件開始處的距離。
圖3是示出一種按照本發(fā)明所述的螺旋卷式組件中壓力分布的曲線圖。
圖4是示出一種具有一在螺旋卷式元件入口端之前插入的限流器的螺旋卷式組件中壓力分布的曲線圖。
圖5是按照本發(fā)明所述ATD一個實施例的剖視圖，示出中心透過液管(未示出)和壓力容器2之間的橫截面。一個密封圈12密封過濾器外面部分中的流動，上述過濾器的外面部分具有一個唇形密封件13和一個開口14，上述唇形密封件13密封到容器上，而上述開口14讓進料/濃縮液進入后面螺旋卷式元件和壓力容器之間的間隙。
圖6示出按照本發(fā)明所述的ATD另一個實施例，上述ATD還裝備一個限流器15和一個密封圈16，上述密封圈16對接到后面過濾器元件的外面部分上，它密封在上述限流器15和開口14之間。
圖7是沿著一個過濾器的壓力分布圖示意代表，上述過濾器具有三個螺旋卷式過濾器元件，所述三個螺旋卷式過濾器被按照本發(fā)明所述裝備有限流器的ATD分開。
圖8示出濃縮液在與圖7所示相同的過濾器中的流動。
圖9示出一種螺旋卷式過濾器的剖視圖，此處21是壓力容器，22是過濾器和壓力容器之間的間隙，23是一個包圍過濾器元件的可透過的織物，24是一個濃縮液隔網，25是過濾器膜，及箭頭27-28示出液體在切向上流入螺旋卷式元件的濃縮液隔網24。
圖10示出按照本發(fā)明所述ATD的一個實施例，此處接收前面螺旋卷式元件中出口的隔間30如此形成，以使流阻隨離元件中心的距離增加而增加，而入口由其通往后面元件的隔間31如此形成，以使流阻隨離元件中心的距離增加而減少。
圖11示出一種過濾單元，所述過濾元件包括4個螺旋卷式過濾元件，上述4個螺旋卷式過濾元件被按照本發(fā)明另一個實施例所述的ATD分開，同時表示單元內部的流動。在這個實施例中，中心透液管中的透過液可以不通過ATD，而是通過設置在每個第二ATD中的透過液出口32流出。通過在出口處提供合適的反壓力，能夠調節(jié)每個過濾元件的凈驅動壓力。
圖12示出在各例中所用的過濾單元示意剖視圖。
具體實施方式
本發(fā)明涉及超濾，此處超濾器包括一個或多個裝在一個圓筒形壓力容器中的螺旋卷式元件，在此處一種進料流體包含一種或多種溶解化合物，上述進料流體隨著同時產生一種透過液而被濃縮，而上述透過液包含進料流體中的低分子成分。對于利用這種螺旋卷式過濾器在一壓力容器中所進行的這些分離，可以根據(jù)研究中的特定膜實際截流值，采用不同的術語如超濾，微過濾和反滲透。本領域的技術人員應該理解，本發(fā)明不限于這些術語中任何特定的術語，或限于具有截留值在一特定范圍內的膜，而是本發(fā)明可以用在這些分離的其中之一上，雖然說明書主要是對超濾進行說明。
象這樣的螺旋卷式元件在該領域內是眾所周知。本發(fā)明原則上可以用任何螺旋卷式過濾元件進行，上述過濾元件具有若干圍繞一中心滲透管道卷繞的分離膜和濃縮液隔網，其螺旋卷式元件能從過濾器元件和壓力容器之間的間隙切向進入濃縮液隔網。
供在螺旋卷式元件中用的膜包括一個中心薄板，透過液隔網，接收和傳送透過液中心透過液管道。一種分離膜固定在透過液隔網的每一側上，并且這個組件比如通過膠水在邊緣處堵塞，以便保證只有進入透過液隔網的流體穿過分離膜進入，和只能通過未堵塞的邊緣從透過液隔網選出，并因此引入中心透液管。分離膜可以選定具有適合于預定用途的截留值。
截留值在本說明書中通常理解為一種能透過膜的化合物可能具有的最高分子量。
螺旋卷式元件通過圍繞中心透液管道卷繞固定到上述管道上的膜制成。一個薄板，即濃縮液隔網插在螺旋卷式元件中兩個膜之間，用于輸送進料流體，隨著低分子成分通過各膜，上述進料流體越來越濃縮。
各透過液隔網和濃縮液隔網的功能是保持它們安放于其中的間距在預定的工作壓力下打開液體的管道。
在現(xiàn)有技術內眾所周知的螺旋卷式元件；各個膜和隔網，可以在實施本發(fā)明時使用。
為了區(qū)分在一超濾過濾器中或一個螺旋卷式過濾器元件處的不同位置，把術語“前面”理解為更靠近入口，而把術語“后面”理解為更靠近濃縮液的出口。
在將螺旋卷式元件安裝在壓力容器中期間，螺旋卷式元件和壓力容器之間不可避免的產生一個間隙。在本說明書中，這個間隙也稱為縫隙。
按照本發(fā)明所述的過濾是通過保證在任何位置處壓力容器的橫截面中，縫隙中的壓力都高于或等于螺旋卷式元件內部一個濃縮液隔網中的壓力進行。這種壓力分布減少了在工作期間螺旋卷式元件開卷或伸縮的傾向。若在過濾器中采用這種特殊的壓力分布，則能夠使螺旋卷式過濾器元件橫過所述過濾器元件在比如果壓力分布不同可能有的更高壓差下運行。若橫過過濾器元件采用更高的壓差，則橫過膜的壓力增加，這種情況導致在過濾器元件中存在的每平方面積分離膜產量更高。顯然這是有利的，因為過濾器的能力增加導致使對設備投資的需要減少。另外，方法可以具有低能耗實施。
原則上，超濾器或螺旋卷式過濾器元件入口和出口之間的最大壓差可以由卷式膜和隔網的可壓縮性確定。該技術的技術人員應該理解，為了是足夠的多孔，過濾器元件中所用的隔網可以在一高機械載荷下壓縮。不希望壓縮螺旋卷式過濾器任何元件，因為壓縮可以產生改變了的傳導性能。因此入口和出口之間的壓差應如此選定，以便沒有膜和隔網的壓縮作用發(fā)生。
在使用時，過濾元件的入口和出口之間的壓差高于約每米過濾元件1巴(bar)，優(yōu)選的是在1-5bar/m范圍內，更優(yōu)選的是在1.5-3bar/m范圍內和最優(yōu)選的是約為2bar/m。
縫隙中的壓力優(yōu)選的是比過濾元件內部的壓力高至少0.01bar。
縫隙中的壓力高于或等于橫向截面處組件內部的壓力，可以通過保證流體能從入口側進入縫隙但不流出過濾器元件出口側中的縫隙，或是只在一有限的程度下流出過濾器元件出口側處的縫隙提供。照這樣，在縫隙中產生比過濾元件里面部分高的壓力。
表述“在一有限程度上”打算意思是指允許少量流出縫隙，上述少量流動在量上足夠防止形成在過濾單元任何地方沒有液體流動的死穴，以便保證基本上所有流體都通過過濾器。該技術的技術人員應該理解，在比如供食品或醫(yī)藥工業(yè)用的衛(wèi)生系統(tǒng)中，關鍵是沒有死穴存在，因為這些死穴可能產生各種微生物，這種情況顯然是不能接受的。
在一有限程度上的流動可以通過在縫隙的出口處安排一種流阻，如用于流體的狹窄通道，比如密封件中的若干孔提供。
按照本發(fā)明所述工作的螺旋卷式過濾器元件中的流動在圖8中指出。
在不希望與理論相結合的情況下，可以認為，在縫隙中比在螺旋卷式元件內部高的壓力在朝向元件中心方向的膜上產生一個力，所述力保證螺旋卷式元件中不同薄板之間的摩擦作用增加，并因此減少了各薄板之間側向運動的趨勢，同時導致一種減少了解卷或伸縮的趨勢。
在圖2中，對一種按照現(xiàn)有技術操作的過濾器元件示出了縫隙中和元件內部的壓力曲線圖。正如從圖2中顯而易見的，縫隙中的壓力在沿著過濾器元件的幾個位置處是高于或等于組件內部的壓力。因此產生一個靜止向外的力，上述靜止向外的力減力了元件不同薄板之間的摩擦作用。
相反，在按照本發(fā)明所述操作的過濾器元件中，此處壓力在圖3中示出，由不同隔間之間的壓力差所產生的靜止力朝向壓力容器的中心，上述靜力將增加螺旋卷式過濾器中各相鄰薄板之間的摩擦作用，并因此將防止一個薄板相對于相鄰的薄板運動，和防止元件解卷。在過濾器元件接近入口的末端處，發(fā)現(xiàn)縫隙和元件內部之間基本上沒有壓差，而沿著元件的長度壓差增加。
在一個實施例中，將一個限流器以一種方式放在螺旋卷式元件的前面，以使流體可以在限流器的旁邊流入縫隙。限流器用來保證在過濾器元件附近部分的壓力在特定地方是低于縫隙中的壓力。
限流性能如此選定，以便在過濾器元件入口和在對應于最靠近入口的過濾器元件末端的一個位置中縫隙內壓力之間產生足夠的壓差。優(yōu)選的是上述壓差大于0.01bar，更優(yōu)選的是在0.05-0.1bar范圍內。
限流器可以用任何能限制流動到過濾器元件的近端和承受壓力足夠強的材料制造。確定哪種材料適用于這種限流器，是在本領域的技術人員技術之內。
在使用限流器情況下，一種過濾器元件的壓力分布圖將如圖4中所示。
在過濾器元件的每一端處，及如果在壓力容器中設置一個以上的過濾器元件，則ATDs安放在兩個過濾器元件之間。特別適合按照本發(fā)明所述使用的ATD，是一種用于在按照本發(fā)明所述的超濾單元中將兩個螺旋卷式膜濾器分段分開的抗伸縮裝置ATD，所述ATD包括一個元件，上述元件當放在圓筒形壓力容器中時，保證來自入口或前面過濾器元件的濃縮液在離中心透液管一個大于d的距離處可以不通過或僅是以一有限的程度通過ATD，此處d小于螺旋卷式膜過濾器元件的直徑，而來自前面過濾器元件的濃縮液可以自由地流入后面過濾器元件和壓力容器之間的縫隙中。
這種設計保證流體可以不或者是只以有限的程度從前面過濾器元件和壓力容器之間的縫隙流入兩個元件之間的空隙，而同時可以使流體從上述空隙流入后面過濾器元件和壓力容器之間的縫隙。以這種方式安排的按照本發(fā)明所述的ATD保證在按照本發(fā)明所述的方法中有利的壓力分布。
距離d如此選定，以使d和壓力容器的半徑之間的比值是在0.4-0.95范圍內，優(yōu)選的是在0.75-0.95范圍內，及最優(yōu)選的是在0.8-0.9范圍內。
有限程度的流體通道也可以認為是流體的一種受控制的旁路。為了保證流體在過濾單元的所有部分中流動和沒有流體可能出現(xiàn)不流動的“死穴”，具有一個受控制的旁路可能是有益的。這在食品或醫(yī)藥工業(yè)內應用時尤其重要，這里在死穴中可能形成細菌生長，并因此在這些衛(wèi)生原因的應用中必需避免死穴。
在一個實施例中，ATD可以裝備用于密封壓力容器的裝置。這種用于密封的裝置在該領域內是眾所周知的。這種用于密封的裝置其中一些例子可以從唇形密封或O形圈中選定。
在另一個優(yōu)選實施例中，ATD可以設置用于流體流出前面過濾元件的流阻，此處流阻隨離開過濾元件中心的距離增加而增加。同樣，ATD可以如此設計，以便用于流體流入后面過濾元件的阻力隨著離過濾器元件中心的距離增加而減少。這些改變的流阻保證過濾元件內部的壓力隨著離過濾元件中心的距離增加而增加。
變動的流阻可以通過以如此一種方式設計ATD提供，以使流體由其流入31或流出30的隔間成楔形，此處最高流阻是在楔尖處。
在一個優(yōu)選實施例中，ATD還裝備一個對接在后面過濾器元件外面部分上的密封圈，以使流體不能進入外部濃縮液隔網中，但能進入里面濃縮液隔網中，并且還能不受阻礙地流入后面縫隙中。
對接在后面過濾器元件上的密封圈優(yōu)選的是具有如此一個尺寸，以便它能在離過濾器外表面一個距離Dr處阻止流入過濾器元件中，此處Dr和壓力容器半徑之間的比值是在0.7-0.9范圍內。
ATD還具有與前面和后面過濾器元件形成一足夠接觸面的結構，以便能承受在沒有過濾器元件或ATD不可接受的變形情況下所施加的壓力。在這方面，不可接受的變形理解為大大減少過濾器元件的壽命或效率的變形。為提供上述接觸面所設計的合適結構可以在徑向肋、密封圈、多孔板等中選定，正如該領域內已知的。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，ATD以一種方式如此設計，以使中心透液管中的透過液可以不通過ATD，而代之以若干ATD裝備有透過液出口32。照這樣，將中心透過液分成若干分段，每個分段都是從一個ATD跨到另一個ATD，并且每個分段都設置一個分開的出口。通過在每個透過液出口處提供一個合適的反壓力，能夠調節(jié)凈驅動壓力，亦即橫跨每個螺旋卷式過濾元件各分開的膜在上述過濾元件的入口和上述過濾元件透過液出口之間的壓差。對于裝有若干螺旋卷式過濾元件的過濾單元來說，為了保證跨過每個螺旋卷式過濾元件凈驅動壓力基本上相同，這是尤其有利的。每個ATD可以設置一個透過液出口，或者每第二個ATD可以設置兩個透過液出口，每邊一個，如圖11所示。
在本領域的技術人員的技術內，選擇適合于各ATD用的尺寸和材料。
在一個實施例中，ATD包括一個限流器，所述限流器以一種方式連接到ATD上。以便保證進入后面過濾器元件的流體必需通過這個限流器，但流體可以在不通過限流器的情況下自由流入后面過濾元件和壓力容器之間的縫隙中。
限流器保證在沿著過濾器元件的所有位置處縫隙中的壓力都高于過濾器元件內部的壓力。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是各過濾器元件以這種方式制式，以便濃縮液可以從各過濾器分段和圓筒形壓力容器之間的間隙朝成螺旋形的切向方向進入濃縮液隔網。
這保證了各縫隙中的流體流入各過濾器元件，如圖9中示意示出的。
液體朝切向方向上流入過濾器還將一種循環(huán)流動引入縫隙中，上述循環(huán)流動再次保證在壓力容器中沒有流體不運動時的死穴存在。另外循環(huán)流動保證在縫隙中沒有沉積物形成，這種情況對在要求高衛(wèi)生標準的工業(yè)中應用是絕對必要的。
提供流體能朝切向方向上進入過濾器的一種優(yōu)選方式是如此設計過濾器元件，以使各膜不在濃縮液隔網的上方伸出。更優(yōu)選的是濃縮液隔網伸出到各分開的膜上(圖9)。
由于按照本發(fā)明所述的方法在很大程度上消除了伸縮問題，所以方法可以在一些條件下進行，上述這些條件主要由所用膜的性能和待在超濾器中處理的產品決定。
然而，優(yōu)選的是，方法是在0.5-5巴/m范圍內的壓差和1-100℃的溫度下進行。
按照本發(fā)明所述的方法原則上可以用于采用超濾的任何工業(yè)，以便濃縮或分離水溶液。尤其是，該方法可以在乳制品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和生物技術工業(yè)內實施。
在一個優(yōu)選實施例中，按照本發(fā)明所述的方法用于濃縮水溶液介質中的蛋白質。特別優(yōu)選，待處理的流體是乳、乳清或發(fā)酵肉湯。
例按照圖12所述的安排用于過濾，這里尺寸和液流在下表中指出。表中的術語如圖12中所示。


在表中，表達式A(r1，r2)預定意思是指r1和r2之間的面積。同樣，表達式V(r1，r2)預定是指液流在r1和r2之間通過的速度。另一些表達式按同樣方式理解。
在所有試驗樣品中，過濾是在完全沒有任何不希望有的過濾器元件解卷或伸縮的情況下進行。
權利要求
1.一種用于超濾的過濾器組件，在一壓力容器中包括一個或多個過濾器元件，上述過濾器元件具有抗伸縮裝置，所述抗伸縮裝置位于每個過濾器元件的上游和下游，其中各過濾器元件都包括一個或多個膜，每個膜都包括一個中心透過液隔網，上述透過液隔網在兩側面上被分開的膜覆蓋，并在一個邊緣處與一透液管連接和在三個其它邊緣處堵塞，用一濃縮液隔網圍繞中心透液管卷繞，上述濃縮液隔網能讓流體從在卷式過濾器元件和壓力容器之間的間隙沿著與過濾器元件的橫截面相切的方向上流入卷式過濾器元件，以便各膜和濃縮液隔網交替式鋪放在卷式元件中；及其中通向卷式過濾器元件和壓力容器之間間隙的入口是自由的，而上述間隙的出口如此受限制，以便沒有液流或僅有有限的液流能從上述間隙流到相應卷式過濾器元件之后的間隙中，其特征在于各卷式過濾器元件都設置用于保證在過濾器元件限流通道內部的壓力等于或低于在元件整個長度范圍內同一縱向位置處過濾器元件和壓力容器之間的間隙中壓力的裝置。
2.按照權利要求
1所述的過濾器組件，其中，所述抗伸縮裝置形成具有一個對接卷式過濾器元件出口側的密封圈，所述密封圈防止流體在離中心透液管的一個距離高于d時流出過濾器元件，此處d是一個小于螺旋卷式膜元件半徑的距離。
3.按照權利要求
1所述的過濾器組件，其中，用于保證在過濾器元件入口處的壓力等于或低于在同一縱向位置處過濾器元件和壓力容器之間的間隙中壓力的裝置是一個限流器，所述限流器安放在通向螺旋卷式過濾器元件的入口處。
4.按照權利要求
3所述的過濾器組件，其中，限流器與所述抗伸縮裝置制成一個部件。
5.按照權利要求
1-4其中之一所述的過濾器組件，其中，濃縮液隔網從各分開的膜中伸出。
6.利用按照權利要求
1-4其中之一所述的過濾器組件用于超濾的方法，其中，待濃縮的流體被迫進入壓力容器的入口，經由中心透液管去除透過液，并且經由濃縮液出口去除濃縮液，此處在沿著過濾器元件任何位置處的橫截面中，過濾器元件和壓力容器之間的間隙中壓力至少比過濾器元件內部的壓力高0.01巴。
7.按照權利要求
6所述的方法，其中，一個過濾器元件的入口和出口之間的壓差是在0.5-5巴/m范圍內。
8.按照權利要求
7所述的方法，其中，一個過濾器元件的入口和出口之間的壓差是在1-3巴/m范圍內。
9.按照權利要求
6所述的方法，其中，待過濾的流體是水溶液。
10.按照權利要求
6所述的方法，其中，待處理的流體是乳、乳清或發(fā)酵肉湯。
專利摘要
一種利用螺旋卷式膜過濾器用于超濾的方法，此處在過濾器元件和壓力容器之間的間隙中壓力高于或等于過濾器元件內部的壓力。利用這些條件，由壓力所產生的靜止力在螺旋卷式過濾器元件中不同薄板之間提供一種高摩擦力，上述高摩擦力有效地防止過濾器元件解卷或伸縮。利用這種構造，能夠用跨過過濾器元件比用別的辦法高的差壓進行超濾，上述更高的差壓導致更高的效率和低的能耗。另外，說明了一種抗伸縮裝置(ATD)和一種螺旋卷式過濾器元件，上述抗伸縮裝置(ATD)和螺旋卷式過濾器元件特別適合于所公開的方法。
文檔編號B01D63/12GKCN1277597SQ02827881
公開日2006年10月4日 申請日期2002年12月3日
發(fā)明者延斯·K·默勒 申請人:恩維羅控股公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan