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 пучка 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, двумя дополнительными подвижными решетками, в одной из которых закреплены свободные концы мембранных элементов первого пучка, а в другой - входные концы мембранных элементов второго пучка, установленной у второй торцевой крышки неподвижной трубной решеткой, в которой закреплены выходные концы мембранных элементов второго пучка, стаканами с осевыми отверстиями, укрепленными на подвижных трубных решетках, к осевому отверстию первого из которых по ходу движения смеси присоединен штуцер ввода разделяемой смеси, а второй и третий соединены между собой промежуточными патрубками, и двумя дополнительными кольцевыми разделительными элементами. Все разделительные элементы выполнены в виде металлических мембран и по внутреннему периметру присоединены к стаканам в донной части вокруг соответственно штуцера ввода разделяемой смеси первого стакана и промежуточных патрубков второго и третьего стаканов. Разделительные элементы выполнены либо все плоскими, либо один из них, а именно разделительный элемент, прикрепленный к первому стакану, выполняется гофрированным или в виде колпака. Прилегающая к гофрированному разделительному элементу поверхность торцевой крышки изготовлена профилированной в соответствии с формой разделительного элемента. В торцевой крышке, прилегающей к разделительному элементу в виде колпака, выполнено соответствующее колпаку углубление.

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 полимеров, 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 деталями и узлами аппарата. Это позволяет избежать повреждений и разрушений мембранных элементов и нанесенных на них селективных слоев (что приводит к снижению надежности, особенно при воздействии высокоагрессивных сред и повышенных температур) при сборке, перевозке, воздействии вибрации и ударных нагрузок. Обеспечиваемая подвижность концов мембранных элементов относительно корпуса позволяет компенсировать их перемещение относительно корпуса при изменении температуры из-за различия температурных коэффициентов расширения материалов мембранных элементов и корпуса.

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

Аппарат состоит из трубчатого корпуса 1, двух пучков 2,3 мембранных элементов 4, представляющих собой стержни из пористого материала с системой продольных каналов 5, на поверхности которых нанесен селективный слой, трех подвижных 6-8 и неподвижной 9 трубных решеток, в которых закреплены, например вклеены, мембранные элементы 4, трех стаканов 10-12 с осевыми отверстиями 13-15, закрепленных на подвижных трубных решетках 6-8, трех разделительных элементов 16-18, один из которых (16) закреплен на стакане 10 с помощью гайки 19 и втулки 20, двух фланцев 21, 22 корпуса 1, торцевой крышки 23, прилегающей к разделительному элементу 16, канала 24 в неподвижной трубной решетке 9, соединяющего камеру 25 пермеата со штуцером 26 отвода пермеата, торцевой крышки 27 со штуцером 28 вывода разделяемой смеси, штуцера 29 ввода разделяемой смеси, закрепленного на стакане 10, патрубков 30, 31, закрепленных на стаканах 11, 12, и прокладок 32-38.

Аппарат работает следующим образом.

Разделяемая смесь, подаваемая в штуцер 29, распределяется в камере между стаканом 10 и подвижной трубной решеткой 6 и из нее поступает в продольные каналы 5 мембранных элементов 4 пучка 2. Затем разделяемая смесь собирается в камере между трубной решеткой 7 и стаканом 11, через отверстия 14, 15 попадает в камеру между стаканом 12 и трубной решеткой 8 и из нее направляется в продольные каналы 5 мембранных элементов 4 пучка 3. Прошедшие по каналам 5 потоки разделяемой смеси собираются в камере между неподвижной трубной решеткой 9 и торцевой крышкой 27 и выводятся через штуцер 28. Проникшие через селективные слои компоненты разделяемой смеси из камеры 25 пермеата через канал 24 и штуцер 26 выводятся из аппарата.

Использование: для мембранного разделения высокоагрессивных жидкостей и газов. Сущность изобретения: в трубчатом корпусе установлены последовательно два пучка мембранных элементов, концы которых укреплены в трех подвижных и одной неподвижной трубных решетках. Подвижные решетки размешены в стаканах с осевыми штуцерами. Герметичность камер аппарата обеспечивается наличием трех кольцевых разделительных элементов, по внутреннему периметру соединенных с дном соответствующего стакана вблизи штуцера. Разделительные элементы выполнены в виде металлических мембран. 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, двумя дополнительными подвижными трубными решетками, в одной из которых закреплены свободные концы мембранных элементов первого пучка, а в другой - входные концы мембранных элементов второго пучка, установленной у второй торцевой крышки неподвижной трубной решеткой, в которой закреплены выходные концы мембранных элементов второго пучка, стаканами с осевыми отверстиями, укрепленными на подвижных трубных решетках, к осевому отверстию первого из которых по ходу движения смеси присоединен штуцер разделяемой смеси, а второй и третий соединены между собой промежуточными патрубками, двумя дополнительными кольцевыми разделительными элементами, при этом все разделительные элементы выполнены в виде металлических мембран и по внутреннему периметру присоединены к стаканам в донной части вокруг соответственно штуцера ввода разделяемой смеси первого стакана 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 разделительный элемент, прикрепленный к первому стакану, выполнен гофрированным, а внутренняя поверхность торцевой крышки выполнена профилированной в соответствии с формой разделительного элемента. 4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что разделительный элемент, прикрепленный к первому стакану, выполнен в виде колпака, а торцевая крышка выполнена с соответствующим колпаку углублением.