МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ РАСТВОРОВ Российский патент 1996 года по МПК B01D63/00 

Изобретение относится к устройствам для мембранного разделения растворов методом ультра и микрофильтрации и может быть использовано, например, в пищевой промышленности для осветления и концентрирования плодово-ягодных соков.

Наиболее близким известным техническим решением по своей сущности и достигаемому эффекту является мембранный аппарат для разделения растворов, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подвода пермеата и концентрата, соосно расположенную внутри корпуса полую трубу, на которой установлены мембранные элементы в виде винтового конвейера (см. ас. СССР N 1680287, кл. В 01 D 63/16, 1991 г.) (прототип).

Такой аппарат обладает высокой производительностью, однако он позволяет выделить пермеат лишь одной проницаемости. При этом из-за необходимости вращения винтового конвейера требуется установка привода относительно большой мощности, что повышает стоимость аппарата и приводит к повышенным энергозатратам.

Расширение функциональной возможности аппарата и снижение энергозатрат достигается тем, что в заявляемом мембранном аппарате для разделения растворов, содержащем цилиндрический корпус с патрубками подвода исходного раствора и отвода пермеата и концентрата, соосно расположенную внутри корпуса полую трубу, на которой установлены мембранные элементы в виде винтового конвейера, согласно изобретению, корпус установлен вертикально и снабжен средством для перемешивания раствора, в днище корпуса расположены два патрубка отвода пермеата, полая труба выполнена с открытыми торцами и установлена неподвижно с зазором относительно торцевых стенок корпуса, при этом винтовой конвейер выполнен полым, на двух его противоположных поверхностях размещены полупроницаемые мембраны с различной проницаемостью, внутреннее пространство винтового конвейера разделено непроницаемой винтообразной перегородкой на две полости, каждая из которых сообщена с одним из патрубков отвода пермеата, а средство для перемешивания раствора выполнено в виде барабана и установлено с возможностью вращения над верхним торцом трубы.

При этом целесообразно, чтобы верхняя часть барабана была снабжена направляющим козырьком.

На фиг. 1 изображена схема аппарата. Общий вид.

На фиг. 2 вид по сеч. 1-1.

На фиг. 3 узел А.

Мембранный аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 и 3 подвода исходного раствора и отвода концентрата, соосно расположенную внутри корпуса полую трубу 4, на которой установлены мембранные элементы в виде винтового конвейера 5.

Корпус 1 установлен вертикально и снабжен средством для перемешивания раствора в виде барабана 6, установленного с возможностью вращения над верхним торцом трубы 4.

В днище корпуса 1 расположены два патрубка 7 и 8 отвода пермеата, полая труба 4 выполнена с открытыми торцами и установлена неподвижно с зазором относительно торцевых стенок корпуса. При этом винтовой конвейер 5 выполнен полым, на двух его противоположных поверхностях размещены полупроницаемые мембраны 9 и 10 с различной проницаемостью. Внутреннее пространство винтового конвейера 5 разделено непроницаемой винтообразной перегородкой 11 на две полости 12 и 13, каждая из которых сообщена патрубками 7 и 8 отвода пермеата.

Целесообразно, чтобы верхняя часть барабана 6 была снабжена направляющим козырьком 14. Мембраны 9 и 10 укреплены на основании из жесткого пористого материала 15. Барабан 6 снабжен лопастями 16 и приводом 17.

Аппарат работает следующим образом.

Подлежащий мембранному разделению раствор через патрубок 2 под давлением поступает внутрь корпуса 1. Одновременно барабан 6 с лопастями 16 приводится во вращение приводом 17. Под воздействием центробежных сил в центральной части барабана 6 образуется разрежение, раствор подсасывается из трубы 4 и поступает в радиальном направлении и вниз вдоль шнекового конвейера 5. При этом обеспечивается высокая турбуляция потока и интенсивный обмен слоев раствора, контактирующих с мембранами 9 и 10. При этом пермеат одной проницаемости проходит через мембранную поверхность 9 и через патрубок 7 выводится к потребителю, а пермеат другой проницаемости через мембрану 10 и через патрубок 8 направляется потребителю.

Поток раствора опускается к днищу корпуса и под действием разряжения в трубе 4 снова засасывается через открытую нижнюю часть этой трубы, поднимается вверх и барабаном 6 направляется на повторную циркуляцию.

При циклической работе аппарата после разделения концентрата с достаточной глубиной очистки патрубок 3 открывается и концентрат удаляется из корпуса. При непрерывной работе аппарата часть концентрата поступает при циркуляции в открытую нижнюю часть трубы, а его другая часть одновременно выводится через патрубок 3. Наличие козырька 14 обеспечивает плавное направление потока раствора вниз, что снижает гидравлическое сопротивление и приводит к дальнейшей интенсификации движения потока.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого аппарата по сравнению с прототипом заключается в возможности выделения из раствора пермеата двух компонентов вместо одного. Это в существенной мере расширяет функциональные возможности аппарата. При этом из-за того, что организован поток раствора относительно неподвижного шнекового конвейера и трубы с помощью вращающегося барабана с лопастями, упрощается конструкция, снижается установочная мощность привода и энергозатраты.

Изобретение может быть использовано, например, в пищевой промышленности для осветления и концентрирования соков и решает задачу повышения функциональной возможности и снижения энергозатрат. Мембранный аппарат для разделения растворов содержит корпус с патрубками подвода исходного раствора и отвода концентрата, соосно расположенную внутри корпуса полую трубу, на которой установлены мембранные элементы в виде винтового конвейера. Корпус установлен вертикально и снабжен средством для перемешивания раствора в виде барабана, установленного с возможностью вращения над верхним торцом трубы. Винтовой конвейер выполнен полым с размещенными на двух его противоположных поверхностях полупроницаемыми мембранами с различной проницаемостью. Внутреннее пространство винтового конвейера разделено непроницаемой винтообразной перегородкой на две полости, каждая из которых сообщена с патрубками отвода пермеата. При вращении барабана раствор подсасывается из полой трубы и направляется вниз по винтовому конвейеру, где происходит разделение через поверхности мембран. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Мембранный аппарат для разделения растворов, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подвода исходного раствора и отвода пермеата и концентрата, соосно расположенную внутри корпуса полую трубу, на которой установлены мембранные элементы в виде винтового конвейера, отличающийся тем, что корпус установлен вертикально и снабжен средством для перемешивания раствора, в днище корпуса расположены два патрубка отвода пермеата, полая труба выполнена с открытыми торцами и установлена неподвижно с зазором относительно торцевых стенок корпуса, при этом винтовой конвейер выполнен полым, на двух его противоположных поверхностях размещены полупроницаемые мембраны с различной проницаемостью, внутреннее пространство винтового конвейера разделено непроницаемой винтообразной перегородкой на две полости, каждая из которых сообщена с одним из патрубков отвода пермеата, а средство для перемешивания раствора выполнено в виде барабана и установлено с возможностью вращения над верхним торцом трубы. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть барабана снабжена направляющим козырьком.