RU120372U1

RU120372U1 - MEMBRANE GAS SEPARATION UNIT

Info

Publication number: RU120372U1
Application number: RU2011151102/05U
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: 2012-09-20

Abstract

1. Мембранный газоразделительный блок, содержащий коллектор отвода пермеата, коллектор разделяемой исходной газовой смеси, патрубки для ввода разделяемой исходной газовой смеси, патрубки для вывода пермеата и патрубки для вывода продукта, отличающийся тем, что он содержит коллектор отвода продукта, по меньшей мере, два мембранных газоразделительных модуля с цилиндрическим корпусом и крышками, подключенных к коллектору разделяемой исходной газовой смеси, снабженных патрубками отвода продукта, патрубками ввода разделяемой исходной газовой смеси и патрубками вывода пермеата, при этом патрубки отвода пермеата снабжены запорными устройствами, патрубки отвода продукта и патрубки ввода разделяемой исходной газовой смеси снабжены запорно-регулирующими устройствами и подключены между коллектором разделяемой исходной газовой смеси и коллектором отвода продукта, а упомянутые запорные и запорно-регулирующие устройства подключены к соответствующим патрубкам с помощью металлорукавов. ! 2. Блок по п.1, отличающийся тем, что в нем мембранные модули и коллекторы установлены на пространственной металлической раме. ! 3. Блок по п.1, отличающийся тем, что в нем мембранные газоразделительные модули установлены вертикально на силовой балке, соединенной с пространственной металлической рамой, с расположением патрубков подвода разделяемой исходной газовой смеси снизу, патрубков вывода продукта в нижней части цилиндрических корпусов и патрубков вывода пермеата вверху с подключением его к коллектору отвода пермеата через запорно-регулирующее устройство, причем упомянутые коллекторы расположены горизонтально, а запо� 1. A membrane gas separation unit containing a permeate outlet collector, a separable initial gas mixture collector, nozzles for introducing a separated initial gas mixture, nozzles for permeate discharge and product discharge nozzles, characterized in that it contains a product discharge collector, at least two membrane gas separation modules with a cylindrical body and covers, connected to the manifold of the separated initial gas mixture, equipped with branch pipes for the product withdrawal, branch pipes for the input of the separated initial gas mixture and branch pipes for the permeate withdrawal, while the branch pipes for the permeate withdrawal are equipped with locking devices, the branch pipes for the product withdrawal and the branch pipes for the inlet of the divided initial gas gas mixture are equipped with shut-off and control devices and are connected between the collector of the separated initial gas mixture and the manifold of the product outlet, and the mentioned shut-off and shut-off-control devices are connected to the corresponding branch pipes using metal hoses. ! 2. The unit according to claim 1, characterized in that the membrane modules and manifolds are installed on a spatial metal frame. ! 3. The unit according to claim 1, characterized in that the membrane gas separation modules are installed vertically on a power beam connected to a spatial metal frame, with the location of the supply pipes of the separated initial gas mixture from the bottom, the product outlet pipes in the lower part of the cylindrical bodies and the outlet pipes permeate at the top with its connection to the collector of the permeate outlet through a locking and regulating device, and the said collectors are located horizontally, and

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.

Известен мембранный газоразделительный блок, содержащий диффузионные элементы, подключенные к коллектору отвода пермеата и установленные в цилиндрическом корпусе, коллектор разделяемой исходной газовой смеси, образованный стенками корпуса и проставками, установленными, между диффузионными элементами, в котором корпус снабжен патрубками для ввода разделяемой исходной газовой смеси, патрубком для вывода пермеата и патрубком для вывода продукта (патент РФ на изобретение №2063264).Known membrane gas separation unit containing diffusion elements connected to the permeate drain manifold and installed in a cylindrical body, a collector of a shared source gas mixture formed by body walls and spacers installed between diffusion elements, in which the body is equipped with nozzles for introducing a shared source gas mixture, a pipe for outputting permeate and a pipe for outputting the product (RF patent for the invention No. 2063264).

К недостаткам известного мембранного газоразделительного блока следует отнести сложность замены диффузионных элементов (для этого необходимо полностью демонтировать корпус аппарата; причем для доступа к внутренним элементам, может потребоваться демонтаж остальных), и невозможность оперативной замены отдельных элементов без полной остановки процесса газоразделения.The disadvantages of the known membrane gas separation unit include the difficulty of replacing diffusion elements (for this it is necessary to completely dismantle the apparatus body; moreover, access to the internal elements may require the dismantling of the rest), and the inability to quickly replace individual elements without completely stopping the gas separation process.

Техническим результатом полезной модели является повышение ремонтопригодности установки, оперативной сменяемости мембранных модулей.The technical result of the utility model is to increase the maintainability of the installation, the operational replaceability of membrane modules.

Данный технический результат достигается за счет того, что мембранный газоразделительный блок, содержит коллектор отвода пермеата, коллектор разделяемой исходной газовой смеси, патрубки для ввода разделяемой исходной газовой смеси, патрубки для вывода пермеата и патрубки для вывода продукта, отличающийся тем, что он содержит коллектор отвода продукта, по меньшей мере, два мембранных газоразделительных модуля с цилиндрическим корпусом и крышками, подключенных к коллектору разделяемой исходной газовой смеси, снабженных патрубками отвода продукта, патрубками ввода разделяемой исходной газовой смеси и патрубками вывода пермеата, при этом патрубки отвода пермеата снабжены запорными устройствами, патрубки отвода продукта и патрубки ввода разделяемой исходной газовой смеси снабжены запорно-регулирующими устройствами и подключены между коллектором разделяемой исходной газовой смеси и коллектором отвода продукта, а упомянутые запорные и запорно-регулирующие устройства подключены к соответствующим патрубкам с помощью металлорукавов.This technical result is achieved due to the fact that the membrane gas separation unit contains a permeate outlet manifold, a collector of a divided source gas mixture, nozzles for introducing a shared initial gas mixture, nozzles for outputting permeate and nozzles for outputting a product, characterized in that it contains an outlet manifold product, at least two membrane gas separation modules with a cylindrical body and covers, connected to the collector of a shared initial gas mixture, equipped with exhaust pipes yes of the product, nozzles for introducing the shared source gas mixture and nozzles for outputting the permeate, while the nozzles for removing the permeate are equipped with locking devices, nozzles for the outlet of the product and nozzles for introducing the shared initial gas mixture are equipped with shut-off and regulating devices and are connected between the collector of the separated initial gas mixture and the manifold of the product outlet and the said locking and locking-regulating devices are connected to the corresponding nozzles using metal hoses.

В предпочтительной форме выполнения мембранные модули и коллекторы установлены на пространственной металлической раме.In a preferred embodiment, the membrane modules and collectors are mounted on a spatial metal frame.

В еще более предпочтительной форме выполнения мембранные газоразделительные модули установлены вертикально на силовой балке, соединенной с пространственной металлической рамой, с расположением патрубков подвода разделяемой исходной газовой смеси снизу, патрубков вывода продукта в нижней части цилиндрических корпусов и патрубков вывода пермеата вверху с подключением его к коллектору отвода пермеата через запорно-регулирующее устройство, причем упомянутые коллекторы расположены горизонтально, а запорно-регулирующие и запорные устройства установлены на патрубках упомянутых коллекторов. В мембранном газоразделительном блоке для разделения исходной газовой смеси используется газоразделительная половолоконная мембрана.In an even more preferred embodiment, the membrane gas separation modules are mounted vertically on the power beam connected to the spatial metal frame, with the location of the inlet pipes of the separated source gas mixture at the bottom, the product outlet pipes at the bottom of the cylindrical bodies and the permeate outlet pipes at the top with its connection to the exhaust manifold permeate through a locking and regulating device, the aforementioned collectors are located horizontally, and locking and regulating and locking devices oystva nozzles mounted on said manifold. In the membrane gas separation unit, a gas separation hollow fiber membrane is used to separate the source gas mixture.

В мембранном газоразделительном блоке установка мембранных газоразделительных модулей на силовой балке осуществлена посредством кронштейнов, закрепленных попарно на силовой балке с возможностью взаимодействия с опорными элементами, закрепленными диаметрально на внешней поверхности цилиндрического корпуса каждого мембранного газоразделительного модуля.In the membrane gas separation unit, the installation of membrane gas separation modules on the power beam is carried out by means of brackets fixed in pairs on the power beam with the possibility of interaction with support elements fixed diametrically on the outer surface of the cylindrical body of each membrane gas separation module.

В мембранном газоразделительном блоке на крышке каждого мембранного газоразделительного модуля, расположенной сверху цилиндрического корпуса, установлен рым-болт.In the membrane gas separation unit on the cover of each membrane gas separation module located on top of the cylindrical body, an eye bolt is installed.

На фиг. представлен мембранный газоразделительный блок (вид спереди).In FIG. presented membrane gas separation unit (front view).

Мембранный газоразделительный блок содержит коллектор 1 подвода разделяемого исходной газовой смеси, коллектор 2 отвода продукта и коллектор 3 отвода пермеата, установленные на пространственной металлической раме 4, по меньшей мере, два мембранных газоразделительных модуля 5, каждый из которых выполнен с цилиндрическим корпусом 6, имеющим патрубок 10 для вывода продукта, и с крышками 8 и 9, причем первая снабжена патрубком 7 для ввода разделяемой исходной газовой смеси, а вторая - патрубком 11 для вывода пермеата, при этом патрубок 7 ввода разделяемой исходной газовой смеси подключен к коллектору 1 через запорное устройство 12, патрубок 10 отвода продукта и патрубок 11 для отвода пермеата подключены к коллекторам 2 и 3 через запорно-регулирующие устройства 13 и 15 соответственно, мембранные газоразделительные модули 5 установлены вертикально на силовой балке 14, соединенной с пространственной металлической рамой 4, с расположением патрубка 7 для ввода исходного газа снизу, патрубка 10 для вывода продукта в нижней части цилиндрического корпуса 6 и патрубка 11 для вывода пермеата вверху, причем упомянутые коллекторы 1, 2 и 3 расположены горизонтально, при этом запорное устройство 12, запорно-регулирующие устройства 13 и 15 и установлены на патрубках 16 коллекторов 1, 2 и 3, а патрубки 7, 10 и 11 подвода разделяемой исходной газовой смеси, отвода продукта и отвода пермеата подключены, соответственно, к запорному устройству 12 и запорно-регулирующим устройствам 13 и 15 с помощью металлорукавов 17.The membrane gas separation unit comprises a manifold 1 for supplying a shared source gas mixture, a product outlet manifold 2 and a permeate outlet manifold 3 mounted on a spatial metal frame 4, at least two membrane gas separation modules 5, each of which is made with a cylindrical body 6 having a nozzle 10 for outputting the product, and with covers 8 and 9, the first equipped with a nozzle 7 for introducing a shared initial gas mixture, and the second with a nozzle 11 for outputting the permeate, while the nozzle 7 for injecting cleaned source gas mixture is connected to the collector 1 through the locking device 12, the pipe 10 of the product outlet and the pipe 11 for draining the permeate are connected to the collectors 2 and 3 through the locking and regulating devices 13 and 15, respectively, the membrane gas separation modules 5 are mounted vertically on the power beam 14, connected to the spatial metal frame 4, with the location of the pipe 7 for inputting the source gas from below, pipe 10 for outputting the product in the lower part of the cylindrical body 6 and pipe 11 for outputting the permeate at the top, pr than the mentioned collectors 1, 2 and 3 are located horizontally, with the locking device 12, locking and regulating devices 13 and 15 and installed on the nozzles 16 of the collectors 1, 2 and 3, and the nozzles 7, 10 and 11 for supplying a shared source gas mixture, outlet product and permeate outlet are connected, respectively, to the locking device 12 and the locking and regulating devices 13 and 15 with the help of metal hoses 17.

В мембранном газоразделительном блоке для разделения исходной газовой смеси используется газоразделительная половолоконная мембрана.In the membrane gas separation unit, a gas separation hollow fiber membrane is used to separate the source gas mixture.

В мембранном газоразделительном блоке установка мембранных газоразделительных модулей 5 на силовой балке 14 осуществлена посредством кронштейнов 18, закрепленных попарно на силовой балке 14 с возможностью взаимодействия с опорными элементами 19, закрепленными диаметрально на внешней поверхности цилиндрического корпуса 6 каждого мембранного газоразделительного модуля 5.In the membrane gas separation unit, the installation of membrane gas separation modules 5 on the power beam 14 is carried out by means of brackets 18 fixed in pairs on the power beam 14 with the possibility of interaction with supporting elements 19, diametrically fixed on the outer surface of the cylindrical body 6 of each membrane gas separation module 5.

В мембранном газоразделительном блоке на крышке 9 каждого мембранного газоразделительного модуля 5, расположенной сверху цилиндрического корпуса 6, установлен рым-болт 20.In the membrane gas separation unit on the cover 9 of each membrane gas separation module 5 located on top of the cylindrical body 6, an eye bolt 20 is installed.

Мембранный газоразделительный блок функционирует следующим образом.The membrane gas separation unit operates as follows.

Мембранный газоразделительный блок применяют для разделения газовой смеси с целью получения продукта, например, осушенного и очищенного природного газа или попутного нефтяного газа от примесей:The membrane gas separation unit is used to separate the gas mixture in order to obtain a product, for example, dried and purified natural gas or associated petroleum gas from impurities:

гелия, водорода, углекислого газа и т.д., а также для получения азота из воздуха.helium, hydrogen, carbon dioxide, etc., as well as for the production of nitrogen from the air.

Разделяемая исходная газовая смесь поступает в коллектор 1 и далее через патрубки 16, запорные устройства 12 по металлоруковам 17 к мембранным газоразделительным модулям 5. В каждом мембранном газоразделительном модуле 5 разделяемая исходная газовая смесь по патрубку 7 направляется во внутреннюю полость мембранного газоразделительного картриджа с половолоконными мембранами (на фиг. не показано), где происходит разделение исходной газовой смеси на два потока. Отделяемая от исходной газовой смеси часть газа (пермеат) проникает через полупроницаемое покрытие и пористую основу полых волокон во внутренние их каналы, из которых по патрубку 11, металлорукаву 17 через запорно-регулирующее устройство 15 и патрубок 1 6 поступает в коллектор 3 отвода пермеата. Непроникший в мембранном газоразделительном картридже газ в качестве продукта по патрубку 10, металлорукаву 17 и через запорно-регулирующее устройство 13 поступает в коллектор 2 отвода продукта и далее к потребителю.The separated initial gas mixture enters the collector 1 and then through the nozzles 16, the shut-off devices 12 through the metal hoses 17 to the membrane gas separation modules 5. In each membrane gas separation module 5, the divided initial gas mixture through the pipe 7 is sent to the inner cavity of the membrane gas separation cartridge with hollow fiber membranes ( in Fig. not shown), where there is a separation of the source gas mixture into two streams. Part of the gas separated from the initial gas mixture (permeate) penetrates through the semipermeable coating and the porous base of the hollow fibers into their internal channels, from which through the pipe 11, the metal hose 17 through the shut-off-regulating device 15 and pipe 1 6 it enters the collector 3 of the permeate outlet. Non-penetrated gas in the membrane gas separation cartridge as a product through the pipe 10, the metal hose 17 and through the locking and regulating device 13 enters the collector 2 of the product outlet and then to the consumer.

В случае необходимости замены одного из мембранных газоразделительных модулей 5 его с помощью запорного устройства 12 и запорно-регулирующих устройств 13 и 15 отключают от коллекторов 1, 2 и 3, отсоединяют металлорукава 17, отсоединяют опорные элементы 19 от кронштейнов 18 и за рым-болт 20 с помощью грузоподъемной устройства или машины снимают данный мембранный газоразделительный модуль 5, а на его место устанавливают готовый к работе другой мембранный газоразделительный модуль 5, который подключают к коллекторам 1,2 и 3. При необходимости он может быть настроен на более эффективный режим работы с помощью запорно-регулирующих устройств 13 и 15.If it is necessary to replace one of the membrane gas separation modules 5, it is disconnected from the manifolds 1, 2 and 3 with a locking device 12 and locking and regulating devices 13 and 15, the metal sleeve 17 is disconnected, the supporting elements 19 are disconnected from the brackets 18 and behind the eyebolt 20 With the help of a lifting device or machine, this membrane gas separation module 5 is removed, and another membrane gas separation module 5, ready for operation, is installed in its place, which is connected to the collectors 1,2 and 3. If necessary, it can yt is set to a more efficient operation by a shut-off and control devices 13 and 15.

Предложенная конструкция мембранного газоразделительного блока позволяет экономить рабочие площади, а также имеет возможность подключения по коллекторам 1, 2 и 3 других аналогичных мембранных газоразделительных блоков друг к другу, тем самым увеличивая производительность всей установки в целом.The proposed design of the membrane gas separation unit allows you to save working areas, and also has the ability to connect collectors 1, 2 and 3 of other similar membrane gas separation units to each other, thereby increasing the performance of the entire installation.

Claims

1. A membrane gas separation unit comprising a permeate outlet manifold, a shared gas mixture collector, nozzles for introducing a shared gas mixture, nozzles for permeate outlet and nozzles for product outlet, characterized in that it comprises at least two product manifolds membrane gas separation modules with a cylindrical body and covers, connected to the collector of a shared source gas mixture, equipped with branch pipes for product outlet, inlets for introducing a shared source gas of the mixture and permeate outlet pipes, while the permeate outlet pipes are equipped with locking devices, the product outlet pipes and the input pipes of the shared gas mixture are equipped with shut-off and control devices and connected between the manifold of the divided initial gas mixture and the product drain manifold, and the above-mentioned shut-off and shut-off valves control devices are connected to the corresponding branch pipes using metal hoses.

2. The block according to claim 1, characterized in that the membrane modules and collectors are mounted on a spatial metal frame.

3. The block according to claim 1, characterized in that the membrane gas separation modules are mounted vertically on a power beam connected to a spatial metal frame, with an arrangement of nozzles for supplying a divided initial gas mixture from below, outlet pipes for the product in the lower part of the cylindrical bodies and outlet pipes permeate at the top with its connection to the permeate drain manifold through a locking and regulating device, the aforementioned collectors being located horizontally, and locking and regulating and locking devices mounted on the nozzles of said collectors.

4. The block according to claim 1, characterized in that for the separation of the source gas mixture in the membrane gas separation modules, a gas separation hollow fiber membrane is used.

5. The block according to claim 1, characterized in that the membrane gas separation modules are installed on the power beam by means of brackets mounted in pairs on the power beam with the possibility of interaction with supporting elements fixed diametrically on the outer surface of the cylindrical body of each membrane gas separation module.

6. The block according to claim 1, characterized in that on the cover of each membrane gas separation module located on top of the cylindrical body, an eye bolt is installed.