Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Trennung von flüssi- gen oder gasförmigen Stoffgemischen, bei der eine semiperme¬ able Membran einen von einem Stoffgemisch durchströmten Retentatraum von einem Permeatraum trennt, aus dem das von dem Stoffgemisch abgetrennte Permeat abgeführt wird, wobei die semipermeable Membran aus einzelnen Hohlfasermodulen zusammengesetzt ist.

Anlagen der angegebenen Art werden für Trennverfahren nach dem Prinzip der Umkehr-Osmose, beispielsweise zur Entsalzung von Wasser eingesetzt. Das Wasser wird unter Druck in den Retentatraum eingeleitet, wo es die semipermeable Membran durchdringen kann, während die im Wasser gelösten Stoffe von der Membran zurückgehalten werden. Es ist bekannt als Mem¬ branen Hohlfasern zu verwenden und in Form von Hohlfasermo¬ dulen anzuordnen, die - ähnlich den bekannten Filterpatronen - nach Erschöpfung gegen neue oder regenerierte Hohlfasermo¬ dule ausgetauscht werden können. In den Hohlfasermodulen werden jeweils eine große Anzahl von Hohlfasern zu einem Faserbündel zusammengefaßt derart gehalten, daß die offenen Faserenden angeströmt werden können und das die Faserwand durchdringende Medium abgeleitet werden kann. Zur Herstel¬ lung einer größeren Membranfläche ist es erforderlich, eine größere Zahl von Hohlfasermodulen vorzusehen und an Zuführ-, Retentat- und Permeatleitungen anzuschließen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage mit Hohlfasermodulen der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem Bauaufwand auf kleinem Raum die Unterbringung einer großen Membranfläche ermöglicht, und sich durch gerin- ge Strömungsverluste und eine hohe Austauschleistung aus¬ zeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Permeatraum von einem langgestreckten, rohrförmigen Behälter gebildet wird, in den im Abstand voneinander und quer zu seiner Längsachse mehrere jeweils ein Hohlfaserbündel ent¬ haltende Membrankartuschen eingesetzt sind, wobei in der Wand des Behälters für den Anschluß von Zuführ- und Reten- tatleitungen Rohrstutzen vorgesehen sind, in denen die Enden der Membrankartuschen gehalten und abgedichtet sind.

Die Erfindung ermöglicht auf einfache, leicht herstellbare Weise die parallele Anordnung einer Vielzahl von durch Mem¬ brankartuschen gehaltenden Hohlfaserbündeln in einer durch den Behälter gebildeten, kompakten baulichen Einheit. Die Hohlfaserbündel können dabei eine vergleichsweise geringe Länge haben, so daß die Druckverluste in den Hohlfasern klein bleiben und eine entsprechend hohe Austauschleistung erzielt werden kann. Das Anordnen von Membrankartuschen in einem rohrförmigen Behälter ermöglicht weiterhin einen ge¬ ringen Kartuschenabstand und dementsprechend die Unterbrin¬ gung einer großen Membranfläche auf einem kleinen Bauraum. Der Behälter dient dabei als Permeatsammler, der aufgrund seines großen Querschnitts eine nahezu verlustfreie Abströ- mung des Permeats ermöglicht und eine aufwendige Verrohrung für die Permeatabführung überflüssig macht. Weiterhin ist von Vorteil, daß die Membrankartuschen durch die Rohrstutzen von außen leicht zugänglich sind und daher leicht ausgewech¬ selt werden können. Hierdurch kann der Wartungs- und Repara-

turaufwand klein gehalten werden. Die Zuführ- und Retentat- leitungen können aus unterschiedlichen Richtungen an die Rohrstutzen herangeführt werden, so daß eine gute Anpassung an die jeweils gegebenen Raumverhältnisse hinsichtlich der Ausführung der Verrohrung gegeben ist.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Behälter quer zu seiner Längsachse von zylin¬ drischen Hülsen durchdrungen ist, die druckdicht mit der Behälterwand verbunden sind, wobei die Wände der Hülsen innerhalb des Behälters Öffnungen aufweisen und die Enden der Hülsen aus dem Behälter herausragen und die Rohrstutzen bilden. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß die Auf¬ nahme der Membrankartuschen mit großer Genauigkeit herge- stellt werden kann, so daß axiale Verspannungen der Membran¬ kartuschen vermieden werden. Weiterhin nehmen die Hülsen die Druckkräfte auf, die durch die auf der Zuführ- und Retentat- seite herrschenden Drücke hervorgerufen werden, so daß die Druckbelastung des Behälters klein bleibt.

Um die Rohrstutzen oder die Enden der Hülsen auf einfache Weise dicht zu verschließen, sind nach einem weiteren Vor¬ schlag der Erfindung Kappen vorgesehen, die durch ein Gewin¬ de lösbar mit den Rohrstutzen verbunden sind. Derartige Kappen lassen sich leicht entfernen und erleichtern dadurch die Wartung. In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage kann vorgesehen sein, daß die Kappen einen zentralen Anschlußstutzen für die Zuführ- bzw. Retentatleitung haben. Hierbei ist zum Auswechseln der Membrankartuschen ein Lösen der Zuführleitung oder der Retentatleitung erforderlich. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Zuführleitungen und/oder die Retentatleitungen radial zwischen den Kappen und der Membrankartusche an die Rohrstutzen angeschlossen sind. Hierbei können zwischen den

Kappen Flanschringe mit Durchlässen vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform kann das Auswechseln der Membrankar¬ tuschen ohne Lösen der Zuführ- und Retentatleitungen erfol¬ gen.

Die Me braπkartuschen können erfindungsgemäß lose in die Rohrstutzen bzw. die Hülsen eingesteckt und durch Dichtrin¬ ge, die die Enden der Membrankartuschen umgreifen, gegenüber den Rohrstutzen abgedichtet sein. Dies hat den Vorteil, daß auf eine exakte Dimensionierung und Ausrichtung der Membran¬ kartuschen in der Länge verzichtet werden kann, macht es aber erforderlich, daß die Druckkräfte auf der Zuführ- und Retentatseite vom Gehäuse der Membrankartuschen aufgenommen werden. Weiterhin ist bei dieser Ausgestaltung zum Auswech- sein der Membrankartuschen jeweils das Lösen nur einer Kappe erforderlich.

Soll das Gehäuse der Membrankartuschen von Druckkräften entlastet werden, so kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen sein, daß die Enden der Membrankartu¬ schen mit Flanschringen verschraubt sind, die von außen in die stirnseitigen Öffnungen der Rohrstutzen einsetzbar sind und von Schraubkappen gehalten werden, die auf die Rohrstut¬ zen aufschraubbar sind. Die Abdichtung der Flanschringe gegenüber den Membrankartuschen einerseits und den Rohrstut¬ zen und/oder Schraubkappen andererseits kann erfindungsgemäß durch elastische Dichtringe erfolgen, um das Auswechseln der Membrankartuschen zu erleichtern.

Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, daß mehrere Behälter durch in die Permeaträume mündende Rohrflansche zu einer größeren Einheit verbunden sind. Vorzugsweise sind hierbei die Rohrflansche etwa in der Mitte zwischen den axialen Enden der Behälter angeordnet, so daß sich kurze

Störumgswege und entsprechend geringe Störmungsverluste ergeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei- spielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen

Figur 1 eine Ansicht mehrerer Behälter einer erfindungsge¬ mäßen Anlage zur Trennung eines Kohlenwasserstoff- luftgemischs,

Figur 2 einen Querschnitt durch einen Behälter gemäß Figur 1 in der Ebene einer Membrankartusche,

Figur 3 einen Querschnitt durch ein Hülsenende mit radia¬ lem Anschluß der Zuführ- oder Retentatleitung,

Figur 4 einen Querschnitt durch ein Hülsenende gemäß Figur 3 mit einer anderen Lagerung der Membrankartusche.

Figur 1 zeigt drei rohrförmige Behälter 1 einer eine Viel¬ zahl solcher Behälter umfassenden Anlage zur Trennung eines Gemisches aus Luft und Kohlenwaserstoffdämpfen, wie es bei der Befullung von Tankanlagen mit Kohlenwasserstoffen an¬ fällt. Die Behälter 1 bestehen aus zylindrischen Rohren, die an beiden Enden verschlossen sind. In der Mitte zwischen ihren verschlossenen Enden sind die Behälter 1 durch Rohr¬ flansche 2 miteinander verbunden und an eine Permeatleitung 3 angeschlossen. Jeder Behälter 1 ist senkrecht zu seiner Längsachse von parallel zueinander angeordneten Hülsen durchdrungen, deren entgegengesetzte Enden über die Außen¬ wand der Behälter 1 hinausragen und mit aufgeschraubten Kappen 4 verschlossen sind. In den Hülsen ist jeweils eine

Membrankartusche angeordnet. Die Kappen 4 sind mit einem Anschlußstutzen 5 versehen. Auf der in der Zeichnung sicht¬ baren Vorderseite der Behälter 1 sind die Anschlußstutzen 5 der Kappen 4 mit einer Zuführleitung 6 zum Zuführen des Luft-Kohlenwasserstoff-Gemisches verbunden. An die Anschlu߬ stutzen 5 der Kappen 4 auf der nicht sichtbaren Rückseite der Behälter 1 ist eine Retentatleitung 7 angeschlossen, die das von Kohlenwasserstoffen abgereicherte Retentat abgelei¬ tet. Mit Hilfe von Ventilen 8 können die Zuführleitungen 6 und die Retentatleitungen 7 der einzelnen Behälter 1 ge¬ sperrt werden.

Aus der Schnittdarstellung in Figur 2 ist der innere Aufbau der Behälter 1 zu ersehen. Die Hülsen 9 sind in eine den Behälter 1 quer durchdringende Bohrung eingesetzt und durch Schweißnähte 10 druckdicht mit dem Behälter 1 verbunden. Im Inneren des Behälters 1 ist die Wand der Hülsen 9 mit Schlitzen 11 versehen, durch die der Innenraum der Hülsen 9 mit dem Innenraum des Behälters 1 in Verbindung steht. Die aus dem Behälter 1 herausragenden Enden 12 der Hülsen 9 bilden jeweils einen Rohrstutzen und haben ein Außengewinde, auf das die Kappen 4 aufgegschraubt sind.

In jeder Hülse 9 befindet sich eine Membrankartusσhe 13. Die Membrankartusche 13 besteht aus einem durch eine Zylinder¬ hülse gebildeten Gehäuse 14, das an seinen beiden Enden je¬ weils einen konisch erweiterten Bund 15 aufweist. Der mitt¬ lere, zylindrische Abschnitt des Gehäuses 14 ist mit mehreren Längsschlitzen 16 versehen. Im Inneren des Gehäuses 14 befindet sich ein Bündel Hohlfasern, deren Länge dem Ge¬ häuse 14 entspricht und deren offenen Enden den beiden Stirnseiten des Gehäuses 4 zugekehrt sind. Die Hohlfasern bestehen aus einer porösen Polysulfonstruktur. Der Innen¬ durchmesser beträgt ca. 400 jt_m und ihre Wandstärke ca. 120

μm. Jede Membrankartusche enthält ca. 2500 - 4000 solcher Hohlfasern, was einer Membranfläche von 0,6 - l qm ent¬ spricht. Die Faserenden sind gegeneinander und gegenüber dem Gehäuse 14 mit Hilfe eines Kunststoffs abgedichtet, der in die Zwischenräume eingeschleudert wird.

Die Membrankartuschen 13 werden in den Hülsen 9 mit Hilfe von Flanschringen 17 gehalten, die mit einem Innengewinde versehen sind und auf die an ihrem Ende mit einem entspre- chenden Außengewinde versehenen Bunde 15 der Membrankartu¬ schen 13 aufgeschraubt sind. Zwischen den Flanschringen 17 und den Stirnflächen des Gehäuses 14 ist jeweils ein Dicht¬ ring 18 angeordnet. Die Flanschringe 17 greifen mit einem Zentrierbund 19 in die Bohrung der Hülse 9 ein und stützen sich über einen Dichtring 20 an der jeweiligen Stirnfläche der Hülse 9 ab. Die Flanschringe 17 werden von den Kappen 4 gehalten und an die Hülse 9 angedrückt, wobei zwischen den Flanschringen 17 und der Bodenfläche der Kappen 4 eine Dichtscheibe 21 eingesetzt ist, um die Zuführ- bzw. Reten- tatseite nach außen abzudichten. An die Anschlußstutzen 5 der Kappen 4 werden mit üblichen Rohrverschraubungen die Zuführleitung 6 bzw. die Retentatleitung 7 angeschlossen.

Im Betrieb wird das Kohlenwasserstoff-Luft-Gemisch mit einem Druck von etwa 10 bar über die Leitung 6 zugeführt. Der Druck in der Leitung 7 auf der Retentatseite liegt etwas unter 10 bar und wird durch den Druckabfall in der Membran¬ kartusche 13 bestimmt. Im Permeatraum der Behälter 1 steht ein Druck von ca. 800 mbar an Da die Kohlenwasserstoffe bevorzugt die semipermeable Wand der Hohlfasern durchdrin¬ gen, kommt es durch das Druckgefälle zwischen dem mit der Zuführleitung 6 und der Retentatleitung 7 verbundenen Micro¬ kanal der einzelnen Hohlfasern und dem sie umgebenden Per¬ meatraum zu einer Aufspaltung des Kohlenwasserstoff-Luft-

Gemisches in ein mit Kohlenwasserstoffen angereichertes Permeat und ein abgereichertes Retentat. Aus dem angerei¬ cherten Permeat können die Kohlenwasserstoffe zurückgewonnen werden, während das abgemagerte Retentat im Wege einer kata- lytischen Oxydation nachgereinigt wird.

Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsvariante ist das Ende der Hülse 9 mit einer Stufenbohrung 22 versehen, die an ihrem äußeren Ende ein Innengewinde hat. Ein mit der Mem- brankartusche 13 verschraubter Flanschring 23 ist in der Stufenbohrung 22 angeordnet und mit einem in seiner Umfangs- flache angeordneten Dichtring 24 abggedichtet. Nach innen stützt sich der Flanschring 23 an der die Stufenbohrung 22 begrenzenden Stufenfläche ab. Auf seiner der Membrankartu- sehe 13 abgekehrten Seite weist der Flanschring 23 durch Aussparungen 25 voneinander getrennte Vorsprünge 26 auf, die an der Innenfläche einer in die Hülse 9 eingeschraubten Kappe 27 anliegen. In den durch die Vorsprünge 26 überbrück¬ ten Zwischenraum zwischen dem Flanschring 23 und der Kappe 27 mündet eine radiale Anschlußbohrung 28 eines auf der Man¬ telfläche der Hülse 9 angeordneten Anschlußstutzens 29, an den die Zuführleitung 6 oder die Retentatleitung 7 an¬ schließbar ist. Zwischen der Kappe 27 und der Stirnfläche der Hülse 9 befindet sich ein Dichtring 30.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Membrankartusche 13 ohne Lösen der Zuführ- oder Retentatlei¬ tung zugänglich. Es ist lediglich erforderlich, die Kappe 27 abzuschrauben, um die Membrankartusche 13 zusammen mit dem Flanschring 23 aus der Hülse 9 ausbauen zu können.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Erzielung einer großen Membranfläche das Gehäuse 14 der Membrankartusche 13 in seinem Durchmesser vergrößert und an

seinen Enden mit einem zylindrischen Bund 15 versehen, des¬ sen Außendurchmesser an den Innendurchmesser der Hülse 9 angeglichen ist. Zur Abdichtung der Membrankartusche 13 ist an der durch die Stufenbohrung 22 gebildeten und mit einer Fase versehenen Stufe 31 ein Dichtring 32 angeordnet, der den Bund 15 umspannt. Der Dichtring 32 wird von einem Flanschring 33 an der Stufe 31 gehalten. Die dem Dichtring

32 benachbarte Stirnfläche des Flanschrings 33 ist an ihrem inneren Rand ebenfalls mit einer Fase versehen, die in Ver- bindung mit der Fase der Stufe 31 eine Dreiecknut bildet. Mit dem äußeren Rand der Stirnfläche liegt der Flanschring

33 an dem radial äußeren Rand der Stufe 31 an. Mit seiner entgegengesetzten Stirnfläche liegt der Flanschring 33 an der Kappe 27 an, die beim Einschrauben fest gegen den Flanschring 33 gespannt wird. Zwischen dem Flanschring 33 und einer Dichtfläche 34 am radial äußeren Rand der Kappe 27 ist ein Dichtring 35 angeordnet, der beim Einschrauben der Kappe 27 gegen die Stufenbohrung 22 gedrückt wird und da¬ durch für eine Abdichtung zwischen der Kappe 27 und dem Ende 12 der Hülse 9 sorgt. Um die Stirnseite der Membrankartusche 13 mit der zum Anschlußstutzen 29 führenden Anschlußbohrung 28 zu verbinden, weist der Flanschring 33 Radialbohrungen 36 auf, die in eine der Anschlußbohrung 28 benachbarte Ringnut 37 in seiner Mantelfläche münden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist die Länge der Membrankartusche 13 so bemessen, daß zwischen ihrer Stirn¬ fläche und dem Flanschring 33 in Längsrichtung ein geringes Spiel erhalten bleibt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Membrankartusche 13 durch das Festziehen der Kappe 27 nicht verspannt werden kann. Die Enden der Membrankartusche 13 sind bei diesem Ausführungsbeispiel in Richtung auf den Behälter 1 nicht an der Hülse 9 abgestützt. Die auf die Stirnflächen der Membrankartusche 13 einwirkenden Druckkräf-

te werden daher vom Gehäuse 14 aufgenommen. Die Größe des Spiels kann erheblich variieren. Entsprechend werden an die Fertigungsgenauigkeit hinsichtlich der Länge der Membrankar¬ tusche 13 nur geringe Anforderungen gestellt.