МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1994 года по МПК B01D63/06 

Изобретение относится к системам для разделения газов и жидкостей, в частности к аппаратам для мембранного разделения.

Целью изобретения является повышение надежности при разделении высокоагрессивных и токсичных сред при повышенных температурах.

Цель достигается тем, что известный аппарат, содержащий трубчатый корпус, две торцевые крышки, размещенную у одной из торцевых крышек подвижную трубную решетку, в которой закреплены концы мембранных элементов, кольцевой разделительный элемент, периферийная часть которого соединена со стенкой корпуса, штуцеры ввода и вывода разделяемой смеси и штуцер вывода пермеата, снабжен вторым пучком мембранных элементов, расположенным в корпусе последовательно за первым, дополнительными подвижными трубными решетками, в которых закреплены свободные концы мембранных элементов первого пучка и входные и выходные концы мембранных элементов второго пучка, установленными на подвижных трубных решетках стаканами с осевыми отверстиями, к которым присоединены у первого по ходу движения смеси стакана штуцер ввода разделяемой смеси, у второго и третьего - соединенные между собой промежуточные патрубки и у последнего - штуцер ввода разделяемой смеси, и дополнительными кольцевыми разделительными элементами. Все разделительные элементы выполнены в виде металлических мембран и по внутреннему периметру присоединены к соответствующему стакану в донной части вокруг штуцеров ввода и вывода разделяемой смеси первого и последнего стаканов и промежуточных патрубков второго и третьего стаканов.

Разделительные элементы выполняются плоскими, гофрированными или в виде колпачков.

Техническое решение обеспечивает повышение надежности при разделении высокоагрессивных и токсичных сред при повышенных температурах за счет создания подвижности жестко установленных в трубных решетках концов трубчатых или волоконных мембранных элементов, выполненных из керамики, углеграфитовых материалов, стекла или жестких полимерных материалов, и компенсации технологических и конструктивных погрешностей (эксцентриситетов, овальностей, отклонений размеров и т.п.) изготовления узлов и деталей аппарата (трубных решеток, стаканов, корпуса, фланцев) с помощью узлов с мембранными разделительными элементами, характеризуемых выполнением и взаимодействием с другими узлами и деталями аппарата. Это позволяет избежать повреждений и разрушений мембранных элементов и нанесенных на них слоев (что приводит к снижению надежности) при сборке, перевозке и воздействии вибрации и ударных нагрузок. Обеспечиваемая подвижность концов мембранных элементов относительно корпуса позволяет компенсировать их перемещение относительно корпуса при изменении температуры из-за различия температурного коэффициента расширения материалов мембранных элементов и корпуса.

На фиг. 1 представлен аппарат с плоскими разделительными элементами; на фиг. 2 и 3 - схемы закрепления в аппарате гофрированного разделительного элемента и разделительного элемента в виде колпачка.

Аппарат состоит из трубчатого корпуса 1, двух пучков 2,3 мембранных элементов 4, представляющих собой стержень из пористого материала с системой продольных каналов 5, на поверхности которых нанесен разделительный слой, четырех подвижных трубных решеток 6-9, в которых закреплены, например вклеены, мембранные элементы 4, четырех стаканов 10-13, закрепленных на подвижных трубных решетках 6-9, двух торцевых крышек 14, 15, четырех разделительных элементов 16-19, два из которых (16,19) закреплены на стаканах 10, 13 с помощью гаек 20,21, фланцев 22, 23 корпуса 1, штуцеров 24, 25 и промежуточных патрубков 26, 27, соединяемых, соответственно со стаканами 10,13,11,12, в которых выполнены осевые отверстия 28-31, канала 32 во фланце 23, соединяющего камеру 33 пермеата со штуцером 34 отвода пермеата, и прокладок 35-42.

Аппарат работает следующим образом.

Разделяемая смесь, подаваемая в штуцер 24, распределяется в камере между стаканом 10 и подвижной трубной решеткой 6 и поступает в продольные каналы 5 мембранных элементов 4 пучка 2. Далее разделяемая смесь собирается в камере между трубной решеткой 7 и стаканом 11, через отверстия 30, 31 попадает в камеру между стаканом 12 и подвижной трубной решеткой 8 и из нее в продольные каналы мембранных элементов 4 пучка 3. Прошедшие по каналам 5 потоки разделяемой смеси собираются в камере между подвижной трубной решеткой 9 и стаканом 13 и выводятся через штуцер 25. Пермеат из камеры 33 по каналу 32 выводится через штуцер 34 из аппарата.

Использование: для мембранного разделения высокоагрессивных жидкостей и газов. Сущность изобретения: в корпусе последовательно размещены два пучка мембранных элементов. Концы элементов закреплены в подвижных трубных решетках, установленных в стаканах. Герметизация камер мембранного аппарата обеспечивается кольцевыми разделительными элементами. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий трубчатый корпус, две торцевые крышки, размещенную у одной из торцевых крышек подвижную трубную решетку, в которой закреплены концы пучка мембранных элементов, кольцевой разделительный элемент, периферийная часть которого соединена со стенкой корпуса, штуцеры ввода и вывода разделяемой смеси и штуцер вывода пермеата, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при разделении высокоагрессивных и токсичных сред при повышенных температурах, он снабжен вторым пучком мембранных элементов, расположенным в корпусе последовательно за первым, тремя дополнительными подвижными трубными решетками, в которых закреплены свободные концы мембранных элементов первого пучка и входные и выходные концы мембранных элементов второго пучка, установленными на подвижных трубных решетках стаканами с осевыми отверстиями, к которым присоединены у первого по ходу движения смеси стакана штуцер ввода разделяемой смеси, у второго и третьего - соединенные между собой промежуточные патрубки и у последнего - штуцер вывода разделяемой смеси, тремя дополнительными кольцевыми разделительными элементами, при этом все разделительные элементы выполнены в виде металлических мембран и по внутреннему периметру присоединены к соответствующему стакану в донной части вокруг штуцеров ввода и вывода разделенной смеси первого и последнего стаканов и промежуточных патрубков второго и третьего стаканов. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что разделительные элементы выполнены плоскими. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что разделительные элементы выполнены гофрированными. 4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что разделительные элементы выполнены в виде колпачков.