мембранный аппарат для очистки газов и жидкостей

Формула изобретения

1. МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ, содержащий корпус с крышкой и трубопроводами подачи раствора и отвода концентрата и пермеата, в котором последовательно установлены мембранные элементы с полыми стяжными болтами для отвода пермеата, отличающийся тем, что снабжен воронкой, соединенной узкой частью с трубопроводом вывода концентрата и широкой частью через фланец с нижним мембранным элементом, при этом трубопровод подачи раствора соединен с полостью, образованной между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью воронки.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что снабжен направляющими пластинами, установленными между торцами мембранных элементов под углом к оси аппарата, при этом пространство между мембранными элементами соединено с полостью, образованной между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью воронки посредством регулируемого дросселирующего устройства.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что снабжен стопорным кольцом, а на корпусе выполнен выступ с кольцевой проточкой, диаметр которой меньшей диаметра стопорного кольца.

4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что торец трубопровода подачи раствора в месте соединения с корпусом выполнен скошенным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратам для разделения жидких сред с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в химический, пищевой и микробиологической промышленности, а также для очистки технологических сточных вод, обессоливания и концентрирования различных растворов.

Известно устройство для обработки жидкости, содержащее подводящий трубопровод, пластинчатый модуль, работающий по принципу обратного осмоса, трубопроводы для концентрата и пермеата, и отличающееся тем, что в пластинчатом модуле расположены элементы завихрения, а в подводящем трубопроводе запорный орган для регулирования количества протекающей жидкости (заявка ФРГ N 3841594, кл. В 01 D 61/08, 1990).

Данное устройство характеризуется простотой конструкции, однако, такая конструкция недостаточно надежна из-за сложности достижения герметичности плоскопараллельного мембранного элемента и требует увеличения толщины и материалоемкости внешних пластин мембранного модуля, так как внутри создается рабочее давление, а с внешней стороны аппарат находится под атмосферным.

Наиболее близким к изобретению является аппарат для очистки газов и жидкостей методом обратного осмоса, содержащий корпус с крышкой, в которой выполнены каналы для подачи очищаемой среды и отвода концентрата и пермеата. Внутри корпуса установлены последовательно несколько плоскопараллельных мембранных элементов в виде заполненных мембранами прямоугольных коробов. Пермеат удаляется из аппарата по трубе, соединенной с мембранными элементами полыми стяжными болтами.

В данном устройстве очищаемая среда поступает через канал в крышке в зазор между корпусом и мембранными элементами, движется к противоположному концу корпуса, поворачивается здесь на 180^о и через открытые торцы коробов проникает внутрь мембранных элементов, где очищается с помощью мембран.

Недостатком устройства является образующаяся при обтекании полых стяжных пермеатоотводящих болтов неравномерность скоростей потока обрабатываемой жидкости вдоль всей поверхности мембран, ведущая к образованию застойных зон и отложений на мембранах, достигающих 10-15% от общей поверхности мембран при возрастании скорости потока жидкости до рабочей. Устройство может работать только в горизонтальном положении для исключения захвата потоком взвешенных частиц, которые, оседая на мембранах, вызывают снижение их проницаемости. Это приводит к неэффективному использованию производственных площадей и неудобно при эксплуатации мембранного аппарата. При прекращении работы взвеси также оседают на мембранах.

Задача изобретения повышение надежности работы мембранных элементов и удобства обслуживания мембранного аппарата.

Это достигается тем, что в мембранном аппарате для очистки газов и жидкостей, содержащем корпус с крышкой и трубопроводами подачи раствора и отвода концентрата и пермеата, в котором последовательно установлены мембранные элементы с полыми стяжными болтами для отвода пермеата, аппарат снабжен воронкой, соединенной узкой частью с трубопроводом вывода концентрата и широкой частью через фланец с нижним мембранным элементом, при этом трубопровод подачи раствора сообщен с полостью, образованной между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью воронки, и снабжен направляющими пластинами, установленными между торцами мембранных элементов под углом к оси аппарата, при этом пространство между мембранными элементами сообщено с полостью, образованной между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью воронки посредством регулируемого дросселирующего устройства и снабжен стопорным кольцом, на корпусе выполнен выступ с кольцевой проточкой, диаметр которого меньше диаметра стопорного кольца, а торец трубопровода подачи раствора в месте соединения с корпусом выполнен скошенным.

Оснащение мембранного аппарата воронкой, соединенной узкой частью с трубопроводом вывода концентрата и широкой частью через фланец с нижним мембранным элементом, и сообщение трубопровода подачи раствора с полостью, образованной между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью воронки, позволяет дополнительно осадить взвешенные частицы из жидкости, подаваемой на мембранное разделение, что обеспечивает повышение надежности работы мембранных элементов за счет исключения образования отложений на мембранах.

Оснащение мембранного аппарата направляющими пластинами, установленными между торцами мембранных элементов под углом к оси аппарата, и сообщение пространства между мембранными элементами с полостью, образованной между внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью воронки, посредством регулируемого дросселирующего устройства обеспечивает выравнивание скоростей по всему сечению мембранных элементов, что повышает производительность последних за счет исключения застойных зон на участках мембран между стяжными болтами и достижение равенства скоростей в последовательно расположенных мембранных элементах, компенсирует уменьшение потока из-за отбираемого пермеата на втором и следующих за ним мембранных элементах путем подпитки потока из подающего трубопровода.

Оснащение мембранного аппарата стопорным кольцом и выполнение на корпусе выступа с кольцевой проточкой, диаметр которого меньше диаметра стопорного кольца, обеспечивает снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления затвора, соединяющего корпус с крышкой и удобство его обслуживания.

Выполнение торца трубопровода подачи раствора в месте соединения с корпусом скошенным вызывает закрутку потока за счет взаимодействия с внешней поверхностью воронки по касательной, что обеспечивает более эффективное отделение взвешенных частиц за счет действия центробежных сил. Это повышает эффективность и надежность работы мембранного аппарата.

На фиг. 1 показан аппарат, продольный разрез; на фиг.2 то же, вариант изготовления аппарата; на фиг.3 сечение А-А на фиг.2.

Аппарат состоит из корпуса 1, соединенного с крышкой 2 и снабженного трубопроводом 3 подачи очищаемой среды и трубопроводом 4 отвода концентрата, в котором установлены последовательно мембранные элементы 5 в виде заполненных мембранами прямоугольных коробов, например, типа МПФ-7,5 с полыми стяжными болтами для отвода пермеата, соединенными с трубопроводами 6. В корпусе 1 установлена воронка 7, нижней частью подсоединенная к отводящему концентрат трубопроводу 4, а верхней к фланцу 8, соединенному с нижним мембранным элементом 5. Трубопровод 3 подачи раствора выполнен со скошенным торцом 9. Между торцами мембранных элементов 5 установлены направляющие пластины 10, развернутые под углом к оси аппарата по ходу жидкости, пространство между торцами мембранных элементов 5 сообщается с полостью, заключенной между крышкой аппарата 2 и мембранными элементами, посредством дросселя в виде регулирующего вентиля 11. Крышка 2 снабжена выступом 12 с диаметром, меньшим диаметра стопорного кольца 13, установленного в расточке корпуса 1 и снабжена уплотнительным кольцом 14.

Мембранный аппарат работает следующим образом.

После установки в корпусе 1 мембранного элемента 5 крышка 2 устанавливается в корпусе 1, после чего устанавливается стопорное кольцо 13. Через трубопровод 3 в аппарат подается очищаемая жидкость, при этом в полости аппарата создается избыточное давление благодаря уплотнению 14, которое вытесняет крышку 2 из расточки корпуса 1 до тех пор, пока выступ 12 не войдет до упора в кольцо 13. Поступающая по трубопроводу 3 очищаемая жидкость, выходя из скошенного торца 9, отражается от внешней поверхности конуса 7, что вызывает закручивание потока, благодаря чему из потока под действием центробежных сил взвешенные частицы отбрасываются к стенке крышки 2 и опускаются в нижнюю часть корпуса 1. Поток очищаемой жидкости омывает с внешней стороны мембранные элементы 5, отражается от верхнего торца крышки 2 и через мембранные элементы 5 и фланец 8 поступает в патрубок отвода концентрата 4. При этом очищенная жидкость через полые стяжные болты мембранных элементов 5 и трубопроводы 6 выводится из аппарата. При протекании в мембранном элементе раствор оттесняется к периферии центральными полыми стяжными болтами, поэтому на выходе из мембранного элемента скорость потока в центре уменьшается по сравнению со скоростью по краям, что компенсируется воздействием на поток пластин 10. Падение расхода жидкости в последующих мембранных элементах компенсируется подачей жидкости в пространство между мембранными элементами через вентиль 11.

Предлагаемый аппарат обеспечивает повышение надежности за счет исключения разборки подводящих и отводящих трубопроводов высокого давления и равномерности потока через мембранные элементы, а также обеспечивает удобство обслуживания.