制冷剂生产渗透蒸发膜滤芯外壳裂纹分析及对策

胡晓伟，蒋红伟，胡剑峰

（浙江衢化氟化学有限公司，浙江 衢州 324004）

渗透蒸发膜分离过程主要是利用料液中各组分和膜之间化学物理作用的不同来实现分离。渗透蒸发过程中组分有相变发生，相变所需的潜热由原料的显热来提供[1]。

在某制冷剂生产装置中含有多种含氟氯有机物，为分离出所需的有机物，通过增加渗透蒸发膜分系统，成功实现了不同气体分子的分离，效果显著。使用的膜分离器由金属壳体和膜芯（外壳为ABS塑料）组成，内部膜芯是由数以万计的中空纤维管组成，利用膜对各气体的渗透速率的不同以达到分离的目的。

但是在使用过程中发现膜芯外壳经常会出现破裂现象，导致使用一段时间之后需要更换膜芯，使用成本高昂。

1 膜芯裂纹现象

将渗透蒸发膜外壳拆开后发现多根膜芯出现了较深的裂纹，且有4种不同的裂纹，如图1所示。

图1(a)为膜芯两头出现的裂纹，该裂纹疑似受压所产生的裂纹；图1(b)为膜芯中间出现的另一种裂纹，该裂纹向外浮起，疑似受压所产生的裂纹；图1(c)为外壳在膜壳内卡死，取出过程通过破坏性拉出造成的断裂，但从裂纹纹理看，和受压产生的裂纹相似；图1(d)为ABS表层浮起，体积膨胀，且有长条裂纹。

图1 膜芯的4种裂纹Fig 1 Four kinds of crack shapes of membrane core

2 裂纹问题分析

2.1 基于SolidWorks的力学分析

通过建立模型，模仿膜芯在膜壳内受力状态。模芯除受到系统压力的同时，还受到螺栓的压紧力作用。膜芯两头是金属铝合金材质，中间为ABS材质，因此可近似为刚性。……