УСТАНОВКА МЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК B01D63/00 

Изобретение относится к процессам и аппаратам, связанным с разделением жидких и газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран.

Изобретение может быть использовано для мембранного разделения в тангенциальном потоке биологических суспензий и растворов.

Известны установки мембранного разделения, содержащие корпус со штуцерами ввода разделяемой смеси и вывода продуктов, мембранный элемент, побудитель процесса, теплообменник и соединяющие коммуникации [1] .

При необходимости увеличения мощности установки идут несколькими путями:
увеличивая число мембранных элементов, включенных параллельно, что требует применения побудителей процесса большой мощности и увеличения проходного сечения коммуникаций;
увеличивая длину мембранных элементов, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления и резкому снижению эффективности процесса, т. е. чем длиннее канал, тем с большими отклонениями от оптимальных параметров работают входной и выходные части мембранных элементов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному решению является установка мембранного разделения, содержащая корпус с мембранными элементами, укрепленными в верхней и нижней решетках, штуцер ввода разделяемой жидкости и вывода фильтрата и динамический насос [2] .

Недостатками известных установок подобного типа является сложность количества коммуникаций, дренажных устройств, вспомогательных деталей, низкая удельная производительность установки, повышенный расход электроэнергии.

Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение ее металлоемкости и повышение эффективности ее работы.

С этой целью известная установка мембранного разделения снабжена размещенной в корпусе центральной обечайкой, имеющей на своих концах обтекатели и расположенной по оси корпуса, а рабочее колесо динамического насоса расположено внутри корпуса соосно с обечайкой.

Обечайка может быть выполнена полой и снабжена штуцерами ввода и вывода теплоносителя.

На чертеже схематично показана установка мембранного разделения.

Установка содержит цилиндрический корпус 1, верхнюю и нижнюю трубные решетки 2, служащие для закрепления в них мембранных элементов 3 и крышки 7, 8. По оси корпуса между трубными решетками расположена обечайка 4, имеющая на своих концах обтекатели 5, 6, выступающие над трубными решетками 2. Между обтекателем 6 и крышкой 8 расположено рабочее колесо динамического насоса 9 и спрямляющие радиальные пластины 10. На крышке 7 цилиндрического корпуса 1 размещен штуцер 11 ввода разделяемой жидкости, а на крышке 8 - штуцер 12 слива концентрата. Установка снабжена штуцером слива фильтрата 13 и штуцерами ввода 14 и вывода 15 хладагента из полости обечайки 4.

Таким образом, внутренняя полость установки разделена конструктивно на несколько частей: камера вывода концентрата 16, внутренние полости 17 мембранных элементов, камера ввода разделяемой жидкости 18, внутренняя полость обечайки 19, камера фильтрата 20.

Мембранные элементы 3 закреплены в трубных решетках 2 таким образом, что их внутренние полости 17 сообщаются как с камерой ввода разделяемой жидкости 18, так и с камерой вывода концентрата 16.

Описание работы установки.

Разделяемая жидкость, подаваемая через штуцер 11 в камеру 18, под действием динамического насоса движется по циркуляционному контуру: камера ввода разделяемой жидкости 18 - внтренняя полость обечайки 19 - камера вывода концентрата 16 - внутренняя полость 17 мембранных элементов.

Часть разделяемой жидкости под действием трансмембранного давления проходит через поверхность мембранных элементов из внутренних полостей 17 в камеру фильтрата 20 и через штуцер 13 сливается из установки. Требуемое трансмембранное давление достигается путем регулирования давления подачи разделяемой жидкости в установку. Изменение скорости движения жидкости регулируется частотой вращения рабочего колеса насоса 9, а степень концентрации регулированием соотношения расходов фильтрата и концентратов.

Полость сбора фильтрата может быть разделена на несколько секторов, причем один из секторов предназначен для сбора фильтрата, а через остальные сектора путем создания обратного потока через мембраны в циркуляционный контур подаются необходимые жидкостные или газовые ингредиенты. В таком случае предлагаемая конструкция может быть использована как биологический реактор.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет снизить металлоемкость в 2-3 раза, увеличить плотность упаковки мембран а 3-4 раза и снизить в 1,8-2,0 раза энергозатраты по сравнению с известными конструкциями.

Удельная производительность увеличивается в 1,4-1,6 раза. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 743691, кл. В 01 D 63/00, 1978.

2. Дытнерский Ю. И. Баромембранные процессы. М. : Химия, 1986, с. 200.

Сущность изобретения: установка мембранного разделения содержит корпус с мембранными элементами, крышками, штуцерами ввода разделяемой жидкости, вывода концентрата и фильтрата, а также динамический насос. Установка снабжена обейчайкой, имеющей на своих концах обтекатели, которая расположена по оси корпуса. Мембранные элементы закреплены в трубчатых решетках, делящих корпус на камеру ввода разделяемой жидкости, камеру вывода концентрата и камеру фильтрата, причем внутренняя полость мембранных элементов сообщается с камерой ввода разделяемой жидкости, камерой вывода концентрата и внутренней полостью обечайки, а рабочее колесо насоса расположено в камере вывода концентрата соосно с обечайкой под обтекателем. Обечайка может быть выполнена полой и снабжена штуцерами ввода и вывода теплоносителя. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТАНОВКА МЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ , содеpжащая коpпус с мембpанными элементами, кpышками, штуцеpами ввода pазделяемой жидкости, вывода концентpата и фильтpата, а также динамический насос, отличающаяся тем, что, с целью упpощения констpукции, снижения металлоемкости и повышения эффективности ее в pаботе, установка снабжена обечайкой, имеющей на своих концах обтекатели и pасположенной по оси коpпуса, мембpанные элементы закpеплены в тpубчатых pешетках, делящих коpпус на камеpу ввода pазделяемой жидкости, камеpу вывода концентpата и камеpу фильтpата, пpичем внутpенняя полость мембpанных элементов сообщается с камеpой ввода pазделяемой жидкости, камеpой вывода концентpата и внутpенней полостью обечайки, а pабочее колесо динамического насоса pасположено в камеpе вывода концентpата соосно с обечайкой под обтекателем. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что обечайка выполнена полой и снабжена штуцеpами ввода и вывода теплоносителя.