мембранный аппарат

Формула изобретения

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус, торцевые крышки с патрубками, трубные решетки, трубчатые мембранные элементы и средство для крепления последних в трубных решетках, отличающийся тем, что трубные решетки установлены параллельно оси корпуса и одна из них выполнена съемной, а средство для крепления мембранных элементов выполнено в виде уплотнительных прокладок, нажимных втулок, установленных на торцах мембранных элементов, расположенных на трубных решетках перегородок с отверстиями для размещения нажимных втулок и резьбовых втулок для фиксации торцов мембранных элементов в отверстиях перегородок, в которых выполнена ответная резьба для резьбовых втулок, при этом отверстия последних выполнены коническими с площадью поперечного сечения, увеличивающейся в сторону стенок корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области способов и устройств для разделения газов и жидкостей, в частности к системам для мембранного разделения.

Из большого числа известных аппаратов трубчатого типа наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является мембранный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с патрубком для подачи разделяемой смеси, две торцовые крышки с патрубками для отвода фильтрата (пермеата) две трубные решетки, в которых закреплены (заклеены) концы коаксиально расположенных трубчатых мембранных элементов и патрубок для отвода разделяемой смеси, жестко закрепленный на одной из трубных решеток и пропущенный через одну из торцовых крышек. По всей длине мембранных элементов выполнены переточные каналы в виде щелей, соединяющих последовательно напорные камеры, образуемые между мембранными элементами. Разделяемая смесь последовательно проходит все напорные камеры, при этом в переточных каналах поток поворачивает на 180^о, а из последней (центральной) камеры поток обедненной разделяемой смеси выводится по оси аппарата через патрубок. Прошедшие через мембраны соединения (пермеат) по пористому телу мембранных элементов выводится к торцам этих элементов, собирается в камерах торцовых крышек и удаляются через патрубки из аппарата. Основными недостатками известного аппарата являются недостаточная надежность и сложность изготовления, сборки и эксплуатации, так как: во-первых, аппарат состоит не из однотипных мембранных элементов, а из большого числа элементов различных диаметров, что при изготовлении и сборке значительно увеличивает номенклатуру используемой оснастки; во-вторых, при использовании в аппарате высокопроизводительных мембран эффективность аппарата снижается за счет значительного гидравлического сопротивления пористой основы элементов, и поэтому требуется либо увеличение толщины стенки элемента, либо уменьшение его длины; в-третьих, при повреждении покрытия мембранного элемента невозможно определить какой из элементов вышел из строя, так как к выступающей из трубной решетки торцовой части мембранного элемента практически невозможно герметично присоединить щуп течеискателя; в-четвертых, крепление мембранных элементов в трубных решетках путем их вклеивания не позволяет заменять элементы без повреждения их или других элементов.

Цель изобретения повышение надежности, упрощение изготовления, сборки и эксплуатации.

Цель достигается тем, что в аппарате, содержащем корпус, торцовые крышки с патрубками, трубные решетки, трубчатые мембранные элементы и средство для крепления последних в трубных решетках, трубные решетки установлены параллельно оси корпуса и одна из них выполнена съемной. Средство для крепления мембранных элементов выполнено в виде уплотнительных прокладок, нажимных втулок, установленных на торцах мембранных элементов, расположенных на трубных решетках перегородок с отверстиями для размещения нажимных втулок и резьбовых втулок для фиксации торцов мембранных элементов в отверстиях перегородок, в которых выполнена ответная резьба для резьбовых втулок, при этом отверстия последних выполнены коническими с площадью поперечного сечения увеличивающейся в сторону стенок корпуса. Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение надежности, упрощение изготовления, сборки и эксплуатации, так как: во-первых, легко может быть определен поврежденный мембранный элемент путем подключения щупа течеискателя к коническим отверстиям в резьбовых втулок; во-вторых, поврежденный мембранный элемент может быть снят с аппарата без повреждения его или соседних элементов; в-третьих, надежно и без перекосов осуществляется уплотнение мембранных элементов в трубных решетках.

На фиг. 1 представлен мембранный аппарат (разрез Б-Б на фиг. 2), на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Аппарат состоит из корпуса 1, торцовых крышек 2, 3 для подачи и отвода разделяемой среды, двух трубных решеток 4, 5, одна из которых (5) съемная, а другая (4) жестко соединена с корпусом 1, мембранных элементов 6, уплотнительных прокладок 7, нажимных втулок 8, резьбовых втулок 9, двух перегородок 10, 11 с резьбовыми отверстиями, в которых расположены нажимные 8 и резьбовые 9 втулки, съемные стенки 12, 13 с полостями 14, 15, штуцеров 16, 17 для отвода пермеата и подачи удаляющей пермеат среды, прокладок 18-22 и патрубков 23, 24 для подачи и отвода разделяемой среды, соединенных с торцовыми крышками 2 и 3.

Сборка аппарата осуществляется следующим образом. В каналы трубной решетки 4 (трубная решетка 5 и торцовые крышки 2, 3 еще не установлены на корпусе 1) поочередно вводят одним концом мембранные элементы 6. Надевают на введенные концы уплотнительные прокладки 7 и нажимные втулки 8, затем устанавливают перегородку 10 и, ввинчивая в нее резьбовые втулки 9, фиксируют мембранные элементы 6 в трубной решетке 4. С противоположной стороны в центральные каналы мембранных элементов 6 вставляют технологические центрирующие стержни и на свободные концы элементов 6 надевают трубную решетку 5, закрепляя ее на корпусе 1. Снимают технологические центрирующие стержни и в каналы трубной решетки 5 на концы элементов 6 устанавливают уплотнительные прокладки 7 и нажимные втулки 8. Фиксируют перегородку 11 на трубной решетке 5 и, ввинчивая резьбовые втулки 9 в отверстия перегородки 11, герметизируют мембранные элементы 6 сначала в трубной решетке 5, а затем, дополнительно перемещая резьбовые втулки 9 в перегородке 10, окончательно герметизируют элементы 6 в каналах трубной решетки 4. Далее закрепляют стенки 12, 13 и торцовые крышки 2, 3.

Работает предлагаемый аппарат следующим образом. Разделяемая смесь через торцовую крышку 2 подают к мембранным элементам 6. Обтекая внешние поверхности этих элементов, поток разделяемой смеси проходит между элементами 6 и удаляется через торцовую крышку 3. Определенные компоненты из разделяемой смеси селективно проникают через мембраны в пористую основу мембранных элементов 6 и далее в их центральные каналы. Подаваемый через штуцер 17 и полость 15 поток продувочного газа поступает в центральные каналы мембранных элементов 6 и, проходя по ним, выносит проникшие компоненты (пермеат) в полость 14 и далее через штуцер 16 из аппарата.