DE1544107B2

DE1544107B2 - Schlauch-dialysator, verfahren zu seiner herstellung und mehrstufiges dialyseverfahren

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Publication number: DE1544107B2
Application number: DE19661544107
Authority: DE
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1965-12-22
Filing date: 1966-12-21
Publication date: 1973-05-10
Also published as: CH507010A; GB1175687A; NL136034C; GB1175690A; DE1544107C3; IL27020A; NL6617960A; DE1544107A1; BE691605A; GB1175689A; US3442002A; FR1514200A

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Trennung von Fluden, also Flüssigkeiten und Gasen, mittels Dialyse unter Ausnutzung unterschiedlicher Durch-

gangsgeschwindigkeiten durch permeable Membranen bzw. Scheidewände in Form kleiner Schläuche aus organischen Polymeren. Den Trennvorgang stellt man sich so vor, daß sich das Gas oder die Flüssigkeit in einer Fläche einer nicht porösen Festwand löst, unter Einfluß eines Konzentrations- oder eines Druckgefälles durchwandert und auf der anderen Seite der Membran wieder austritt. Die Trennung unter Ausnutzung unterschiedlicher Durchgangsgeschwindigkeiten hat man bereits mit Membranen aus Platium, Palladium und deren Legierungen, SiIicaten und gewissen Gläsern und verschiedenen Polymeren, auch semipermeablen Materialien, durchgeführt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schlauch-Dialysator, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie ein mehrstufiges Dialyseverfahren unter Verwendung von Schlauch-Dialysatoren.

Vorrichtungen und Verfahren zur Dialyse, bei denen die Trennung an schlauchförmigen Membranen aus Polymeren erfolgt, wurden bereits angegeben. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich die Entwicklung noch im Versuchsstadium befindet und unwirksame und unpraktische Verkörperungen der ältesten Vorschläge, die man auf diesem Gebiet gemacht hat, sind. Die bekannten Dialysatoren sind so konstruiert oder weisen Merkmale auf, die einen befriedigenden technischen Betrieb nicht ermöglichen und die sich auch praktisch und technisch zuverlässig nicht herstellen lassen. So ist ein Dialysator aus einem offenen oder geschlossenen Gefäß mit zwei oder mehr Rohrboden, zwischen denen schlauchförmige, aus Pergamentpapier oder ähnlichen dünnwandigen Stoffen bestehende Dialysiermembranen parallel zueinander angebracht und die Membranschläuche konzentrisch zueinander angeordnet sind, bekannt (deutsche Patentschrift 728 626). Der Durchmesser der Schläuche beträgt 5 cm und deren Länge 3 m. Auch dann, wenn zwei oder mehr Membranschläuche konzentrisch umeinandergelegt und in Bündel zusammengefaßt sind, ist die spezifische Membranoberfiäche verhältnismäßig gering. Dialysat und Dialysierflüssigkeit können im Gleichoder Gegenstrom durch die durch die Schläuche gebildeten konzentrischen Ringkammern — die Schläuche berühren einander nicht — fließen. Werden schlauchförmige Membranwände von 10 bis 500 um mit einer Wandstärke von 1 bis 100 μ verwendet, so sind besondere Vorkehrungen erforderlich, um geordnete und vorteilhafte Strömungsverhältnisse im Dialysator aufrechtzuerhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Unzulänglichkeiten und Nachteile der bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Dialyse von Fluden die Wirksamkeit, Trennschärfe, die Flexibilität in der Anwendung und die Zuverlässigkeit im technischen Einsatz zu verbessern sowie einen einfachen, direkten und wirtschaftlichen Aufbau zu ermöglichen. Außerdem soll ein besonders vorteilhaftes Herstellungsverfahren für Schlauch-Dialysatoren und ein mehrstufiges Dialyseverfahren angegeben werden.

Die Erfindung geht zur Lösung dieser Aufgabe aus von einem Schlauch-Dialysator zur Abtrennung einer Komponente aus einem Fludgemisch mit zwischen Schlauchböden gebündelten permeablen Schlauchmembranen aus polymerem Werkstoff in einem länglichen flüssigkeitsdichten Gehäuse, wobei die Schläuche einen Durchmesser von 10 bis 500 μΐη und eine Wandstärke von 1 bis 100 μΐη aufweisen und zu mindestens einem Schlauchbündel zusammengefaßt sind. Im Schlauchbündel haben sie gleichmäßige Packungsdichte und liegen wenigstens weitgehend parallel zueinander. Ein solcher Schlauch-Dialysator ist nun gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schlauchbündel von wenigstens einem länglichen flexiblen porösen Hüllschlauch umschlossen ist und das bzw. die Schlauchbündel und dessen Umhüllung bzw. deren Umhüllungen den inneren Querschnitt des Gehäuses ausfüllen und die bzw. jede Umhüllung querkontraktionsfähig ausgebildet ist und der poröse Hüllschlauch mit den Schläuchen zusammenwirkend eine gleichmäßige Packungsdichte der Schläuche in den Schlauchbündeln und im Gehäuse ermöglicht. Eine zweckmäßige Fortbildung sieht vor, daß die umhüllten Schlauchbündel im Gehäuse dieses oder ein-

ao ander entlang mehrerer schmaler Bereiche in Richtung der Längserstreckung der Schläuche so berühren, daß sich zwischen den Schläuchen und zwischen den Schläuchen und der Innenwand des Gehäuses eine in Querrichtung zum Gehäuse gleich verteilte Anordnung länglicher abgegrenzter Kanäle entlang der Schlauchbündel und Schläuche zu dem oder zwischen den Schlauchböden ergibt. Das Gehäuse hat zweckmäßig neben dem oder jedem Schlauchboden einen sich erweiternden Abschnitt mit vergrößerter Querschnittsfläche, in dem die Packungsdichte der Schläuche vermindert ist und der Einlaß und der Auslaß angeordnet sind.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schlauch-Dialysators, bei dem aus praktisch parallel angeordneten Schläuchen Schlauchbündel gebildet werden, wird nach einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren derart vorgegangen, daß man diese Bündel mit einem biegsamen porösen Hüllschlauch umgibt, der das Bündel zu einem querkomprimierten Schlauchbündel in ein längliches, rohrförmiges Gehäuse mit etwa der gleichen Querabmessung wie das komprimierte Bündel einbringt, daß man an einem Ende des Gehäuses eine Gießform so anbringt, daß diese zusammen mit dem Endabschnitt des rohrförmigen Gehäuses eine Gießausnehmung bildet, in die das Ende des querkomprimierten Schlauchbündels hineinragt, daß man einen erhärtenden Gießwerkstoff in die Gießausnehmung einbringt, den Werkstoff mindestens teilweise zu einem Verschluß erstarren läßt, die Gießform vom Gehäuse und von dem am Gehäuse und an den Enden der Schlauchbündel erstarrten Gießwerkstoff abnimmt, daß man den Außenabschnitt des angegossenen Teils und das eingebettete Schlauchbündelende zur Schaffung eines freien Zugangs zum Inneren der Schläuche, die sich durch den angegossenen Schlauchboden erstrecken, abtrennt und daß man die Abschlußdeckel des Gehäuses anbringt. Man wird zweckmäßig zunächst ein in Querrichtung lose gepacktes Schlauchbündel aus

⁶P parallelen Schläuchen bilden, dieses mit einem flexiblen, porösen Hüllschlauch umgeben, diesen in Längsrichtung elastisch dehnen und eine Mehrzahl von parallelen Bündeln zu einem Schlauchbündel zusammenfassen. Dabei geht man vorteilhaft so vor, daß man die aus parallel nebeneinander angeordneten Schläuchen bestehenden Bündel derart bildet,

£ daß man mindestens einen Schlauch zu einem Strang wickelt, den Strang zu einem Bündel mit

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zwei Endteilen und einer Mehrzahl von durch die Eine andere Ausgestaltung des mehrstufigen Stränge gebildeten Schleifen formt, daß man den Dialysierverfahrens sieht vor, daß das Einlaßgemisch Endabschnitt und einen erhärtenden Werkstoff in in wenigstens einer Stufe parallel durch mehrere einer Gießausnehmung so anordnet, daß der End- parallelgeschaltete Dialysatoren mit unterschiedabschnitt in den eingebrachten Gießwerkstoff ein- 5 liehen Trenncharakteristiken geleitet wird und ein taucht, daß man dann den Gießwerkstoff aushärtet Teil des Einlaßgemisches als Spülflüssigkeit mit nied- und das Schlauchbündelende von ihm einkapseln rigerem Druck gleichzeitig im Gegenstrom durch läßt, daß man das eingekapselte Schlauchbündelende jeden der parallelgeschalteten Dialysatoren geleitet aus der Gießausnehmung herausläßt und daß man wird, um damit jeweils den Durchlaß auszutragen, den die Schlaufen enthaltenden Teil des einge- io und daß die Strömungsmengen jedes Einlaßkapselten Schlauchbündels abtrennt, um so einen gemisches und jedes Spülfluds entsprechend den Schlauchboden zu bilden, durch den die Schläuche unterschiedlichen Charakteristiken jedes Dialysators mit offenen Enden hindurchragen. Man kann aber so geregelt werden, daß die Zusammensetzung des auch so vorgehen, daß man das rohrförmige Ge- aus jedem Mantelraum dieser Dialysatoren abgehäuse mit der an ihm befestigten Gießform um eine 15 zogenen Spülfluds und Durchlaß praktisch gleich die Richtung der in die Gießausnehmung eintreten- sind. Dabei wird die Strömungsmenge jedes Einlaßden Schlauchenden senkrecht schneidenden Achse gemisches und jedes Spülfluds zweckmäßig derart dreht, wobei die Entfernung dieser Achse von der geregelt, daß jeweils der Ausfluß aus den parallel-Ausnehmung und die Drehzahl so aufeinander abge- geschalteten Dialysatoren gleiche Zusammensetzung stimmt sind, daß die auf den Gießwerkstoff wirkende 20 hat. Eine weitere Ausgestaltung des erfindungs-Zentrifugalkraft ausreicht, um ein Hochkriechen des gemäßen mehrstufigen Dialysierverfahrens besteht Werkstoffs an den Schläuchen infolge der Kapillar- darin, daß man einen Teil des Gemisches aus der kräfte zu verhindern und den Gießwerkstoff in einem ersten Stufe zusammen mit wenigstens einem Teil blasen- und hohlraumfreien, glatten und in Richtung des Durchlasses einer Zwischenstufe als Einlaßder Schläuche von scharfen Vorsprüngen freiem Zu- 25 gemisch der letzten Stufe verwendet, wobei dies vorstand zu halten, und daß man die Rotation zum zugsweise der letzten Stufe mantelseitig im Bereich Stillstand kommen läßt, bevor man die Gußform bei den Schlauchenden eingelassen und der vervom Gehäuse und vom erhärteten Werkstoff entfernt. bleibende Ausfluß an einer Stelle zwischen den

Mit dem erfindungsgemäßen Dialysator läßt sich beiden Einlaßstellen abgezogen wird,

einstufig aber auch mehrstufig trennen. Ein mehr- 30 Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin-

stufiges Verfahren zum Betrieb von Schlauch-Dialy- dung ergeben sich aus den Unteransprüchen,

satoren mit wenigstens zwei hintereinandergeschal- Die Erfindung ist mit vorteilhaften Einzelheiten an

teten Schlauch-Dialysatoren, denen das Fludgemisch Hand von Zeichnungen an mehreren Ausführungs-

nacheinander zugeleitet wird, wobei die Schläuche beispielen näher erläutert. Es stellt dar

das Flüssigkeits- oder Gasgemisch entweder von der 35 Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Dialy-

Hohl- oder der Mantelseite her aufnehmen, ist ge- sator nach der Erfindung,

maß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Fig. 2 und 2a Querschnittsansichten nach der

man das zu trennende Gemisch unter Druck in die Linie 2-2 in Fig. 1, wobei Fig. 2a den Querschnitt

Schläuche des ersten Dialysators einleitet, daß man in vergrößertem Maßstab darstellt,

den sich auf der Mantelseite sammelnden Durchlaß 40 Fig. 3 eine Teilquerschnittsansicht nach der

abzieht und auf der Mantelseite des zweiten bzw. Linie 3-3 in Fig. 1,

letzten Dialysators unter Druck einführt, daß man Fig. 4 eine stark vergrößerte Teilansicht eines den sich auf der Hohlseite der Schläuche des zweiten Teils eines in F i g. 2 dargestellten Schlauchbündels, bzw. letzten Dialysators sammelnden Durchlaß unter Fig. 5, 5a, 5b, 5c und 5d Teilansichten eines vermindertem Druck abzieht, nicht permeierende 45 porösen Hüllschlauchs für Schlauchbündel,
Komponenten des Flüssigkeits- oder Gasgemisches F i g. 6 ein Schaltbild einer zweistufigen Dialysekontinuierlich in das Ausgangsnudgemisch zurück- Anlage, die Dialysatoren gemäß Fig. 1 aufweist,
leitet und damit abermals der Trennung unterwirft. F i g. 7 ein Schaltbild einer dreistufigen Dialyse-Eine Ausgestaltung dieses Verfahrens sieht vor, daß Anlage mit Dialysatoren gemäß Fig. 1,
man durch den Mantelraum der ersten Stufe ein 5° F i g. 8 ein Schaltbild einer abgewandelten drei-Spülflud niedrigeren Drucks im Gegenstrom zum stufigen Dialyse-Anlage mit Dialysatoren gemäß Einlaßgemisch einleitet und mit dem Spülflud so viel Fig. 1,

Durchlaß abzieht, daß das gewünschte Konzen- Fig. 9 ein Schaltbild einer vierstufigen Dialyse-

trationsverhältnis zwischen den Mischungskompo- Anlage mit Dialysatoren gemäß Fig. 1,

nenten innerhalb und außerhalb der Schläuche auf- 55 F i g. 9 a ein Schaltbild einer Dialyse-Anlage mit

rechterhalten ist. Dabei kann man einen Teil des mehreren parallelgeschalteten Dialysatoren gemäß

Einlaßgemisches als Spülflud verwenden und die F i g. 1,

Spülfludmenge in Abhängigkeit von der Zusammen- Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Vorsetzung des aus den Schläuchen wieder austretenden richtung zur Herstellung von einzelnen kleinen Ausflusses so regeln, daß eine vorbestimmte Ab- 60 Schlauchbündeln aus durchgehenden Schläuchen,
trennung der höher durchlässigen Komponente des Fig. 11 eine vereinfachte Seitenansicht eines Einlaßgemisches eingehalten ist. Man kann aber Schlauchbündels in flachgelegtem Zustand,
auch die Strömungsmenge der aus dem Mantelraum Fig. 12 eine vereinfachte Seitenansicht eines eineiner Stufe, die nicht die erste Stufe ist, in Abhängig- zelnen Schlauchbündels in flach zusammengelegtem keit von der Zusammensetzung des von den Schlau- 65 Zustand, das von einem porösen Hüllschlauch umchen dieser Stufe abgezogenen Durchlasses so regeln, schlossen und radial zusammengehalten ist,
daß dessen Zusammensetzung auf einem vorgewähl- Fig. 13 eine Teilansicht mehrerer umhüllter ten Wert gehalten ist. Schlauchbündel, die zu einem größeren Hauptbündel

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vor dem Einbau in ein Dialysatorgehäuse zusammen- verschraubt ist. Der Schlauchboden weist zu beiden

gefaßt sind, Seiten zur Abdichtung gegenüber dem Mantelrohr

F i g. 14 eine Teilansicht eines Hauptbündels aus und dem Deckel jeweils eine Dichtung auf.
umhüllten Schlauchbündeln in einer Lage, aus der es Die umhüllten Schlauchbündel 110 sind im Hauptnach Überstreifen eines porösen Hüllschlauches in .5 abschnitt des Mantelrohrs 101 zwischen den konidas Gehäuse eines Dialysators gemß F i g. 1 einge- sehen Erweiterungen 107 relativ eng gepackt angebaut werden kann, ordnet. Dadurch, daß die flexiblen und porösen Hüll-

F i g. 15 eine F i g. 14 ähnliche Ansicht, bei der schläuche 112 die Schläuche fest zusammenhalten,

jedoch der poröse Hüllschlauch zur Querkontraktion behalten sie ihre Lage bei, obwohl sie sich eng an die

aller Schlauchbündel bzw. einzelner Schlauchbündel io benachbarten Schlauchbündel und an die Innenwan-

dient, damit das Hauptbündel in das Gehäuse des dung des Rohrmantels anlegen können. Dadurch

Dialysators eingebracht werden kann, ergibt sich gegebenenfalls eine Verformung jedes

Fig. 16 einen Teillängsschnitt durch zusammen- Schlauchquerschnitts, um eine höhere Packungsdichte

gezogene Schlauchbündel in ihrer Lage im Gehäuse zu erzielen, als man sie bei festem kreisförmigem

des Dialysators mit einer auf den Mantelstirnflansch 15 Querschnitt erhielte. Dies geht insbesondere aus

aufgesetzten Gußform zum Angießen eines flüssig- F i g. 2 a hervor. Die Schlauchbündel und die ein-

keitsdichten Schlauchbodens, zelnen Schläuche selbst berühren einander und teil-

Fig. 17 einen Teillängsschnitt durch den Kopf des weise das Mantelrohr in Form schmaler Längszonen

Dialysators mit abgenommener Gußform und noch (s. Fig.2, 2a und 4). Diese Längsberührungsflächen

nicht entferntem, überstehendem angegossenem Teil 20 schließen zwischen den Schlauchbündeln und den

des Schlauchbodens, einzelnen Schläuchen und zwischen den Schlauch-

Fig. 18 einen Fig. 17 entsprechenden Teillängs- bündeln und der Innenwandung des Mantelrohrs eine schnitt eines abgewandelten fertigen, angegossenen große Anzahl in Querrichtung gleich verteilter läng-Schlauchbodens in seiner Lage im Gehäuse des Dia- licher Strömungswege oder -kanäle ein, die sich entlysators, wobei der Schlauchboden gegen eine radial 25 lang der ganzen Schläuche und des ganzen Mantelgrößere Schicht einer schweren und vermischbaren rohrs erstrecken. Diese Strömungswege haben nur Flüssigkeit in der Gußform während eines Schleuder- eine sehr geringe Querverbindung miteinander und Vorgangs geformt wurde, um die Schlauchbündel- bewirken, daß die Flüssigkeitsströmung im Mantelenden frei von Gußwerkstoff zu halten, rohr und außerhalb der Schläuche im wesentlichen

Fig. 19 eine teilperspektivische Ansicht einer Zen- 30 nur um ihre Längsrichtung zwischen den konischen

trifugier- bzw. Schleudervorrichtung zur Herstellung Erweiterungen 107 ohne Quervermischung erfolgt,

des angegossenen Schlauchbodens des Dialysators Die gegenseitige Zuordnung der Schläuche 111 im

gemäß Fig. 1, auf die ein Gehäuse mit angeschraub- Bereich ihrer Enden in den konischen Erweiterun-

ten Gießformen aufgespannt ist, und gen 107 geht aus F i g. 3 hervor. Auf Grund des

Fig. 20 eine Teilseitenansicht einer abgewandel- 35 größeren Querschnitts der konischen Erweiterungen

ten Ausführungsform der Schleudervorrichtung nach ist die Packungsdichte vermindert und der Abstand

Fig. 19 zum Angießen von Schlauchboden auf je- zwischen den Schläuchen vergrößert, um einen bes-

weils einer Seite an mehrere Dialysatoren gleichzeitig. seren Ein- bzw. Auslaß und eine gute Verteilung

Die in den F i g: 1 bis 4 dargestellte bevorzugte des Fluds im Bereich des Einlasses 109 und Aus-Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dialysa- 40 lasses 108 in die Strömungswege zwischen den betors weist einen rohrförmigen Gehäusemantel 101 aus nachbarten Schläuchen und Schlauchbündeln zu erStahl od. dgl. auf, der an beiden Enden konische möglichen.

Erweiterungen 107, an die Stirnflansche 102 ange- Die innere konische Erweiterung 107 an den beischweißt sind, aufweist, in welche ein Einlaß 109 und den Enden des Mantelrohrs 101 wirkt mit dem entein Auslaß 108 münden. Das Mantelrohr 101 nimmt 45 sprechend konischen Abschnitt des Schlauchbodens relativ eng gepackt eine große Anzahl sehr dünner 950 keilartig zur flüssigkeitsdichten Verbindung zuSchläuche 111 aus einem polymeren Werkstoff, wie sammen. Die gleiche Wirkung tritt zwischen den kobeispielsweise Polyäthylenterephthalat, auf. Die nischen Abschnitten der Deckel 103 und den Schläuche sind in einer Reihe etwa gleich großer Schlauchboden 950 auf.

Schlauchbündel 110 zusammengefaßt, die jeweils 50 Ein wichtiges Merkmal des Dialysators ist die Indurch einen flexiblen und porösen Hüllschlauch 112 nenfläche SF des Rohrbodens 950, die verhältnisfest zusammengehalten sind. Zusätzlich sind alle um- mäßig glatt, durchgehend, eben und frei von jeghüllten Schlauchbündel 110 durch eine große läng- liehen scharfen Formen und Vorsprüngen in Richliche, flexible und poröse Außenumhüllung 113 zu- tung der Schläuche sein muß. Diese Formgebung sammengefaßt. Die Ausbildung und Wirkungsweise 55 muß unbedingt erreicht und aufrechterhalten werdieser Hüllschläuche ist an späterer Stelle erläutert. den, so daß eine flüssigkeitsdichte Verbindung um In beiden Enden des Mantelrohrs 101 ist ein flüssig- die Schläuche, ohne die wirksame Oberfläche der keitsdicht angegossener Schlauchboden 950 vorge- Schläuche zwischen den Schlauchboden zu verminsehen, welcher vorzugsweise ebenfalls aus einem poly- dem, besteht. Bei einer bevorzugten Ausführungsmeren Werkstoff, wie beispielsweise Epoxyharz, be- 60 form ist die Innenfläche SF des Schlauchbodens konsteht. Zwischen den Schlauchboden 190 erstrecken kav gekrümmt (s. Fig. 1). Diese Formgebung rührt sich die Schläuche parallel zueinander und zur Achse vom Schleudergießen her, das zur Herstellung der des Mantelrohrs 101, das an beiden Enden mit Dek- Schlauchboden 950 vorzugsweise angewendet wird, kein 103 abgeschlossen ist, welche zusammen mit den Es ist an späterer Stelle beschrieben,
angegossenen Schlauchboden 950 Stirnkammern 130 65 Die Schläuche 111 können aus jedem polymeren bilden. Jede Kammer 130 weist einen Leitungsan- Werkstoff bestehen, der sich für die Dialyse eignet. Schluß 104 und einen Flansch 105 auf, der gegen den Als Werkstoffe kommen in Frage: Olefine, Ester, Flansch 102 des Mantelrohrs mittels Schrauben 106 Amide, Silicone, Äther (ether), Nitrile oder Sulfid-

Polymere sowie jedes andere geeignete Polymer oder Copolymer. Geeignete Schläuche lassen sich aus Polyalkylenterephthalat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyhexamethylenadipymid, Copolymere von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, Celluloseacetat, Äthylcellulose, Polystyrol, Copolymere von Butadien und Styrol und aus vielen anderen Polymeren und Copolymeren auf verschiedene Weise herstellen, beispielsweise durch Ausspin-

113 können aus jedem geeigneten, natürlichen, regenerierten oder synthetischen Werkstoff geeigneter Festigkeit und Verträglichkeit mit dem zu trennenden Fludgemisch, dem polymeren Werkstoff, aus 5 dem die Schläuche bestehen, und dem Material, aus dem die angegossenen Schlauchböden gefertigt sind, und den anderen Materialien, mit dem die Umhüllungen in Berührung kommen, gefertigt sein. Die Hüllschläuche können ferner jeden zweckmäßigen

nen aus der Lösung oder aus der Schmelze. Die io Aufbau haben, solange sie nur porös und flexibel polymeren Schläuche haben einen Außendurchmes- sind. Sie sollen jedoch zweckmäßig aus einem sehr ser von vorzugsweise etwa 10 bis 500 Mikron und abriebfesten Material bestehen oder einen Aufbau eine Wandstärke von etwa 1 und 100 Mikron. Als aufweisen, der eine Schrumpfung oder Querkontrakbesonders vorteilhaft haben sich Schläuche mit tion zuläßt, um so eine gleichmäßige, zusammeneinem Außendurchmesser zwischen 20 und 250 Mi- 15 ziehende und verdichtende Wirkung entlang eines krön und einer Wandstärke zwischen 2 und 50 Mi- Schlauchbündels oder einer Gruppe von Schläuchen krön erwiesen. auf diese ausüben zu können. Einen bevorzugten

Die Packungsdichte der Schläuche 111 innerhalb Aufbau weist einen rundgestrickten Schlauch aus des porösen Hüllschlauches 112 kann jeden Wert einem geeigneten Material, beispielsweise Baumoberhalb etwa 35% aufweisen; zur Erzielung opti- 20 wollfäden, auf, wobei der Schlauch beträchtliche maler Ergebnisse sollte sie jedoch so hoch wie irgend Verkürzungen in Querrichtung ermöglicht, wenn er möglich sein. Die Packungsdichte ist als prozentualer in Längsrichtung gedehnt wird. Ein solcher Schlauch Anteil der von den äußeren Wänden der Schläuche ist deshalb besonders vorteilhaft, weil beim Eineingeschlossenen Querschnittsfläche zu der des Man- ziehen eines Schlauchbündels in das Mantelrohr, telrohres 101 definiert. Für einen Rohrmantel mit 25 wobei eine hohe Zugspannung auf den Schlauch aufkreisförmigem Querschnitt und Innendurchmesser gebracht wird, diese eine gleichmäßige Verdichtungswirkung auf den Querschnitt des Schlauchbündels über dessen ganze Länge ausübt, um so das ganze Bündel ohne Beschädigung einzelner oder aller 30 Schläuche eines Bündels in das Mantelrohr einbringen zu können. Die Schläuche 113 können auch aus einem gewebten oder nicht gewebten textlien Flachmaterial oder aus gelochten oder eingeschnittenen zylindrischen Rohren oder schlauchförmigen Netzen 35 (s. Fig. 5a, 5b, 5c und 5d) bestehen. Es ist jedoch das sehr gleichmäßige Querkontraktionsvermögen bedeutsam.

Das Mantelrohr kann jede zweckmäßige oder beliebige Querschnittsform aufweisen, braucht also

D_s, in dem N Schläuche mit kreisförmigem Querschnitt und einem Außendurchmesser D_E untergebracht sind, ist die Packungsdichte durch folgenden Ausdruck gegeben:

Packungsdichte (%) =

■100

Die so definierte Packungsdichte erreicht einen
Maximalwert von 90,5 °/o für Schläuche mit kreisförmigem Querschnitt bei enger hexagonaler Packung
und einem größten Wert von 78,5% bei enger quadratischer Packung. Packungsdichten von oberhalb 4° nicht einen kreisförmigen Querschnitt zu haben; es 45% innerhalb der Hüllschläuche ließen sich ohne muß aus einem verträglichen Werkstoff ausreichenweiteres erzielen. Packungsdichten oberhalb 60% der Festigkeit bestehen. Zylindrische metallische und mehr lassen sich erreichen, wenn man die Mäntel, beispielsweise aus Stahlrohr, sind geeignet, Schläuche parallel zueinander angeordnet, sie mit da sie relativ einfach herzustellen und zusammenzueiner Umhüllung eng umgibt und deren Umfangs- 45 bauen sind. Die Größe des Mantelrohres für die erstreckung anschließend durch Querkontraktion Trennvorrichtung kann sehr unterschiedlich sein, verkleinert, um auf diese Weise die eingeschlossenen
Schläuche enger aneinander zu bringen. Wurden
mehrere Bündel von umhüllten, eng gelegten Schläuchen wiederum gebündelt in ein Mantelrohr in der 5°
in den Zeichnungen dargestellten Weise eingebaut,
so haben sich Packungsdichten von über 55% erreichen lassen. Für die Vorrichtung gemäß den

F i g. 1 bis 4 ist eine Gesamtpackungsdichte von über

Sein Durchmesser kann zwischen einem und vielen Zentimetern und seine Länge zwischen einem und vielen Dezimetern liegen.

Eine Vorstellung von der Wirksamkeit der Konstruktion bei Verwendung von Schläuchen ergibt sich daraus, daß eine erfindungsgemäß aufgebaute Trennvorrichtung aus einem Mantelrohr mit etwa 15 cm Durchmesser und 2,40 m Länge etwa 12 Millionen

40% anzustreben. Diese hohen Packungsdichten 55 Schläuche enggepackt aufnehmen kann, um eine verhindern die Bewegung der Flüssigkeit in die Bün- wirksame Membranfläche von etwa 1860 m² zu erdel und aus diesen heraus zwischen den Schläuchen geben.

keineswegs. Vielmehr bewirken diese, daß die Flüs- Bei einigen erfindungsgemäßen Dialysatoren ist es

sigkeiten außerhalb der Schläuche innerhalb des erwünscht, Flüssigkeit im Bereich der beiden Enden Mantelrohres entlang und in Richtung der Schläuche 60 des Mantelrohres (s. letzte Stufe F i g. 8) einzuleiten in jedem Schlauchbündel strömen. Durch diese Strö- und Flüssigkeit aus einem zwischen den beiden Enmungsbedingungen werden günstige Konzentrations- den liegenden Bereich abzuziehen. In diesem Fall ist gradienten erzeugt und innerhalb des Mantelrohres es zweckmäßig, ebenfalls in einem solchen Bereich entlang der Schläuche aufrechterhalten, solange ein zwischen den beiden Enden über einen abgegrenzten Fludgemisch durch die Schläuche durchtritt. Die ge- 65 Längsabschnitt einen größeren Mantelrohrquerschnitt nauen Strömungsbedingungen sind an späterer Stelle vorzusehen, um dort die Packungsdichte der erläutert. Schläuche und Schlauchbündel ein bischen zu ver-

Die flexiblen und porösen Hüllschläuche 112 und ringern und so eine Querströmung zum Abzug von

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Flüssigkeit zwischen den Schläuchen und Schlauch- des Mantelrohres mit gegenüber dem Einlaßgemisch

bündeln zu schaffen. erniedrigtem Druck über den Auslaß 108 abgezogen.

Die Schlauchböden 950 können ebenfalls aus je- Vorteilhaft ist es, bei der Trennung gleichzeitig dem geeigneten härtbaren oder verfestigbaren Werk- einen Spülfludstrom, den ein Teil des Einlasses bei stoff ausreichender Festigkeit und Verträglichkeit 5 erniedrigtem Druck bilden kann, in das Mantelrohr mit den anderen Teilen der Vorrichtung bestehen. 101 durch den Einlaß 109 entlang der Außenseite Verwendbar sind Lötmittel, Zemente, Wachse, der Schläuche innerhalb des Mantels zu führen und Klebemittel, natürliche und synthetische Harze. durch den Auslaß 108 abzuziehen. Um einen hohen Diese Materialien für die Schlauchböden können wirksamen Konzentrationsgradienten aufrechtzueraushärten oder erstarren auf Grund einer Gefrier- io halten, soll das Spülflud im Gegenstrom zum Einlaßoder Kühlbehandlung, nur einer Kühlbehandlung gemisch geführt sein. Diese Bedingungen, die enge oder auf Grund von chemischen Reaktionen, die Packung der Schläuche und Schlauchbündel auf eine Polymerisation, Kondensation, Oxydation oder Grund der Umhüllungen 112 und 113, und die einen anderen Aushärteprozeß bewirken. Weitere Längskanäle zwischen den Schläuchen und Schlauchzweckmäßige Eigenschaften des hart- oder erstarr- 15 bündeln bewirken eine sehr wirksame gleichverteilte bzw. verfestigbaren Materials sind aber: niedrige und gleichmäßige Flüssigkeitsströmung innerhalb des Viskosität im flüssigen Zustand für das gute Eindrin- Mantelrohres 101 und außerhalb der Schläuche, gen zwischen die Schläuche der Schlauchbündel vor durch die unerwünschte Strömungen mit unerwünschder Verfestigung oder dem Aushärten, eine hohe ter Rückmischung und Rückdiffusion auf der Außen-Dichte für ein gutes Verhalten während des Schleu- 20 seite der Schläuche und eine Störung des erwünschdergießens, das an späterer Stelle beschrieben ist, ten Konzentrationsgradienten sowie Konvektionskeine Gasentwicklung oder ähnliche physikalische strömungen auf ein Mindestmaß reduziert sind. ZuÄnderung während der Verfestigung, keine oder nur sätzlich trägt die große wirksame Membranfläche je eine äußerst geringe Volumenveränderung während Volumeinheit und die extrem kleine Dicke der Memder Verfestigung und eine möglichst niedrige Wärme- 25 bran bzw. Schlauchwände sehr zu den günstigen entwicklung während der Verfestigung. Synthetische praktisch und wirtschaftlich erreichbaren Trennge- und organische Harze sind für den Schlauchboden in schwindigkeiten des Dialysators bei.
Verbindung mit den bevorzugten polymeren Verbin- Stellt die aus dem Fludgemisch abzutrennende düngen, aus denen die Schläuche bestehen, beson- Komponente mit der höchsten Durchdringungsgeders geeignet, insbesondere Epoxyharze. 30 schwindigkeit die größte Mischungskomponente dar,

Die Beschreibung der Betriebs- und Wirkungs- dann sollte diese zweckmäßigerweise unter erhöhtem weise eines erfindungsgemäßen Dialysators, wie er Druck in das Mantelrohr 101 zur Außenseite der in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, erfolgt zunächst Schläuche durch den Einlaß 109 eingeleitet und als an Hand der ersten Stufe einer mehrstufigen Trenn- Auslaßstrom, aus dem die Komponente mit derhöchanlage. Für viele Gastrennungen bzw. -entmischun- 35 sten Durchdringungsgeschwindigkeit weitgehend entgen, bei denen die Komponente mit der höchsten fernt ist, durch den Auslaß 108 abgezogen werden. Durchdringungsgeschwindigkeit von einem Flud- Ein Teil des Einlaßgemischs, der mit der Kompogemisch abzutrennen ist, aber nur einen kleinen nente mit der höchsten Durchdringungsgeschwindig-Mischungsanteil ausmacht, hat es sich in der ersten keit angereichert ist, dringt durch die Schlauchwände Stufe als vorteilhaft erwiesen, das Ausgangsgemisch 40 in deren Inneres durch, von wo er unter erniedrigzunächst durch das Innere der Schläuche zu leiten tem Druck durch den Auslaß 104 und/oder 104' und den durch die Schlauchwände durchgegangenen nach Zusammenführung in den Kammern 130 und Anteil von der Außenwand der Schläuche abzuziehen. 130' abgezogen werden kann. Auch bei dieser Be-Hierbei wird (s. F i g. 1) der Einlaßstrom des Aus- triebsweise kann es zweckmäßig sein, mit einem gangsgemischs durch den Einlaß 104 unter erhöh- 45 Spülflud zu arbeiten, das im Gegenstrom zum Eintem Druck in die Kammer 130 auf der linken Seite laßgemisch geführt wird, indem man es durch den (s. F i g. 1) der Vorrichtung eingebracht. Aus dieser Einlaß 104 einbringt und es zusammen mit dem Kammer 130 fließt das Fludgemisch durch das In- Durchlaßprodukt durch den Auslaß 104' abzieht, nere der Schläuche und Schlauchbündel 110 zur Diese Betriebsweise hat sich insbesondere bei der Kammer 130' auf der rechten Seite der Vorrichtung. 50 letzten Stufe einer mehrstufigen Gastrennanlage be-Wird eine geeignete Druck- und/oder Konzentra- währt. Bei anderen Anwendungsfällen, wie der tionsdifferenz zwischen der Innen- und Außenseite Wasserentsalzung oder der Trennung von Kohlender Schläuche aufrechterhalten, dringt ein Teil der Wasserstoffen können selbstverständlich andere AnKomponente des Ausgangsgemischs mit der höheren Ordnungen vorteilhafter sein.

Durchdringungsgeschwindigkeit angereichert nach 55 Eine andere vorteilhafte Ausführungsform einer außen durch die Schlauchwände in den Raum zwi- letzten Stufe sieht vor, daß das Einlaßgemisch in sehen der Innenwand des Mantelrohres 101 und der den Mantelraum in der Nähe der beiden Enden einAußenseite der Schläuche durch. Der Teil des Ge- gebracht und das Ausflußprodukt zwischen den beimisches, der die Kammer 130' erreicht, im folgen- den Mantelenden abgezogen wird (s. letzte Stufe den Ausfluß genannt, aus dem der Anteil mit der 60 Fig. 8). Hierbei wird die Komponente, die durch höchsten Permeationsgeschwindigkeit durch die die Schläuche dringt, gleichzeitig an beiden Stirn-Schlauchwände wegdiffundiert ist, wird durch den seiten der Vorrichtung abgezogen (s. letzte Stufe Auslaß 104 abgezogen. F i g. 8). Hierdurch ergibt sich der gewünschte Ge-

Die mit der Komponente höherer Durchdringungs- genstrom zwischen Durchlaß und Einlaß bzw. Ausgeschwindigkeit (der leichteren Komponente) ange- 65 fluß mit dem erwünschten Konzentrationsgradienten, reicherte Fraktion des Ausgangsgemischs, die durch Bei Verwendung der bevorzugten Baumaterialien die Schlauchwände durchgedrungen ist und im fol- für den Dialysator läßt sich diese befriedigend bei genden Durchlaß genannt ist, wird aus dem Inneren normalen atmosphärischen Temperaturen und mäßi-

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gen Überdrücken, die weit unter 70 at liegen, betrei- tung 100 der zweiten Stufe über die Leitung 219 als ben, obwohl sich die Schläuche ohne weiteres auch bei Endprodukt abgezogen. Dieses Produkt wird von· so ausreichend hohen Druckdifferenzen verwenden einer Einrichtung 220 analysiert, die betriebswirklassen, daß hohe technische Trenngeschwindigkeiten sam mit der Analysiereinrichtung 217, wie weiter erzielt werden. Die Hüllschläuche 112 und 113 der 5 unten erläutert, verbunden ist. Schlauchbündel dienen nicht nur zum leichteren Zu- Bei der in F i g. 6 dargestellten Anlage wird der sammenbau der Trennvorrichtung, sondern sind ein Druck des Einlaßgemischs und des Ausflusses mitwichtiger Bestandteil des Dialysators selbst, in dem tels automatischer Steuerung oder Druckregelvensie auch während des Betriebes die Schläuche tuen 202 und 206 konstant auf einem gewünschten schützen und die Quer-Druckspannungen gleich- io Wert gehalten. Der Analysator 207 bestimmt die mäßig über jedes Schlauchbündel verteilt aufrecht- Konzentration der höher durchlässigen Komponente erhalten, ohne daß diese zusammengedrückt oder be- im verdünnten Ausfluß und steuert das Regelventil schädigt werden, insbesondere auch diejenigen am 208, um eine konstante niedrige Konzentration auf-Außenumfang des ganzen Bündels, die an der Man- rechtzuerhalten. Steigt die entsprechende Konzentratelrohrwand liegen. 15 tion im Ausfluß über einen bestimmten Wert an, so

Die bevorzugte Verwendung schleudergegossener wird das Regelventil 208 geöffnet, um mehr Spülgas Schlauchböden an den Enden der Schläuche er- einzulassen; umgekehrt wird der Spülgasstrom bei scheint für die gesamte Vorrichtung zur Erzielung zu niedriger Konzentration gedrosselt. In gleicher eines wirksamen flüssigkeitsdichten Schlauchbodens Weise bestimmt der Analysator 217 die Konzentra- und Abdichtung der, sehr dünnen enggepackten 20 tion der höher durchlässigen Komponente im RückSchläuche gegeneinander und gegenüber dem Man- lauf und steuert das Regelventil 218, um eine kontelrohr besonders wichtig, damit das Bodenmateiial, stante Konzentration zu erhalten, die eingestellt ist solange dieses flüssig ist, nicht zwischen und entlang oder mittels des Analysators 220 für den Produktden Schläuchen auf Grund der Kapillarwirkung strom ermittelt wird. Steigt die Konzentration des nachdringt, was zu Hohlräumen im Boden führen 25 Rücklaufs zu stark an, bewirkt der Analysator 217 könnte und durch Überziehen der Schlauchoberflä- ein Schließen des Regelventils 218, um den Rücklauf chen die wirksame Membranfläche innerhalb des zu drosseln, wodurch der Anteil des Einlaßgemisches Mantelrohres verkleinern würde. in die zweite Stufe, das durch die Schläuche strömt,

Der Dialysator gemäß den F i g. 1 bis 4 kann in ansteigt und die Konzentration der weniger durchverschiedenster Weise verwendet und kombiniert 30 lässigen Komponente sowohl im Rücklauf als auch werden, um Trennsystem^ bzw. -anlagen mit mehre- im Produktstrom erniedrigt wird, ren parallelen oder hintereinandergeschalteten Trenn- Fällt umgekehrt die Konzentration der höher einheiten je nach Wunsch und Bedarf aufzubauen. durchlässigen (leichteren) Komponente im Produkt-Eine Anzahl solcher Trennanlagen sind in den strom zu weit ab, wird durch den Analysator 220 F i g. 6, 7, 8, 9 und 9 a dargestellt. 35 der Sollwert des Analysators 217 angehoben, was

In F i g. 6 ist eine der einfachsten Formen einer wiederum das Regelventil 218 öffnet, um den Rückmehrstufigen Gastrennungsanlage dargestellt, näm- lauf ansteigen zu lassen, wodurch der Anteil des lieh eine zweistufige Anlage, der über eine Einlaß- Einlaßgemischs in die zweite Stufe, das durch die leitung 201 ein Druckregelventil 202 und eine Lei- Schläuche tritt, erniedrigt und die Konzentration der tung 203, das zu trennende Einlaßgemisch in die 40 höher durchlässigen Komponente sowohl im RückSchläuche der Trennvorrichtung 100 gemäß F i g. 1 lauf als auch im Produkt angehoben wird, der ersten Stufe geleitet wird. Das aus den Schlau- Beim Betrieb einer zweistufigen Trennanlage gechen abgeleitete Ausflußprodukt strömt durch die maß F i g. 6 zur Abtrennung von Helium aus einem Leitung 204 einem Regelventil 206 zu, von dem es Gemisch aus Helium und Stickstoff wurde ein Gasabgelassen, im Kreislauf geführt oder in anderer 45 gemisch mit 0,47 % Helium auf 28 at verdichtet und Weise weiterverwendet wird. mit einem Rücklauf strom, wie unten näher beschrie-

Ein Teil des Einlaßgemischs wird über die Lei- ben, vereinigt. Das sich ergebende Einlaßgemisch tung 210 abgezweigt und über ein Regelventil 208 (5315 Volumen bei 1 at je min) wurde in eine und die Leitung 209 als Spülflud in den Mantel der Trennvorrichtung gemäß F i g. 1 mit Schlauchmem-Trennvorrichtung 100 der ersten Stufe im Gegen- 50 branen aus Polyäthylenterephthalat am einen Ende strom zum Einlaßgemisch zugeleitet. Das Regelventil eingespeist und durch das Innere der Schläuche ge- 208 wird von einer Einrichtung 207 zur Analyse des leitet und am anderenEnde der Vorrichtung als Ausüber die Leitung 204 aus der Trennvorrichtung 100 nuß abgezogen. Ein Teil des Einlaßgemisches wurde austretenden Ausflusses gesteuert. Das Spülgas und nach Absenkung des Drucks auf 250 mm Hg als der Durchlaß werden aus der Trennvorrichtung 100 55 Spülgas in den Mantel der Trennvorrichtung nahe der ersten Stufe über die Leitung 211 abgezogen seinem Ende eingeleitet. Das Ausflußgas, das durch und einem Kompressor 212 zugeführt und von dort die Schläuche der ersten Stufe geleitet worden war, über die Leitung 213 in die Schläuche der zweiten enthielt 0,047 % Helium bei einer Ausbeute von oder letzten, wieder durch eine Trennvorrichtung 90%. Das aus Durchlaß- und Spülgas bestehende 100 gebildeten Stufe, eingeleitet. Der aus dem Inne- 60 aus der ersten Stufe (mit 693 Standardvolumen je ren der Schläuche abgezogene Ausfluß gelangt über min) abgezogene Gas enthielt 3,6 % Helium. Das die Leitungen 214 und 215 zum Regelventil 218 und miteinander vereinigte Durchlaß- und Spülgas wurde von dort über die Leitung 216 als Kreislaufstrom in dann auf 32,5 at verdichtet und durch die Schläuche die Eingangsleitung 203 der ersten Stufe. Das Regel- der zweiten Stufe (mit 242 Volumen bei 1 at je ventil 218 wird durch eine Einrichtung 217 zur 65 min) geleitet. Nach Durchgang durch die Schläuche Analyse des aus der zweiten Stufe austretenden und der zweiten Stufe hatte deren Rücklauf einen Heim Kreislauf geführten Rücklaufs gesteuert. Der liumgehalt von 1,63% bei einem Druck von 31,6 ata. Durchlaß wird aus dem Mantel der Trennvorrich- Das im Einlaßende des Mantels der zweiten Stufe

17 18

(mit 8 Standardvolumen je min) abgezogene Durch- wird aus dem Mantelraum der zweiten Trennvorlaßprodukt enthielt 63,0% Helium. Der Rücklauf richtung über die Leitung 334 abgezogen und auf wurde mit dem Ausgangsgemisch zur Aufgabe auf die drei Kompressoren C der dritten Trennstufe 100 die erste Stufe zusammengeführt. gegeben, von wo er als Einlaßstrom über die Lei-Anlagen der beschriebenen Art mit Schläuchen 5 tung 349 in die Schläuche der dritten Trennstufe 100 aus geeigneten Werkstoffen eignen sich zur Anreiche- eintritt. Der hier aus den Schläuchen austretende rung von Luft mit Sauerstoff, Gewinnung von Was- ausgelauchte Auslaß strömt über die Leitungen 350 serstoff mit erhöhtem Reinheitsgrad aus einer Mi- und 351 ab oder wird im Kreislauf rückgeführt, schung mit anderen Gasen, zur Abtrennung von Der Durchlaß dieser Stufe oder das Endprodukt Methan aus anderen Kohlenwasserstoffen und für io wird aus dem Mantelraum der dritten Trennvorrichandere Trennungen. tung über die Leitung 352 durch einen weiteren Ge-

In Fig. 7 ist eine gegenüber der gemäß Fig. 6 gendruckregler R abgezogen.

verfeinerte Anlage dargestellt, die insbesondere für In der Anlage gemäß F i g. 7 ist ein Analysator zur die Reinigung von Helium oder die Gewinnung von Bestimmung der Zusammensetzung des Durchlaß-Sauerstoff aus Luft geeignet ist. Die dreistufige An- 15 Produktes der dritten Trennstufe vorgesehen, der lage weist 9 Kompressoren C in drei Gruppen auf, den Sollwert eines zweiten Analysators zur Analyse von denen jeder mit einem oder mehreren Dialyse- des Rücklaufs von der ersten Trennstufe dient, wel-Trennvorrichtungen 100 in jeder der drei Stufen zu- eher wiederum die Strömungsgeschwindigkeit des sammenarbeitet. Das Ausgangsgemisch gelangt durch Rücklaufs regelt. Zur Regelung des Ausflußstromes die Leitung 301 zu einer Probenahmeeinrichtung S, 20 sind, solange dieser im Kreislauf geführt wird, Venvon dort zu einer Meßeinrichtung R zur Bestimmung tile V vorgesehen. Die Betriebsweise ist deshalb vorder Strömungsgeschwindigkeit und weiter über eine teilhaft, da die Zusammensetzung des Durchlaßpro-Leitung 302 mit einem Druckmeßgerät G zum ersten duktes der dritten Stufe sich nicht so schnell ändert Kompressor C der ersten Stufe. Hinter diesem Korn- oder so sehr auf Veränderungen der Rücklaufmenge pressor und allen anderen Kompressoren C fließt as der zweiten Stufe anspricht, wie es die Zusammendas Gemisch nacheinander durch die Leitung 303 Setzung des Rücklaufs oder des Durchlasses der mit einem Druckmesser G, zwei wassergekühlte zweiten Stufe tut. Bei einer etwas weniger zweck-Wärmeaustauscher HX, die Leitung 305 und eine mäßigen Betriebsweise der dreistufigen Anlage wird automatische Filterfalle aus Filter F und Falle T, der Rücklauf von der dritten Stufe in Abhängigkeit bevor es in den zweiten Kompressor der entspre- 30 von Schwankungen in der Zusammensetzung gechenden Trennstufe eintritt. Die Filterfallen T dienen regelt. Diese Regelung ist deswegen weniger zweckzur Abscheidung und Rückleitung des Öls des zu- mäßig, da das Volumen des Rücklaufgases der dritgeordneten Kompressors, um den Schmiermittelstand ten Stufe wesentlich kleiner als das Volumen des konstant zu halten. Jeder Kompressor hat eine un- Rücklaufs der zweiten Stufe ist und weil sich die abhängige Kühlwasserversorgung für den Zylinder- 35 Zusammensetzung weniger stark mit dem Rücklauf kopf und die Wärmeaustauscher. Die Drücke zwi- ändert, weil es eine erheblich höhere Konzentration sehen den Kompressoren werden mittels der Druck- an höher durchlässigen Komponenten hat. Diese messer G und nicht dargestellter Ablaß- bzw. dreistufige Anlage ist jedoch für die Gewinnung Sicherheitsventile überwacht. Der Druck hinter dem eines Produktgases hohen Reinheitsgrades aus einem letzten Kompressor jeder Trennstufe wird durch 40 Ausgangsgas mäßiger Reinheit, wie beispielsweise einen Gegendruckregler gesteuert, der zu einem ein sehr reines Helium aus einer Mischung mit etwa nicht dargestellten Ballasttank führt, der auch als 40 bis 70% Helium, sehr geeignet. Hierbei kann Ausgangsgasreservoir dient. Aus F i g. 7 entnimmt eine Gegenstromspülung in der ersten Stufe oder man, daß das Einlaßgemisch, der Auslaß und der den ersten Stufen mit dem Ausflußgas der ersten Durchlaß jeder Trennvorrichtung 100 bezüglich des 45 Stufe an Stelle des Ausgangsgemisches angewendet Drucks mittels Druckmessern G und bezüglich der werden.

Strömungsgeschwindigkeit mittels Meßeinrichtun- Auch die in F i g. 8 dargestellte Trennanlage kann gen R überwacht werden. Zusätzlich wird der Druck als dreistufige Anlage mit Dialysatoren gemäß am toten Ende des Mantels jeder Trennvorrichtung Fig. 1 angesehen werden, bei welcher der Ausfluß mittels Druckmeßeinrichtungen G bestimmt. Ferner 50 der ersten Stufe abgezogen oder in einer Zusatzstufe ist, was jedoch nicht dargestellt ist, für die Rück- weiter aufgearbeitet wird. Das über Leitung 430 einlaufführung des Ausflusses von jeder zweiten oder tretende Einlaßgemisch gelangt durch ein Filter und dritten Stufe und für die Zusammensetzungsanalyse die Leitung 431 in die Schläuche der ersten Trennder Ströme in jeder Leitung gesorgt. Das Einlaßge- vorrichtung 100. Der Ausfluß aus den Schläuchen der misch gelangt durch die drei Kompressoren C der 55 ersten Trennstufe gelangt dann über die Leitung 432 ersten Trennstufe über die Leitung 315 durch die in die Schläuche der Hilfs- bzw. Trennstufe aus einer Schläuche der Trennvorrichtung 100 der ersten Stufe. weiteren Trennvorrichtung 100. Der Ausfluß aus den Der aus den Schläuchen austretende Ausfluß wird Schläuchen dieser Hilfsstufe wird abgezogen oder über die Leitungen 316 und 317 abgezogen und im über Leitung 433 einer weiteren Verwendung zuge-Kreislauf rückgeführt oder abgelassen. Der Durch- 60 leitet. Ein Teil des Ausflusses wird jedoch über Leilaß wird dagegen aus dem Mantelraum der ersten tung 434 in den Mantelraum der Zusatzstufe als Trennvorrichtung über die Leitung 318 abgeleitet Spülgas eingeführt. Dieses und das Durchlaßgas aus und auf die drei Kompressoren der zweiten Trenn- der Zusatzstufe gelangen über die Leitungen 435 und stufe und von dort über Leitung 332 in die Schläuche 438 in eine katalytische Reinigungsvorrichtung, in der der zweiten Trennstufe 100 gegeben. Der aus den 65 sie mit Luft zur Entfernung jeglichen Wasserstoffes' Schläuchen austretende Ausfluß dieser Trennstufe unter Bildung von Wasser reagieren. Das Wasser geht über die Leitung 333 ab oder wird im Kreislauf wird in einer Trocknereinrichtung entfernt. Ein Teil rückgeführt. Der Durchlaßstrom dieser zweiten Stufe des Spülgases und des Durchlaßgases aus dem Man-

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telraum der Zusatzstufe gelangt in den Mantelraum teilen. Die Schlauchmembranen bestanden aus asder ersten Stufe als Spülgas über die Leitung 436 im gesponnenem Polyäthylenterephthalat.
Gegenstrom zum Einlaß. Dieses Spülgas und das In F i g. 9 ist eine vorteilhafte vierstufige Trenn-Durchlaßgas aus dem Mantelraum der ersten Stufe anlage dargestellt, die in jeder Stufe eine oder mehwird dann über die Leitung 437 dem der katalytischen 5 rere Trennvorrichtungen gemäß F i g. 1 aufweist. Der Reinigungsvorrichtung zuströmenden Gas zugeführt. Einlaß tritt in die Schläuche der Trennvorrichtung Nach Durchtritt durch die Reinigungsvorrichtung in 100 der ersten Stufe über die Leitung 501, das Druck-Leitung 440 und den Trockner gelangt dieser Gas- regelventil 502, eine weitere Leitung 503, noch ein strom über Leitung 441 in den Kompressor C der Druckregelventil 504, das von einer automatischen zweiten Trennstufe oder Trennstufen. Dieser Strom io Steuereinrichtung 545 für eine letzte Einlaßdruck-^ wird als Einlaß über die Leitungen 443, 444, 446 kontrolle dient, und über die Leitung 505 ein. Der und 447 in den Mantelraum der zweiten Trennvor- aus den Schläuchen der Trennvorrichtung der ersten richtung 100 an dessen beiden Enden eingeleitet. Der Stufe abgezogene Ausfluß wird durch die Leitung 506 Ausflußstrom wird dann etwa in der Mitte zwischen und ein von einem automatischen Kontrollgerät 532 den beiden Einlaßstellen aus dem Mantelraum 15 zur Ausflußdruckregelung betätigten Ventil 507 und wieder abgezogen und als Einlaßteilstrom der ersten durch die Leitung 508 abgelassen, rückgeführt oder Stufe über die Leitung 442 zugeführt. Der durch die anderweitig verwendet. Ein vom Einlaß abgeteilter Schläuche der zweiten Trennstufe gedrungene Durch- Teilstrom gelangt über die Meßeinrichtung 534, die laß wird aus diesen über die Leitungen 448 und 449 Leitung 533, das Druckregelventil 541, die Leitung an beiden Enden des großen Schlauchbündels abge- 20 539, das Regelventil 538 und die Leitung 540 im Gezogen und über Leitung 450 dem Kompressor C der genstrom-Einlaß in die Trennvorrichtung 100 der dritten Trennstufe zugeleitet. Von hier aus wird der ersten Stufe als Spülgas. Dieses Spülgas und der nach verdichtete Gasstrom dann als Einlaß über die Lei- außen durch die Schläuche durchgedrungene Durchtungen 451, 452 und 453 in den Mantelraum der laß der ersten Trennstufe gelangt aus deren Mantel-Trennvorrichtung 100 der dritten Stufe an dessen 45 raum über die Leitung 509 zum Kompressor C1 und beiden Enden zugeführt, von dem er als Ausfluß etwa von dort über die Leitung 510 in die Schläuche der in der Mitte zwischen den beiden Einlaßstellen Trennvorrichtung 100 der zweiten Stufe. Der Ausfluß wieder abgezogen und über Leitung 445 dem Einlaß aus den Schläuchen der zweiten Trennstufe wird über in der zweiten Trennstufe zugeführt wird. Der durch die Leitung 511, das Regelventil 557 und die Leitung die Schläuche der Trennvorrichtung der dritten Stufe 30 591 als Rücklauf zusammen mit dem Einlaß in der gedrungene Durchlaß wird dann über die Leitungen Leitung 505 den Schläuchen der ersten Trennstufe 454, 455 und 456 als Endprodukt abgezogen, mittels zugeführt. Der durch die Schläuche nach außen in des Kompressors C verdichtet und über die Leitung den Mantelraum der zweiten Trennstufe durchge- 457 einem Lagerbehälter od. dgl. als Produkt züge- trennte Durchlaß wird dagegen aus dem Mantelraum führt.. 35 abgezogen und über die Leitung513 dem Kompressor

Bei dieser Anlage gemäß Fig. 8 wird also ein C2 zugeführt. Von hier gelangt er als Einlaß über die Fludgemisch mit einer relativ hohen Konzentration Leitung 512 in den Mantelraum der Trennvorricheiner höher durchlässigen Komponente in die erste tung 100 der dritten Trennstufe neben beiden Stirn-Stufe einer Dialyse-Trennvorrichtung eingespeist und enden. Der aus dem Mantel der dritten Stufe abgeder ausgelaugte Ausfluß aus dieser Stufe als Einlaß 40 zogene Ausfluß wird zwischen den beiden Einlaßeiner Hilfs- oder Zusatzstufe, in die ebenso wie in die stellen über die Leitung 515 abgezogen und durch ein Trennvorrichtung der ersten Stufe ein Spülgas ge- Regelventil 516 sowie eine Leitung 517 als Rücklauf geben wird, verwendet. Der Durchlaß und das Spül- in den zur zweiten Stufe führenden Leitung 509 flud der ersten Stufe und der Hilfsstufe werden dann fließenden Einlaß zugegeben. Der nach innen in die mit dem rückgeführten Ausfluß der dritten Stufe in 45 Schläuche eindringende Flüssigkeitsstrom der dritten einer weiteren dritten Stufe konzentriert bzw. ange- Stufe wird an deren beiden Enden über die Leitungen reichert. Die Spülgasmengen werden so geregelt, daß 518 und 519 abgezogen und über die Leitung 520 man eine möglichst niedrige Konzentration im ausge- dem Kompressor C 3 zugeführt, von dem aus er als laugten Ausfluß der Hilfsstufe erhält. Der rückge- Einlaß über die Leitung 521 in den Mantelraum der führte Ausfluß der dritten Stufe wird so eingestellt, 50 Trennvorrichtung der vierten und letzten Stufe in der daß man die gewünschte hohe Konzentration des Nähe der beiden Enden eingespeist wird. Der Ausfluß Durchlaßproduktes erreicht. Diese Anlage bzw. dieses aus der Trennvorrichtung der vierten Stufe wird etwa Trennsystem ist besonders vorteilhaft dann einzu- zwischen den beiden Einlaßstellen abgezogen und setzen, wenn das zu trennende Flud bereits eine rela- über Leitung 522, ein Druckregelventil 523 und Leitiv hohen Konzentration einer besonders wertvollen 55 tung 524 als Rücklauf in den Einlaß der dritten Stufe hochdurchlässigen (leichteren) Komponente aufweist, in die Leitung 513 einspeist. Der nach innen durch beispielsweise bei der Gewinnung von über 95% die Schläuche der Trennvorrichtung der vierten Stufe Helium aus einer 60%igen Mischung mit einem Rein- diffundierte Durchlaß wird als Endprodukt an beiden heitsgrad von 99,9 % oder darüber. Enden aus den Schläuchen abgezogen und über die

Die in den folgenden Tabellen I und II angegebe- 60 Leitung 525, 526 zur Lagerung oder über eine Leinen Zahlen geben die technischen Daten (Tabelle I) tung 527 abgeführt. Die Zusammensetzung oder Kon- und die Betriebsdaten und Werte (Tabelle II) einer zentration des Durchlaßproduktes wird zweck-Trennanlage gemäß F i g. 8 wieder, wobei diese für mäßig mittels der Analysiereinrichtung 578 ständig die Gewinnung von 28 300 m³ Helium je Tag bei kontrolliert.

einem Druck von 1,0 at und 21°C aus dem angege- 65 Zur Regelung des Drucks der Durchlaßströme

benen Austauschgasgemisch ausgelegt war. Das Aus- weist jeder Kompressor eine Druckablaßumleitung

gangsgas bestand aus Helium, Stickstoff, Methan und auf.

Wasserstoff mit den in Tabelle II angegebenen An- Die Strömungsgeschwindigkeiten des Ausflusses

aus der dritten und vierten Trennstufe werden mittels Regel ventilen 566 und 575 in den Leitungen 567 und 576 geregelt, um die gewünschte Konzentration oder Zusammensetzung dieser Ströme und die des Endproduktes sicher einzuhalten.

Die Trennanlage gemäß F i g. 9 weist einen Prozeßregler 551 auf, der abwechselnd die Ausflußkonzentration oder -zusammensetzung nach der ersten Trennstufe und die des Rücklaufstromes aus der zweiten Trennstufe mißt. Der Ausfluß in Leitung 506 gelangt über das Druckregelventil 561 und Leitung 560 zur Analyse zum Prozeßregler 551, während der Rücklauf in Leitung 511 über das Druckregelventil 563 und die Spülleitung 562 dem Prozeßregler 551 zur Analyse zugeführt wird. Ein der Analyse des Ausflusses (Konzentration oder Zusammensetzung) in Leitung 506 proportionales Signal wird über die Leitung 550 der Regeleinrichtung 547 zugeführt, die das Signal mit der gewünschten oder der eingestellten Konzentration oder Zusammensetzung vergleicht und ein Differenzsignal erzeugt, das dem Prozeßregler 536 ebenso wie das in der Meßeinrichtung 534 erzeugte Strömungsgeschwindigkeitssignal aufgegeben wird. Auf Grund dieser beiden Eingangssignale steuert der Regler 536 das Ventil 538, um so eine bestimmte Konzentration oder Zusammensetzung des Ausflusses aus der ersten Trennstufe aufrechtzuerhalten. Ein der Konzentration der Zusammensetzung des Kreislaufs in der Leitung 511 proportionales Signal gelangt über die Leitung 552 zum Regler 553, der dieses Signal mit dem Konzentrationssollwert vergleicht und ein entsprechendes Differenzsignal erzeugt und auf den Regler 555 gibt. Gleichzeitig gelangt an diesen Regler 555 ein Driickdifferenzsignal der mit den beiden Leitungen 511 UHd¹SlO verbundenen Druckmeßeinrichrung 559. Auf Grund dieser beiden Eingangssignale steuert der Regler 555 das Regelventil 557, um die Strömung in der Leitung 511 zu regeln und die Konzentration oder Zusammensetzung des im Kreislauf geführten Ausflusses aus der zweiten Trennstufe auf einem vorbestimmten Wert zu halten.

Zusammenfassend sieht der Betrieb der Trennanlage gemäß F i g. 9 vor, daß die Strömung des Spülstroms in den Mantelraum der ersten Stufe mittels des Regelventils 538 und der Regler 547 und 536 zur Aufrechterhaltung einer bestimmten niedrigen Konzentration der leichteren Komponente im Ausfluß der Leitung 506 eingestellt wird. Ferner werden die Strömung des Kreislaufs der zweiten Stufe, des der dritten Stufe und des der vierten Stufe in Abhängigkeit von Konzentrationsschwankungen des Durchlaßstroms der zweiten, der dritten oder der vierten Stufe ausgeregelt. Die in F i g. 9 dargestellte vorteilhafte Anlage dient zur Regelung des Kreislaufs der zweiten Trennstufe, um eine möglichst hohe Konzentration der leichteren Komponente im Durchlaß (Produkt) der vierten Stufe zu erreichen. Diese Anlage ist bei der geschilderten Betriebsweise insbesondere für die Gewinnung eines hohen Anteils aus einem sehr reinen Produkt aus einer Fludmischung mit niedriger Konzentration der höher durchlässigen bzw. leichteren Komponente, wie beispielsweise zur' Gewinnung von Helium aus Erdgas, geeignet.

Eine gemäß F i g. 9 aufgebaute vierstufige Versuchsanlage zur Gewinnung von Helium aus Erdgas arbeitete sehr zufriedenstellend. Es wurden Schläuche aus Polyäthylenterephthalat mit einem Außendurchmesser von etwa 29,2 Mikron und einem Innendurchmesser von etwa 15,5 Mikron verwendet. Die erste Stufe bestand aus mehreren zueinander parallelen Dialyse-Trennvorrichtungen mit insgesamt 50 Millionen Schläuchen mit je einer wirksamen Länge von etwa 2 m und einer wirksamen Gesamtaustauschfläche von etwa 657 m². Die zweite Stufe wies etwa 11 Millionen Schläuche mit einer wirksamen Länge von 75 cm und einer Gesamtaustauschfläche von 55,5 m² auf. Bei den ersten beiden Stufen wurde der Einlaß jeweils in die Schläuche eingespeist, während er in die dritte und vierte Stufe jeweils mantelseitig, d. h. in den Mantelraum, geleitet wurde. Die letzten Stufen wiesen jeweils 10400 bzw. 3200 Schläuche mit einer wirksamen Länge von 86 cm und einer wirksamen Austauschfläche von etwa 6 bzw. 1,8 m² auf. Die Anlage wies automatische Regeleinrichtungen zur Steuerung des Spülgasstromes der ersten Stufe in Abhängigkeit der Zusammensetzung, deren Ausflusses und des Kreislaufs der zweiten Stufe in Abhängigkeit von dessen Zusammensetzung auf. Zusätzlich wurde die gewünschte Konzentration des Kreislaufs in Abhängigkeit von Schwankungen des Heliumgehalts des aus der vierten Stufe abgezogenen Endprodukts verändert oder geregelt. Diese Versuchsanlage arbeitete ununterbrochen mit nur kleinen Schwankungen in den Strömungsgeschwindigkeiten und Gasgemischzusammensetzungen unter den in Tabelle III angegebenen Bedingungen, wobei kleine Verluste auf Grund von Probenahmen nicht berücksichtigt sind.

Tabelle

	1	Stufe	Zusatz-	2	3
	15	15	20	20
Schläuche, Innendurchmesser (Mikron)	28,2	28,2	37,8	37,8
Schläuche, Außendurchmesser (Mikron)	28	28	28	28'
Schläuche, Hohlraumvolumenanteil (°/o)	3	3	3	3
Schläuche, wirksame Länge (m)	1060	450	322	225 ,
Gesamtanzahl der Schläuche (Millionen)	30 '	30	30	30
Mantelrohr, Innendurchmesser (cm)	19	8	10	7
Dialysatoren	40	40	40	40
Betriebstemperatur (⁰C)	Schläuche	Schläuche	Mantel	Mantel
Einlaß in den Dialysator in die

Tabelle 2

Meß stellen Nr.	Betriebsstelle gemäß Beschreibung zu F i g. 8	Betriebs druck (ata)	Strömungs menge . (mVmin)	He Vo	N₂ Vo	79	CH₄ Vo	0	TT «/ο	Oa Vo	21	H2O o/o
401	Einlaßgemisch	95	33,6	58,5	39,4	7,0	1,8	0,36	0,3	0	0,46	1,6-10-s
402		28,2	33,6	58,5	39,4	7,0	1,8	0,36	0,3	0	0,046	1,6-10-6
403	Stufe 1 Einlaß	28,2	37,6	58,5	39,4	0,96	1,8	0,06	0,3	0	0,022	1,6-10-6
404	Zusatzstufe Einlaß	21,4	15,6	3,6	92,3	6,5	4,1	0,23	0,015	0,055	0,044	0
405	Ausflußgas Abfall	14,6	14,1	0,12	95,53	39,2	4,3	2,1	7·ΙΟ"¹	0,046	0,27	0
406	Zusatzstufe Durchlaß	1,0	1,4	36,9	59,3	0,1	3,5	0,006	0,15	0,148	0,0024	0
407	Stufe 1 Durchlaß	1,0	22,0	97,0	2,36	0,1	0,16	0,006	0,48	0,01	0,0024	0
408	Einlaß in Deoxo-Einrichtung	1,0	23,5	93,0	6,16	0,0015	0,36	0,0001	0,46	0,185	0,00012	0
409	Einlaß in den Trockner	1,0	23,7	92,6	7,0	0,0015	0,36	0,0001	0,00012	0,046	0,00012	0,46
410	Luft in die katalytische Reinigungs vorrichtung	1,0	0,28	0	0	0
411		1,0	23,6	92,6	0,00012	0
412		28,9	23,6	92,6	0,00012	0
413	Stufe 3 Kreislauf	28,9	2,2	98,96	0,0002	0
414	Stufe 2 Einlaß	28,9	25,8	93,0	0,00013	0
415	Stufe 2 Kreislauf	28,9	3,9	58,4	0,00023	0
416	Stufe 2 Durchfluß	1,0	21,8	99,89	0,00011	0
417	Stufe 3 Einlaß	29,6	21,8	99,89	0,00011	0
418	Stufe 3 Durchlaß	1,0	19,6	99,998	0,0001	0
419	Produkt	280	19,6	99,998	0,0001	0

Tabelle 3

Strom in	Art /i£*Q VfcTf/^mc	Druck	Strömungsmenge	Heliumgehalt
Leitung Nr.	ΛΗ UCo Oll (JIlIo	(atü)	(mmVmin)	(Volumprozent)
501	Einlaß in die Anlage	52,3	1,44	0,50
503	Einlaß in die Anlage	22,4	1,44	0,50
540	1. Stufe Spülgas	0,24	0,0034	0,50
593	1. Stufe Einlaß	22,4	1,40	0,59
506	1. Stufe Ausfluß	17,9	1,40	0,032
509	1. Stufe Durchfluß	0,24	0,058	13,1
510	2. Stufe Einlaß	26,5	0,026	13,0
511	2. Stufe Kreislauf	24,5	0,021	3,8
513	2. Stufe Durchfluß	0,47	0,0043	59,8
514	3. Stufe Einlaß	14,6	0,0028	61
515	3. Stufe Kreislauf	14,6	0,0097	10
518, 519	3. Stufe Durchfluß	0	0,0011	85
521	4. Stufe Einlaß	8,5	0,00071	85
522	4. Stufe Kreislauf	8,5	0,00045	74
525, 526	4. Stufe Durchlaß (Endprodukt)	0	0,00028	99,9

25 26

Die Wirksamkeit der Anlage wurde durch während ponente der höheren Durchgangsgeschwindigkeit) im

des gleichmäßigen Betriebs künstlich verursachte Kreislauf der ersten Stufe nach sich und führt auch

Störungen kontrolliert. Folgende Störungen wurden zu einer Konzentrationsabnahme der leichteren Kom-

erzeugt: ponente im Ausfluß. Um das Auslaßgas jeweils auf

5 die gewünschte Zusammensetzung zu bringen, be-

a) Der Sollwert der gewünschten Helium-Konzen- wirkt die dargestellte automatische Regeleinrichtung tration des Ausflusses der ersten Stufe und des eine Änderung der Spülgasmenge.

Kreislaufs der zweiten Stufe wurde verändert; Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Trenn-

b) es wurde die Strömungsgeschwindigkeit des Ein- anlage und der Betriebsweise ist die Einsparung von lasses in die erste Stufe durch Veränderung des io Trennstufen bei einem mehrstufigen Trennverfahren Drucks des aus der ersten Stufe austretenden für ein bestimmtes Gasgemisch gegenüber bekannten Ausflusses verändert, und Verfahren. Die Verminderung der Stufenzahl resul-

c) es wurde die Konzentration des Einlasses in tiert zum Teil aus den ersten Zerlegungsstufen und jede Stufe verstellt. den diesen angeschlossenen jeweils mit hohem Wir-

15 kungsgrad arbeitenden Anreicherungsstufen und zum

In allen Fällen gelang es der automatischen Rege- Teil daher, daß mit Kreislaufströmen gearbeitet wird, lung, die Anlage innerhalb kurzer Zeit wieder in den deren Anteil an leichterer Komponente größer ist als Gleichgewichtszustand zu bringen und aus der vierten der des der zugehörigen Stufe zugeleiteten Einlasses. Stufe ein in der Konzentration unverändertes End- Die Kreislaufströme machen normalerweise nur einen produkt abzugeben. 20 kleinen oder mittleren Anteil der gesamten, einer Die Schaltung und die Regelung dieser Trenn- Stufe zugeleiteten Einlaßmenge aus. Da aber die Konanlage bewirken einen störungsfreien ununterbroche- zentration der leichteren Komponente im Kreislauf nen Betrieb mit einem Minimum von Störungen. Bei der ersten Stufen zwei- bis zehnmal größer als die j entsprechender Instrumentation ist das automatische Konzentration des Einlaufe, mit dem dieser gemischt j Regelsystem in der Lage, die vielen im normalen Be- 25 wird, ist, hat das Gemisch eine signifikant höhere i trieb einer großtechnischen Anlage auftretenden Reinheit und geht daher schneller durch die Schwankungen der Prozeßbedingungen voll auszu- Schläuche durch. Es ergibt sich ein Produkt erhöhter gleichen. Beispielsweise würde eine Konzentrations- Reinheit. In ähnlicher Weise kann der Kreislauf der Steigerung der leichten Komponente des Einlaßgases letzten Stufen nur die Hälfte bis V10 der Konzenzu einem Anstieg deren Konzentration im Ausfluß 30 tration der weniger durchlässigen Komponente auf- und an Produktgas der ersten Stufe führen. Zum Aus- weisen und kann sich aus einem kleinen Anteil zum Ausgleich erhöht das Regelsystem die Spülgasmenge, wesentlichen Anteil anreichern. Auch dies ergibt um die Wirkung der ersten Trennstufe zu erhöhen. einen schnelleren Durchgang und ein signifikant Durch die Spülgasmengenerhöhung nimmt das Vo- reineres Produkt.

lumen mit der Folge zu, das sich die Konzentration 35 Ein weiterer Vorteil dieser Anlage gegenüber den der höher durchlässigen bzw. leichteren Komponente bekannten ist die Einsparung an erforderlicher Memim Produktgas der ersten Stufe etwas verändert. Dar- branfläche in ■. allen Stufen, um eine bestimmte Proauf ändert sich dann die Strömungsrate des Kreislauf- duktmenge vorgegebener Reinheit zu erzielen. Das Stroms der zweiten Stufe auf Grund ihrer Konzen- Arbeiten mit Kreislaufmengen, die reiner sind als die trationsänderung. Diese Änderungen können zu einer 40 Mengen, mit denen sie gemischt werden, führt zu Zunahme der Reinheit des Produktgases der letzten einer Steigerung der Ausnutzung der vorhandenen Stufe führen. Hiergegen erniedrigt das Regelsystem Membranflächen.

die Kreislaufrate bzw. das Umlaufverhältnis in einer Ein weiterer Vorteil ist die Einsparung an Einrich-

der Stufen. Hat das ganze System semen Gleichge- tungs- und Betriebskosten auf Grund der kleineren

wichtszustand erreicht, so bedeutet dies die Einhai- 45 Anzahl erforderlicher Stufen und der verkleinerten

rung der gewünschten niedrigen Konzentration der Membranfläche je Stufe. Der Betrieb mit der erfin-

höher durchlässigen bzw. leichteren Komponente im dungsgemäßen Regelung bewirkt, daß Änderungen

Ausfluß der einzelnen Stufen und die schnellere bzw. der in der eresten Stufe auftretenden Durchlaßmenge j

größere Produktion eines Produktgases mit der ge- Änderungen in der Zusammensetzung des Einlaß- j

wünschten hohen Reinheit. 50 gemisches ziemlich proportional sind und daß erfor- j

Ein automatisches Regelsystem für die erfindungs- derliche Änderungen an der Membranfläche dann in gemäße Trennanlage stellt sich auch auf eine Ab- einer der nachfolgenden Stufen vorgenommen wernahme des Trennwirkungsgrades jeder Stufe ein. den können, wo das Hinzufügen oder Wegnehmen Eine solche Abnahme kann beispielsweise auf Grund einer einzigen Trennvorrichtung einen relativ großen eines Lecks in einer Membran auftreten, wenn sich 55 Effekt auf die Kapazität der Anlage ausübt,
dadurch Einlaßgas mit dem Produktgas in einer Der Betrieb jedes der vielen möglichen Trennverder Trennstufen mischt. Tritt ein Leck in einer der fahren und Trennanlagen gemäß der Erfindung mit Zwischenstufen auf, so kann die Reinheitsabnahme schlauchseitigem Einlaß in der ersten Stufe oder der des Einlasses in die nächste Stufe unter Umständen Zerlegungsstufe hat den unerwarteten Vorteil des eine Reinheitsabnahme des Produktgases der letzten 60 großen Wirksamkeitsunterschieds der erreichbaren Stufenach sich ziehen. Das automatische Regelsystem Trennung. Die größere Wirksamkeit rührt von der wird in diesem Fall die Kreislaufrate erhöhen, um so verbesserten Berührung zwischen dem Einlaß und die Produktionsreinheit wieder auf den gewünschten den Membranflächen her, die man bei schlauchseiti-Wert zu bringen und, als notwendige Folge hiervon, gern Einlaß erhält, und durch die günstigeren Partialdie Konzentration der höher durchlässigen Kompo- 65 druckunterschiede auf Grund der verbesserten Ausnente im Kreislauf erniedrigen. Die Abnahme der tauschberührung, niedrigem Durchgangsdruck, GeReinheit des Kreislaufs zieht eine Konzentrationsab- genstrom und Verwendung von Spülgas. Der sich nähme der höher durchlässigen Komponente (Korn- hierdurch ergebende praktische Nutzen ist bei jeder

27 28

gegebenen Produktionshöhe die bedeutende Abnahme riihrungszeit und damit zu einer Abnahme der der erforderlichen Membranfläche. Durchflußfraktion, ferner zu einer Steigerung der Der Betrieb des Verfahrens und der Vorrichtung Durchflußreinheit und der Konzentration der höher gemäß der Erfindung mit mantelseitigem Einlaß in durchlässigen Komponente im Ausfluß. Ferner beden letzten oder den Anreicherungsstufen ohne Spül- 5 wirken bei mantelseitigem Einlaß größere Rohre als gasstrom hat den unerwarteten Vorteil und die un- normal eine größere Austauschfläche als normal und erwartete Wirkung, daß eine Verkleinerung der damit eine Vergrößerung des Durchflußvolumens und Durchlaßraten und eine Abnahme der Reinheit des eine leichte Zunahme der Konzentration des DurchDurchlasses auf Grund von Störungen und Beschädi- flusses auf Grund des erhöhten Partialdruckuntergungen an Schläuchen stark vermindert oder ganz io schiedes wegen des niedrigeren Durchlaßdrucks,
ausgeschaltet sind. Der Grund für diese nicht zu er- Bei schlauchseitigem Einlaß ist ein gebrochener wartende Wirkung ist im folgenden erläutert. oder abgetrennter Schlauch besonders nachteilig, da

Bei schlauchseitigem Einlaß füllt sich ein verstopf- hierdurch das Volumen des Durchlasses stark zuter Schlauch mit Gas entweder aus dem Einlaß- nimmt und dessen Reinheit abnimmt. Sowohl der gemisch oder dem Ausflußgemisch. Während nun in 15 Einlaß als auch der Ausfluß stehen unter höherem diesem Gas die Konzentration der höher durchlas- Druck als der Durchfluß, so daß beide durch die sigen bzw. leichteren Komponente durch Diffusion offenen Enden des gebrochenen Schlauches relativ sinkt, steigt die Konzentration der weniger durch- große Mengen Einlaßvolumen oder Ausflußgaslässigen Komponente an, wobei beträchtliche Men- mengen in den Durchflußraum strömen. Bereits gen durchgehen, um die Konzentration der weniger 20 wenige Schläuche je 1000 Schläuche senken daher die durchlässigen Komponente zu erniedrigen. Dies führt Reinheit des Durchflusses schon stark ab und erhöhen zu einer Abnahme der Reinheit des Durchlasses und dessen Volumen. Bei mantelseitigem Einlaß wird das zu einer Abnahme des durchgelassenen Volumens auf eine Ende des gebrochenen Schlauches gar nicht verGrund des verstopften Schlauchs. Bei mantelseitigem wendet, während die durch das andere Ende strö-Einlaß und bei Gegenstrombetrieb ist ein in der 25 mende Menge auf Grund des Druckabfalles in dem Nähe seines Einlasses verstopfter Schlauch praktisch Schlauchstück zwischen der Bruchstelle und dem auf beiden Enden verschlossen, da durch den Gegen- Durchflußauslaß reduziert ist. Der Vorteil des manstrombetrieb das durchgelassene Flud nur am Ein- telseitigen Einlasses ist daher die Abnahme der in den laßende in die Vorrichtung abgezogen wird. Ein Durchflußraum eintretenden Einlaßmenge um mehr Schlauch, der jedoch in der Nähe der Auslaßseite, 30 als die Hälfte.

an der der Ausfluß aus der Vorrichtung abgezogen Ein weiterer unerwarteter Vorteil des mantelseitiwird, verstopft ist, verhält sich dagegen nicht sehr gen Einlasses in den Anreicherungsstufen ist die verviel anders als die nicht verstopften Schläuche. Die minderte Gefahr von Schlauchbrüchen bei erhöhtem Wirkung eines verstopften Schlauches bei mantel- Druck, weshalb weniger hohe Anforderungen an die seitigem Einlaß der zu trennenden Mischung äußert 35 Druckregelung gestellt werden müssen und man eine sich daher nur in einer geringen Abnahme des Durch- größere Freiheit bei der Änderung des Betriebsflußproduktes ohne signifikante Abnahme der Kon- druckes zum Ausgleich des Auslasses aufeinanderzentration. folgender Stufen bei einem mehrstufigen Verfahren

Bei schlauchseitigem Einlaß bewirkt eine Abnahme hat. Bei schlauchseitigem Einlaß in den Anreiche-

der Strömung auf Grund teilweiser Verstopfungen 40 rungsstufen ist die Schlauchwandstärke, mit der bei

eine Vergrößerung der Berührungszeit zwischen dem bestimmtem Druck eine optimal hohe Produktivität

Einlaßgas und Trennflächen und damit eine Zunahme und Wirksamkeit der Trennung ermöglicht ist, häufig

des Durchflußanteils und eine Abnahme der Reinheit so klein, daß nur ein kleiner Sicherheitsspielraum

des Durchflusses. Die Auswirkung der Strömungs- zwischen dem Betriebsdruck und dem Grenzdruck,

behinderung auf die Durchlaßmenge hängt vom Ort 45 bei welchem ein kleiner Anteil der Schläuche bereits

der Strömungsbehinderung ab. Erfolgt diese in der platzt, gegeben ist. Trennstufen mit schlauchseitigem

Nähe des Auslasses des Ausflusses aus der Vorrich- Einlaß müssen daher innerhalb eines kleinen Druck-

tung, so steigt der mittlere Druck in den teilweise ver- bereiches zur gefahrlosen Ausnutzung ihrer Mem-

stopften Schläuchen an, ohne daß dabei das Durch- branfläche, ohne daß Schläuche platzen, betrieben

flußvolumen stark erhöht wird. Statt dessen nimmt 50 werden. Auf der anderen Seite kann bei mantelseiti-

die Konzentration des Durchflußstroms auf Grund der gem Einlaß der Druck erheblich höher sein, bevor

längeren Berührungszeit wegen der niedrigeren Strö- die Gefahr des Zusammendrückens der Schläuche

mungsgeschwindigkeit durch die Schläuche stark ab. besteht. Die in einer Stufe erreichbare Durchfluß-

Bei mantelseitigem Einlaß haben verstopfte menge läßt sich dann durch Veränderung des Be-

Schläuche auf die Durchflußreinheit oder das Durch- 55 triebsdrucks bequem verändern und so einstellen, daß

flußvolumen nur eine kleine Wirkung, da sie den sich gerade die Menge ergibt, die von den folgenden

Druck oder die Strömungsgeschwindigkeit des Durch- Stufen aufgenommen werden kann. Die hierdurch er-

flusses mit niedrigem Druck und niedriger Dichte höhte Freizügigkeit in der Verfahrensführung führt

kaum beeinflussen. zu einer starken Reduzierung der Anlagengröße und

Schläuche mit kleinerem Durchmesser als dem 60 macht eine einfachere Regelung möglich,

durchschnittlichen Durchmesser zeitigen im wesent- Zur Verdeutlichung sei angeführt, daß bei einer

liehen die gleichen Folgen wie teilweise zugesetzte vierstufigen Anlage gemäß F i g. 9, die zur Gewinnung

Schläuche, nämlich Abnahme der Durchflußreinheit von 99,99°/oigem Helium aus Erdgas mit weniger als

und des Volumens bei schlauchseitigem Einlaß, aber 1 °/o Helium bei schlauchseitigem Einlaß in die ersten

nicht bei mantelseitigem Einlaß. 65 beiden Stufen und mantelseitigem Einlaß in die bei-

Bei schlauchseitigem Einlaß erlauben überdurch- den letzten Stufen die Rechnungen ergeben, daß ohne

schnittlich große Schläuche eine schnellere Strömung die vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung des

des Einlasses, führen zu einer Verkleinerung der Be- Verfahrens und der Anlage wenigstens eine weitere

29 30

Stufe, weitere wirksame Membranfläche und mehr vorgegebener Konzentration des Einlaßgases erreicht

Energie zur Verdichtung des Gases erforderlich deren Trennwirkung ihren optimalen Wert,

wären. Bei schlauchseitigem Einlaß in allen Stufen Trennvorrichtung B: Gerade noch annehmbare

wäre eine weitere erste Anreicherungsstufe und eine Qualität, Schläuche können Untergröße, unterschied-

geringe Erhöhung der wirksamen Membranfläche, 5 liehe Größe und/oder Form aufweisen, können ver-

aber auch ein stark erhöhter Energieverbrauch zur stopft oder verengt sein und Lecks aufweisen. Wird

Verdichtung der Gase erforderlich. Auch bei mantel- diese Trennvorrichtung unter den gleichen Bedingun-

seitigem Einlaß in allen Stufen würde eine weitere gen wie die Trennvorrichtung A betrieben, ergibt sich

letzte Stufe erforderlich sein, bei gleichzeitiger starker eine verkleinerte Durchsatzleistung und eine niedrige

Zunahme der erforderlichen wirksamen Membran- io Konzentration des Ausflusses.

fläche und einer geringeren Zunahme der erforder- Trennvorrichtung C: Kurze Schläuche und/oder

liehen Energie für die Verdichtung der Gase. übergroße Schläuche führen zu einer großen Leistung

Der schlauchseitige Einlaß ist in den ersten Stufen mit hohen Konzentrationen im Durchlaß und im Aus-

immer dann vorzuziehen, wenn das Einlaßgas einen fluß. Die Wiedergewinnung von Durchlaßgas ist

Gehalt von weniger als 25% der höher durchlässigen 15 niedrig.

Komponente hat und ist unbedingt dann vorzuziehen, Beim Betrieb einer Trennanlage ist es günstig, die wenn der Gehalt kleiner als 5% ist. Der mantelseitige Konzentration von Durchlaß und Ausfluß konstant Einlaß bei den letzten Trennstufen ist dann vorzu- auf einem praktischen Wert zu halten. Ferner ist es ziehen, wenn der Einlaßgasstrom mehr als 80% der zur Erleichterung der Einstellung der wirksamen höher durchlässigen bzw. leichteren Komponente ent- 20 Membranfläche durch Wegnehmen oder Hinzufügen hält und sollte unbedingt angewandt werden, wenn von Trenneinrichtungen zu oder von einer Trennstufe dieser Anteil höher als 95% ist. sehr erwünscht, daß jede einzelne Trennvorrichtung Bei der vorangegangenen Erläuterung von mehr- die gleiche Gasleistung und Trennwirkung hat. Diese stufigen Anlagen gemäß der Erfindung wurde aus- Bedingungen lassen sich durch Einstellung der Vengeführt, daß jede Trennstufe mehrere parallelgeschal- 25 tile zur Erzielung der gewünschten Konzentration so tete Trennvorrichtungen aufweisen kann. Zur Erläu- einstellen, nachdem man die Spülstromventile 601 a, terung einer Stufe mit mehreren Trennvorrichtungen 601 b und 601 c bei der Inbetriebnahme zunächst gemäß der Erfindung dient die Anlage gemäß der ganz geschlossen und die Ausflußventile 602 a, 6026 Fig. 9a. Diese Anlage ist für die erste Stufe einer und 602c ganz geöffnet hatte. Öffnet man ein Aus-Heliumtrennanlage gemäß F i g. 8 repräsentativ. Das 30 flußregelventil, beispielsweise das mit der Bezeich-Einlaßgemisch gelangt über die Leitung 620, das nung 602 a, so steigt die Leistung der Trennvorrich-Druckregelventil 605, in eine Leitung 621, von der tung an, und die Konzentrationen von Durchfluß und aus es sich aufteilt und durch die Leitungen 636,644 Ausfluß nehmen zu. Durch Öffnen des Regelventils und 651 durch die Regelventile 637, 645 und 652 für die Spülmenge, beispielsweise des Regelventils und die Leitungen 638, 646 und 653 in die Schläuche 35 601 a, wird die Kapazität nicht verändert. Es nimmt der Permeations-Trennvorrichtungen A, B und C ein- jedoch die Konzentration des Ausflusses bei nur getritt. Der Ausfluß hieraus gelangt über die Leitungen ringer Veränderung der Konzentration des Durchlaß-639, 647 und 654, die Regelventile 602 a, 602 b und Stroms stark zu. Ist eine Trennvorrichtung so einge-602 c, die Ventile 641, 649 und 656 und die Leitun- stellt worden, daß sie die gleiche Gasleistung und gen 642, 650 und 657 zusammen in die Leitung 643 40 Trennwirkung wie die anderen aufweist, dann ist der zum Druckregelventil 606, wonach er abgelassen und Druckabfall an ihr, wie er von der Meßeinrichtung im Kreislauf geführt werden kann. Ein Teil des Ein- 609 gemessen wird, ein Maß für die Leistung der entlaßgemisches in Leitung 621 wird über die Leitung sprechenden Trennvorrichtung. Ist an den Ventilen 622 durch das Ventil 607 und die Leitung 623 abge- einer bestimmten Trennvorrichtung das Spülstromteilt und über die Leitungen 624, 628 und 632, die 45 regelventil, beispielsweise das Ventil 601 a, völlig geVentile 625, 629 und 633, die Leitungen 626, 630 schlossen und das Ausflußregelventil, beispielsweise und 634, die Ventile 601«, 601 δ und 601c sowie die das Ventil 602 a, völlig geöffnet, lassen sich weitere Leitungen 627, 631 und 635 mantelseitig in die Einstellungen nicht bewirken; in diesem Fall sollte Trennvorrichtungen A, B und C als Spülgas eingelei- diese Trennvorrichtung aus dem Betrieb gezogen tet. Die Spülgasmengen und die Durchlaßmengen 5° werden.

werden aus den Mänteln der Trennvorrichtungen A, Ein bevorzugtes Verfahren und eine vorteilhafte

B und C über Leitungen 658, 661 und 663, die Ven- Einrichtung zur Herstellung der Dialyse-Trennvor-

tile 659, 662 und 664 in die Leitung 660 als Durch- richtungen gemäß der Erfindung ist in den Fig. 10

laßprodukt abgezogen. Die Druckabfallmeßeinrich- bis 20 dargestellt.

tung 609 bestimmt jeweils den Druckabfall zwischen 55 Die Schläuche werden auf Spulen P einzeln oder Einlaß und Ausfluß jeder Trennvorrichtung über die als Strang zu mehreren zusammen aufgewickelt an-Leitungen 670, 669, 668, 672, 674 und die Ventile geliefert. Diese Spulen können vorteilhafterweise in 673, 674 und 667. Die Druckabfallmeßeinrichtung einer auf Rädern B verfahrbaren Rahmenkonstruk-608 bestimmt dagegen den Druckabfall über die tion 700 aus senkrechten Trägern 701 und waageganze dargestellte Trennstufe. Der Druck des Ein- 60 rechten Trägern 702 drehbar angeordnet werden und lasses und des Ausflusses werden durch die Druck- über entsprechende Führungselemente E auf eine regelventil 605 und 606 geregelt. Zur Verdeut- Wickelvorrichtung 800 abgezogen und zu Schlauchlichung der Größenänderung bei der Trennung in bündeln aufgewickelt werden. Die Wickelvorrichtung Trennvorrichtungen gleicher Type und Größe lassen weist in einem senkrechten Ständer 704 mit Grundsich folgende Angaben machen: 65 platte 703 eine waagerecht gelagerte Welle 705 auf, Trennvorrichtung^: Optimalzustand, alle Schläuche auf deren einem Ende die über einen endlosen Riehinsichtlich Größe und Form identisch, leckfrei und men 707 antreibbare Riemenscheibe 706 und auf nicht verengt. Bei vorgegebenem Betriebsdruck und deren anderem Ende eine Scheibe 708 mit Radial-

armen 709 sitzt, auf deren achsparallele Arme 710 die Schlauchbündel in die Ausschnitte 711 gewickelt werden.

Ist ein entsprechendes Bündel 110 gewickelt und dieses von der Wickelvorrichtung 800 abgenommen, so wird es mit zwei Haken 720 an diametral gegenüberliegenden Stellen gefaßt und zu einem flachen Bündel (s. Fig. 11) gelegt. Während das Bündel 110 in dieser Form unter Spannung durch die Haken 720 gehalten ist, wird eine poröse und flexible Hülle 112, vorzugsweise, wie oben angegeben, rundgestrickt, über das Schlauchbündel in Längsrichtung gestreift. Wie ebenfalls bereits erwähnt, wird eine derartige Hülle 112 verwendet, die sich unter einer in Längsrichtung wirkenden Zugkraft in Querrichtung zusammenzieht und ihren Umfang verkleinert. Die Hülle 112 kann, nach dem sie akkordeonähnlich auf eine rohrförmige Hülse N gefaltet wurde, mit deren HiUe über das Bündel 110 aufgebracht werden. Durch Aufbringung einer in Längsrichtung wirkenden ao Zugspannung auf die Enden der Hülle 112 zieht sich diese in Querrichtung zusammen und drückt auf diese Weise das Schlauchbündel fest und eng zusammen, so daß es eine hohe Packungsdichte aufweist. Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist die flexible und poröse Hülle durch geeignete Material- und Konstruktionswahl ausreichend fest und abriebbeständig ausgebildet, um nicht nur eine Kompressionskraft auf das Bündel aufbringen zu können, sondern dieses auch während des Zusammenbaus der Trennvorrichtung und deren Betrieb gegen Beschädigungen wirksam zu schützen.

Mehrere solcher umhüllter Schlauchbündel werden als nächstes am einen Ende parallel und vertikal zueinander mittels eines ringförmigen Rings oder einer Platte 721, in die die Haken 720 eingehängt werden, zu einem großen Bündel zusammengefaßt (s. F i g. 13). Die Platte 721 ist in geeigneter Weise aufgehängt, beispielsweise an einer vertikalen Kette 723, die sich durch das Innere des Mantelrohrs 101 erstreckt (s. Fig. 14). Die so aufgehängten umhüllten Schlauchbündel werden dann, wie in den Fig. 14 und 15 dargestellt, durch eine oder mehrere größere flexible und durchlässige äußere Umhüllungen 113 umgeben, wie dies für die einzelnen Bündel im Zusammenhang mit F i g. 12 erläutert ist. Die oder jede äußere große Umhüllung wird dann ebenfalls in Längsrichtung gezogen, um die einzelnen Schlauchbündel in Querrichtung zu verdichten, so daß das gesamte Bündel dann in das Mantelrohr 101 mittels der Kette 723 eingezogen werden kann. Die von den Hüllen bewirkte Querkompression reicht aus, um das gesamte Bündel enggepackt in den Mantel einzubringen und dessen Inneres durch die enggepackten Schläuche ganz auszufüllen, ohne daß beim Einbringen irgendeiner der Schläuche eingedrückt oder verletzt wird, was auf Grund ihrer kleinen Größe durch aus möglich wäre, weil sie je sehr zerbrechlich und bei der Verarbeitung leicht beschädigbar sind. Es wäre andererseits unmöglich, die gleiche Anzahl Schläuche zu einem einzigen Bündel zusammenzufassen und ihm die erforderliche dichte Packung in einem Mantel zu verleihen, wenn man lediglich vom Außenumfang her eine Querkompressionskraft auf das Bündel ausübte. Hierbei würde mit Sicherheit mindestens die äußere Schlauchlage eingedrückt oder verletzt werden. Andere Vorteile, die das Zusammenfassen der Schläuche in einzelne Schlauchbündel mit sich bringt, die jeweils porös umhüllt sind, und andere Hüllenkon^truktionen sind weiter vorn erläutert worden.

Nachdem das eine große zusammengesetzte und umhüllte Schlauchbündel in das Mantelrohr 101 eingebracht ist, wird eine Gußform 905 b auf die Stirnseiten des Mantelrohrs (s. F i g. 16) aufgeschraubt. Es kann zweckmäßig sein, vorher noch eine ringförmige nachgiebige Dichtung K aus geeignetem Material, beispielsweise Gummi oder Neopren, in den konischen Abschnitt des Mantels einzubringen. Die Gußform 905 & wird flüssigkeitsdicht gegen den Flansch 102 des Mantels 101 mit ihrem Flansch 907 durch Schrauben 906 verbunden. Der Gußformraum MC umgibt die Endabschnitte der Schlauchgruppen, die den Endabschnitt des gesamten Bündels bilden (s. F i g. 16). Das flüssige Gußmaterial läßt sich in die Gußform 905 b über den Einlaß 908 a einbringen.

Während der Drehung des Mantelrohrs 101 mit der angeschraubten Gußform 905 b in der Weise, daß die Fliehkräfte in Richtung des Pfeils CF in F i g. 16 wirken, wird ein erhärtender Gießwerkstoff, beispielsweise eine Epoxyharzmischung oder ein anderes Material, wie es bereits vorn angegeben ist, in den Hohlraum der Form, die die Endabschnitte der einzelnen Schlauchbündel umgreift und am konischen Abschnitt des Mantelrohrs anliegt, eingeleitet. Durch die Fliehkräfte wird verhindert, daß der Gießwerkstoff entlang den Schläuchen in das Innere des Mantelrohres hochkriecht und bewirkt, daß es eine glatte innere gekrümmte Oberflächen SF bildet, die zusammenhängend, eben und in Richtung der Schläuche frei von scharfen Vorsprüngen od. dgl. ist. Auf Grund der Zentrifugalkräfte stellt sich auch die konkav zylindrische Form der Oberfläche SF ein, wie sie in den Fig. 1 und 16 dargestellt ist. Während der Mantel weitergedreht wird, läßt man das Gießmaterial zu einem flüssigkeitsdichten Gußkörper bzw. Schlauchboden 950, der die Schläuche eng umgibt, und auch am Mantel flüssigkeitsdicht anliegt, erhärten oder erstarren. In F i g. 14 ist der so gebildete Gußkörper mit abgenommener Gußform dargestellt. Als nächstes sind der Endabschnitt des Gußkörpers und die Schlaufenenden der Schlauchbündel abzutrennen. Hierzu wird der Gußkörper entlang der Linie CL (s. Fig. 17) durchgeschnitten. Dadurch werden gleichzeitig auch die Einlaßöffnungen in den eingebetteten Schläuchen gebildet. Als günstig hat sich erwiesen, zunächst den Gußkörper 950 durchzusägen und anschließend mit einem rasiermesserscharfen Instrument durch weiteres Abtragen von der Stirnfläche des Schlauchbodens die Schläuche zu öffnen. Als letztes wird auf diese Seite des Mantels der äußere Abflußdeckel 103 aufgesetzt (s. Fig. 1). In gleicher Weise wird anschließend die andere Seite der Trennvorrichtung ausgebildet.

Eine abgewandelte Herstellungsweise für den angegossenen Schlauchboden sieht im Gegensatz zur zuvor beschriebenen vor, daß außer dem Gußmaterial gleichzeitig eine mit diesem nicht vermischbare Flüssigkeit höherer Dichte in die Gußform während des Schleuderns eingeleitet wird. Unter der Wirkung der Fliehkraft setzt sich die spezifisch dichtere bzw. schwerere Flüssigkeit zwischen der Außenwand der Gießfarm und dem erhärtenden flüssigen Gießwerkstoff ab. Es wird so viel schwere Zusatzflüssigkeit zugegeben, daß sich bei der Erhärtung des Gießwerkstoffs und nach Abzug der schwereren Zusatz-

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flüssigkeit ein angegossener Schlauchboden gebildet chen und den sie umgebenden Teil des Schlauchhat, wie er in Fig. 18 dargestellt ist, aus dem die bodens.

Schlaufenenden der Schlauchbündel frei hervor- 3. Gleichzeitig mit Schritt 2 Überschichten der

stehen. Anschließend braucht dann nur noch das offenen Schlauchenden mit einer erhärtenden

Ende des ganzen Schlauchbündels entlang der Linie 5 Flüssigkeit, so daß der oben auf die Schläuche

CL' (s. Fig. 18) abgetrennt und die Enden der im wirkende Druck die härtbare Flüssigkeit in die

Schlauchboden eingebetteten und über diesen hervor- leckbehafteten Schläuche und die Lecke im

stehenden Schläuche geöffnet zu werden. Beim Schlauchboden drückt und daß das von unten

Schleudern wird zweckmäßig zunächst der erhärtende mit erhöhtem Druck auf die Schläuche wirkende

Gießwerkstoff und danach erst die nicht mit diesem io Gas verhindert, daß die härtbare Flüssigkeit

vermischende dichtere bzw. schwerere Flüssigkeit in von oben in die leckfreien Schläuche eintritt,

die Form eingebracht. Hierdurch entsteht ein Über- 4. Entfernen des Überschusses an erhärtender

zug auf den Endabschnitten der Schläuche aus dem Flüssigkeit oberhalb der Schlauchenden,

erhärtenden Gußwerkstoff, der trotz der Zugabe der 5. Aus- bzw. Erhärtenlassen der erhärtenden

sich nicht vermischenden Flüssigkeit bleibt und als 15 Flüssigkeit in den oberen Endabschnitten der

dünne Schicht auf den Schläuchen aushärtet, was das leckbehafteten Schläuche und in den Lecks im

spätere Trennen und Öffnen der Enden erleichtert. Schlauchboden.

Als nicht vermischende Flüssigkeiten lassen sich 6. Wiederholung der oben angeführten Schritte mehrere Materialien verwenden, vorausgesetzt, daß zum Abdichten von Lecks an der anderen Stirnsie dichter als der erhärtende Gußwerkstoff sind, mit 20 seite des Schlauchbündels,
den Schläuchen und dem Gußwerkstoff keine Reaktion eingehen und wieder abziehbar sind. Die Zusatz- Die Druckdifferenzen zwischen den beiden Enden flüssigkeit kann auch zeitweilig härtbar sein, beispiels- des Rohrbündels, bei der einerseits das Eindringen weise durch Ausgelieren, Polymerisieren od. dgl., der erhärtenden Flüssigkeit in die leckfreien Schläuche wenn es nur anschließend durch Erhitzen, Depoly- 25 verhindert ist, aber andererseits nicht so starke Blasen merisieren, Lösen od. dgl. ohne den erstarrten entstehen, daß das Eindringen der härtbaren Flüssig-Schlauchboden anzugreifen, wieder entfernbar ist. In keit von oben in die leckbehafteten Schläuche verVerbindung mit einigen erhärtenden Materialien ist hindert ist, müssen sorgfältig bestimmt werden. Auch Wasser eine zweckmäßige nicht mischende Flüssig- muß die Größe der Druckdifferenz zwischen dem keit, die notfalls mit Agar, Gelantine, Polyvinyl- 30 oberen Schlauchbündelende und deren Außenseite alkohol oder einem der synthetischen oder natürlichen bzw. dem Mantelraum, welche die Druckdifferenz Gummis verdickt oder gelatiniert werden kann. Es zwischen den beiden Enden des Schlauchbündels lassen sich auch Paraffinwachse mit niedrigem überwindet und auch die Abdichtung der kleinsten Schmelzpunkt und zu Fetten eingedickte Kohlen- Lecks an den Schläuchen zuläßt, genau ermittelt wasserstofföle verwenden. Besonders vorteilhafte 35 werden.

nichtvermischende Flüssigkeiten in Verbindung mit Insgesamt ist die hier vorgeschlagene Abdichtungs-

Epoxyharzen als erhärtenden Gußwerkstoffen sind methode jedoch eine sehr praktische und einfache

halogenierte Flüssigkeiten, wie beispielsweise die von Methode, um aushärtbares Dichtungsmaterial in die

der Minnesota Mining and Manufacturing Company Leckstellen im Schlauchboden und den Schläuchen

unter der Handelsbezeichnung »Kel-F« vertriebenen 40 einzuführen und gleichzeitig das Eindringen des Dich-

Fluorcarbonöle. Diese Öle haben eine ausreichend tungswerkstoffs in die leckfreien Schläuche dadurch

höhere Dichte als Epoxyharze und bilden daher eine zu verhindern, daß man einen sorgfältig kontrollierten

schärfere Trennfläche bei mäßigen Zentrifugal- Gasstrom durch die Schläuche und Leckstellen ein-

kräften. ■ stellt. Mit dieser Methode lassen sich praktisch alle

Unter gewissen Umständen kann die Herstellung 45 Leckstellen abdichten, und zwar ohne daß gleich-

der Gastrennvorrichtungen gemäß der Erfindung zeitig eine größere Anzahl leckfreier Schläuche mit

einen zusätzlichen Herstellungsschritt erforderlich abgedichtet wird. Die abgedichtete Permeations-

machen, nämlich das Abdichten von Lecks auf Grund Trennvorrichtung arbeitet daher wirkungsvoller, ohne

gebrochener Schläuche oder Lecks im angegossenen daß gleichzeitig dessen Durchsatzleistung stark

Schlauchboden. Ein vorteilhaftes Verfahren zum Ab- 50 vermindert ist. Die Abdichtmethode wird an der

dichten von Lecks umfaßt folgende Schritte: Trennvorrichtung in eingebautem Zustand des

Schlauchbündels durchgeführt, so daß die leicht be-

1. Verbringen der Vorrichtung in eine solche Lage, schädigbaren Schläuche durch den Mantel geschützt in der eine Flüssigkeit auf der Oberfläche des sind und nicht weiterverarbeitet werden müssen, einen angegossenen Schlauchbodens 950 bleibt; 55 Auch lassen sich so Trennvorrichtungen mit erhöhter Abdecken der offenen Enden der im Schlauch- Lebensdauer herstellen, indem man sie freiwillig boden eingebetteten und über diesen hinaus- einem höheren Druck als dem vorgesehenen Betriebsstehenden Schläuche, druck aussetzt, die Lecks abdichtet und sie dann bei

2. Anlegen eines Überdrucks an die oberen und dem niedrigeren geplanten Betriebsdruck betreibt,
unteren Schlauchenden und eines Unterdrucks 60 In den F i g. 19 und 20 ist eine weitere vorteilhafte an den Rohrmantel 101 und die Außenseite der Vorrichtung zum Herstellen der angegossenen Schläuche, wobei eine Druckdifferenz zwischen Schlauchböden der erfindungsgemäßen Permeationsdem oberen und dem unteren Schlauchende so Trennvorrichtungen dargestellt,
aufrechtzuhalten ist, daß das Gas nach oben F i g. 19 stellt eine auf einer Schleudervorrichtung durch die leckfreieen Schläuche strömt, jedoch 65 montierte Trennvorrichtung gemäß Fig. 1 dar, die nach unten durch die Schläuche, die ein Leck zum Gießen eines Schlauchbodens 950 vorbereitet aufweisen, und nach unten durch die Leckstellen ist. Die abnehmbaren Gußformen 905 α und 905 b im Schlauchboden oder zwischen den Schlau- sind mit den Flanschen 102 des Mantelrohrs 101

35 36

mittels ihrer Flanschen 907 und Schrauben 906 lassen, bis die Zentrifugalkraft in den Gußformen flüssigkeitsdicht befestigt. Die Einlaßanschlüsse 908 α den gewünschten Wert annimmt. Einfüllen von aus- und 908 6, durch die der erhärtende Gußwerkstoff härtendem oder erstarrendem Gußwerkstoff und, soin die Form 905 α und 9056 eingelassen wird, be- fern erforderlich, einer nicht vermischenden schwe-

finden sich in der Nähe des äußeren Randes der Guß- 5 ren Zusatzflüssigkeit in die Gußformen über den formen, können jedoch auch an anderer Stelle in hydraulischen Gleitringkörper und seine Anschluß-

diese einmünden. leitungen. Der Gießwerkstoff wird mit solcher Ge-

Die Schleudervorrichtung weist einen rohrförmigen schwindigkeit eingelassen, daß ihm in den Gußformen Ständer 909, eine nicht dargestellte Drehachse, eine genügend Zeit zum Eindringen und vollständigen Antriebsriemenscheibe 911, einen Riemen 912, einen io Ausfüllen der Zwischenräume zwischen den Schläu-Motor 913, einen Ständerfuß 914, ein Fundament chen bleibt. Während der Gießflüssigkeitszufuhr wird 915, eine Klemmeinrichtung 916 sowie weitere Teile die Schleudervorrichtung, wie bereits angegeben, mit zur Halterung und Drehung der Trennvorrichtung solcher Drehzahl betrieben, daß sich in den Gußauf, formen die gewünschte Zentrifugalkraft ergibt. An-

Ferner weist die Schleudervorrichtung eine Einlaß- 15 schließend läßt man noch so lange weiterdrehen, bis einrichtung für erhärtende Gußwerkstoffe in die Guß- die Erstarrung und Aushärtung der Gußmasse erfolgt formen 905 α und 905 6 auf. Diese kann in Form ist und sie ihre Form beibehält,
einer hydraulischen Gleitringeinrichtung 917 ausge- Nachdem der Gießwerkstofi ausreichend ausgebildet sein (s.Fig. 19). Sie ist auf der Schleudervor- härtet ist, hält man die Schleudervorrichtung an und richtung befestigt und besteht aus einer dicken Platte, 20 nimmt die Trennvorrichtung von ihr ab. Man kann in die von oben mehrere konzentrische Rillen 918 α, die Trennvorrichtung dann noch eine Zeitlang ruhen

918 6 trägt, in welche der aushärtende oder erstar- lassen, um das Gußmaterial völlig aushärten zu rende Gußwerkstoff eingelassen und über Rohre lassen. Anschließend ist gegebenenfalls die nicht ver-

919 a, 919 & in die Gußform 905 α und 9056 abge- mischende Zusatzflüssigkeit abzulassen, sind die zogen werden kann. 25 Gußformen abzunehmen, die Schlauchenden abzu-

Die hydraulische Gleitringeinrichtung 917 kann trennen (ist mit keiner nicht vermischenden Flüssigzwei, vier oder mehrere Rillen 918 a, 918 & ... für keit gearbeitet worden, so ist auch der überschüssige die Zufuhr des Gießwerkstoffes aufweisen, um deren Gußwerkstoff mit abzuschneiden), Öffnen der Einleitung in die Gußformen 905 α und 905 & an Schlauchenden zum Freilegen der Strömungswege einem oder mehreren Niveaus zu ermöglichen. Die 30 und Aufschrauben der äußeren Deckel 103, um die Rillen 918 a, 9186 ... sind zum Auslaß hin zweck- Einlaßräume 130 und 130' der Trennvorrichtung einmäßig etwa exzentrisch ausgebildet, um den Gieß- zuschließen. Die Trennvorrichtung ist betriebsbereit, werkstoff unter dem Einfluß der Fliehkraft zu ihren nachdem die übrigen erforderlichen Anschlüsse vorAuslässen und durch die Rohre 919 α, 9196... in genommen sind und sie mit einer Gemischquelle und die Gießformen zu drücken. Ferner sind die Rillen 35 Einrichtungen zum Abzug des abgetrennten Produk-918 a, 9186 ... zweckmäßig so geformt, daß sie das tes verbunden sind.

Übertreten von Gußflüssigkeit über ihre Ränder wäh- Eine weitere Ausführungsform einer Schleuder-

rend der Drehung verhindern. vorrichtung zum Angießen von Schlauchböden 950

Die Gußwerkstoffe lassen sich in die hydraulische an die Trennvorrichtung ist in F i g. 20 dargestellt.

Gleitringeinrichtung 917 auf jede bekannte Weise 40 Diese Schleudereinrichtung weist einen ortsfesten

einführen. Sie lassen sich beispielsweise aus Behältern Ständer 923, eine Achse 924, einen Antriebsmotor

920 a, 9206 ... über Ventile 921a, 9216 ... in ab- 925 und andere Teile zur Unterstützung und Dregemessenen Mengen durch die Rohre 922 α, 922 6 ... hung von Trennvorrichtungen 101 auf. Auf die Achse in die Rillen 198 a usw. einbringen. Die hydraulische 924 kann wieder ein hydraulischer Gleitringkörper Gleitringeinrichtung und ihre ihr zugeordneten Teile 45 917 aufgesetzt sein, der über flexible Schläuche 919 a, bewirken während der Drehung der Schleudervor- 9196... den Schleifringkörper917 mit den Gußrichtung eine gute und wirksame Einleitung des Guß- formen 905 α und 905 6 verbindet. Mit der Achse 924 werkstoffs in die Gußformen 905 α und 905 6. ist oben noch eine Tragplatte 929 mit angelenkten

Vor dem Angießen eines Schlauchbodens mit der Dreharmen 926 α, 9266 ... drehfest angebracht. Die Schleudervorrichtung gemäß F i g. 19 müssen fol- 50 Dreharme sind gleichmäßig am Umfang der Platte gende Vorarbeiten ausgeführt worden sein: Die 929 so verteilt, daß jeweils zwei einander diametral Schläuche müssen zu Schlauchgruppen zusammen- gegenüberliegen. An ihnen sind zwei, vier oder mehgefaßt und in das Mantelrohr 101 eingebaut worden rere Mantelrohre 101 mittels Bügeln 927 a, 9276 ... sein, die Gußformen 905 a und 9056 an den Stirn- angelenkt, wobei die Bügelenden am Flansch 102 des Seiten des Mantelrohrs in der dargestellten Weise be- 55 Mantels 101 und das Mittelteil am Drehzapfen 928 festigt sein und der Schwerpunkt der ganzen Einrich- des Dreharms 926 befestigt ist. Solange sich die tung gefunden und mittels normaler Schrauben oder Schleudereinrichtung nicht dreht, hängen die Trenn-Muttern, die auf die Schrauben 906 aufgeschraubt vorrichtungen senkrecht nach unten, wie dies gewerden, ausbalanciert werden. Nach dem statischen strichelt in F i g. 20 angedeutet ist. Der Betrieb dieser Ausbalancieren wird die Trennvorrichtung auf die 60 Vorrichtung gleicht im wesentlichen derjenigen ge-Schleudervorrichtung aufgesetzt und festgeklammert. maß Fig. 19.

Dann erst werden die hydraulische Gleitringeinrich- Die Lage der Einlasse 908a (s. Fig. 16) durch die

tung917 und die Zufuhrleitungen919a 9196... der Gießwerkstoff eingelassen wird, kann ohne wei-

zwischen der dicken Platte tA»m Rinffköroer") und teres verändert werden. Diese Einlasse können am

den einzelnen Anschlußstück ~ "" ^A"~* ^c^^:" so daß der und 905 6 montiert.

Der Schleudergießvorganj
vor: Anschalten des Motoi

37 38 \

Mitte hin verdrängen; sie können jedoch auch an Schläuchen aus und versteift diese, was das spätere der Seite der Gußform vorgesehen sein. Der Einlaß Abtrennen der Schlauchenden und das Öffnen der durch den Boden ist im allgemeinen immer dann Schläuche erheblich erleichtert. Schließlich läßt man vorzuziehen, wenn mit einer sich nicht vermischenden den Gießwerkstoff dann zuerst ein, wenn die nicht Flüssigkeit gearbeitet wird und wenn der Gußwerk- 5 mischende Flüssigkeit die Schläuche benetzt, weil stoff dazu neigt, sich ungleichmäßig in die Schlauch- sich so sehr praktisch sehr feste Abdichtungen erbündel einzuziehen. Dagegen wird der Einlaß an der geben, in denen die Schläuche gleichmäßig über die Seite immer dann günstig sein, wenn der Gießwerk- ganze Fläche verteilt sind. Wird die nicht verstoff der nicht vermischenden Flüssigkeit über- mischende Zusatzflüssigkeit zuerst zugegeben, so schichtet werden soll und er zum Schwinden während io müssen die Schläuche relativ weit auseinander liegen, des Aushärtens ■ neigt und wenn nochmals weiterer damit das Gußmaterial zwischen sie fließt, um eine Gießwerkstoff dem schon teilweise ausgehärteten gleichmäßige Abdichtung zu bilden und nicht in der Gießwerkstoff zugegeben werden soll, um kleine Nähe des Einlasses zu bleiben und die nicht zu Schwindrisse und Lunker, Blasen od. dgl. völlig aus- mischende Flüssigkeit in Bereiche zu drücken, die zufüllen. Man kann auch verteilt mehrere Einlaß- 15 vom Gießwerkstoff ausgefüllt werden sollen. Die öffnungen an den Gußformen vorsehen, wobei jede Höhe der zur Ausnutzung der Vorteile, die die Eran das Zuleitungssystem angeschlossen ist, so daß findung bringt, erforderlichen Zentrifugalkraft hängt die nicht vermischende Zusatzflüssigkeit und ein Teil von mehreren Faktoren ab. Wichtig ist die Größe des Gießwerkstoffes nur an einer Stelle und ein an- und Packungsdichte der Schläuche, die Viskosität derer Teil des Gießwerkstoffes an einer oder mehre- 20 und andere Fließeigenschaften des Gießwerkstoffs, ren hiervon abgelegenen Stellen einführbar ist. die Oberflächenspannung zwischen dem Gießwerk-Bei Verwendung einer nicht vermischenden Zu- stoff und den Schläuchen und zwischen dem Gießsatzflüssigkeit kann diese entweder vor oder nach werkstoff und den Wänden der Gußform, die reladem Gießwerkstoff eingebracht werden. Das Ein- tiven spezifischen Dichten der Schläuche und des lassen der nicht vermischenden Zusatzflüssigkeit vor 25 Gußmaterials und bei der anderen Ausführungsform dem Gießwerkstoff ist dann vorzuziehen, wenn man der Schleudereinrichtung, bei der die Stützen oder es bequem über die Einlaßöffnungen im Boden der Ständer auf Grund der Zentrifugalkräfte zusammen Gußform und den Gießwerkstoff über Einlaßöffnun- mit den Gußformen schwingen, das Gewicht und die gen am oberen Ende der Gußform einbringen kann. Form der Ständer und Gußformen.
Das Einlassen des Gießwerkstoffes vor der dichteren, 30 Es lassen sich Zentrifugalkräfte zwischen kleinen nicht vermischenden Zusatzflüssigkeit ist jedoch dann Vielfachen und dem Hundertfachen der Erdanziezweckmäßig, wenn beide durch die öffnungen im hungskraft einstellen. Bevorzugt werden Zentrifugal-Boden der Gußform eingelassen werden müssen. kräfte etwa zwischen dem 50fachen und dem 200-Ferner ist es zweckmäßig, den Gießwerkstoff zuerst fachen der Erdanziehungskraft angewendet. Die niedeinzulassen, wenn die nicht vermischende Flüssigkeit 35 rigsten noch wirksam werdenden Kräfte erhält man die Schläuche benetzt und durch den Gießwerkstoff bei Beschleunigungen zwischen dem 5- und 25fachen nicht ohne weiteres von den Oberflächen der der Erdanziehungskraft. Zentrifugalbeschleunigungen Schläuche wieder verdrängt werden kann. Auch ist über dem 900fachen der Erdbeschleunigungen sollten der Gießwerkstoff zuerst einzubringen, wenn er die jedoch vermieden werden, da sie zu einem ZuSchläuche benetzt und nicht ganz wieder von der 40 sammenfallen der dünnwandigen Kunststoffschlauchnicht mischenden Flüssigkeit in dem gewünschten wände führen können. Die Höhe der Zentrifugal-Bereich verdrängt werden kann. Unter diesen Bedin- kräfte läßt sich leicht durch Drehzahlregelung beeingungen härtet ein dünner Gießwerkstoffilm auf den flüssen.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schlauch-Dialysator zur Abtrennung einer Komponente aus einem Fludgemisch mit zwischen Schlauchböden gebündelten permeablen Schlauchmembranen aus polymerem Werkstoff in einem länglichen flüssigkeitsdichten Gehäuse, wobei die Schläuche einen Durchmesser von 10 bis 500 μηι und eine Wandstärke von 1 bis 100 μΐη aufweisen und zu mindestens einem Schlauchbündel zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schlauchbündel (110) von wenigstens einem länglichen flexiblen porösen Hüllschlauch umschlossen ist und das bzw. die Schlauchbündel und dessen Umhüllung bzw. deren Umhüllungen den inneren Querschnitt des Gehäuses ausfüllen und die bzw. jede Umhüllung (112) querkontraktionsfähig ausgebildet ist und der poröse Hüllschlauch mit den Schläuchen zusammenwirkend eine gleichmäßige Packungsdichte der Schläuche in den Schlauchbündeln und im Gehäuse (101) ermöglicht.

2. Dialysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umhüllten Schlauchbündel (110) im Gehäuse (101) dieses oder einander entlang mehrerer schmaler Bereiche in Richtung der Längserstreckung der Schläuche (111) so berühren, daß sich zwischen den Schläuchen und zwischen den Schläuchen und der Innenwand des Gehäuses eine in Querrichtung zum Gehäuse gleich verteilte Anordnung länglicher abgegrenzter Kanäle entlang der Schlauchbündel und Schläuche zu dem oder zwischen den Schlauchböden ergibt.

3. Dialysator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (101) neben dem oder jedem Schlauchboden (950) einen sich erweiternden Abschnitt (107) mit vergrößerter Querschnittsfläche hat, in dem die Packungsdichte der Schläuche (111) vermindert ist, und daß der Einlaß (109) und der Auslaß (108) im Bereich der erweiterten Abschnitte (107) angeordnet ist.

4. Dialysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlauchboden (950) abdichtend an dem Gehäuse (101) und an der Außenseite der Schläuche (111) anschließt, eine homogene Struktur aufweist, frei von Hohlräumen und Blasen ist und wenigstens eine am Gehäuse anliegende Umfangsfläche und zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen aufweist, von denen die innere Fläche zusammen mit den Außenseiten der Schläuche und der Innenseite des Gehäuses einen mantelseitigen Raum einschließen und die äußere Fläche zusammen mit der Innenseite der Schläuche und der Innenwand (130) des oder jedes Deckels (103) einen schlauchseitigen Raum abtrennt, und daß die Innenfläche (SF) jedes Schlauchbodens relativ eben, durchgehend, glatt und frei von scharfen Vorsprüngen in Richtung der Schläuche ausgebildet ist.

5. Dialysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gehäuseinneren zugewandte Stirnfläche (SF) des oder jedes Schlauchbodens (950) die Form eines Abschnitts eines konkav gekrümmten Kreiszylinders aufweist.

6. Dialysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in Form eines Mantelrohrs (101) ausgebildet ist.

7. Dialysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtheit aller umhüllter Schläuche (111) in mehrere gleich große, jeweils von länglichen, flexiblen, porösen, steckbaren Hüllschläuchen (112) umgebene Schlauchbündel (110) unterteilt ist.

8. Dialysator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die einzelnen Schlauchbündel (110) umschließenden Hüllschläuche (112) unter einer Zugkraft längsdehnbar und querkontraktionsfähig ausgebildet sind und daß sie auf Grund der mit der Längsdehnung bewirkten Querkontraktion die Schläuche (111) jedes Schlauchbündels jeweils mit hoher Packungsdichte zusammenhalten und daß die zu einem großen Bündel zusammengefaßten Schlauchbündel einen in Querrichtung dehnbaren Umfang aufweisen, um eine gleichmäßig und relativ enge Packung einer großen Anzahl von Schlauchbündeln (112) in dem großen Bündel zuzulassen.

9. Dialysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine nachgiebige Dichtung (X) zwischen dem Gehäuse (101) und der Umfangsfläche des oder jedes Schlauchbodens (950) angeordnet ist.

10. Dialysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (101) zwischen seinem Einlaß (109) und Auslaß (108) einen weiteren Einlaß in einem mittleren Bereich aufweist, in welchem es eine Erweiterung mit vergrößertem Querschnitt aufweist.

11. Mehrstufiges Verfahren zum Betrieb von Schlauch-Dialysatoren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 mit wenigstens zwei hintereinandergeschalteten Schlauch-Dialysatoren, denen das Fludgemisch nacheinander zugeleitet wird, wobei die Schläuche das Flüssigkeits- oder Gasgemisch entweder von der Hohl- oder der Mantelseite her aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu trennende Gemisch unter Druck in die Schläuche des ersten Dialysators einleitet, daß man den sich auf der Mantelseite sammelnden Durchlaß abzieht und auf der Mantelseite des zweiten bzw. letzten Dialysators unter Druck einführt, daß man den sich auf der Hohlseite der Schläuche des zweiten bzw. letzten Dialysators sammelnden Durchlaß unter vermindertem Druck abzieht, nicht permeierende Komponenten des Flüssigkeits- oder Gasgemisches kontinuierlich in das Ausgangsfludgemisch zurückleitet und damit abermals der Trennung unterwirft.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man durch den Mantelraum der ersten Stufe ein Spülflud niedrigeren Druckes im Gegenstrom zum Einlaßgemisch leitet und mit dem Spülflud so viel Durchlaß abzieht, daß das gewünschte Konzentrationsverhältnis zwischen den Mischungskomponenten innerhalb und außerhalb der Schläuche aufrechterhalten ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des Einlaßgemisches als Spülflud verwendet und die Spülfludmenge in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des aus den Schläuchen wieder austretenden Ausflusses so regelt, daß eine vorbestimmte

Abtrennung der höher durchlässigen Komponente des Einlaßgemisches eingehalten ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmenge der aus dem Mantelraum einer Stufe, die nicht die erste Stufe ist, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des von den Schläuchen dieser Stufe abgezogenen Durchlasses so geregelt wird, daß dessen Zusammensetzung auf einem vorgewählten Wert gehalten ist.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßgemisch in wenigstens einer Stufe parallel durch mehrere parallelgeschaltete Dialysatoren mit unterschiedlichen Trenncharakteristiken geleitet wird und ein Teil des Einlaßgemisches als Spülflüssigkeit mit niedrigerem Druck gleichzeitig im Gegenstrom durch jeden der parallelgeschalteten Dialysatoren geleitet wird, um damit jeweils den Durchlaß auszutragen, und daß die Strömungsmengen jedes Einlaßgemisches und jedes Spülfluds entsprechend den unterschiedlichen Charakteristiken jedes Dialysators so geregelt werden, daß die Zusammensetzung des aus jedem Mantelraum dieser Dialysatoren abgezogenen Spülfluds und Durchlaß praktisch gleich sind.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmenge jedes Einlaßgemisches und jedes Spülfluds so geregelt wird, daß jeweils der Ausfluß aus den parallelgeschalteten Dialysatoren gleiche Zusammensetzung hat.

17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des Gemisches aus der ersten Stufe zusammen mit wenigstens einem Teil des Durchlasses einer Zwischenstufe als Einlaßgemisch der letzten Stufe verwendet.

18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Einlaßgemisch der letzten Stufe mantelseitig im Bereich bei den Schlauchenden einläßt und den verbleibenden Ausfluß an einer Stelle zwischen den beiden Einlaßstellen abzieht.

19. Verfahren zur Herstellung eines Schlauch-Dialysators nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem aus praktisch parallel angeordneten Schläuchen Schlauchbündel gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Bündel mit einem biegsamen porösen Hüllschlauch umgibt, der das Bündel zu einem quer komprimierten Schlauchbündel mit kleinerer Querabmessung als der ursprünglich vorgegebenen zusammenfaßt, daß man das querkomprimierte Schlauchbündel in ein längliches, rohrförmiges Gehäuse mit etwa der gleichen Querabmessung wie das komprimierte Bündel einbringt, daß man an einem Ende des Gehäuses eine Gießform so anbringt, daß diese zusammen mit dem Endabschnitt des rohrförmigen Gehäuses eine Gießausnehmung bildet, in die das Ende des querkomprimierten Schlauchbündels hineinragt, daß man einen erhärtenden Gießwerkstoff in die Gießausnehmung einbringt, den Werkstoff mindestens teilweise zu einem Verschluß erstarren läßt, die Gießform vom Gehäuse und von dem am Gehäuse und an den Enden der Schlauchbündel erstarrten Gießwerkstoff abnimmt, daß man den Außenabschnitt des angegossenen Teils und das eingebettete Schlauchbündelende zur Schaffung eines freien Zugangs zum Innern der Schläuche, die sich durch den angegossenen Schlauchboden erstrecken, abtrennt und daß man die Abschlußdeckel des Gehäuses anbringt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man ein in Querrichtung lose gepacktes Schlauchbündel aus parallelen Schläuchen bildet, dieses mit einem flexiblen, porösen Hüllschlauch umgibt, daß man den Hüllschlauch in Längsrichtung elastisch dehnt und eine Mehrzahl von parallelen Bündeln zu einem Schlauchbündel sammelt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus parallel nebeneinander angeordneten Schläuchen bestehenden Bündel derart bildet, daß man mindestens einen Schlauch zu einem Strang wickelt, den Strang zu einem Bündel mit zwei Endteilen und einer Mehrzahl von durch die Strähnen gebildeten Schleifen formt, daß man den Endabschnitt und einen erhärtenden Werkstoff in einer Gießausnehmung so anordnet, daß der Endabschnitt in den eingebrachten Gießwerkstoff eintaucht, daß man dann den Gießwerkstoff aushärtet und das Schlauchbündelende von ihm einkapseln läßt, daß man das eingekapselte Schlauchbündelende aus der Gießausnehmung herauslöst und daß man den die Schlaufen enthaltenden Teil des eingekapselten Schlauchbündels abtrennt, um so einen Schlauchboden zu bilden, durch den die Schläuche mit offenen Enden hindurchragen.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man das rohrförmige Gehäuse mit der an ihm befestigten Gießform um eine die Richtung der in die Gußausnehmung eintretenden Schlauchenden senkrecht schneidenden Achse dreht, wobei die Entfernung dieser Achse von der Ausnehmung und die Drehzahl so aufeinander abgestimmt sind, daß die auf den Gießwerkstoff wirkende Zentrifugalkraft ausreicht, um ein Hochkriechen des Werkstoffes an den Schläuchen infolge der Kapillarkräfte zu verhindern und den Gießwerkstoff in einem blasen- und hohlraumfreien, glatten und in Richtung der Schläuche von scharfen Vorsprüngen freien Zustand zu halten, und daß man die Rotation zum Stillstand kommen läßt, bevor man die Gußform vom Gehäuse und vom erhärteten Werkstoff entfernt.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse das Gehäuse senkrecht schneidet.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß man am anderen Ende des Gehäuses eine zweite Gußform befestigt und dadurch an diesem Ende eine zweite Ausnehmung bildet, in welcher das andere Ende der Schlauchbündel angeordnet ist, in diese Ausnehmung einen erhärtenden Gießwerkstoff einführt und diesen Werkstoff mindestens teilweise zu einem Schlußglied erstarren läßt, bevor die Drehbewegung zum Stillstand kommt.