МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D63/14 

Изобретение относится к устройствам для мембранного разделения химических соединений.

Известен мембранный аппарат, который является наиболее близким к предложенному, содержащий корпус, крышку, две полупроницаемые мембраны в виде изогнутых лент, образующих полости для разделяемой среды и вывода пермеата и установленные в полостях проставки и подложки.

Основными недостатками известного аппарата являются сложность изготовления и сборки, включающие большое число не слишком надежных операций: склеивание мембран по трем сторонам пакета, создание обоймы из герметика по четвертой стороне пакета, выполнение непроницаемых перегородки и чехла, герметично сочлененных друг с другом. Все эти операции трудоемки, требуют высококвалифицированного персонала и длительного времени на выполнение таких этапов, как сушка и отверждение клеевых швов, обоймы из герметика. Не исключены перекрытия входов и выходов из полостей клеем или герметиком. Кроме того, так как аппарат практически не разбираем, при его эксплуатации в случае, например, засорения каналов на входе в полости для подачи обрабатываемой среды, эти каналы не могут быть очищены, т.е. аппарат практически выходит из строя. По этой же причине при повреждении мембраны, разборка аппарата сопряжена с практически полным уничтожением всех деталей аппарата, кроме корпуса и крышки.

Целью настоящего изобретения является упрощение изготовления, сборки и эксплуатации аппарата.

На фиг. 1 представлен аппарат с последовательной подачей разделяемой среды, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 2; на фиг. 4 продольный разрез аппарата с параллельной подачей потока; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 вид по стрелке Г на фиг. 5.

Аппарат состоит из корпуса 1, двух крышек (основной и дополнительной) 2, 3, двух полупроницаемых мембран в виде лент 4, 5, перегнутых на опорных стержнях 6, разделительных перегородок 7, расположенных в полостях 8 для разделяемой среды вместе с проставками 9, и подложек 10, расположенных в полостях 11 для вывода пермеата. Между мембранами 4, 5 размещены изогнутые пластины 12, 13 скрепленные с планками 14, 15. Две противостоящие стенки корпуса выполнены из гребенок 16, 17, жестко соединенных сплошными стенками корпуса 1, и гребенок 18, 19 жестко соединенных планками 20, 21. Для реализации процесса испарения через мембрану разделительные перегородки имеют систему каналов 22 для теплоносителя, соединенную с трубопроводами 23, 24 и его отвода и подвода. В планках 14, 15 выполнены каналы 25, 26 для вывода пермеата, а в крышке 3 каналы 27, 28 для подачи и отвода разделяемой среды от поверхности мембраны 5. В сплошных (боковых) стенках корпуса 1 имеются каналы 29, 30 для подачи и отвода разделяемой среды от поверхности мембраны 4. Для герметизации трубопроводов 23, 24 служат уплотнительные шайбы 31 и гайки 32. Отличие аппарата, представленного на фиг. 2, состоит в том, что каналы 27, 28 для подачи и отвода разделяемой среды от поверхности мембраны 5 выполнены в виде щелей в выступах гребенок 18, 19, а каналы 29, 30 для подачи и отвода разделяемой среды от поверхности мембраны 4 в виде щелей в выступах гребенок 16, 17.

Сборка аппарата осуществляется следующим образом.

На изогнутые пластины 12, 13, соединенные планками 14, 15, укладывают мембрану 4, сматывая ее с рулона и укладывая во впадины между выступами пластин 12, 13. Затем устанавливают в этих впадинах опорные стержни 6, закрепляют корпус 1 с гребенками 16, 17 на планках 14, 15 и фиксируют стержни 6 на выступах гребенок 16, 17. Вводят разделительные перегородки 7 и проставки 9 в полости 8, образованные складками мембраны 4, закрепляют крышку 2 и герметизируют на ней трубопроводы 23, 24 с помощью шайб 31 и гаек 32. Переворачивают собранную конструкцию и после укладки на мембрану 4 подложек 10 аналогичным образом укладывают мембрану 5, сматывая ее с рулона. Затем устанавливают во впадинах стержни 6, закрепляют гребенки 18, 19, соединенные планками 20, 21, и фиксируют стержни 6 на выступах гребенок 18, 19. Вводят разделительные перегородки 7 и проставки 9 в полости 8, образованные складками мембраны 5, закрепляют крышку 3 и герметизируют на ней трубопроводы 23, 24 с помощью гаек 31 и 32. С внешней стороны корпуса края мембран 4, 5 и прилегающие к ним кромки изогнутых пластин 12, 13 и гребенок 16-19 покрывают клеем или герметиком.

Работает аппарат, представленный на фиг. 1, следующим образом. Обрабатываемая среда двумя потоками подается в каналы 27, 29. Поток, подаваемый в канал 29, поступает по полости между сплошной стенкой корпуса 1 и лентой 4, огибает перегнутую на стержне 6 часть мембраны 4 и попадает вдоль этой мембраны в левую часть полости 8, из которой через выемку в разделительной перегородке 7 попадает в правую часть полости 8 и т.д. Таким образом, обрабатываемая среда проходит вдоль мембраны 4 и выводится через канал 28. Аналогично вдоль ленты 5 проходит и второй поток обрабатываемой среды, подаваемый через канал 29. Проникшие через мембрану соединения (пермеат) выводятся из полостей 11 через каналы 25, 26. При реализации процесса испарения через мембрану по системе каналов 22 в разделительных перегородках 7 циркулирует теплоноситель, подаваемый в трубопроводы 23 и выводимый через трубопроводы 24. При этом поток обрабатываемой среды прогревается при его перемещении вдоль мембран 4, 5.

Аппарат, представленный на фиг. 4, работает следующим образом. Обрабатываемая среда через каналы 27, 29 параллельными потоками проходит по полостям 8 и выводится через каналы 28, 30. Прогрев потока осуществляется с помощью разделительных перегородок 7, по системе каналов 22 в которых циркулирует теплоноситель. Проникшие соединения (пермеат) из полостей 8 также отводятся через каналы 25, 26.

Сущность изобретения: мембранный аппарат содержит корпус, две противоположные стенки которого выполнены в виде гребенок, выступы одной из которых расположены с зазором во впадинах другой, полупроницаемые мембраны в виде изогнутых лент, образующих полости для разделяемой среды, изогнутые пластины для закрепления мембран в зазорах гребенок, опорные стержни, установленные на концах выступов гребенок, разделительные перегородки, расположенные в полостях и торцевые крышки. 1 з. п. ф лы, 6 ил.

1. МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус, основную крышку, две полупроницаемые мембраны в виде изогнутых лент, образующих полосы для разделяемой среды и вывода пермеата, и установленные в полостях проставки и подложки, отличающийся тем, что он снабжен разделительными перегородками, расположенными в полостях для разделяемой среды, дополнительной крышкой, установленной на корпусе противоположно основной, и опорными стержнями, при этом две противостоящие стенки корпуса выполнены в виде верхней и нижней гребенок, выступы одной из которых размещены с зазором во впадинах другой, и расположенной в зазорах изогнутой пластины для закрепления краев мембран, одноименные гребенки жестко соединены между собой и опорные стержни установлены на концах выступов гребенок. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что края мембраны и прилегающие к ним кромки пластин и гребенок с внешней стороны корпуса покрыты слоем клея и герметика.