Мембранный аппарат для разделения газовых смесей Советский патент 1983 года по МПК B01D53/22 B01D13/00 

Изобретение относится к констру циям аппаратов, предназначенных дл разделения газовых смесей с помощь полупроницаемых мембран, изготовле ных в виде польах волокон, и может быть использовано в химической, не техимической, пищевой, металлургической , а также других отраслях народного хозяйства, в частности для выделения водорода из различны водородсодержащих газовых смесей, получения обогащенного(или обвинен ного ) кислородом воздуха извлечен аммиака из аммиаксодержащих газовы смесей, выделения гелия и сернисты соединений из природного газа и др Известен аппарат, предназначенн для разделения газовых смесей путе селективной проницаемости через по проницаемые полые волокна, состоящий из корпуса высокого давления, внутри которого по его длине разме щен пучок полупроницаеьфлх полых вол кон, концы которого закреплены в блоках из герметизирующего компаун да 1:. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является мембранный аппарат для разделения газовых смесей, состоящий из корпус высокого давления с крыиками и патрубками для ввода разделяемой смеси и вывода обедненной и обогащенной смесей, пучка полых волокон, открытые концы которых закреплены в блоке из герметизируьосдего материала. Указанный блок герметично закреплен между фланцами корпуса высокого дав ления и крышки, внутренняя полость которой служит коллектором для сбора прошедшей через полые волокна и обогащенной целевым компонентом смеси. Противоположные концы пучка полых волокон заглушены в эпоксидном блоке, который может свободно перемещаться вдоль оси аппарата 2. Однако для герметизации эпоксидных блоков с фланцами корпуса используют специальные уплотнительные кольца, требующие приложения больших механических усилий сжатия. Недостатком известного аппарата является наличие значительного нескомпенсированного осевого усилия приложенного к торцовой поверхности эпоксидного блока в зоне высокого давления и могущего вызвать появление чрезмерных напряжений .в месте контакта эпоксидного блока с поверхностью уплотнительных колец, а также в местах заделки волокон пучка в тело эпоксидного блока. В случае, когда напряжения превыиают предел прочности эпоксидного блока, происходит раз-герметизация аппарата, вытеснение эпоксидного блока из корпуса, приводящее к разрушению пучка волокон и аппарата в целом. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик разделительного аппарата. Поставленная цель достигается тем, что мембранный аппарат, состоящий из корпуса высокого давления с крышками и патрубками для ввода разделяемой смеси и вывода обедненной и обогащенной смесей, пучка полых волокон, открытые концы которых закреплены в блоке из герметизирующего материала, снабжен коленом, установленным по его оси на крышке, внутри которого размещен блок из герметизирующего материала. На чертеже изображен предлагаемый аппарат. В корпус 1 высокого давления, оканчивающийся фланцами 2, помещен петлеобразный пучок полупроницаемых полых волокон 3, концы которого выведены из корпуса через металлическое колено 4, герметично соединенное с верхней крышкой 5. Металлическое колено 4 жестко присоединено к верхней крышке 5 с помощьн5 патрубка б. В торце нижней крышки 7 корпуса установлен патрубок 8 для ввода исходной газовой смеси. Часть пучка полых полупроницаемых волокон, пропускаемая через колено 4 залита в пределах металлического колена 4 по его поперечному сечению герметизирующим компаундом, концы пучка за пределами колена 4 соединены с коллектором 9 низкого давления, оканчивающимся патрубком 10 для вывода обогащенной смеси. В верхней крышке имеется ради-альное сверление, к которому соосно прикреплен патрубок 11 для вывода обедненной, смеси. Аппарат для разделения газовых смесей работает следующим образом. В сосуд 1 высокого давления через патрубок 8 нижней крышки 7 фланцевого соединения подают под давлением исходную газовую смесь. На полых полупроницаемых волокнах 3, материал которых селективен к целевому компоненту, происходит вьвделение целевого компонента из газовой смеси. Прошедшая через стенки волокон под действием перепада давления часть смеси, обогащенная целевым компонентом, собирается во внутренних каналах полых волокон, движется вдоль по каналам к открытым концам волокон, накапливается в коллекторе 9 низкого давления и через патрубок 10 выводится для дальнейшего использования. Газовая, смесь, не прошедшая через стенки волокон и обедненная целевым

компонентом, выводится из аппарата через патрубок 11 радиального сверления верхнейкрышки 5. Выведенная через патрубок 11 и обедненная целевым компонентом газовая смесь может использоваться по назначению или сбрасываться в атмосферу.

В процессе работа аппарата значительное осевое усилие 1 которое тем больше, чем выше давление разделяемой исходной газовой смеси), приходящееся на площсщь поперечного сечения, компенсируется сопротивление материала металлического колена 4. ПОЭТОМУ в теле герметизирующего компаунда не возникают опасные напряжения, могущие привести к разгерметизации или повреждениям аппарата и выходу его из строя. Это исключает необходимость использования уплотнительных колец.

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, состоящий из корпуса высокого давления с крынками и патрубками для вводаразделяемой смеси и вывода обедненной и обогащенной смесей, пучка полых волокон, открытые концыкоторых закреплены в блоке из герметизирующего материала, отли.ч ающи-йс я тем, . что,с целью повышения надежности работы и улучшения эксплуатационных характеристик, он снабжен коленом, установленным по его оси на крышке,внутри которого размещен блок из герметизирующего материала. (Л а: оо 4 i