Мембранный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01D63/02 

Изобретение относится к технике разделения смесей с помощью полупроницаемых мембран, выполненных в виде полых волокон.

Целью изобретения является повышение качества разделения за счет снижения влияния концентрационной поляризации.

На фиг. 1 изображен мембранный аппарат; на фиг.2 - то же, с проницаемыми перегородками; на фиг.З - то же, с иным расположением входного и выходного отверстий.

Мембранный аппарат состоит из пучка 1 полых волокон, размещенного в цилиндрическом корпусе 2, и торцовых, крышек 3 и 4. Пучок 1 содержит множество полых волокон 5, расположенных вокруг центральной трубки 6 и закрепленных в концевых пробках 7 и 8 из смолы. Снаружи пучок 1 покрыт непроницаемой пленкой 9 и поддерживающей оболочкой 10. В центральной трубке 6 возле одной из торцовых пробок 8 выполнено несколько распределительных отверстий 11, размещенных равномерно по окружности трубки 6. С противоположной стороны возле торцовой пробки 7 выполнен кольцевой зазор 12 между краем непроницаемой пленки 9 и торцовой пробки 7.

В торцовой крышке 3 выполнен канал 13 вывода проникшего через стенки волокон пермеата. Между торцовой крышкой 3 и концевой пробкой 7 образована камера 14 сбора пермеата.

В торцовой крышке 4 имеются штуцер 15 для ввода разделяемой смеси и канал 16 для вывода концентрата. Центральная трубка 6 соединена с вводным штуцером 15 патрубком 17. Между корпусом 2 и непроницаемой пленкой 9 образовано кольцевое пространство 18; В одном из вариантов в

Ю Ю Ю

Ю

СА

концевых пробках 7 и 8 закреплены направляющие проницаемые перегородки 19, выполненные в виде цилиндров.

Мембранный аппарат работает следующим образом.

Разделяемую смесь подают через штуцер 15, По патрубку 17 она проходит в центральную трубку 6 и через отверстия 11 распределяется в радиальном направлении между полыми волокнами. Затем смесь движется в продольном направлении вдоль центральной трубки и полых волокон 5 и вблизи концевой пробки 7 выходит через кольцевой зазор 12 в кольцевое пространство 18, образованное непроницаемой пленкой 9 и корпусом 2. Проникающий через стенки волокон 5 пермеат собирается в камере и через канал 13 выводится из аппарата.. Оставшийся концентрат по кольцевому пространству 18 движется в противоположном направлении и через 16 также выводится из аппарата,

В варианте, изображенном на фиг.2, для лучшего распределения потока разделяемой смеси между волокнами установле- ны проницаемые перегородки 19, выполненные из ткани, грубых нетканых материалов и других проницаемых материалов,

На фиг.З представлен вариант выполне- ния аппарата, в котором распределительные отверстия 11 расположены на дальнем от места ввода разделяемой смеси конце центральной трубки 6. Аппарат в этом случае работает так же.

Преимущества предлагаемого аппарата заключаются в том, что весь поток разделяемой смеси распределяется среди полых волокон только на одном конце пучка, а не по всей длине центральной трубки. Благодаря этому возрастает линейная скорость протекания жидкости вдоль волокон, что уменьшает вредное влияние концентрационной поляризации и, соответственно, повышает

производительность аппарата и качество разделения.

Полые волокна в пучке целесообразно располагать под углом к оси аппарата, который не должен превышать 60°. В этом случае между волокнами не застревают твердые частички, которые могут находиться в потоке разделяемой смеси. Этот эффект наиболее значителен при угле наклона 45° и меньше.

Величина кольцевого зазора 12 должна быть не более 20% от длины пучка полых волокон, оптимально 0,4-5,0% длины.

Направляющие проницаемые перегородки 19 следует выполнять длиной 20-300 мм и толщиной 0,1-3 мм и устанавливать с зазором 1-20 мм.

Распределительные отверстия 11 в количестве не менее 2 целесообразно выполнять на расстоянии от концевых пробок, составляющем 0,2-30% толщины этих концевых пробок. Диаметр этих отверстий может составлять 5-50% внутреннего диаметра центральной трубки.

Выполнение этих рекомендаций позволит повысить эффективность работы мембранного аппарата.

Формула изобретения

Мембранный аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса, двух торцовых крышек с отверстиями для ввода разделяемой смеси и вывода продуктов, цилиндрического пучка полых селективно-проницаемых волокон, расположенных вокруг центральной перфорированной трубки, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества разделения путем снижения влияния концентрационной поляризации, перфорация в количестве не менее двух отверстий выполнена с одного края центральной трубки, а пучок полых волокон снабжен непроницаемым кожухом, открывающим пучок полых волокон со стороны, противоположной перфорированному краю центральной трубки.

Изобретение относится к устройствам для разделения смесей с помощью полупроницаемых мембран, выполненных в виде полых волокон. Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счет снижения вредного влияния концентрационной поляризации. Мембранный аппарат состоит из пучка полых волокон, размещенных вокруг центральной трубки и закрепленных в концевых пробках из смолы. Пучок обернут пленкой из непроницаемого материала таким образом, чтобы образовался зазор между краем пленки и концевой пробкой, и вставлен в цилиндрический корпус с торцовыми крышками. В центральной трубке выполнены распределительные отверстия только с одной стороны, противоположной зазору. Такая конструкция позволяет увеличить линейную скорость протекания потока разделяемой смеси вдоль волокон пучка. 3 ил.

12 6

8 15

фиг. /

Ч

1

13 14 12 19

9 Ю IB

Фиг. 2

7 11

8

16 / 4

13 ц 7

12 8

0U2.3