МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D63/06 

Изобретение относится к устройствам для разделения и очистки газов и жидкостей, в частности к системам для мембранного разделения.

Из известных мембранных аппаратов трубчатого типа наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является известный аппарат, состоящий из корпуса, трубчатых мембранных элементов, двух трубных решеток с образованием между ними полости для отвода пермеата, штуцера для отвода пермеата и средств для подачи и отвода разделяемой среды. Каждый мембранный элемент включает две пористые трубки различной длины, установленные коаксиально, одни концы которых соединены кольцевой заглушкой, а другие закреплены в трубных решетках. Полупроницаемые мембраны нанесены на внешние поверхности охватывающих пористых трубок и на внутренние поверхности охватываемых трубок. Разделяемая смесь перемещается сначала вдоль поверхностей внешних мембран, а затем по центральным каналам мембранных элементов вдоль поверхностей внутренних мембран. Проникшие через полупроницаемые мембраны соединения (пермеат) отводятся по пористым трубкам в полость между двумя трубными решетками (см. а.с. 1095927, кл. В 01 D 63/06, 1984).

Известный аппарат имеет недостаточную надежность, сложен при изготовлении, сборке и в эксплуатации, так как: во-первых, установка мембранных элементов и их закрепление в двух расположенных близко трубных решетках достаточно трудоемко и сложно, во-вторых, используемые мембранные элементы сложны и имеют четыре клеевых шва (два по заглушке и два в трубных решетках), в-третьих, закрепление мембранных элементов в трубных решетках только одним концом приводит к повреждению клеевого шва или пористых трубок (при изготовлении из керамических материалов) при сборке из-за перекосов, технологических погрешностей и т.п. и при эксплуатации из-за воздействия на незакрепленный конец трубчатых элементов усилий, возникающих при транспортировке, монтаже аппарата или воздействии вибрации, в четвертых, при повреждении хотя бы одного мембранного элемента весь аппарат выходит из строя, так как невозможно снять его без повреждения других элементов, и в пятых, мембранные элементы состоят из пористых трубок двух типоразмеров, что усложняет их изготовление и увеличивает номенклатуру используемой оснастки.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности, упрощение изготовления, сборки и эксплуатации аппарата.

На фиг. 1 представлен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Мембранный аппарат состоит из корпуса, выполненного в виде двух рам 1 и 2 и четырех стенок, одна из которых 3 выполнена съемной, размещенных в корпусе трубчатых мембранных элементов 4, имеющих заглушки 5 на одном конце, трубных решеток 6, средств для подачи и отвода разделяемой среды в виде соответственно раструбов 7 и 8, штуцера 9 для отвода пермеата, установленного на съемной стенке 3. Аппарат содержит также опорные элементы 10, жестко закрепленные на открытых концах мембранных элементов 4 и зафиксированные в каналах трубной решетки 6, опорные трубы 11, установленные коаксиально внутри мембранных элементов, жестко соединенные с опорными элементами 10 и зафиксированные в заглушках 5, уплотнители 12 с гайками 13 для герметизации опорных элементов в трубной решетке и гибкие гофрированные элементы 14, свободно уложенные между мембранными элементами на уровне заглушек и концы которых закреплены в пазах 15 и 16, выполненных соответственно в рамах 1 и 2, крышку 17 с камерой 18 для пермеата и прокладок 19-22.

Сборка аппарата осуществляется следующим образом. Мембранные элементы 4 с закрепленными на них заглушками 9 и опорными элементами 10 с опорными трубами 11 после нанесения селективного покрытия на их внешние поверхности поочередно со стороны удаленной съемной крышки вводятся в каналы трубной решетки 6, в которых установлены уплотнительные элементы 12, и герметизируются в этих каналах с помощью гаек 13. После закрепления одного ряда мембранных элементов 4 на их свободные концы укладывается гофрированный элемент, затем устанавливается следующий ряд мембранных элементов 4 и т.д. После закрепления всех мембранных элементов 4 на корпусе устанавливают стенку 3 и раструбы 7 и 8.

Работает предлагаемый аппарат следующим образом.

Разделяемый поток через раструб 7 подают к мембранным элементам 4, он обтекает их внешние поверхности и удаляется через раструб 8 из аппарата. Определенные компоненты из разделяемого потока селективно проникают через мембраны в пористую основу мембранных элементов 4, а из нее в центральные каналы этих элементов. Затем проникшие компоненты (пермеат) поступают через радиальные каналы 23 в опорную трубу, из нее в центральные каналы 24 в опорных элементах 10, в камеру 18 и далее через штуцер 9 удаляется из аппарата.

Сущность изобретения: мембранный аппарат содержит корпус со съемной стенкой, размещенные в нем трубчатые мембранные элемнты, имеющие заглушки на одном конце, трубную решетку, опорные элементы, жестко закрепленные на открытых концах мембранных элементов и зафиксированный в каналах трубной решетки, опорные трубы, жестко соединенные с опорными элементами и зафиксированные в заглушках, и гибкие гофрированные элементы, свободно уложенные между мембранными элементами. 2 ил.

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус, размещенные в нем трубчатые мембранные элементы, имеющие заглушки на одном конце, трубную решетку, средства для подачи и отвода разделяемой среды и штуцер для отвода пермеата, отличающийся тем, что он снабжен опорными элементами, жестко закрепленными на открытых концах мембранных элементов и зафиксированными в каналах трубной решетки, опорными трубами, установленными коаксиально внутри мембранных элементов, жестко соединенными с опорными элементами и зафиксированными в заглушках, уплотнителями с гайками для герметизации опорных элементов в трубных решетках и гибкими гофрированными элементами, свободно уложенными между мембранными элементами на уровне заглушек, при этом корпус выполнен в виде двух рам, имеющих пазы для размещения в них концов гофрированных элементов, и четырех стенок, две из которых, расположенные соответственно у заглушек и на расстоянии от трубной решетки, выполнены съемными и к последней из них присоединен штуцер для отвода пермеата.