PL188715B1 - Aparat do destylacji membranowej - Google Patents

Abstract

1 Aparat do destylacji membranowej zawierający płytę oporową i dociskową, pomiędzy którymi umieszczone są membrany 1 płyty nośne połączone z kolektorami wejściowymi i wyjściowymi, znamienny tym, ze płyty (1, 2, 3) mają ścianki boczne (9), które tworzą ścianki kanałów rozprowadzających (8), o wysokości równej z krawędzią odpowiednio wpustu (17) lub wypustu (18), zaś pomiędzy ściankami bocznymi płyt (1, 2, 3) umieszczona jest membrana, mocowana na brzegach płyt (1, 2, 3) poprzez docisk wpustu (17) do uszczelki (19) oraz wielopunktowo wzdłuz całej powierzchni płyt, poprzez stykanie się wierzchołków ścianek bocznych (9) kanałów rozprowadzających (8) dwóch sąsiednich płyt, przy czym odległość pomiędzy ściankami kanałów jest od 1 do 20 razy większa od grubości ścianek bocznych (9), których wysokość jest mniejsza od połowy szerokości kanału, przy czym z obydwu końców wszystkich kanałów rozprowadzających znajdują się kolektory wewnętrzne (10) usytuowane wzdłuż przeciwległych boków płyt, prostopadle do kanałów rozprowadzających (8), które to kolektory przechodzą przez całą grubość płyty oraz są połączone ze wszystkimi kanałami rozprowadzającymi usytuowanymi na dolnej i górnej powierzchni płyty środkowej (3), ponadto kolektory (10) połączone są z króćcem, odpowiednio wlotowym (11) 1 wylotowym (12), przy czym króćce (11, 12) usytuowane są poniżej linii wyznaczonej przez dna kanałów rozprowadzających (8)

Description

Przedmiotem wynalazku jest aparat do destylacji membranowej, wykorzystywany do zagęszczania mieszaniny cieczy, roztworów i zawiesin oraz wydzielania z tych mieszanin ich lotnych składników, a także ich zatężania.

Znane są i stosowane aparaty z płaskimi membranami typu płyta-rama. Składają się one z naprzemiennie ułożonych trzech elementów: płyty nośnej, płaskiej membrany i płyty rozprowadzającej strumienie wewnątrz aparatu. Jakość pracy aparatu membranowego zależy głównie od rozwiązania hydrodynamiki przepływu cieczy w kanałach przymembranowych, stąd większość prezentowanych rozwiązań dotyczy konstrukcji płyty rozprowadzającej strumienie w aparacie membranowym.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 151 768 aparat do ultrafiltracji, w którym zastosowano płytę filtracyjną w kształcie rombu z zaokrąglonymi wierzchołkami. W pobliżu zaokrąglonych wierzchołków o ostrych kątach usytuowane są otwory przepływowe w kształcie trójkąta z zaokrąglonymi wierzchołkami. Na powierzchni płyty wyżłobione są kanały przepływowe rozchodzące się promieniowo od jednego otworu przepływowego do krótkiej osi rombu i schodzące się promieniowo do drugiego otwory przepływowego. W miarę rozchodzenia się kanałów od otworów przepływowych maleje ich głębokość a rośnie szerokość, w ten sposób, aby opór przepływu przez kanały na całej ich długości był stały.

Znane są również aparaty, w których płyta filtracyjna ma kształt prostokąta, jak opisany w polskim opisie patentowym nr 161 160. Aparat składa się z elementów filtracyjnych, z których każdy zawiera płytę, membran oraz przekładkę. Płyta z jednej strony ma wykonane rowki

188 715 doprowadzające filtrat do otworów wchodzących w skład kolektora odpływu filtratu, a z drugiej strony płytki, (wykonane są rowki usytuowane w dwóch rzędach biegnących wzdłuz otworów wchodzących w skład kolektora dopływu surowca i kolektora odpływu surowca, przy czym rzędy rowków są częściowo przykryte przekładką umieszczoną pomiędzy płytą a membraną.

Opisane aparaty przydatne do prowadzenia ciśnieniowych procesów separacji membranowej, jak ultrafiltracja czy odwrócona osmoza, mają zbyt małe rozmiary kanałów, aby mogły być zastosowane jako aparaty do destylacji membranowej. Wysokość kanału można zwiększyć przez zastosowanie grubszej przekładki, ale prowadzi to do mechanicznego zniszczenia nieodpartej membrany. Stosowane w celach zabezpieczenia siatki podpierające czy wzmacniające wprasowane bezpośrednio w membranę powodują obniżenie wydajności aparatów do destylacji membranowej.

Innym rozwiązaniem jest wypełnienie przestrzeni pomiędzy membranami przy pomocy falistych przekładek w kształcie naprzemiennie układających się wklęsłych i wypukłych figur. W opisie patentowym USA nr 3406096 przekładki te mają kształt kwadratów. Niedogodnością takiego rozwiązania jest ograniczenie dostępu cieczy przez wypukłą powierzchnię figury przylegającej do membrany.

Aparat płytowy według wynalazku zawierający płytę oporową i dociskową, pomiędzy którymi umieszczone są membrany i płyty nośne połączone z kolektorami wejściowymi i wyjściowymi charakteryzuje się tym, że płyty dolna, górna i środkowa mają ścianki boczne, które tworzą ścianki kanałów rozprowadzających, o wysokości równej z krawędzią odpowiednio wpustu lub wypustu. Pomiędzy ściankami bocznymi płyt umieszczona jest membrana, która jest mocowana nie tylko na brzegach płyt poprzez docisk wpustu do uszczelki, ale także wielopunktowo wzdłuż całej powierzchni płyt, poprzez stykanie się wierzchołków ścianek bocznych kanałów rozprowadzających dwóch sąsiednich płyt. Odległość pomiędzy ściankami kanałów rozprowadzających jest od 1 do 20 razy większa od grubości ścianek bocznych, zaś wysokość ścianek bocznych jest mniejsza od połowy szerokości kanału. Z obydwu końców wszystkich kanałów rozprowadzających znajdują się kolektory wewnętrzne usytuowane wzdłuz przeciwległych boków płyt, prostopadle do kanałów rozprowadzających. Kolektory przechodzą przez całą grubość płyty oraz są połączone ze wszystkimi kanałami rozprowadzającymi usytuowanymi na dolej i górnej powierzchni płyty. Ponadto kolektory połączone są z króćcem, odpowiednio wlotowym i wylotowym, przy czym króćce usytuowane są poniżej linii wyznaczonej przez dna kanałów rozprowadzających, czyli ich średnica wewnętrzna jest mniejsza od grubości płyty.. Króćce boczne połączone są z zewnętrznymi kolektorami zbiorczymi, wejściowymi i wyjściowymi, które pełnią rolę czterech króćców przyłączeniowych modułu. Korzystnie wierzchołki ścianek bocznych kanałów rozprowadzających są zaokrąglone. Korzystnie płyty dolna, górna i środkowe są kwadratowe i dwie sąsiadujące ze sobą ułożone są kanałami krzyżującymi się pod kątem 90°. Korzystnie płyta górna i dolna ma kanały rozprowadzające tylko z jednej strony płyty, a kolektor wewnętrzny otwarty jest tylko od tej strony.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia aparat w półwidoku i półprzekroju, fig. 2 przedstawia płytę środkową w widoku z góry, fig. 3 przedstawia płytę środkową z boku w półwidoku i w półprzekroju wzdłuż linii cięcia B-B, fig. 4 przedstawia płytę środkową z boku w półwidoku i półprzekroju, wzdłuz linii cięcia A-A.

Aparat według wynalazku składa się z płyty dolnej 1 i górnej 2 oraz umieszczonych między nimi naprzemiennie płyt środkowych 3 i membran 4, które są umieszczone pomiędzy płytą oporową 5 i dociskową 6 i ściągnięte śrubami mocującymi 7. Aparat jest uszczelniony przy pomocy uszczelki 19, zamontowanej dookoła górnej części każdej płyty. Płyty posiadają równoległe kanały rozprowadzające 8 o szerokości dwukrotnie większej od grubości ich ścianek bocznych 9. Kanały rozprowadzające 8 rozmieszczone są w każdej płycie w taki sposób, ze przy montażu, ścianki boczne 9 kanałów rozprowadzających 8, dwóch przeciwległych płyt stykają się ze sobą tworząc przestrzeń kanału pomiędzy sobą i jednocześnie dociskają jedne do drugich znajdującą się pomiędzy nimi membranę 4. Z dwóch przeciwległych stron płyt

188 715 wykonane są prostokątne podłużne otwory, prostopadłe do kanałów rozprowadzających 8, pełniące rolę wewnętrznego kolektora 10, doprowadzającego oraz odprowadzającego. Każda płyta aparatu wyposażona jest w króciec wlotowy 11 oraz wylotowy 12. Co drugi króciec wlotowy jest przyłączony do kolektora wejściowego 13 a pozostałe do kolektora wejściowego 14. Króćce wyjściowe przyłączone są podobnie, to jest króćce płyt przyłączonych króćcami wejściowymi do kolektora 13 połączone są z kolektorem wyjściowym 15, a pozostałe do kolektora wyjściowego 16. Poszczególne płyty posiadają wpust 17 i wypusty 18 wchodzące przy montażu aparatu jedno w drugie, co zapewnia stabilność konstrukcji. Aparat służy do otrzymywania wody destylowanej z wody surowej. Gorącą wodę surową pompuje się do jednego z kolektorów wejściowych 14, skąd przez króćce wlotowe 11 wpływa do kolektora wewnętrznego 10, którym rozpływa się do kanałów rozprowadzających 8 i przepływa wzdłuż płyty, po obydwu jej stronach, do przeciwległego kolektora wewnętrznego 10, z którego odpływa króćcem wylotowym 12 do kolektora zbiorczego 16. Podczas przepływu przez kanały rozprowadzające 8 gorąca woda surowa kontaktuje się z powierzchnią membrany 4, przez którą jej część odparowuje i dyfunduje w kierunku kanałów płyty po drugiej stronie membrany. Zimny destylat wpływa do aparatu przez kolektor 13 i króćcami 11 wpływa do kolektora wewnętrznego 10, skąd rozpływa się na poszczególne kanały 8. Króćcami 12 połączonymi z kolektorem 15 destylat odpływa z aparatu. Destylat może mieć też odwrócony kierunek przepływu, to jest wpływać kolektorem 15 a dopływać kolektorem 13. Możliwa jest również zamiana kolektorów, czyli woda surowa może płynąć kolektorami 13 i 15, a destylat kolektorem 14 i 16.

188 715

Fig.2

Fig.3

Fig.4

188 715

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Aparat do destylacji membranowej zawierający płytę oporową i dociskową, pomiędzy którymi umieszczone są membrany i płyty nośne połączone z kolektorami wejściowymi i wyjściowymi, znamienny tym, że płyty (1, 2, 3) mają ścianki boczne (9), które tworzą ścianki kanałów rozprowadzających (8), o wysokości równej z krawędzią odpowiednio wpustu (17) lub wypustu (18), zaś pomiędzy ściankami bocznymi płyt (1, 2, 3) umieszczona jest membrana, mocowana na brzegach płyt (1, 2, 3) poprzez docisk wpustu (17) do uszczelki (19) oraz wielopunktowo wzdłuż całej powierzchni płyt, poprzez stykanie się wierzchołków ścianek bocznych (9) kanałów rozprowadzających (8) dwóch sąsiednich płyt, przy czym odległość pomiędzy ściankami kanałów jest od 1 do 20 razy większa od grubości ścianek bocznych (9), których wysokość jest mniejsza od połowy szerokości kanału, przy czym z obydwu końców wszystkich kanałów rozprowadzających znajdują się kolektory wewnętrzne (10) usytuowane wzdłuż przeciwległych boków płyt, prostopadle do kanałów rozprowadzających (8), które to kolektory przechodzą przez całą grubość płyty oraz są połączone ze wszystkimi kanałami rozprowadzającymi usytuowanymi na dolnej i górnej powierzchni płyty środkowej (3), ponadto kolektory (10) połączone są z króćcem, odpowiednio wlotowym (11) i wylotowym (12), przy czym króćce (11, 12) usytuowane są poniżej linii wyznaczonej przez dna kanałów rozprowadzających (8).
2. 2. Aparat według zastrz, 1, znamienny tym, że wierzchołki ścianek bocznych (9) kanałów rozprowadzających (8) są zaokrąglone.
3. 3. Aparat według zastrz, 1, znamienny tym, że płyty (1, 2, 3) są kwadratowe i dwie sąsiadujące ze sobą ułożone są kanałami (8) krzyżującymi się pod kątem 90°.
4. 4. Aparat według zastrz, 1, znamienny tym, że płyta górna (1) i dolna (2) ma kanały rozprowadzające (8) tylko z jednej strony płyty, a kolektor wewnętrzny otwarty jest tylko od tej strony.