мембранный аппарат

Формула изобретения

Мембранный аппарат, содержащий размещенные в корпусе полупроницаемые мембраны, чередующиеся с подложками и проставками, и штуцеры для подачи и отвода обрабатываемой среды и для отвода пермеата, отличающийся тем, что он снабжен контейнерами для размещения мембран, установленными в корпусе друг на друге с возможностью соприкосновения с его стенками, диффузором для подачи и конфузором для отвода обрабатываемой среды, штуцером для подачи удаляющий пермеат среды, при этом каждый контейнер выполнен в виде параллелепипеда с четырьмя сплошными боковыми стенками и решетчатым днищем, мембраны выполнены в виде изогнутых рукавов и размещены на днищах контейнеров, концы рукавов закреплены в стенках контейнеров, соприкасающихся со стенками корпуса, подложки установлены внутри рукавов и выполнены в виде лент из пористого гибкого материала, простеганных жесткой нитью и протянутых по всей длине рукава, а штуцеры для отвода пермеата и подачи удаляющей пермеат среды сообщаются с полостями рукавов и закреплены в стенках контейнеров, соприкасающихся со стенками корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разработке способов и аппаратуры для разделения жидких и газовых смесей, в частности, к аппаратам для мембранного разделения.

Известно большое число разнообразных мембранных аппаратов с расположенными параллельно друг другу плоскими мембранами, закрепленными на рамках, опорах и т. п.

Однако эти аппараты достаточно сложны в сборке и при эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для разделения жидких или газообразных смесей, включающее корпус, в котором одна на другой стенкой уложены дисковые опоры с укрепленными между ними мембранами. Объем опор заполнен пористым материалом, служащим подложкой для мембраны и дренажом для отвода пермеата. Между соседними опорами вставлены пористые проницаемые распорки (проставки). Опоры содержат периферийные выемки, которые в соседних опорах расположены со смещением. Внутренние объемы опор соединены со спускным каналом для пермеата. Обрабатываемый поток проходит последовательно вдоль поверхностей всех мембран, а пермеат выводится из внутренних объемов опор по спускному каналу.

Основными недостатками данного устройства являются сложность изготовления, сборки и эксплуатации аппарата, так как, во-первых, необходимо предварительное изготовление большого числа опор, пористых подложек и отдельных листов мембран и сборка из них мембранных элементов; во-вторых, сборка мембранных элементов в аппарате требует не только соответствующей ориентации, но и герметичного подключения значительного количества (десятков и даже сотен) внутренних объемов опор к линиям отвода пермеата и, в-третьих, при выходе из строя хотя бы одной мембраны необходима разборка всего пакета опор, т. е. разборка всего аппарата.

Цель изобретения упрощение изготовления, сборки и эксплуатации аппарата.

Цель достигается тем, что в известный аппарат, содержащий размещенные в корпусе полупроницаемые мембраны, чередующиеся с подложками и проставками, и штуцеры для подачи и отвода обрабатываемой среды и отвода пермеата, введены установленные в корпусе с возможностью соприкосновения с его стенками друг на друге контейнеры для размещения мембран, диффузор для подачи и конфузор для отвода обрабатываемой среды и штуцер для подачи удаляющей пермеат среды. При этом каждый контейнер выполнен в виде параллелепипеда с четырьмя сплошными боковыми стенками и решетчатым днищем, а концы рукавов закреплены в стенках контейнеров, соприкасающихся со стенками корпуса. Подложки установлены внутри рукавов и выполнены в виде лент из пористого гибкого материала, простеганных жесткой нитью и протянутых по всей длине рукава. Штуцеры для отвода пермеата и подачи удаляющей пермеат среды сообщаются с полостями рукавов и закреплены в стенках контейнеров, соприкасающихся со стенками корпуса.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает упрощение изготовления, сборки и эксплуатации, так как во-первых, аппарат изготавливается из минимального числа деталей и узлов, технологичных и простых (контейнеров, мембран в виде рукавов, подложек и проставок); во-вторых, сборка аппарата заключается в выполнении простых и технологичных операций: введении в рукава подложек в виде лент из пористого гибкого материала, закреплении концов рукавов в боковых стенках контейнеров, складывании рукавов в изогнутую фигуру (с установкой проставок), сборке контейнеров, установке контейнеров в корпус и присоединении к нему диффузора, конфузора и штуцеров; в-третьих, практически исключены негерметичности (перетекания среды в полости отвода пермеата), так как уплотнению (путем заклеивания) подвергаются только концевые части рукавов; в-четвертых, при повреждении какой-либо мембраны поиск осуществляется просто и надежно путем подачи в корпус небольшого избыточного давления и подключения щупа поочередно к штуцерам для отвода пермеата всех контейнеров и, в-пятых, легко может быть осуществлена замена поврежденного или засорившегося рукава путем изъятия из корпуса контейнера с этим рукавом и замены исправным рукавом.

На фиг. 1 представлен мембранный аппарат; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2.

Аппарат включает корпус 1, полупроницаемые мембраны в виде изогнутых рукавов 2-5, разделяющих объем корпуса на ряд параллельных полостей 6 для подачи обрабатываемой среды, контейнеры 7-10, в которых расположены рукава 2-5, диффузор 11 для подачи обрабатываемой среды, конфузор 12 для отвода обрабатываемой среды, проставки 13, установленные в полостях 6, подложки в виде лент 14, простеганных жесткой нитью 15, штуцеры 16 и 17 для отвода пермеата и подачи удаляющей пермеат среды и прокладки 18 под штуцеры 16 и 17. Каждый контейнер 7-10 состоит из решетчатого днища 18, четырех сплошных боковых стенок 19-22, в двух из которых (19 и 20) с помощью вставок 23 с каналами 24 закреплены концы рукавов 2-5, и крепежных винтов 25. Внутренний объем рукавов 2-5 состоит из серии параллельных полостей 26 для удаления пермеата.

При сборке аппарата в уложенные на плоскости рукава 2-5 вводятся подложки в виде лент 14, простеганных нитью 15. Концы рукавов 2-5 закрепляют (заклеивают) в двух стенках 19 и 20 вместе с вставками 23. Затем складывают рукава 2-5 в пакеты с установкой между их звеньями проставок 13. Укладывают пакеты на решетчатые днища 18 контейнеров и собирают контейнеры (свинчивают стенки 19-22 и днища 18 между собой). Далее устанавливают контейнеры 7-10 в корпус 1 и присоединяют к нему диффузор 11, конфузор 12 и штуцера 16 и 17.

Аппарат работает следующим образом.

Обрабатываемая среда через диффузор 11 распpеделяется по полостям 6 между звеньями рукавов 2 и 3, проходит вдоль поверхностей мембран и выходит через решетчатые днища 18 контейнеров 7 и 8 к полостям 6 между звеньями рукавов 4 и 5. Далее поток обрабатываемой среды протекает вдоль поверхностей мембран, установленных в контейнерах 9 и 10, проходит через днища этих контейнеров и удаляется через конфузор 12 из аппарата. Удаляющая среда (газ) продувается по зазорам между пористыми гибкими лентами 14 по полостям 16 и вытесняет проникшие через мембраны компоненты в каналы 24 во вставках 23 и далее в штуцера 16 для отвода пермеата.