МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1994 года по МПК B01D63/00 B01D63/14 

Изобретение относится к областям разработки способов и аппаратуры для разделения жидких и газовых смесей, в частности к аппаратам для мембранного разделения.

Известное большое число разнообразных мембранных аппаратов с расположенными параллельно друг другу плоскими мембранами, закрепленными на рамках, опорах и т. п. Известные аппараты достаточно сложны в сборке и при эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство для разделения жидких и газообразных смесей, включающее корпус, в котором одна на другой стенкой уложены дисковые опоры с укрепленными между ними мембранами. Объем опор заполнен пористым материалом, служащим подложкой для мембраны и дренажным для отвода пермеата. между соседними опорами образованы полости для подачи и вывода разделяемого потока, в которых расположены пористые проницаемые распорки (проставки). Опоры имеют периферийные выемки, которые в соседних опорах расположены со смещением. Внутренние объемы опор соединены с коллектором для отвода пермеата. Разделяемый поток проходит последовательно вдоль поверхностей всех мембран, а пермеат выводится из внутренних объемов опор по коллектору. Основными недостатками известного устройства является сложность изготовления, сборки и эксплуатации аппарата, так как, во-первых, необходимо предварительное изготовление большего числа опор, пористых подложек и отдельных листов мембран и сборка из них мембранных элементов, во-вторых, сборка мембранных элементов в аппарате требует не только их соответствующей ориентации, но и герметичного подключения значительного количества (десятков и даже сотен) внутренних объемов опор к коллектору для отвода пермеата, в-третьих, при выходе из строя хотя бы одной мембраны необходима разборка всего пакета опор, т. е. разборка всего аппарата.

Целью изобретения является упрощение изготовления, сборки и эксплуатации аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что в известной аппарат, содержащий размещенные в корпусе мембраны, подложки, проставки, коллектор для отвода пермеата и полости для ввода и вывода разделяемого потока, введены размещенные в корпусе коллектор для подачи удаляющей пермеат среды, рамы, установленные одна над другой, и опорные решетки, жестко закрепленные на рамах. Корпус аппарата снабжен диффузором для ввода и конфузором для вывода разделяемого потока. Мембраны размещены на решетках и выполнены в виде изогнутых рукавов и снабжены размещенными внутри pукавов шаpниpными механизмами для фиксации положения рукавов. При этом подложки выполнены в виде лент из пористого гибкого материала, простеганных жесткой нитью и протянутых на всей длине рукавов. Коллекторы выполнены секционированными, а концы рукавов закреплены в секциях коллекторов. Предлагаемое техническое решение обеспечивает упрощение изготовления, сборки и эксплуатации аппарата, так как, во-первых, аппарат изготавливается из минимального числа деталей и узлов, технологичных и простых (рамы, решетки, рукава, штифты и планки шарнирного механизма, секции коллекторов), во-вторых, сборку аппарата заключается в выполнении простых и технологичных операций: введение в рукава (не изогнутые) шарнирного механизма и подложек, закрепление концов рукавов в секциях коллекторов, складывание рукавов и шарнирных механизмов с установкой проставок, размещенные сложенных рукавов на опорных решетках, соединение секций коллекторов, установка рам в корпусе и присоединение диффузора, конфузор и штуцеров, в-третьих, практически исключены негерметичности (перетекания среды из разделяемого потока и полости для отвода пермеата), так как уплотнению (например, путем заклеивания) подвергаются только концы рукавов, в-четвертых, при повреждении мембраны поиск этого рукава осуществляется просто и надежно путем подачи в корпус небольшого избыточного давления и подключения щупа (поочередно) к различным секциям коллекторов, в пятых, легко можно быть осуществлена замена поврежденного или засорившегося рукава путем изъятия из корпуса этого рукава с присоединенными к нему секциями коллекторов и замены их на аналогичные взаимозаменяемые узлы.

На фиг. 1-3 представлен сборочный чертеж аппарата.

Аппарат включает корпус 1, рамы 2, установленные в корпусе одна на другой, опорные решетки 3, жестко соединенные с рамами 2, диффузор 4 для подачи разделяемого потока, конфузор 5 для отвода разделяемого потока, коллекторы для отвода пермеата и подачи удаляющей пермеат среды, состоящие из секций 6 и 7, мембран в виде изогнутых рукавов 8-11, разделяющих объем корпуса на параллельные полости 12 для отвода и вывода разделяемого потока, в которых установлены проставки 13, шарнирные механизмы, установленные внутри рукавов 8-11 и состоящие из пластин 14, штифтов 15 и боковых планок 16, подложки в виде лент 17, простеганных нитью 18, штуцера 19, 20 для отвода пермеата и подачи удаляющей пермеат среды и уплотнители 21, установленные на штуцерах 19, 20. Внутренний объем рукавов 8-11 состоит из ряда параллельных полостей 22 для отвода пермеата. Секции 6 (7) соединяются между собой с помощью штуцеров 23, ниппелей 24 и гаек 25. Концы рукавов 8-11 присоединены к секциям 6, 7 с помощью проставок 26 с каналами 27. Для разжатия уплотнителей 21 служат гайки 28.

Сборка аппарата осуществляется следующим образом. Шарнирные механизмы, уложенные таким образом, что пластины 14 и планки 16 расположены в одной плоскости, вместо с простеганными лентами 17 и вводятся во внутренние объемы рукавов 8-11. Концы рукавов 8-11 заклеиваются вместе с проставками в секции 6, 7 коллекторов. Далее шарнирные механизмы складываются (с установкой проставок 13 после складывания каждой секции шарнирного механизма) и фиксируют изгибы рукавов 8-11. Рукава 8-11 укладывают на опорные решетки 3, рамы 2 устанавливают друг на друга и соединяют секции 6, 7 коллекторов с помощью штуцеров 23, ниппелей 24 и гаек 25. Одевают на рамы 2 корпус 1, присоединяют к нему диффузор 4 и конфузор 5, ввинчивают штуцера 19, 20 в соответствующие секции 6, 7 (через каналы в корпусе 1), устанавливают уплотнители 21 и разжимают их гайками 28.

Работает аппарат следующим образом. Разделяемый поток через диффузор 4 распределяется по полостям 12 между звеньями рукавов 8, 9 проходит вдоль поверхностей мембран и выходит через опорные решетки 3 к полостям 12 между звеньями рукавов 10, 11. Далее поток протекает вдоль поверхностей мембран в виде рукавов 10, 11 проходит через опорные решетки на которых лежат эти рукава и удаляется через конфузор 5 из аппарата. Удаляющая пермеат среда (например, газ) подается через секции 7 коллектора во внутренние объемы рукавов 8-11, продувается по зазорам между пористыми гибкими лентами 17 и вытесняет проникшие через мембраны компоненты (пермеат) в каналы 27 во вставках 26 и далее в секции 6 коллектора для отвода пермеата. (56) Патент ЕПВ N 0155260, кл. В 01 D 13/00, 1985.

Использование: в области разделения химических соединений с помощью полупроницаемых мембран. Сущность изобретения: в корпусе установлены одна над другой рамы и закрепленные на них опорные решетки. Мембраны размещены на решетках и выполнены в виде изогнутых рукавов. Внутри них установлены шарнирные механизмы для фиксации положения рукавов. По всей длине внутри рукавов протянуты ленты из пористого гибкого материала, простеганные жесткой нитью. Корпус снабжен диффузором для ввода и конфузором для вывода разделяемого потока. 3 ил.

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ , содеpжащий pазмещенные в коpпусе мембpаны, подложки, пpоставки, коллектоp для отвода пеpмеата и полости для ввода и вывода pазделяемого потока, отличающийся тем, что он снабжен pазмещенными в коpпусе коллектоpом для подачи удаляющей пеpмеат сpеды, pамами, установленными одна над дpугой, и опоpными pешетками, жестко закpепленными на pамах, коpпус снабжен диффузоpом для вывода и конфузоpом для ввода pазделяемого потока, мембpаны pазмещены на pешетках, выполненных в виде изогнутых pукавов и снабжены pазмещенными внутpи pукавов шаpниpными механизмами для фиксации положения pукавов, пpи этом подложки выполнены в виде лент из поpистого гибкого матеpиала, пpостеганных жесткой нитью и пpотянутых по всей длине внутpи pукавов, коллектоpы выполнены секциониpованными, а концы pукавов закpеплены в секциях коллектоpов.