мембранный аппарат

Формула изобретения

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус, крышки и блоки трубчатых мембранных элементов, концы которых герметизированы в цилиндрических трубных решетках, отличающийся тем, что корпус выполнен в сечении прямоугольным и снабжен вертикальными перегородками, разделяющими его на рабочие камеры, каждый блок трубчатых мембранных элементов снабжен торцевыми крышками с патрубками и кольцевыми уплотнительными элементами, а также опорными кольцами с внутренней конической поверхностью, при этом опорные кольца расположены попарно соосно на внешних сторонах двух стенок корпуса и жестко закреплены на них, блоки трубчатых мембранных элементов установлены в рабочих камерах корпуса в шахматном порядке так, что кольцевые уплотнительные элементы расположены между внешней цилиндрической поверхностью трубных решеток и внутренней конической поверхностью опорных колец, а торцевые крышки прижаты к кольцевым уплотнительным элементам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разработке методов и средств разделения газов и жидкостей, в частности к аппаратам для мембранного разделения.

Известно значительное число мембранных аппаратов трубчатого типа (авт. св. СССР N 1261685, кл. В 01 D 63/06, 1986, ЕПВ заявка N 0166994, В 01 D 53/22, 13/04, 1986 и др. ), в которых мембранные элементы установлены в трубных решетках без возможности их замены, например вклеены.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности устройству является аппарат, содержащий две трубные плиты, с которыми скреплены цилиндрические корпуса, сообщающиеся между собой каналом, крышки с патрубками ввода и вывода разделяемой смеси, и заглушки, установленные в монтажных каналах. Концы трубчатых мембранных элементов загерметизированы в цилиндрических трубных решетках.

Этот аппарат работает следующим образом. Разделяемая смесь через один из патрубков подается в полость одного из торцовых блоков, а из нее в центральные каналы мембранных элементов первого мембранного блока, после чего разделяемая смесь последовательно проходит через мембранные элементы всех блоков и выводится из аппарата по патрубку, соединенному с крышкой, установленной на втором торцовом блоке. Пермеат из цилиндрических корпусов по каналам отводится из аппарата.

Основными недостатками данного аппарата являются сложность его изготовления, сборки и эксплуатации, так как, во-первых, каждому мембранному блоку необходим отдельный корпус и все корпуса должны быть жестко и герметично соединены с торцовыми блоками, а сами торцовые блоки требуют выполнения прецизионных монтажных каналов; во-вторых, установка мембранных блоков в аппарат при сборке (замене) достаточно сложна, так как при этом требуется их перемещение через протяженные монтажные каналы и цилиндрический корпус без повреждения мембранных элементов блока и поверхностей монтажных каналов; в-третьих, на каждый мембранный блок необходимо по четыре уплотнителя (два на цилиндрической трубной решетке и два на заглушках); в-четвертых, аппарат предполагает возможность подачи разделяемого потока только к центральным каналам мембранных элементов, а мембранные блоки включены последовательно, что снижает единичную мощность аппарата и требует параллельной установки большого числа аналогичных аппаратов.

Задача изобретения упрощения изготовления, сборки и эксплуатации аппарата.

Это достигается тем, что в известном мембранном аппарате, содержащем корпус, крышки и блоки трубчатых мембранных элементов, концы которых герметизированы в цилиндрических трубных решетках, корпус выполнен прямоугольным и снабжен вертикальными перегородками, разделяющими его на рабочие камеры, а каждый блок трубчатых мембранных элементов снабжен торцевыми крышками с патрубками, кольцевыми уплотнительными элементами и опорными кольцами с внутренней конической поверхностью. Опорные кольца расположены попарно-соосно на внешних сторонах двух противоположных стенок корпуса и жестко закреплены на них. Блоки трубчатых мембранных элементов установлены в рабочих камерах корпуса в шахматном порядке, кольцевые уплотнительные элементы расположены между внешней цилиндрической поверхностью трубных решеток и внутренней конической поверхностью опорных колец, а торцевые крышки прижаты к кольцевым уплотнительным элементам. Предлагаемое техническое решение обеспечивает упрощение изготовления, сборки и эксплуатации аппарата за счет, во-первых, использования минимального числа технологичных деталей и узлов (корпус с опорными кольцами, торцовые крышки, кольцевые уплотнительные элементы и гайки) для закрепления мембранных блоков; во-вторых, применения единого корпуса для всех мембранных блоков и рационального размещения их в корпусе (с точки зрения повышения плотности упаковки и упрощения установки (снятия); в-третьих, упрощение введения (снятия) мембранных блоков в корпус, так как при этом необходимо переместить одну трубную решетку через короткое опорное кольцо, после чего мембранный блок легко перемещается по корпусу; в-четвертых, уплотнительные кольцевые элементы служат одновременно и для разделения рабочих камер и полостей в торцовых крышках, и для изоляции последних от атмосферы.

На чертеже представлен мембранный аппарат, разрез по корпусу поперек мембранных блоков и разрез А-А вдоль оси одного из мембранных блоков).

Аппарат состоит из корпуса 1, крышек 2 и 3 для подачи и удаления разделяемой смеси, вертикальных перегородок 4 и 5, разделяющих корпус 1 на чередующиеся рабочие камеры 6 и 7, опорных колец 8, торцовых крышек 9, гаек 10, навинченных на внешние поверхности опорных колец 8, кольцевых уплотнительных элементов 11 и мембранных блоков 12, каждый из которых включает по две цилиндрические трубные решетки 13 и 14 и мембранные элементы 15. Для удаления пермеата служат патрубки 16, а для подачи продувочного газа (жидкости) патрубки 17.

Сборка аппарата осуществляется следующим образом.

Размещают в корпусе 1 перегородки 4 и 5 и поочередно вводят в него через опорные кольца 8 мембранные блоки 12. С двух сторон каждого блока 12 устанавливают кольцевые уплотнительные элементы 11 и торцовыми крышками 9, перемещаемыми гайками 10, прижимают кольцевые уплотнительные элементы 11 к цилиндрическим поверхностям трубных решеток 13, 14 и коническим поверхностям опорных колец 8. После этого на корпусе размещают крышки 2 и 3 для подачи и отвода разделяемого потока.

Аппарат работает следующим образом.

Разделяемая смесь подается через крышку 2 в камеры 6 и 7, проходя по которым, поток разделяемой смеси обтекает внешние поверхности мембранных элементов 15. После прохождения всех мембранных элементов 15 блоков 12 разделяемая смесь выводится из аппарата через крышку 3. Определенные компоненты разделяемой смеси через селективные слои мембранных элементов 15 проникают в пористую основу этих элементов и далее попадают в центральные каналы. Подаваемые через патрубки 17 потоки газа (жидкости) удаляют проникшие компоненты (пермеат) из центральных каналов мембранных элементов 15 в патрубки 16 для отвода пермеата.