МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D63/14 

Изобретение относится к способам и аппаратуры для разделения химических соединений, в частности к аппаратам для мембранного разделения.

Известен мембранный аппарат, в котором пакет мембранных элементов из рамок с листовыми мембранами стягивается двумя фланцами и шпильками, пропущенными через эти фланцы [1]
В этом аппарате для замены хотя бы одной мембраны требуется разборка всего пакета, а при повторной сборке возможны смещения рамок и мембран относительно друг друга, т.е. возникновение негерметичностей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является аппарат для мембранного разделения жидких или газовых смесей [2] содержащий размещенные в корпусе полупроницаемые мембраны, чередующиеся с подложками. Мембраны укреплены на дисковых опорах, внутри которых образованы полости для отвода пермеата, заполненные пористыми подложками. Все опоры прижаты друг к другу с помощью фланцев и образуют единый пакет мембранных элементов. Между соседними опорами образованы полости для перемещения разделяемого потока, в которых также установлены проницаемые для потока подложки. Опоры имеют периферийные выемки, которые в соседних опорах расположены со смещением. Внутренние объемы опор соединены с коллектором для отвода пермеата. Разделяемый поток проходит последовательно вдоль поверхностей всех мембран, а пермеат выводится из внутренних объемов опор по коллектору [2]
Основными недостатками известного устройства являются сложность сборки и эксплуатации аппарата, так как: во-первых, необходимо изготовление большого числа мембранных элементов, состоящих из опор, листов мембран и подложек, во-вторых, сборка большого числа мембранных элементов (десятков и даже сотен) в аппарате требует не только их соответствующей ориентации, но и надежной герметизации по поверхностям опор и соединениям полостей для отвода пермеата с коллектором и, в-третьих, при выходе из строя (повреждении) хотя бы одной мембраны необходима разборка всего пакета опор, т.е. фактически разборка всего аппарата.

Целью изобретения является упрощение сборки и эксплуатации.

На фиг. 1 представлен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 поперечный разрез; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 вид по стрелке Б на фиг. 1.

Мембранный аппарат состоит из диффузора 1 для подачи и распределения разделяемого потока, размещенного в корпусе 2, разделенного перегородками на секции 3-10, и конфузора 11 для отвода разделяемого потока.

Каждая секция содержит мембрану 12, выполненную в виде зигзагообразной ленты, две продольные перегородки 13 и 14, раму 15 с вырезом 16 для подачи и отвода разделяемого потока и прижима одного из концов мембраны, опорные стержни 17, 18 и 19, штуцер 20 для отвода пермеата, подложки 21, 22, 23, расположенные в чередующихся полостях 24, 25, 26, образованных зигзагообразной лентой, для перемещения разделяемого потока и подложки 27 и 28, расположенные в полостях 29 и 30 для отвода пермеата, ограниченные со стороны перемещения потока поперечными перегородками, каждая из которых состоит из двух гребенок 31 и 32, в зазоре 33 между которыми закреплены края мембраны 12.

В выступах гребенок 31 выполнены продольные прорези 34. Между плоскими участками мембран 12 двух соседних секций 3 и 7, 4 и 8, 6 и 9, 5 и 10 установлены подложки 35. Гребенки 32 одной секции скреплены друг с другом планкой 36 и одним из стержней 19. Внутри рам 15 соседних секций расположены полости 37 для перемещения разделяемого потока, подаваемого и отводимого из них через щелевидные каналы, образованные вырезами 16. Штуцера 20 ввинчиваются в планки 36.

Сборка аппарата осуществляется следующим образом. Сначала собирают отдельные секции аппарата. Для этого на две гребенки 32, скрепленные планкой 36 и стержнем 19, устанавливаются опорные стержни 17 и укладывается мембрана 12 в виде ленты (укладка начинается с зигзагообразной части), сматываемой с рулона и опускаемой во впадины между выступами гребенок 32 (края мембраны 12 удерживаются во впадинах технологическими стержнями вводимыми сбоку). После установки зигзагообразной части мембраны 12 сверху вводятся две гребенки 33 с установленными на концах их выступов стержнями 18 (технологические стержни при этом отводятся в сторону). Устанавливают продольные перегородки 13, 14, скрепляя ими гребенки 33. В полости 29 вкладывают подложки 27, укладывают подложку 28 в полость 30, поворачивают край мембраны 12 вокруг стержня 19 и прижимают этот край рамой 15. Вкладывают в полости 24, 25, 26 подложки 21, 22, 23, соответственно. С внешней стороны секций края мембран 12 в зазоре 33 и кромки гребенок 31, 32 промазывают клеем или герметиком. Собранные таким образом секции 3-10 устанавливают в корпус 2, к которому прикрепляют диффузор 1 и конфузор 11.

Работает аппарат следующим образом.

Поток разделяемой среды подается через диффузор 1, поступает через прорези 34 в полости 24-26 и через вырезы 16 в полости 37 секций 3, 4, 7, 8 первого ряда. Далее поток разделяемой среды выходит из этих полостей через прорези 35 и вырезы 16 и входит через такие же соосные элементы секций 5, 6, 9, 10 в полости 24-26, 37, на выходе из которых поток собирается в конфузоре 11. Проникшие через мембраны 12 компоненты разделяемой смеси попадают в полости 29, 30 для отвода пермеата и, проходя через подложки 27, 28, выводятся через штуцера 20 каждой секции.

Сущность изобретения: мембранный аппарат состоит из корпуса, разделенного продольными и поперечными перегородками на секции, последние из которых выполнены в виде плоских гребенок, выступы одной из которых размещены во впадинах другой с зазором, в котором закреплен край мембраны, при этом каждая секция имеет мембрану, выполненную в виде зигзагообразной ленты, разделяющей объем секции на чередующиеся полости для перемещения разделяемого потока и для отвода пермеата, опорные стержни, закрепленные на концах выступов гребенок и рамы с вырезом для подачи и отвода разделяемого потока. Вырезы рам двух соседних расположенных поперек потока секций образуют щелевидный канал, 2 з. п. ф лы, 4 ил.

1. МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий размещенные в корпусе полупроницаемые мембраны, чередующиеся с подложками, полости для перемещения разделяемого потока и отвода пермеата, отличающийся тем, что она снабжен размещенными в корпусе диффузором для подачи и распределения и конфузором для отвода разделяемого потока, внутреннее пространство корпуса разделено на секции продольными и поперечными относительно разделяемого потока перегородками, жестко скрепленными между собой, поперечные перегородки состоят из двух частей, выполненных в виде плоских гребенок, выступы одной из них размещены во впадинах другой с зазором, в котором закреплен край мембраны, при этом каждая секция имеет мембрану, выполненную в виде зигзагообразной ленты, разделяющей объем секции на чередующиеся полости для перемещения разделяемого потока и отвода пермеата, ограниченные со стороны перемещения потока поперечными перегородками, две продольные перегородки, две поперечные перегородки и снабжена опорными стержнями, закрепленными на концах выступов гребенок и фиксирующими положение мембран, и рамой, выполненной с вырезом для подачи и отвода разделяемого потока и прижимающей один из концов мембраны, ограничивающий совместно с зигзагообразной ее частью и гребенками полость для отвода пермеата, вырезы рам двух соседних расположенных поперек потока секций образуют щелевидный канал, а выступы гребенок, ограничивающих полости для перемещения разделяемого потока, выполнены с прорезями, причем полости для перемещения разделяемого потока секций, расположенных вдоль потока, соосны. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что опорные стержни в полостях для отвода пермеата выполнены из пористого материала. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что края мембран и кромки гребенок с внешней стороны покрыты клеем или герметиком.