Modul zum Trennen von Stoffgemischen sowie entsprechendes Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Modul zum Trennen von Stoffgemischen, insbesondere Fluiden, bestehend aus zumindest zwei un terschiedlichen Stoffen sowie ein entsprechendes Verfahren.

Vorrichtungen zum Trennen von fluiden Stoffgemischen, insbesondere eines Gasgemisches, sind beispielsweise beim Betrieb von Kraftwerken relevant. So ist bei Kohlekraftwerken die Ab Scheidung von kohlenstoffhaltigen Bestandteilen des Brennstoffes von Bedeutung, um den Kohlendioxidausstoß pro erzeug ter Kilowattstunde zu senken. Das Gasgemisch kann dabei mit Hilfe von Membranen getrennt werden. Damit das Gasgemisch durch die Membran getrennt werden kann, ist eine Partial- druckdifferenz zwischen einer Feed-Seite der Membran und einer Permeatseite der Membran erforderlich. Die Membran ist dabei so ausgebildet, dass sie unterschiedlichen Gasen im Gasgemisch unterschiedlich stark entgegenwirkt, das heißt, sie weist eine unterschiedliche StoffSelektivität gegenüber den verschiedenen Gasen im Gasgemisch auf.

Aufgrund der Tatsache, dass Membranen eine endliche Selekti ^¬ vität aufweisen, kann eine vorgegebene Reinheit eines abzu ^¬ trennenden fluiden Stoffes aus dem Stoffgemisch mit einer einzelnen Membran oft nicht erreicht werden. Um dieses Prob ^¬ lem zu lösen, ist es bereits bekannt, das durch eine Membran bereits hindurchgetretene Permeat durch weitere Membranen durchzuleiten und auf diese Weise aufzukonzentrieren . Hierzu wird ein Teil des bereits durch eine Membran hindurchgeleite ten Stoffstromes zurückgeführt, mit dem ursprünglichen Stoff gemisch wieder gemischt und erneut durch eine oder mehrere Membranen mit Selektivität für den abzutrennenden Stoff zu dessen erneuter Abtrennung durchgeleitet. Zwischen den Membranen erfolgt eine Aufkonzentrierung, so dass bei Abtrennung durch die letzte Membran der abzutrennende Stoff die ge ^¬ wünschte Reinheit aufweist.

Für die Aufkonzentrierung ist üblicherweise ein Verdichter vorgesehen, der bewirkt, dass einerseits das Stoffgemisch durch die weitere Membran hindurchgeleitet wird und anderer ^¬ seits, dass ein Druck eines Retentats der Membran ausreichend groß ist, um eine Kreisführung zu ermöglichen. Dabei ist zu beachten, dass der Volumenstrom des Retentats groß genug ist, um einen gewünschten hohen Abtrenngrad zu ermöglichen. Aufgrund dessen ist der Energiebedarf des Verdichters entspre ^¬ chend hoch, was neben hohen Investitionskosten somit hohe Betriebskosten bedingt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Modul und ein Verfahren zum Trennen eines fluiden Stoffgemisches zu schaffen, die eine gewünschte hohe Reinheit eines abzutrennenden Stoffes aus dem Stoffgemisch ermöglichen und gleichzeitig einfach hergestellt und betrieben werden können sowie möglichst wenig Bauraum benötigen.

Diese Aufgabe wird mit einem Modul mit den Merkmalen des An ^¬ spruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

Das in Anspruch 1 definierte Modul zum Trennen eines fluiden Stoffgemisches sowie das in Anspruch 11 definierte Verfahren zum Trennen eines fluiden Stoffgemisches weisen den Vorteil auf, dass weniger Energie zur Erreichung einer bestimmten Reinheit eines abzutrennenden Stoffes aufgewendet werden muss bei gleichzeitigem gewünschtem hohen Reinheitsgrad des abzutrennenden Stoffes. Zudem ist das Modul besonders einfach und kompakt herstellbar, so dass es insbesondere möglichst wenig Bauraum benötigt.

Vorteilhafterweise sind die zumindest zwei Membranen benach ^¬ bart zueinander angeordnet und insbesondere ist zwischen den benachbarten Membranen ein Zuführ- und/oder Abführkanal ange- ordnet. Der Vorteil dabei ist, dass damit ein noch kompakte ^¬ res Modul auf einfache Weise hergestellt werden kann. Bei gleichem Bauraum ist es so möglich, die für eine Trennung des fluiden Stoffgemisches benötigte Membranfläche zu vergrößern, so dass ein zuverlässigeres und schnelleres Trennen des abzu ^¬ trennenden fluiden Stoffes erreicht werden kann.

Zweckmäßigerweise sind die Membranen in Form einer Wicklung oder stapeiförmig oder wabenförmig angeordnet. Sind die Membranen in Form einer Wicklung angeordnet, wird der zur Verfügung stehende Bauraum besonders effektiv genutzt, da die Membranfläche beispielsweise spiralförmig angeordnet wird und so bei größerem Abstand vom Zentrum immer mehr Membranfläche zur Verfügung steht, da die Größe der Membranfläche mit dem jeweiligen Abstand vom Zentrum skaliert, wohingegen der Abstand vom Zentrum durch die Dicke der Membranfläche bestimmt wird. Sind die Membranen stapeiförmig angeordnet, ist dabei eine besonders einfache Herstellung des Moduls möglich. Die einzelnen Schichten bzw. Lagen können einfach übereinander und gegebenenfalls unter Anordnung verschiedener Zu- und Abführkanäle für das abzutrennende Stoffgemisch bzw. die abge ^¬ trennten Stoffe übereinander gestapelt bzw. -geschichtet werden, einhergehend mit geringen Herstellungskosten. Bei einer wabenförmigen Anordnung wird ein günstiges Membranfläche- Volumen-Verhältnis erreicht. Selbstverständlich ist auch eine beliebige Kombination oben genannter Formen für die Membranen möglich .

Zweckmäßigerweise sind die gewickelten Membranen in Umfangs- richtung versetzt zueinander, insbesondere regelmäßig ange ^¬ ordnet. Der Vorteil hierbei ist, dass damit auf einfache Wei ^¬ se gewickelte Membranen so angeordnet werden können, dass je ^¬ weils der abzutrennende Stoff zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht, ohne dass weitere Trennmittel oder aufwändige oder komplizierte Transportmittel für die abgetrennten Stoffe jeweils vorgesehen werden müssen. Bei einer insbesondere regelmäßigen Anordnung der Membranen ist zum einen deren Festlegung besonders einfach, zum anderen kann gleichzeitig auch eine Vielzahl von Membranen mit unterschiedlicher Stoffselektivität angeordnet werden, um auch ternäre oder höhere fluide Stoffgemische trennen zu können. Vorteilhafterweise sind die gewickelten Membranen um zumindest ein Zentralrohr angeordnet, wobei das Zentralrohr zumindest jeweils einen Auslass für ein jeweiliges Permeat der beiden Membranen aufweist. Durch das Zentralrohr mit zumindest jeweils einem Auslass für das jeweilige Permeat der bei- den Membranen wird auf einfache und äußerst kostengünstige Weise ein Wickelkörper für die Wicklung der Membranen zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig ist durch die beiden Ausläs ^¬ se in dem Zentralrohr der Bauraum möglichst gering bzw. wird gering halten, da keine zwei separaten Rohre mit jeweiligen Auslässen bereitgestellt werden müssen.

Zweckmäßigerweise sind die stapeiförmig angeordneten Membra ^¬ nen derart gestapelt, so dass jeweils zwei benachbarte Memb ^¬ ranen einmal dieselbe StoffSelektivität und einmal unter- schiedliche StoffSelektivität aufweisen, insbesondere wobei zwei äußere Lagen jeweils unterschiedliche StoffSelektivität zur benachbarten Membran aufweisen. Der Vorteil dabei ist, dass damit eine Verwendung von gasdichten Trennplatten nicht erforderlich ist: Wäre die Abfolge der stapeiförmig angeord- neten Membranen derart, dass jeweils benachbarte Membranen unterschiedliche StoffSelektivität aufweisen, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Membranen ein Zwischenraum angeordnet ist, so würde, wenn die Zwischenräume abwechselnd als Feed-Seite bzw. Permeatseite der jeweiligen Membran genutzt werden und diese ebenfalls abwechselnd zwischen den Membranen angeordnet sind, jeweils das zu trennende Stoffgemisch, wel ^¬ ches durch die Feed-Seite zwischen die beiden Membranen mit jeweils unterschiedlicher StoffSelektivität zugeführt wird, zwar jeweils getrennt auf die jeweilige Permeatseite durch die jeweilige Membran hindurchtreten. Da jedoch auf der gegenüberliegenden Seite wiederum eine Membran mit gegensätzlicher StoffSelektivität ebenfalls an dem entsprechenden Zwischenraum angeordnet ist, würde auch der zweite zu trennende Stoff in den entsprechenden Zwischenraum eintreten, so dass wiederum ein fluides Gemisch aus den beiden Stoffen vorliegen würde. Die Zusammensetzung dieses fluiden Gemisches könnte zwar leicht von der ursprünglichen Zusammensetzung abweichen, da gegebenenfalls die Membranen nicht nur eine unterschiedli ^¬ che StoffSelektivität , sondern auch eine unterschiedliche Stärke in der StoffSelektivität aufweisen, im Endeffekt würde jedoch wieder ein Gemisch aus den beiden Stoffen vorliegen, welches sich kaum von der ursprünglichen Zusammensetzung des zu trennenden fluiden Stoffgemisches unterscheidet.

Zweckmäßigerweise sind Triebmittel zur Erhöhung eines Parti- aldruckunterschiedes zwischen Feed- und Permeatseite zumin ^¬ dest einer Membran angeordnet. Diese Triebmittel können bei ^¬ spielsweise in Form von Spülgasen bereitgestellt werden, die in die entsprechenden Zuführ- und Abführkanäle eingeleitet werden, um den Durchtritt eines aus dem fluiden Stoffgemisch zu trennenden Stoffes durch die entsprechende Membran zu verbessern .

Vorteilhafterweise sind die wabenförmig angeordneten Membra ^¬ nen auf einer Innen- und/oder Außenseite eines Abführkanals für einen jeweiligen fluiden Stoff des Stoffgemisches ausge ^¬ bildet. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit eine ein ^¬ fache Trennung des Stoffgemisches ermöglicht wird und gleich ^¬ zeitig separate Zuführkanäle, um einen zweiten Abführkanal mit dem zu trennenden fluiden Stoffgemisch zu beaufschlagen, entfallen können.

Zweckmäßigerweise sind ein Zuführkanal und/oder die Abführka ^¬ näle rechteckig, hexagonal oder kreisförmig ausgebildet. Der Vorteil einer rechteckigen Ausgestaltung der Kanäle bei einer wabenförmigen Anordnung ist, dass damit im Falle der Abführkanäle keine direkt nebeneinander liegenden Membranen mit unterschiedlicher StoffSelektivität auftreten. Des Weiteren ist eine rechteckige Anordnung der Kanäle auch mechanisch gegenüber einer hexagonalen Anordnung günstiger. Bei einer hexago- nalen Anordnung ist jedoch wiederum das Membranfläche/Volu- men-Verhältnis günstiger. Eine kreisförmige Ausbildung des Zuführkanals und der Abführkanäle ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Zuführkanals als auch der Abführka ^¬ näle. Die Abführkanäle können bei allen Ausgestaltungen bei ^¬ spielsweise über ein Dip-Coating-Verfahren beschichtet werden. Sind geeignete Masken für die Abführkanäle ausgewählt, können die Kanäle während des Coatings selektiv verschlossen werden und somit von der Beschichtung ausgenommen werden. Auf diese Weise können Abführkanäle mit unterschiedlichen Stoff ^¬ selektivitäten erzeugt werden. Dabei können die selektiven Beschichtungen sowohl aus anorganischem Material als auch aus organischem Material bestehen. Anstelle der hergestellten Zuführkanäle ist es ebenfalls möglich, einen entsprechend porö ^¬ sen Grundkörper zu verwenden, in dem dann lediglich entsprechende Abführkanäle zum Abführen der getrennten Stoffe des fluiden Stoffgemisches vorgesehen werden. Sind die Kanäle mit einer entsprechenden Membran mit entsprechender StoffSelektivität beschichtet, kann beispielsweise der poröse Grundkörper einfach mit einem zu trennenden fluide Stoffgemisch beaufschlagt werden. Das zu trennende Stoffgemisch dringt dann durch den gesamten porösen Grundkörper und weiter zu den entsprechenden Membranen der Abführkanäle vor. Durch die mit der entsprechenden StoffSelektivität versehenen Membranen tritt dann der entsprechende abzutrennende Stoff in den entspre ^¬ chenden Abführkanal ein und das fluide Stoffgemisch wird auf diese Weise getrennt.

Vorteilhafterweise umfasst das Modul poröses Material, insbe ^¬ sondere wobei das poröse Material als Zuführkanal für zumin ^¬ dest eine Membran ausgebildet ist. Der Vorteil hierbei ist, dass damit unterschiedliche Formen von Zuführ- und auch Ab ^¬ führkanälen verwendet werden können ohne die Gasdurchlässig ^¬ keit und die mechanische Belastbarkeit der Kanäle zu vermin ^¬ dern. Gleichzeitig sinkt der Herstellungsaufwand für ein Mo ^¬ dul, da kein separater Zuführkanal mehr vorgesehen werden muss . Ein Modul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-10 kann aus beliebig vielen weiteren entsprechenden Modulen kombiniert werden. Ein Wickelmodul kann beispielsweise eine Länge von ca. einem Meter aufweisen und ein gestapeltes Modul kann bei ^¬ spielsweise eine Grundfläche von ca. 20x20 cm bis ca.

50x50 cm aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .

Es zeigen:

Figur 1 ein Modul gemäß einer ersten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Zentralrohres gemäß der ersten Aus führungs form der vorliegenden

Erfindung;

Figur 3 eine Querschnittsdarstellung eines Moduls gemäß der ersten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung; Figur 4 ein Modul gemäß einer zweiten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;

Figur 5 eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus eines Moduls gemäß der zweiten Aus führungs form der vorliegenden

Erfindung;

Figur 6 eine dreidimensionale schematische Darstellung ei ^¬ nes Moduls gemäß einer dritten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;

Figur 7 eine dreidimensionale schematische Darstellung ei ^¬ nes Moduls gemäß einer vierten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben bzw. funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt ein Modul gemäß einer ersten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist in dreidimensionaler schematischer Ansicht ein äußeres Zentralrohr 4 gezeigt, in dessen Inneren koaxial zu dem äußeren Zentralrohr 4 ein inneres Zentralrohr 3 verläuft. Um das äußere Zentralrohr 4 sind nun verschiedene Schichten bzw. Lagen 5, 6, 7, 8 gewickelt. Dabei besteht gemäß Fig. 1 die innerste Lage 8 aus einer Membran mit einer StoffSelektivität für den zweiten Stoff. Die Membran 8 ist dabei als Membrantasche ausgebildet, d.h. die Membrantasche ist aus einer im Wesentlichen flachen Memb ^¬ ran durch ein Umklappen der Membran an einer Seite gebildet, so dass im Wesentlichen zwei Membranseiten parallel zueinan- der die Schicht bzw. Lage 8 bilden. Innerhalb der Schicht 8 ist zur Beabstandung der gegenüberliegenden Membranseiten voneinander und zur Durchleitung des Permeats, angereichert mit zweitem Stoff, ein Abstandshalter 8a angeordnet. In der zur Achse verlaufenden Seite 8i ist die Membrantasche, wie vorstehend beschrieben, umgeklappt, wohingegen sie den Stirnseiten 8 ₂ und 83 gasdicht verschlossen, beispielsweise ver ^¬ schweißt, ist. Darüber wird eine Abstandshalterschicht 7 an ^¬ geordnet zur Beabstandung der Schicht 8 von einer darauf angeordneten zweiten Schicht in Form einer Membrantasche 6, welche selektiv für den ersten Stoff ausgebildet ist. An der Längskante 6 ₁ der Membrantasche 6 ist diese wiederum wie vor ^¬ stehend mit Bezug auf die Membrantasche 8 beschrieben umge ^¬ klappt, wohingegen sie an den Stirnseiten 6 ₂ und 63 umseitig gasdicht verschlossen, beispielsweise verschweißt, ist. Auf der Oberseite der ersten Membrantasche 6 ist wiederum eine

Abstandshalterschicht 5, beispielsweise in Form eines Draht ^¬ gitters, angeordnet.

Dieses vierschichtige System 5, 6, 7, 8 wird nun um das äuße- re Zentralrohr 4 gewickelt (siehe auch Fig. 3) . Die Stirnsei ^¬ ten 5 ₂ , 6 ₂ , 7 ₂ , 8 ₂ der um das äußere Zentralrohr 4 gewickelten Lagen 5, 6, 7, 8 werden nun mit dem trennenden Gasgemisch 1 beaufschlagt. Da die Stirnseiten 6 ₂ und 8 ₂ der beiden Memb ^¬ rantaschen 6, 8 verschweißt sind, tritt somit das zu trennen- de fluide Stoffgemisch nur in die Abstandsschichten 5 und 7 ein. Das sich in den Abstandsschichten 5, 7 befindliche fluide Stoffgemisch 1 kann nun getrennt werden, indem der erste Stoff durch die Membran der Membrantasche 8 mit einer Stoff- Selektivität für diesen zweiten Stoff in diese eindringen kann und der erste Stoff kann durch die Membran der Membrantasche 6 mit der StoffSelektivität für den ersten Stoff in diese eintreten. Innerhalb der Membrantaschen 6 und 8 wird das um den ersten bzw. zweiten Stoff angereicherte Permeat zu dem äußeren bzw. inneren Zentralrohr 4, 3 geleitet, über die dann das mit dem ersten Stoff bzw. zweiten Stoff angereicherte Permeat einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden kann. Das Retentat, also der Teil des Stoffgemisches, welcher nicht durch die jeweilige Membran der Membrantaschen 6, 8 durchper- meiert ist, strömt entlang der axialen Richtung des äußeren Zentralrohres 4 innerhalb der Abstandsschichten 5 und 7 bis zu den gegenüberliegenden Stirnseiten in axialer Richtung; dort kann dieses dann einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zentralrohres gemäß der ersten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 ist das innere Zentralrohr 3 und das äußere koaxial angeordnete Zentralrohr 4 gezeigt. Zur Einleitung von fluiden Stoffen oder Stoffgemischen sind umfangsseitig Öffnungen 9a, 9b im äußeren Zentralrohr 4 angeordnet. Dabei stehen die Öffnungen 9a in fluidischer Verbindung mit dem inneren Zentralrohr 3, wohingegen die Öffnungen 9b in fluidischer Verbindung mit dem äußeren Zentralrohr 4 stehen. Die beiden Zentralrohre 3 und 4 sind dabei fluidisch nicht miteinander verbunden, sondern dienen zur separaten Durchströmung von fluiden Stoffen. Fig. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Moduls gemäß der ersten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 ist im Querschnitt ein Modul gemäß Fig. 1 gezeigt. Mittig angeordnet ist das innere Zentralrohr 3, welches eine Öffnung 9a nach unten aufweist. Koaxial hier- zu ist das äußere Zentralrohr 4 angeordnet, welches eine Öff ^¬ nung 9b nach oben aufweist. Die Membrantasche 6 ist nun so angeordnet, dass diese bzw. deren Inneres in fluidischer Ver ^¬ bindung mit der Öffnung 9b des äußeren Zentralrohres 4 steht, wohingegen die Membrantasche 8 entsprechend so angeordnet ist, dass sie in fluidischer Verbindung, genauer gesagt deren Inneres, mit der Öffnung 9a des inneren Zentralrohres 3 steht. Die Membrantaschen 6, 8 sind dabei wie auch die Öff- nungen 9a, 9b jeweils um 180° versetzt zueinander, also re ^¬ gelmäßig, angeordnet. Innerhalb der Membrantaschen 6, 8 sind weiterhin Abstandshalter 6a, 8a angeordnet, um ein Durchströmen eines fluiden Stoffgemisches in der jeweiligen Membranta ^¬ sche 6, 8 zu ermöglichen. Zwischen den Membrantaschen 6, 8 sind ebenfalls Abstandshalter 5, 7 angeordnet, die jeweils an der äußeren Umfangsflächen des äußeren Zentralrohres 4 festgelegt sind.

Um ein Modul herzustellen, werden nun die einzelnen Schichten umfassend den Abstandshalter 5, die Membrantasche 6, den Ab ^¬ standshalter 7, sowie die Membrantasche 8 am äußeren Zentral ^¬ rohr 4 wie oben beschrieben festgelegt und dann entgegen dem Uhrzeigersinn gewickelt. Die Membrantaschen 6, 8 können dabei mit dem äußeren Zentralrohr 4 beispielsweise verklebt sein. Selbstverständlich ist es möglich, die in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Anordnung auf mehr als zwei Membrantaschen zu erweitern, um beispielsweise ternäre oder höhere Stoffgemische ef ^¬ fizient trennen zu können. Fig. 4 zeigt ein Modul gemäß einer zweiten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4 ist eine im Wesentlichen rechteckige Grundplatte G gezeigt, die an ihren jeweili ^¬ gen Ecken-Bohrungen B aufweist. Auf die Grundplatte 6 aufge ^¬ bracht sind nun verschiedene flache Teilmembranmodule M ange- ordnet, die entsprechende Abmessungen wie die der Grundplatte G aufweisen und die ebenfalls in ihren jeweiligen Ecken mit Bohrungen B versehen sind. Im Inneren des jeweiligen Teilmembranmoduls M ist eine Membran 6, 8 angeordnet, die eine StoffSelektivität für einen bestimmten fluiden Stoff auf- weist. Die Grundplatte G sowie die Teilmembranmodule M können dann über die Bohrungen B miteinander fest verbunden werden, beispielsweise durch eine entsprechende Verschraubung .

Selbstverständlich sind zwischen den einzelnen Teilmembranmo- dulen M bzw. zwischen dem Teilmembranmodul M und der Grund ^¬ platte G entsprechende Dichtungen angeordnet, um ein geziel ^¬ tes Zu- und Abführen von fluiden Stoffströmen in die Zwischenräume zwischen den Teilmembranmodulen M und/oder der Grundplatte G zu ermöglichen. Ebenfalls nicht eingezeichnet sind entsprechende Stützschichten, um Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Teilmembranmodulen M zu ermöglichen.

Ebenfalls nicht eingezeichnet sind entsprechende Zu- und Ab ^¬ führungen, beispielsweise Leitungen für das zu trennende Stoffgemisch . Hierzu können beispielsweise auch die Bohrungen B verwendet werden: So können hohle Gewindestangen durch die Bohrungen B geführt werden, die dann entsprechend den Zwischenräumen zwischen den Teilmembranmodulen M bzw. der Grundplatte G Öffnungen aufweisen, um über die hohlen Gewindestangen dann das zu trennende Stoffgemisch in die Teilmembranmo ^¬ dulzwischenräume einleiten zu können.

Fig. 5 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus eines Mo ^¬ duls gemäß der zweiten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5 ist ein entsprechender Aufbau eines Moduls mit stapeiförmig angeordneten Membranen 6, 8 gezeigt. Der Aufbau von unten nach oben ist wie folgt: Auf einer Grund ^¬ platte Gi ist ein Zwischenraum Zi zur Durchleitung eines Fluids angeordnet. Auf diesem Zwischenraum Zi ist eine Membran 8 angeordnet, welche selektiv für den zweiten Stoff ist. Ober ^¬ halb der Membran 8 ist ein weiterer Zwischenraum Z ₂ zur

Durchleitung eines fluiden Stoffes angeordnet. Auf diesem ist eine Membran 6 angeordnet, welche eine StoffSelektivität für den ersten Stoff aufweist. Darüber ist wiederum ein Zwischenraum Z3 zur Durchleitung eines Fluids angeordnet. Auf diesem ist wiederum eine Membran 6 mit einer StoffSelektivität für den ersten Stoff angeordnet. Unter Bildung eines weiteren Zwischenraumes Z4 ist nun wiederum eine Membran 8, welche ei ^¬ ne StoffSelektivität für den zweiten Stoff aufweist, angeord ^¬ net. Diese Abfolge von Membranen wird im Wesentlichen fortge ^¬ führt, so dass unter Bildung von Zwischenräumen Z die Membranabfolge wie folgt ist: BAABBA...A. Begrenzt wird diese Membranabfolge von Grundplatten Gi sowie G ₂ . Ein Zwischenraum Z ₂ , Z4 zwischen zwei Membranen mit unter ^¬ schiedlicher StoffSelektivität wird nun mit dem zu trennenden Stoffgemisch 1 gemäß Fig. 5 von links zwischen die Membranen 6 und 8 geleitet. Das nicht durch die entsprechende Membranen 6, 8 hindurchtretende fluide Stoffgemisch 1, also das Reten- tat R wird rechts wieder aus dem Zwischenraum Z ₂ herausge ^¬ führt. Der erste Stoff und der zweite Stoff treten entspre ^¬ chend nach oben und nach unten durch die jeweilige Membran 6, 8 in die Zwischenräume Z ₃ , Zi ein als Permeat P _A bzw. Permeat P _B und werden nach links aus dem Zwischenraum Z ₃ bzw. Zi herausgeführt. Zur Unterstützung der Permeation durch die jeweilige Membran 6, 8 können Spülströme bzw. -gase in die Zwischenräume Z ₃ , Zi geleitet werden.

Durch die vorstehend beschriebene Abfolge ist es nicht not ^¬ wendig, gasdichte Trennplatten zwischen den einzelnen Membranen 6, 8 zu verwenden. In Fig. 5 werden die benachbarten Zwischenräume Zi, Z ₂ bzw. Z ₂ , Z3 etc. jeweils in entgegengeset z- ten Richtungen durchflössen, also im sogenannten Gegenstrom- verfahren. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, hier auch das Modul im Gleich- oder Kreuzstromverfahren zu betreiben. Fig. 6 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Moduls gemäß einer dritten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. In Fig. 6 ist ein zylindrischer Grundkörper Z gezeigt, der in axialer Richtung eine Wabenstruktur W um- fasst. Die Wabenstruktur W umfasst dabei axiale Kanäle Ki zum Zuführen des zu trennenden fluiden Stoffgemisches . Diese Ka ^¬ näle Ki sind an ihrer Umfangsfläche zumindest sowohl für den ersten Stoff als auch für den zweiten Stoff durchlässig aus ^¬ gebildet. Angrenzend an diesen Zuführkanal Ki sind in Um- fangsrichtung um den Zuführkanal Ki abwechselnd Abführkanäle Κ _δ , Ks angeordnet. Die Abführkanäle Ke sind dabei mit einer

Membran 6 beschichtet, die eine Selektivität für einen ersten Stoff aufweist und die Abführkanäle Ks sind mit einer Membran 8 beschichtet, die eine StoffSelektivität für den zweiten Stoff des fluiden Stoffgemisches aufweist. Die jeweiligen Membranen können auch selbst die Abführkanäle Ke, Ks bilden. In Fig. 6 sind die einzelnen Waben sechseckig ausgebildet. Ist beispielsweise in der Mitte ein Zuführkanal Ki angeord- net, sind jeweils abwechselnd drei Abführkanäle Ke und drei Abführkanäle Ks um den Zuführkanal Ki angeordnet. Bei der sechseckigen Ausbildung der Zuführkanäle Ki bzw. der Abführkanäle Ke, Ks ist ein günstiges Membranfläche/Volumen-Ver ^¬ hältnis gegeben. Zudem ist eine sechseckige Ausbildung der Membranen 6, 8 unempfindlich gegenüber mechanischen Belastungen .

Fig. 7 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Moduls gemäß einer vierten Aus führungs form der vorlie- genden Erfindung. In Fig. 7 ist im Unterschied zu der Wabenstruktur W der Fig. 6 die Wabenstruktur W viereckig und insbesondere in Fig. 7 quadratisch ausgebildet. Die jeweiligen Kanäle Ki , Ke und Ks erstrecken sich wieder entlang der Achse des zylindrischen Grundkörpers Z. Der Vorteil einer recht- eckigen Ausbildung der Waben ist, dass bei dieser Anordnung der Waben keine direkt benachbarten Membranen unterschiedlicher StoffSelektivität auftreten, so dass eine optimale

Stofftrennung in die zwei Stoffe gewährleistet ist. Um die entsprechenden Kanäle Ki , Ke und Ks herzustellen bzw. diese selektiv für einen bestimmten Stoff auszubilden, können diese innen mit einer entsprechenden Membran beschichtet werden. Die Kanäle selbst sind für das fluide Stoffgemisch durchlässig ausgebildet. Eine Einbringung der für eine Be- Schichtung notwendigen Materialien kann zum Beispiel über ein Dip-Coating-Verfahren erfolgen. Durch eine Wahl geeigneter Masken, die die Kanäle während des Beschichtens selektiv ver ^¬ schließen und diese somit von der Beschichtung ausnehmen, werden Abführkanäle Ke, Ks mit unterschiedlichen Stoffselekti- vitäten erzeugt. Diese Beschichtungen können anorganischer oder auch organischer Natur sein. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es ebenso möglich, den zylindrischen Grundkörper Z als porösen Körper auszubilden und in diesem lediglich entsprechende Abführkanäle Ks, K _& vor ^¬ zusehen. Das zu trennende fluide Stoffgemisch wird dann durch den porösen Grundkörper Z geleitet und entsprechend der Se ^¬ lektivität der Beschichtungen der Abführkanäle Κβ, K _& ge ^¬ trennt und kann durch die Abführkanäle Ke, K _& zur weiteren Verarbeitung abgeführt werden. Für einen Betrieb eines Moduls gemäß der Figuren 6 und 7 müs ^¬ sen geeignete Kopfplatten, die an den Stirnseiten des zylindrischen Grundkörpers Z angebracht werden, vorgesehen werden, die die verschiedenen Stoffströme gezielt an die jeweiligen Waben bzw. den porösen Grundkörper einleiten bzw. ausleiten. Selbstverständlich ist im Falle eines gasdurchlässigen Grundkörpers eine Ummantelung vorzusehen.

Zusammenfassend weist die Erfindung den Vorteil auf, dass auf einfache und zuverlässige Weise und möglichst geringem Ener- gieeinsatz zwei Stoffe eines Stoffgemisches getrennt werden können und das entsprechende Modul kostengünstig und platz ^¬ sparend ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung bevorzugt anhand von Ausfüh- rungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.