RU115239U1

RU115239U1 - MEMBRANE GAS SEPARATING MODULE

Info

Publication number: RU115239U1
Application number: RU2011151098/05U
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Гулянский; Николай Леонидович Докучаев; Александр Александрович Котенко; Евгений Геннадьевич Крашенинников; Сергей Владимирович Потехин; Михаил Михайлович Челяк
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Грасис"
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-04-27

Abstract

1. Мембранный газоразделительный модуль, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус, каналы для ввода разделяемой газовой смеси, вывода продукта и вывода пермеата, нижнюю крышку с каналом ввода разделяемой газовой смеси и установленный с образованием полости для продукта в цилиндрическом корпусе мембранный картридж, выполненный в виде пучка полых волокон, расположенных внутри цилиндрической гильзы вокруг осевой перфорированной трубы, подключенной к каналу ввода разделяемой газовой смеси, и двух торцевых герметизирующих заливок, верхней и нижней, в которых закреплены концы волокон, причем на нижнюю торцевую заливку картриджа установлена крышка с образованием с нижней торцевой заливкой полости, сообщающейся с входами внутренних каналов полых волокон, при этом с внешней стороны верхней торцевой заливки картриджа расположена полость для пермеата, сообщающаяся с выходами внутренних каналов полых волокон и с каналом вывода пермеата, на цилиндрический корпус установлена верхняя крышка с каналом для пермеата, при этом полость для пермеата образована между верхней крышкой и верхней торцевой заливкой картриджа, уплотненной относительно внутренней цилиндрической поверхности цилиндрического корпуса, канал вывода продукта выполнен в нижней части цилиндрического корпуса, а канал ввода разделяемой газовой смеси подключен к перфорированной трубе посредством патрубка, выполненного на крышке картриджа, входящего в расточку в нижней крышке и уплотненного относительно ее цилиндрической поверхности, причем между нижней крышкой и крышкой картриджа расположен упругий компенсатор, обеспечиваю� 1. Membrane gas separation module containing a vertically located cylindrical body, channels for the input of the separated gas mixture, the output of the product and the output of the permeate, the bottom cover with the channel for the input of the separated gas mixture and the membrane cartridge installed to form a cavity for the product in the cylindrical body, made in the form of a beam hollow fibers located inside a cylindrical sleeve around an axial perforated pipe connected to the channel for introducing a separated gas mixture, and two end sealing fillings, upper and lower, in which the ends of the fibers are fixed, and a cover is installed on the lower end fill of the cartridge with the formation of a lower end fill cavity communicating with the inputs of the inner channels of hollow fibers, while on the outer side of the upper end filling of the cartridge there is a cavity for the permeate, communicating with the outputs of the inner channels of the hollow fibers and with the permeate outlet channel, the upper I a cover with a channel for permeate, while the cavity for permeate is formed between the top cover and the upper end filling of the cartridge, sealed against the inner cylindrical surface of the cylindrical body, the product outlet channel is made in the lower part of the cylindrical body, and the channel for entering the separated gas mixture is connected to a perforated pipe by means of a branch pipe made on the cartridge lid, entering into the bore in the lower lid and sealed against its cylindrical surface, and between the lower lid and the cartridge lid there is an elastic compensator, providing

Description

Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.The utility model relates to the field of separation of gas mixtures using semipermeable membranes and can be used in gas, oil, chemical and other industries.

Из описания к патенту ЕР 1374974 (см. фиг.1 патента) известен мембранный газоразделительный модуль, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус, каналы для ввода разделяемой газовой смеси, вывода продукта и вывода пермеата, нижнюю крышку с каналом ввода разделяемой газовой смеси, и установленный с образованием полости для продукта в цилиндрическом корпусе мембранный картридж, выполненный в виде пучка полых волокон, расположенных внутри цилиндрической гильзы вокруг осевой перфорированной трубы, подключенной к каналу ввода разделяемой газовой смеси, и двух торцевых герметизирующих заливок, верхней и нижней, в которых закреплены концы волокон, причем на нижнюю торцевую заливку картриджа установлена крышка с образованием с нижней торцевой заливкой полости, сообщающейся с входами внутренних каналов полых волокон, при этом с внешней стороны верхней торцевой заливки картриджа расположена полость для пермеата, сообщающаяся с выходами внутренних каналов полых волокон и с каналом вывода пермеата.From the description of patent EP 1374974 (see FIG. 1 of the patent) a membrane gas separation module is known comprising a vertically arranged cylindrical body, channels for introducing a shared gas mixture, product outlet and permeate outlet, a lower cover with a channel for introducing a shared gas mixture, and installed with the formation of a cavity for the product in a cylindrical body, a membrane cartridge made in the form of a bundle of hollow fibers located inside a cylindrical sleeve around an axial perforated pipe connected to the input channel p gas mixture, and two end sealing seals, upper and lower, in which the ends of the fibers are fixed, and a cover is installed on the lower end filling of the cartridge with the formation of a cavity with a lower end filling that communicates with the inputs of the internal channels of the hollow fibers, while on the outside of the upper a permeate cavity is located at the end face of the cartridge, communicating with the outputs of the internal channels of the hollow fibers and with the permeate output channel.

К недостаткам известного мембранного газоразделительного модуля следует отнести сложность конструкции, что затрудняет его сборку, настройку и ремонт, например, замену картриджа.The disadvantages of the known membrane gas separation module include the complexity of the design, which makes it difficult to assemble, configure and repair, for example, replacing the cartridge.

Техническим результатом заявленного технического решения является упрощение конструкции с обеспечением удобства сборки, настройки и ремонта.The technical result of the claimed technical solution is to simplify the design while ensuring ease of assembly, adjustment and repair.

Данный технический результат обеспечивается за счет того, что в мембранном газоразделительном модуле, содержащем вертикально расположенный цилиндрический корпус, каналы для ввода разделяемой газовой смеси, вывода продукта и вывода пермеата, нижнюю крышку с каналом ввода разделяемой среды, и установленный с образованием полости для продукта в цилиндрическом корпусе мембранный картридж, выполненный в виде пучка полых волокон, расположенных внутри цилиндрической гильзы вокруг осевой перфорированной трубы, подключенной к каналу ввода разделяемой газовой смеси, и двух торцевых герметизирующих заливок, верхней и нижней, в которых закреплены концы волокон, причем на нижнюю торцевую заливку картриджа установлена крышка с образованием с нижней торцевой заливкой полости, сообщающейся с входами внутренних каналов полых волокон, при этом с внешней стороны верхней торцевой заливки картриджа расположена полость для пермеата, сообщающаяся с выходами из внутренних каналов полых волокон и с каналом вывода пермеата, на цилиндрический корпус установлена верхняя крышка с каналом для пермеата, при этом полость для пермеата образована между верхней крышкой и верхней торцевой заливкой картриджа, уплотненной относительно внутренней цилиндрической поверхности цилиндрического корпуса, канал вывода продукта выполнен в нижней части цилиндрического корпуса, а канал ввода разделяемой газовой смеси подключен к перфорированной трубе посредством патрубка, выполненного на крышке картриджа и входящего в расточку в нижней крышке," а " также уплотненного относительно ее цилиндрической поверхности, причем между нижней крышкой и крышкой картриджа расположен упругий компенсатор, обеспечивающий поджатие картриджа к верхней крышке.This technical result is ensured by the fact that in the membrane gas separation module containing a vertically arranged cylindrical body, channels for introducing a shared gas mixture, product outlet and permeate outlet, a lower cover with a channel for introducing a shared medium, and installed with the formation of a cavity for the product in a cylindrical a membrane cartridge made in the form of a bundle of hollow fibers located inside a cylindrical sleeve around an axial perforated pipe connected to the input channel p of the divided gas mixture, and two end sealing seals, the upper and lower, in which the ends of the fibers are fixed, and a cover is installed on the lower end filling of the cartridge with the formation of a cavity with a lower end filling that communicates with the inputs of the internal channels of the hollow fibers, while on the outside of the upper a permeate cavity is located at the end of the cartridge’s filling, communicating with the exits from the internal channels of the hollow fibers and with the permeate output channel, the top cover with the channel for permeate, while the permeate cavity is formed between the upper cover and the upper end filling of the cartridge, sealed relative to the inner cylindrical surface of the cylindrical body, the product outlet channel is made in the lower part of the cylindrical body, and the input channel of the shared gas mixture is connected to the perforated pipe by means of a pipe made on the cover of the cartridge and the bore in the bottom cover, "a" is also sealed relative to its cylindrical surface, and between the bottom cover and the cover of the cartridge is located a resilient compensator providing preload to the upper cover of the cartridge.

В мембранном газоразделительном модуле упругий компенсатор может быть выполнен в виде пружины.In the membrane gas separation module, the elastic compensator can be made in the form of a spring.

Кроме того, в мембранном газоразделительном модуле каналы для вывода продукта, ввода разделяемой газовой смеси и вывода пермеата выполнены с патрубками, оснащенными фланцами для подключения к соответствующей арматуре.In addition, in the membrane gas separation module, the channels for outputting the product, introducing the shared gas mixture and outputting the permeate are made with nozzles equipped with flanges for connection to the corresponding fittings.

С целью увеличения эффективности газоразделения в крышке картриджа может быть выполнен канал, соединяющий полость между крышкой и нижней торцевой заливкой с полостью для продукта, с установленным в нем дроссельным элементом.In order to increase the efficiency of gas separation in the cartridge cover, a channel can be made connecting the cavity between the cover and the lower end filling with the cavity for the product, with a throttle element installed in it.

Для обеспечения возможности подбора, дроссельный элемент в канале крышки картриджа может быть выполнен съемным, например, установлен на резьбе в канале крышки картриджа.To enable selection, the throttle element in the channel of the cartridge cover may be removable, for example, mounted on a thread in the channel of the cartridge cover.

В мембранном газоразделительном модуле на внешней поверхности цилиндрического корпуса могут быть диаметрально закреплены два опорных элемента, выполненные с возможностью крепления цилиндрического корпуса в вертикальном положении.In the membrane gas separation module on the outer surface of the cylindrical body, two support elements can be diametrically fixed, made with the possibility of mounting the cylindrical body in a vertical position.

На фиг. представлен продольный разрез мембранного газоразделительного модуля.In FIG. a longitudinal section of a membrane gas separation module is presented.

Мембранный газоразделительный модуль содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус 1, канал 2 для ввода разделяемой газовой смеси, канал 3 для вывода продукта и канал 4 для вывода пермеата, нижнюю крышку 5, объединенную с каналом ввода 2 разделяемой газовой смеси, и установленный с образованием полости 6 для продукта в цилиндрическом корпусе 1 мембранный картридж 7, выполненный в виде пучка полых волокон 8, расположенных внутри цилиндрической гильзы 9 вокруг осевой перфорированной трубы 10, подключенной к каналу 2 ввода разделяемой среды, и двух торцевых герметизирующих заливок 11 и 12, верхней и нижней, соответственно, в которых закреплены концы пучков волокон 8, причем на нижнюю торцевую заливку 12 картриджа 7 установлена крышка 13 с образованием с нижней торцевой заливкой 12 полости 14, сообщающейся с входами внутренних каналов полых волокон 8, при этом с внешней стороны верхней торцевой заливки 11 картриджа 7 расположена полость 15 для пермеата, сообщающаяся с выходами внутренних каналов полых волокон и с каналом 4 вывода пермеата, на цилиндрический корпус 1 установлена верхняя крышка 16 с каналом 4 для пермеата, при этом полость 15 для пермеата образована между верхней крышкой 16 и верхней торцевой заливкой 11 картриджа 7, уплотненной относительно внутренней цилиндрической поверхности цилиндрического корпуса 1, канал вывода продукта 3 выполнен в нижней части цилиндрического корпуса 1, а канал 2 ввода разделяемой газовой смеси подключен к перфорированной трубе 10 посредством патрубка 17, выполненного на крышке 13 картриджа 7 и входящего в расточку 18 в нижней крышке 5, а также уплотненного относительно ее цилиндрической поверхности, причем между нижней крышкой 5 и крышкой картриджа 13 расположен упругий компенсатор 19, обеспечивающий поджатие картриджа 7 к верхней крышке 16.The membrane gas separation module comprises a vertically arranged cylindrical body 1, a channel 2 for introducing a shared gas mixture, a channel 3 for outputting a product and a channel 4 for outputting a permeate, a lower cover 5 combined with an input channel 2 of a shared gas mixture, and installed to form a cavity 6 for of product in a cylindrical housing 1, a membrane cartridge 7 made in the form of a bundle of hollow fibers 8 located inside a cylindrical sleeve 9 around an axial perforated pipe 10 connected to a shared input channel 2 medium, and two end sealing seals 11 and 12, the upper and lower, respectively, in which the ends of the fiber bundles 8 are fixed, and a cover 13 is mounted on the lower end filling 12 of the cartridge 7 to form a cavity 14 with the lower end filling 12, which communicates with the inputs of the internal channels of hollow fibers 8, while on the outer side of the upper end fill 11 of the cartridge 7 is located a cavity 15 for permeate, communicating with the outputs of the internal channels of the hollow fibers and with the channel 4 output permeate, on the cylindrical body 1 is installed an open cover 16 with a channel 4 for permeate, while a cavity 15 for permeate is formed between the upper cover 16 and the upper end fill 11 of the cartridge 7, sealed relative to the inner cylindrical surface of the cylindrical body 1, the output channel 3 of the product is made in the lower part of the cylindrical body 1, and the input channel 2 of the shared gas mixture is connected to the perforated pipe 10 by means of a pipe 17 made on the cover 13 of the cartridge 7 and included in the bore 18 in the bottom cover 5, as well as sealed relative to its cylindrical th surface, and between the bottom lid and the cover 5 of the cartridge 13 is disposed a resilient compensator 19 providing preload cartridge 7 to the top cover 16.

В мембранном газоразделительном модуле упругий компенсатор 19 может быть выполнен в виде пружины.In the membrane gas separation module, the elastic compensator 19 can be made in the form of a spring.

Кроме того, в мембранном газоразделительном модуле каналы 2, 3 и 4 для ввода разделяемой газовой смеси, вывода продукта и вывода пермеата образованы патрубками 20, оснащенными фланцами 21 для подключения к соответствующей арматуре.In addition, in the membrane gas separation module, channels 2, 3, and 4 for introducing a shared gas mixture, product outlet, and permeate outlet are formed by nozzles 20 equipped with flanges 21 for connection to the corresponding fittings.

В крышке 13 картриджа может быть выполнен канал 22, соединяющий полость 14 между крышкой 13 и нижней торцевой заливкой 12 картриджа 7 с полостью 6 для продукта, с установленным в нем дроссельным элементом 23.In the lid 13 of the cartridge, a channel 22 may be formed connecting the cavity 14 between the lid 13 and the lower end fill 12 of the cartridge 7 with the cavity 6 for the product, with the throttle element 23 installed therein.

Посредством канала 22 часть продукта из полости 6 поступает в полость 14 для продувки внутренних каналов полых волокон 8, с целью увеличения эффективности газоразделения.Through the channel 22, part of the product from the cavity 6 enters the cavity 14 to purge the internal channels of the hollow fibers 8, in order to increase the efficiency of gas separation.

Дроссельный элемент 23 в канале 22 крышки 13 картриджа 7 может быть выполнен съемным, например, установлен на резьбе в канале 22 крышки 13 картриджа 7. Это позволит путем подбора дроссельного элемента 23 осуществлять регулирование количества подаваемого на продувку газа.The throttle element 23 in the channel 22 of the cover 13 of the cartridge 7 can be removable, for example, mounted on a thread in the channel 22 of the cover 13 of the cartridge 7. This will allow the selection of the throttle element 23 to control the amount of gas supplied to the purge.

В мембранном газоразделительном модуле на внешней поверхности цилиндрического корпуса 1 могут быть диаметрально закреплены два опорных элемента 24, выполненных с возможностью крепления цилиндрического корпуса 1 в вертикальном положении.In the membrane gas separation module on the outer surface of the cylindrical body 1 can be diametrically fixed two support elements 24, made with the possibility of mounting the cylindrical body 1 in a vertical position.

Мембранный газоразделительный модуль работает следующим образом.Membrane gas separation module operates as follows.

Мембранный газоразделительный модуль используется для разделения газовой смеси с целью получения продукта, например, из воздуха азота, а также для осушки воздуха или природного газа и для удаления из природного газа иных примесей, например, гелия, водорода, углекислого газа и т.д.The membrane gas separation module is used to separate the gas mixture in order to obtain the product, for example, from nitrogen air, as well as to dry the air or natural gas and to remove other impurities from natural gas, for example, helium, hydrogen, carbon dioxide, etc.

Разделяемая газовая смесь по каналу 2 поступает через патрубок 17 картриджа 7 в перфорированную трубу 10 и далее через перфорацию в полость гильзы 9, где расположены газоразделительные полые волокна 8. Отделяемая от газовой смеси часть газа (пермеата) проникает через полупроницаемое покрытие полых волокон 8 в их внутренние каналы и из этих каналов поступает в полость 15 для пермеата. Из полости 15 для пермеата по каналу 4 пермеат выводится из мембранного газоразделительного модуля. Непроникший газ из полости гильзы 9 поступает в полость 6 для продукта, из которой он выводится по каналу 3 к потребителю.The gas mixture to be separated passes through channel 2 through the nozzle 17 of the cartridge 7 into the perforated tube 10 and then through the perforation into the cavity of the sleeve 9, where the gas-separating hollow fibers are located 8. The part of the gas (permeate) that is separated from the gas mixture penetrates through the semipermeable coating of the hollow fibers 8 into them internal channels and from these channels enters the cavity 15 for permeate. From the permeate cavity 15, permeate is withdrawn from the membrane gas separation module through channel 4. Non-penetrated gas from the cavity of the sleeve 9 enters the cavity 6 for the product, from which it is discharged through the channel 3 to the consumer.

Конструкция мембранного газоразделительного модуля позволяет осуществить замену картриджа 7, дроссельного элемента 23 непосредственно на рабочем месте. Наличие упругого компенсатора 19 повышает надежность конструкции, как в процессе работы, так и при транспортировке мембранного газоразделительного модуля.The design of the membrane gas separation module allows the replacement of the cartridge 7, the throttle element 23 directly at the workplace. The presence of an elastic compensator 19 increases the reliability of the design, both during operation and during transportation of the membrane gas separation module.

Claims

1. A membrane gas separation module comprising a vertically arranged cylindrical body, channels for introducing a shared gas mixture, outputting a product and outputting permeate, a lower cover with a channel for introducing a shared gas mixture and a membrane cartridge configured to form a cavity for the product in a cylindrical body, made in the form of a beam hollow fibers located inside a cylindrical sleeve around an axial perforated pipe connected to the input channel of the shared gas mixture, and two end seals fillings, upper and lower, in which the ends of the fibers are fixed, and a cover is installed on the lower end fill of the cartridge with the formation of a cavity with a lower end fill that communicates with the inputs of the internal channels of the hollow fibers, while a permeate cavity is located on the outside of the upper end fill of the cartridge In communication with the exits of the internal channels of the hollow fibers and with the permeate outlet channel, a top cover with a channel for permeate is installed on the cylindrical body, while the cavity for permeate is formed between the upper cover and the upper end filling of the cartridge, sealed relative to the inner cylindrical surface of the cylindrical body, the product outlet channel is made in the lower part of the cylindrical body, and the input channel of the shared gas mixture is connected to the perforated pipe by means of a nozzle made on the cover of the cartridge, which is included in the bore in the lower the lid and sealed relative to its cylindrical surface, and between the lower lid and the cartridge lid there is an elastic compensator, providing Press the cartridge toward the top cover.

2. The membrane gas separation module according to claim 1, characterized in that the elastic compensator is made in the form of a spring.

3. The membrane gas separation module according to claim 1, characterized in that the channels for outputting the product, introducing a shared gas mixture and outputting the permeate are formed by nozzles equipped with flanges for connection to the corresponding fittings.

4. The membrane gas separation module according to claim 1, characterized in that a channel with a throttle element is made in the cartridge cover, communicating the cavity between the cover and the bottom end filling with a cavity for the product.

5. The membrane gas separation module according to claim 4, characterized in that the throttle element in the channel of the cartridge cover can be made removable, for example, mounted on a thread in the channel of the cartridge cover.

6. The membrane gas separation module according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the cylindrical body two support elements can be diametrically fixed, made with the possibility of mounting the cylindrical body in a vertical position.