Мембранный аппарат для разделения многокомпонентных смесей Советский патент 1991 года по МПК B01D63/04 

Изобретение относится к аппаратам для диффузного разделения многокомпонентных жидких или газовых смесей с испрльзованием полых волокон и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышения степени разделения.

На фиг.1 представлена конструкция аппарата; на фиг.2 - конструкция мембранного элемента в стадии его изготовления.

Аппарат содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 для подвода и отвода разделяемой

смеси, два пучка 4 и 5 полых волокон различной проницаемости, центральную опору 6, две уплотняющие торцовые перегородки 7 и 8, две уплотнительные шайбы 9 и 10 и две крышки 11 и 12 с патрубками 13 и 14 соответственно.

Пучки 4 и 5 полых волокон различных проницаемостей укладывают в полотна 15 и 16 параллельно к центральной опоре или под различными углами к ней и/или друг к

ДРУГУПолотна 15 и 16 укладывают друг на друга со смещением относительно оси элемента на величину толщины перегородок 7

ON Ю

ю

Os

го

Os

и 8 с образованием с каждой стороны внутреннего 17 и внешнего 18 рядов торцов полотен. Обмазка компаундом осуществляется только у внутренних рядов 17 торцов поло- тен 15 и 16 на ширину будущих перегородок 7 и 8, причем внутренние ряды 17 торцов полотен 15 и 16 заделываются в перегородки 7 и 8. За счет смещения полотен 15 и 16 два других ряда торцов полотен - внешние 18 остаются открытыми и выведены за перегородки 7 и 8. Открытые торцы волокон раз- личных проницаемостей направлены в противоположные стороны по оси элемента. Далее полотна сворачивают в рулон. Компаунд при затвердевании образует уплотняющие перегородки. Мембранный элемент, полученный при затвердевании, устанавливают в корпус 1, закрепляют уплотняющие перегородки / и 8 в уплотни- тельных шайбах 9 и 10 и закрывают торцы корпуса 1 крышками 11 и 12.

Аппарат работает следующим образом.

В корпус 1 через патрубок 2 подают под давлением исходную смесь. На полых волокнах пучков 4 и 5 различных проницаемостей, материалы которых селективны к целевым компонентам, происходит разделение смеси. Прошедшие через стенки волокон под действием перепада давлений целевые компоненты отводятся по внутренним каналам полых волокон пучков 4 и 5 и собираются в противоположных торцах корпуса под крышками 11 и 12 и через патрубки 13 и 14 отводятся для дальнейшего использования,

Смесь, не прошедшая через стенки волокон и обедненная целевыми компонентами (если компонентов более двух), выводится из аппарата через патрубок 3.

Предлагаемая конструкция мембранного аппарата по сравнению с известной позволяет повысить эффективность разделения многокомпонентной смеси газов. Эффективность разделения смеси газов характеризуется степенью извлечения и чистотой извлекаемых компонентов и обеспечивается следующими конструктивными особенностями предлагаемого аппарата. В известных аппаратах с пучками волокон различных проницаемостей зоны разделения смеси разнесены в объеме аппарата и разделяемая смесь последовательно проходит обе зоны. При этом при разделении смеси отбор целевых компонентов осуществляется поочередно, что приводит к повышению поляризации концентрации труднопроницаемых компонентов в каждой зоне и, как следствие, к снижению чистоты извлекаемых компонентов В отличие от этих аппаратов в предлагаемом аппарате зоны разделения смеси

совмещены в объеме аппарата. При этом легкопроницаемые компоненты смеси извлекаются одновременно на разных типах волокон и концентрации легкопроницаемых компонентов снижаются одновременио, что приводит к уменьшению поляризации концентрации труднопроницаемых компонентов и, как следствие, к повышению чистоты извлекаемых компонентов.

В известных аппаратах с пучками волокон различных проницаемостей укладка пучков полых волокон произведена не упорядочение, в силу чего при прохождении разделяемой смеси через волокна образуются застойные зоны в пучках волокон и из-за этого не обеспечивается одновременное количественное и качественное разделение смеси газов. В предлагаемом аппарате укладка пучков волокон в полотна

со смоткой их в рулон произведена упорядочение, в силу чего при прохождении разделяемой смеси через чередующиеся слои волокон различных проницаемостей застойные зоны не образуются и благодаря

этому обеспечивается более высокая степень количественного и качественного извлечения целевых компонентов. Движение потоке, разделяемой смеси через чередующиеся спои волокон в режиме многоступенчатого контакта в предлагаемом аппарате аналогичен процессу ректификации с многоступенчатым контактом фаз на тарелках, где с увеличением числа тарелок увеличивается как степень извлечения целевых компонентов, так и их чистота (концентрация).

Формула изобретения 1. Мембранный аппарат для разделения многокомпонентных смесей, содержащий

корпус с патрубками, два пучка полых волокон, концы которых закреплены в двух торцовых перегородках, и две крышки с патрубками, отличающийся тем, что, с целью повышения степени разделения,

пучки выполнены из волокон различной проницаемости, один из концов которых заглушен, при этом в каждой торцовой перегородке закреплены открытые концы одного пучка и заглушенные концы другого пучка.

2. Аппарат по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я

тем, что пучки полых волокон выполнены в виде полотен, совместно смотанных в рулон.

Фиг.I

Изобретение относится к аппаратам для диффузионного разделения многокомпонентных жидких или газовых смесей с использованием полых волокон и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. Мембранный аппарат включает корпус с патрубками, два пучка полых волокон различных проницаемостей, две уплотняющих перегородки и две крышки с патрубками. Пучки полых волокон выполнены в виде полотен, смотанных в рулон, торцы волокон каждого из полотен с одной стороны закреплены в перегородках, а с другой выведены за пределы противоположных перегородок. Волокна различных проницаемостей могут располагаться под углом к оси аппарата и/или друг к другу. При прохождении через многослойный ряд чередующихся полотен, образованных волокнами различной проницаемости, исходная смесь практически одновременно обедняется теми компонентами смеси, которые селективно извлекаются волокнами, имеющими различные проницаемости. Увеличивается степень разделения и повышается концентрация выделяемых компонентов. 1 з.п,ф-лы, 2 ил. сл С