МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D63/06 

Изобретение относится к области способов и устройств для разделения газов и жидкостей, в частности к системам мембранного разделения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является аппарат, содержащий цилиндрический корпус с патрубком для подачи разделяемой смеси, две торцовые крышки с патрубками для отвода фильтрата (пермеата), две трубные доски, в которых закреплены концы коаксиально расположенных трубчатых мембранных элементов и патрубок для отвода разделяемой смеси, жестко закрепленный на одной из трубных досок и пропущенный через одну из торцовых крышек. По всей длине мембранных элементов выполнены переточные каналы в виде щелей, соединяющих последовательно напорные камеры, образуемые между мембранными элементами. Разделяемая смесь последовательно проходит все напорные камеры, поворачивая в переточных каналах на 180^о, а из последней (центральной) камеры поток обедненной разделяемой смеси выводится по оси аппарата через патрубок. Прошедшие через мембрану соединения (пермеат) по пористому телу мембранных элементов выводятся к торцам этих элементов, собираются в камерах торцовых крышек и удаляется через патрубки из аппарата.

Недостатки известного аппарата недостаточная надежность и сложность изготовления, сборки и эксплуатации, так как, во-первых, аппарат состоит не из однотипных мембранных элементов, а из большого числа элементов различного диаметра, что при изготовлении и сборке значительно увеличивает номенклатуру используемой оснастки и трудоемкость проводимых операций, во-вторых, при использовании в аппарате высокопроизводительных мембран эффективность аппарата снижается за счет значительного гидравлического сопротивления пористой основы элементов, и поэтому требуется либо увеличение толщины стенки элементов, либо уменьшения их длины, и, в-третьих, при повреждении покрытия мембранного элемента невозможно определить, какой из элементов вышел из строя, так как к выступающей из трубной доски торцовой части мембранного элемента практически невозможно герметично присоединить щуп течеискателя, т. е. при выходе из строя хотя бы одного элемента аппарат не пригоден к дальнейшей эксплуатации.

Цель изобретения повышение надежности, упрощение изготовления, сборки и эксплуатации.

Это достигается тем, что известный аппарат, содержащий корпус, торцовые крышки с патрубками, трубчатые мембранные элементы и трубные доски, снабжен обтекателями, разделяющими корпус на параллельно расположенные камеры и установленные в последних турбулизаторы. Трубчатые мембранные элементы выполнены заглушенными с одного конца и собраны в блоки посредством трубных досок, установленных в цилиндрических обечайках, имеющих крышку с патрубком для отвода пермеата, и днищ, блоки установлены в камерах между турбулизаторами один над другим, и закреплены на противоположных стенках корпуса посредством крышек и уплотнительных элементов. Изобретение обеспечивает повышение надежности, упрощения изготовления, сборки и эксплуатации, так как: во-первых, легко может быть определен мембранный блок, в котором вышел из строя мембранный элемент путем подключения течеискателя к патрубку для отвода пермеата; во-вторых, аппарат состоит из однотипных блоков, в которых используются мембранные элементы одного размера, что уменьшает номенклатуру используемой оснастки и упрощает проводимые технологические операции; в-третьих, герметизация и закрепление каждого блока отдельно позволяет устанавливать и заменять любой блок, не трогая остальные блоки; в-четвертых, герметизация каждого блока обеспечивает надежную изоляцию полостей аппарата; в-пятых, чередование размещения обечаек, в которых установлены мембранные блоки, расположенные рядом в соседних камерах, на разных стенках корпуса позволяет упростить введение этих блоков в корпус (они вводятся поочередно с разных сторон корпуса) и герметизацию блоков (обеспечивается свободный доступ к гайкам, прижимающим крышки к кольцевым уплотнительным элементам; в-шестых, наличие днища, фиксирующего заглушенные концы мембранных элементов, не только упрочняет конструкцию мембранного блока, но и предохраняет селективные слои крайних мембранных элементов от соприкосновения с обтекателями при введении мембранных блоков в корпус.

На фиг. 1 представлен мембранный аппарат (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 2 разрез Б-Б на фиг. 1.

Аппарат состоит из корпуса 1, мембранных блоков 2-10, размещенных в камерах 11-13, ограничиваемых обтекателями 14-19, обечаек 20, крышек 21 с патрубками 22 для отвода пермеата, кольцевых уплотнительных элементов 23, гаек 24, торцовых крышек 25, 26 для подачи и отвода разделяемой смеси и турбулизаторы 27. Каждый мембранный блок включает трубную доску 28, мембранные элементы 29 и днище 30, фиксирующее заглушенные концы мембранных элементов 29. Полости между обтекателями 15 и 16, 17 и 18 и между обтекателями 14, 19 и стенками корпуса заполнены пористым материалом 31 (стекловолокном и т. п. ). К торцовым крышкам 25, 26 присоединены патрубки 32, 33. Сборка аппарата осуществляется следующим образом. На корпусе 1 устанавливается одна из торцовых крышек (26). Затем вводят в корпус сверху обтекатели 14-19 с приваренными к ним турбулизаторами 27 и поочередно вставляют в корпус 1 через обечайки 20 мембранные блоки 2-10. Каждый мембранный блок вводится в корпус 1 до соприкосновения их днищ 30 с противоположной стенкой корпуса 1. Затем устанавливают между обечайками 20 и поверхностью трубных досок 28 кольцевые уплотнительные элементы 23 и кpышками 21 с помощью гаек 24, навинчиваемых по резьбе, выполненной на внешней поверхности обечаек 20, уплотняют кольцевые элементы 23, жестко закрепляя тем самым мембранные блоки в обечайках 20. Затем устанавливают на корпусе торцовую крышку 25 для подачи разделяемой смеси.

Аппарат работает следующим образом. Разделяемая смесь подается через торцовую крышку 25 в камеры 11, 12, 13, проходя по которым поток разделяемой смеси обтекает внешние поверхности мембранных элементов 29, на которые нанесены полупроницаемые мембраны. После прохождения мембранных элементов 29 блоков 8, 9, 10 поток обедненной разделяемой смеси выводится из аппарата через торцовую крышку 26. Определенные компоненты разделяемой смеси селективно проникают через мембраны в пористую основу мембранных элементов 29 и далее в центральные каналы этих элементов, из которых потоки проникших компонентов (пермеат) выводятся через патрубки 22 из аппарата.

Сущность изобретения: мембранный аппарат состоит из корпуса, торцовых крышек с патрубками, обтекателей, разделяющих корпус на камеры, турбулизаторов, трубчатых мембранных элементов, заглушенных с одного конца и собранных в блоки посредством трубных досок, установленных в цилиндрических обечайках, имеющих крышку с патрубком для отвода и днища. Блоки установлены в камерах между турбулизаторами один над другим и закреплены на противоположных стенках корпуса посредством крышек и уплотнительных колец. 2 ил.

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус, торцевые крышки с патрубками, трубчатые мембранные элементы и трубные доски, отличающийся тем, что он снабжен обтекателями, разделяющими корпус на параллельно расположенные камеры и установленные в последних турбулизаторы, трубчатые мембранные элементы выполнены заглушенными с одного конца и собраны в блоки посредством трубных досок, установленных в цилиндрических обечайках, имеющих крышку с патрубком для отвода пермеата, и днищ, блоки установлены в камерах между турбулизаторами один над другим и закреплены на противоположных стенках корпуса посредством крышек и уплотнительных элементов.