Мембранный аппарат Советский патент 1990 года по МПК B01D69/00 

Изобретение относится к мембранной технике и может быть использовано для концентрирования или очистки растворов методами ультрафильтрации и обратного осмоса.

Целью изобретения является стабилизация производительности аппарата.

На фиг.1, 2 и 3 изображен мембранный аппарат в трех проекциях; на фиг.4 - разрез А - А на фиг.З; на фиг.5 - разрез Б - Б на фиг.З; на фиг.6 - разрез В - В на фиг.1; на фиг.7 - разрез Г - Г на фиг.З; на фиг.8 - разрез Д - Д на фиг.З; на фиг. 9 - опорная пластина, состоящая из двух дренажных элементов, с двумя отверстиями для пермеата; на фиг. 10 - то же, с четырьмя отверстиями для пермеата; на фиг.11 - опорная пластина, состоящая из сеток; на фиг. 12 разделительная пластина с двумя отверстиями для пермеата; на фиг. 13 - то же, с четырьмя отверстиями для пермеата; на фиг. 14 - разделительная пластина, состоящая из отдельных элементов; на фиг.15 - разделительная пластина, поперечный разрез; на фиг. 16 - перемычка Иереточных каналов пластины, состоящей из отдельных элементов, разрез; на фиг.17 - то же, цельнолитой пластины, разрез; на фиг. 18 - торцовая сторона центральной части разделительной пластины, продольный разрез.

Мембранный аппарат состоит из отдельных секций 1 - 4 двух коллекторных плит 5 и 6 и двух зажимных фланцев 7 и 8. Для стягивания аппарата предусмотрены

Ох

00

00

шесть шпилек 9. В центре аппарата между секциями 2 и 3 размещена перекрывающая пластина 10, которая обеспечивает разделение потока пермеата на два в противоположном направлении. Каждая секция аппарата снабжена индивидуальным коллектором пермеата 11-14. Каждый из коллекторов соединен с соответствующим отводом. Отводы пермеата 15 и 16 первых двух секций расположены с левой стороны в коллекторной плите 5, а отводы пермеата 17 и 18 третьей и четвертой секций расположены с правой стороны в коллекторной плите 6. При наличии четырех отводов пермеата, опорные и разделительные пластины первой и четвертой секций имеют по два отверстия для пермеата, из которых одно отверстие соединено с камерой сбора пермеата опорной пластины, во второй и третьей - по одному отверстию для пермеата.

Количество секций в аппарате может быть увеличено до восьми (не показано). Соответственно, такой аппарат должен иметь восемь изолированных коллекторов пермеата, обеспечивающих вывод его индивидуально из каждой секции. Каждый коллектор соединен с соответствующим отводом пермеата, из которых четыре отвода должны быть размещены в одной коллекторной плите (правой) и четыре отвода - в другой (левой). Опорные и разделительные пластины при этом должны иметь: в первой и восьмой секциях - по четыре отверстия для пермеата, во второй и седьмой - пО три отверстия для пермеата, в третьей и шестой - по два отверстия для пермеата и в четвертой и пятой - по одному отверстию для пермеата. В опорных пластинах всех секций независимо от количества в них отверстий для пермеата только одно отверстие должно быть соединено с камерой сбора пермеата. Штуцеры 19 для ввода и 20 для вывода исходной смеси расположены в нижней части коллекторных плит 5 и 6. При этом в середине каждой секции должна быть одна опорная пластина или перекрывающая пластина с закрытым нижним отверстием для исходной смеси, что позволяет разделить секцию на два пакета с параллельной запит- кой исходной смесью и увеличить тем самым рабочую поверхность секции. Перетекание исходной смеси из секции в секцию, а также ввод ее в аппарат и вывод из аппарата при этом осуществляются через нижний коллектор. Перекр.ывающая пластина 10, расположенная в центре аппарата, имеет только одно отверстие для исходной смеси, которое находится в нижней части пластины.

Опорная пластина состоит из двух дренажных элементов 21 и 22, которые соединены друг с другом плоскостями и скреплены путем сваривания или склеивания. Рабочая поверхность пластины с двух сторон имеет перфорацию 23, выполненную в виде прорезей шириной 0,2 - 0,3 мм. С внутренней стороны дренажных элементов имеются канавки 24, расположенные под

0 углом 45° к продольной оси напротив прорезей перфораций. Торцовые стороны канавок соединены с каналом 25, проходящим по контуру и через центр перфорированной части дренажных элементов. Канал 25 сое5 диняет одно из отверстий 26 для пермеата с камерой сбора пермеата пластины. Количество отверстий для пермеата в пластине зависит от места нахождения секции в аппарате, в которую входит данная пласти0 на. Так, в 4-секционком аппарате пластины

первой и четвертой секций имеют по два

отверстия, а первой и третьей - по одному.

В 8-секционном аппарате пластины

первой и восьмой секций имеют по четыре

5 отверстия для пермеата, второй и седьмой - по три (не показано), третьей и шестой - по два, а четвертой и пятой - по одному.

Опорная пластина имеет два отверстия 27 для входа и выхода исходной смеси, ко0 торые расположены с торцовых сторон пластины и разделены одной или двумя перемычками. В каждую секцию входит по одной опорной пластине, в которой одно из отверстий для исходной смеси (нижнее) пе5 рекрь1то, что позволяет разделить секцию на два пакета, в которых исходная смесь течет параллельными потоками в двух противоположных направлениях (не показано). Ms фиг.11 показана опорная пластина,

0 состоящая из соединенных между собой трех соток: - .двух (28 и 30) с мелкими ячейками размером до 0,25 мм, расположенных с наружной стороны, и одной (29)- с крупными ячейками размером 5-7 мм ,

5 расположенной посредине. Пластина имеет четыре отверстия 26 для пермеата, расположенные с боковых сторон, и два отверст ия 27, разделенные перемычкой по центру, для исходной смеси , расположенные с торцо0 вых сторон пластины. Данная пластина так

же, как и опорная пластина, состоящая из

жестких дренирующих элементов может

.иметь различное количество отверстий для

пермеата (от одного и более) а зависимости

5 от нахождения ее в той или другой секции. По периметру и вокруг отверстий для пермеата и исходной смеси часть сетки заполнена герметиком или полимерным материалом. В сетке с крупными ячейками, расположенной между сетками с мелкими

ячейками.одно из отверстий для пермеата с внутренней стороны герметиком не перекрыто и сообщается с камерой сбора перме ата пластины.

. По месту заполнения герметиком или полимерным материалом все три сетки между собой склеены, образуя целостную конструкцию пластины.

Разделительная пластина состоит из центральной ребристой чйсти 31. двух перемычек 32 переточных каналов и периферийной части 33. Пластина имеет коллекторные отверстия 27 для исходной смеси, отверстия 26 для пермеата (от одного или более) в зависимости от места нахождения секции в аппарате, в которую входит разделительная пластина.

В зависимости от ширины разделительной пластины она может быть разделена в продольном направлении на две или три

зоны полосами 34, соединенными с перифе- рийной.частью пластины и имеющими ту же толщину. На .12 и 13 показан вариант с одной полосой, которая делит пластину на две зоны. Это обеспечивает большую жесткость центральной части. Между перемычками 32 переточных каналов и торцовыми сторонами ребристой центральной части 2tt пластины имеются зазоры 35. Центральная часть разделительной пластины в промежутках между полосами 34 с деух сторон снабжена продольными ребрами 36, высота которых на 0,2 - 0,3 мм меньше высоты межмембранного канала.

В углублениях между ребрами торцовые СТОРОНЫ центральной части, заос/грены, что уменьшает сопротивление потоку жидкости при входе ее в канал.

Перемычка 32 переточных каналов изготавливается отдельно и представляет собой прямоугольную пластину с рядом цилиндрических каналов 37, направленных вдоль ее плоскости перпендикулярно про-, дольной оси. Перемычки вставляются в спе- циальные посадочныегнезда

разделительной пластины и крепятся при помощи сварки.

Разделительная пластина может быть изготовлена литьевым методом в пресс- форме.

Мембранный аппарат работает следующим образом.

Разделяемая жидкая смесь подается в аппарат через штуцер 19 и далее поступает в нижний коллектор, котор.ый образуется отверстиями 27 для исходной смеси при сборке аппарата, Из коллектора обрабатываемая жидкость параллельными потоками поступает в межмембранные каналы пакета секции. При этом она проходит через пере45 55

мычки 32 переточных каналов разделительных пластин и в каждом канале попадает на заостренную торцовую сторону центральной части 31 разделительной пластины. 5По выходе из межмембранного канала

обрабатываемая жидкость проходит через .перемычку 32 переточных каналов, расположенную с противоположной стороны разделительной пластины, и поступает в верхний 10 коллектор для исходной смеси, обрэзован- при сборке аппарата отверстиями 27. Далее исходная смесь поступает в следующий пакет секции, в котором аналогичным путем гфоходит по межмембранным кана- 15 лзм в нижний коллектор.

Переход исходной смеси из секции в секцию осущестапяется через нижний коллектор. Из мембранного аппарата концентрат выходит через штуцер 20, расположенный в нижней 20 части коллекторной плиты 6.

Пермеат проходит через перфорацию 23 и поступает в камеру сбора пермеата опорной пластины. В опорной пластине пермеат по канавкам 24 проходит в канал 25 5 и направляется .к одному из отверстий 26 для пермеата, которое соединено этим каналом с камерой сбора. Отверстия 26 для neprvieaTa при сборке аппарата образуют . г олле чтсфы 11-14, по которым отводится 0 пермеэт индивидуально из каждой секции. Выход пермеата из аппарата осуществляется через штуцеры 15 - 18.

Перепад давления на мембранах регулируется в каждой секции отдельно путем 5 изменения давления в пермеатных магистралях. В соответствии с этим отводы 15-18 пермеата снабжены 1змер 1тельной и регулирующей аппаратурой (не показана).

Посекционный вывод пермеата из аппа- рзта позволяет увеличить поеерхн ость ап- парзта и скорость потока жидкости в межмембрэнном канале, поддерживая при этом оптимальный перепад давления на мембранах индивидуально в-каждой сек- ции. Конструкция разделительной пластины обеспечивает равномернг е распределение жидкости в.канале, разрушение осадка на мембране и снижение сопротивления потоку жидкости при входе ее в межмембранный канал. Все это в целом позвол.чет повысить .эффективность процесса разделения, получить постоянную производительность в процессе работы аппарата и улучшить его эксплуатационные показатели. Ф о рмула изобретен и.я

Мембранный аппарат, содержащий набор мембранных элементов, СОСТОРЩИХ из опорной пластины с камерой сбора пермеата и двух полупроницаемых мембран, разде- лительные пластины с периферийными

уплотнительными выступами и продольными ребрами в центральной части, сжатые, между двумя фланцами коллекторные отверстия для потока исходной смеси и коллекторные отверстия потока пермеата, соединенные с камерами сбора пермеата, отличающийся тем, что, с целью стабилизации производительности аппарата, набор мембранных элементов и разделительных пластин снабжен центральной перекрывающей пластиной, в которой выполнены коллекторные отверстия для потока исходной смеси, и разделен на секции, камеры сбора пермеата каждой из которых соединены с различными коллекторными отверстиями для потока пермеата.

Изобретение касается разделения жидких смесей. Оно может быть использовано для концентрирования или очистки белковых растворов, соков и сточных вод. Цель изобретения - увеличение эффективности и стабилизация работы аппарата. Сущность изобретения заключается в том, что каждая секция мембранного аппарата снабжена индивидуальным отводом пермеата, а в опорной пластине из всех имеющихся отверстий для пермеата только одно соединено с камерой сбора пермеата в опорной пластине, в разделительной пластине торцовые стороны центральной ее части в углублениях между ребрами заострены и образуют зазоры с перемычками переточных каналов. В центре аппарата между секциями установлена перекрывающая пластина, посредством которой коллектор пермеата разделен на две изолированные между собой части с отводами из них жидкости, направленными в противоположные стороны. Опорная пластина может быть выполнена из соединенных между собой трех сеток - двух с мелкими ячейками размером до 0,25 мм², расположенных снаружи, и одной с крупными ячейками размером 5 - 7 мм², расположенной посередине, в которой одно из отверстий для пермеата соединено с камерой сбора пермеата опорной пластины. 18 ил.

19

-

Фи2.1

0 Фиг.2

10

/

д 9 / /

15

Л. ч

..А-А

5-5

о:,-

.L

/- // К///

/

/

г.4

.5

4-;

.

-,

Ц

W

I

Фиг.д

21

11

25

24

Ы f Р|

I I г.

Фиг. 10

Фиг.11

26

21

22 Z3

27 26

J/

51

ъг jj

26

52 -S5

,34 д6

32

фиг. 11

д6

Фиг. 17

Фиг. 18