МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1995 года по МПК B01D63/08 

Изобретение относится к аппаратам химической технологии и может быть использовано для разделения газов и жидкостей.

Известен мембранный элемент, используемый в устройстве для разделения смесей и состоящий из подложки, на которую с обеих сторон накладывается полупроницаемая мембрана. Элемент имеет центральное отверстие. По периферии элемент герметизирован. Центральное отверстие служит для монтажа элементов на общем перфорированном коллекторе, в котором собирается проникший поток, поступающий из каждого элемента. Для герметизации коллектора от области высокого давления между элементами устанавливаются прокладки.

Недостатком такой конструкции элемента является сложность монтажа (и демонтажа) элементов на коллекторе. При этом для обеспечения принудительного движения разделяемой среды вдоль поверхности мембран необходима установка смещенных перегородок.

Кроме того, использование центрального отверстия для сбора проникшего потока накладывает ограничение на размер дискообразного элемента, поскольку с ростом его диаметра начинает возрастать сопротивление движению проникшего потока по пористой подложке и, следовательно, снижается эффективность мембранного разделения.

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет обеспечения течения разделяемой среды от центра элемента к его периферии.

Цель достигается герметизацией контура центрального отверстия и снабжением элемента одним или несколькими отверстиями, расположенными на некотором удалении от центрального отверстия.

На фиг. 1 схематично изображен мембранный элемент; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 упаковка элементов.

На пористой подложке 1 уложена полупроницаемая мембрана 2. Герметизирующие швы 3 расположены по периметру элемента и по контуру центрального отверстия 4. Для сбора проникшего потока используются отверстия 5 (одно или несколько).

Мембранный элемент работает следующим образом.

Исходная газовая смесь (или жидкость) подается от центра к периферии элемента (или наоборот), движется вдоль полупроницаемой мембраны 2, которая в соответствии с коэффициентом разделения компонентов газовой смеси делит поток на проникший, поступающий по пористой подложке в коллекторы, и остаточный.

Такая конструкция элемента при изготовлении модуля (или набора элементов) не требует никаких дополнительных приспособлений для подвода и отвода разделяемой среды, поскольку герметизированные по контуру центральные отверстия образуют в модуле канал для подвода разделяемой смеси, а отвод остаточного потока осуществляется по кольцевому зазору между периферийной частью элемента и корпусом аппарата. При этом зазор составляет незначительную часть от диаметра аппарата, что обеспечивает максимально возможную плотность упаковки мембран в аппарате.

Распределение отверстий для коллекторов проникшего газа по поверхности элемента позволяет изготавливать элементы любого диаметра без изменения толщины подложки, по которой движется проникший газ. При отводе проникшего газа через центральный коллектор (как это осуществляется в прототипе) перепад давления между центром и периферией элемента составляет ≈ 0,2 атм, а при диаметре 0,5 м и неизменной толщине подложки 0,8 атм, т.е. эффективность периферийных участков элемента снижается, поскольку она зависит, например, для газа от отношения высокого и низкого давления в элементе. Чтобы снизить сопротивление подложки необходимо либо увеличивать ее толщину, что приводит к снижению плотности упаковки, либо установить несколько коллекторов для сбоpа проникшего потока, расположение которых обеспечило бы равномерную потоковую нагрузку на подложку. Расчет показывает, что для элемента диаметром 0,5 м необходимо установить четыре коллектора, при этом толщина элемента остается такой же, как и при диаметре 0,25 м (1,6 мм), перепад давления внутри элемента не превышает величины 0,2 атм.

Сущность изобретения: мембранный элемент состоит из подложки и двух полупроницаемых мембран, лежащих на ее противоположных сторонах. Элемент имеет центральное отверстие, по периметру которого мембраны соединены герметичным швом, и одно или несколько отверстий для вывода проникшего потока. По наружному периметру элемента мембраны также соединены между собой герметичным швом. 3 ил.

МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ для разделения жидких и газовых смесей с центральным отверстием, состоящий из подложки и двух полупроницаемых мембран, лежащих на противоположных сторонах подложки и соединенных между собой герметичным швом по наружному периметру, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем обеспечения течения разделяемой среды от центра элемента к его периферии, полупроницаемые мембраны соединены между собой герметичным швом по периметру центрального отверстия, а в теле мембранного элемента выполнено одно или несколько отверстий для вывода проникшего потока.