RU181318U1 - Membrane gas separation module - Google Patents
Membrane gas separation module Download PDFInfo
- Publication number
- RU181318U1 RU181318U1 RU2018110195U RU2018110195U RU181318U1 RU 181318 U1 RU181318 U1 RU 181318U1 RU 2018110195 U RU2018110195 U RU 2018110195U RU 2018110195 U RU2018110195 U RU 2018110195U RU 181318 U1 RU181318 U1 RU 181318U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- cartridges
- gas
- fibers
- module
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 9
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 57
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 23
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности. Техническим результатом является обеспечение возможности размещения двух и более мембранных картриджей в корпусе при существенном снижении материалоемкости мембранной установки, занимаемых ею площадей, дорогостоящих приборов КИПиА, запорно-регулирующей арматуры. Мембранный газоразделительный модуль состоит из напорного горизонтального корпуса с двумя торцевыми фланцами (1), на котором в необходимых местах имеются боковые патрубки (С), а также патрубки (А) и (Б), внутри корпуса установлено по меньшей мере 2 мембранных газоразделительных картриджа, состоящих из глухой (3) и открытой(4) компаундных заделок, внутрь которых помещены мембранные полые волокна (5), в качестве скелета для компаундных заделок применяется перфорированная труба (6), которая герметично по наружной поверхности компаундируется в глухую (3) и открытую (4) компаундные заделки и вдоль которой укладываются мембранные полые волокна (5), для организации требуемого режима течения газа вдоль волокон мембранный картридж имеет кожух (7), для герметизации отдельных зон модуля установлены кольцевые уплотнения (8), для сочленения нескольких мембранных картриджей в мембранном модуле установлены соединительные опорные втулки (2), выдерживающие опорную нагрузку для картриджей, создаваемую разницей давлений между камерами, образованными патрубками А и Б. 1 фиг. 1The 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. The technical result is the provision of the possibility of placing two or more membrane cartridges in the housing with a significant reduction in the material consumption of the membrane installation, the areas occupied by it, expensive instrumentation and automation devices, shut-off and control valves. The membrane gas separation module consists of a horizontal pressure head housing with two end flanges (1), on which there are side pipes (C), as well as pipes (A) and (B), at least 2 membrane gas separation cartridges are installed inside the body, consisting of deaf (3) and open (4) compound terminations, inside of which hollow membrane fibers are placed (5), a perforated tube (6) is used as a skeleton for compound terminations, which is hermetically sealed on the outer surface to (3) and open (4) compound terminations and along which hollow membrane fibers (5) are laid, for organizing the required gas flow regime along the fibers, the membrane cartridge has a casing (7), ring seals (8) are installed for sealing individual zones of the module, For jointing several membrane cartridges, a connecting support sleeve (2) is installed in the membrane module to withstand the support load for the cartridges created by the pressure difference between the chambers formed by the nozzles A and B. 1 of FIG. one
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности. В частности полезная модель относится к устройству для разделения газовых смесей с помощью половолоконных мембран.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. In particular, a utility model relates to a device for separating gas mixtures using hollow fiber membranes.
Уровень техникиState of the art
Мембранные газоразделительные установки представляют собой оборудование, действующее по принципу, основанному на различной проницаемости ингредиентов смеси газов сквозь полимерные мембраны. Они разделяют газовые смеси на отдельные компоненты. Наибольшее распространение в последние годы получил именно половолоконный тип мембранных аппаратов, что обусловлено возможностью развивать значительно более высокие площади поверхности разделения и тем самым обеспечивать гораздо большую удельную производительность как модуля, так и мембранной установки. Кроме того, появляется возможность использовать для создания половолоконных мембран менее производительные, однако, более селективные по компонентам разделяемого газа материалы.Membrane gas separation plants are equipment that operates on the principle based on the different permeability of gas mixture ingredients through polymer membranes. They separate gas mixtures into separate components. In recent years, it was the hollow fiber type of membrane apparatus that was most widely used, due to the ability to develop significantly higher separation surface areas and thereby provide much greater specific productivity of both the module and the membrane unit. In addition, it becomes possible to use less productive, but more selective materials for the components of the gas to be separated to create hollow fiber membranes.
Аппараты данной конструкции представляют собой пучки полых волокон диаметрами в несколько десятых и даже сотых долей миллиметра, герметично закрепленные концами в корпусе цилиндрической формы. Разделяемый газ может подаваться во внутриволоконное, либо межволоконное пространство аппарата. Плотность упаковки мембран в корпусе аппарата может достигать 20000-30000 м2/м3.Apparatuses of this design are bundles of hollow fibers with diameters of several tenths and even hundredths of a millimeter, hermetically fixed by the ends in a cylindrical body. The gas to be separated can be fed into the intrafiber or interfiber space of the apparatus. The packing density of the membranes in the apparatus can reach 20000-30000 m 2 / m 3 .
Из патента RU 2595699 С1, дата публикации 27.08.2016, известно устройство для разделения газовых смесей с помощью половолоконных мембран.From patent RU 2595699 C1, publication date 08/27/2016, a device for separating gas mixtures using hollow fiber membranes is known.
Мембранный газоразделительный модуль содержит горизонтально расположенный корпус с торцовыми крышками и мембранными картриджами, выполненными из пучка полых волокон и расположенными зеркально относительно центра. Корпус содержит симметрично расположенные торцовые участки большего диаметра, сопряженные коническими переходными участками с центральным участком меньшего диаметра. При этом длина торцовых участков соответствует длине, ограниченной торцом корпуса и входной зоной мембранных картриджей, а внутренний диаметр центрального участка выполнен с возможностью одновременного обеспечения свободного монтажа/демонтажа мембранных картриджей и их плотной посадки в месте уплотнения кольцевыми прокладками. Штуцеры входа сырьевого газа расположены на торцовых участках корпуса перпендикулярно его продольной оси напротив входных зон мембранных картриджей, штуцеры выхода пермеата расположены на торцовых участках корпуса вблизи торцовых крышек перпендикулярно продольной оси корпуса.The membrane gas separation module contains a horizontally located housing with end caps and membrane cartridges made of a bundle of hollow fibers and located mirror-like relative to the center. The housing contains symmetrically located end sections of a larger diameter, conjugated by conical transition sections with a central section of a smaller diameter. At the same time, the length of the end sections corresponds to the length limited by the end of the housing and the entrance zone of the membrane cartridges, and the inner diameter of the central section is made with the possibility of simultaneous free installation / dismantling of the membrane cartridges and their tight fit in the seal with ring gaskets. The raw gas inlets are located on the end sections of the housing perpendicular to its longitudinal axis opposite the input zones of the membrane cartridges, permeate outlet fittings are located on the end sections of the housing near the end caps perpendicular to the longitudinal axis of the housing.
В патенте RU 139442 U1, дата публикации 20.04.2014, описан мембранный газоразделительный модуль, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус с каналом вывода продукта, 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, верхнюю крышку с каналом для пермеата, остановленную на цилиндрический корпус, отличающийся тем, что в верхней торцевой заливке картриджа выполнены пропилы, обеспечивающие выход пермеата также и в вертикальной плоскости, а между картриджем и крышкой установлена упорная вставка.RU 139442 U1, publication date 04/20/2014, describes a membrane gas separation module comprising a vertically arranged cylindrical body with a product outlet channel, a lower cover with a shared medium input channel, and a membrane cartridge configured to form a cavity for the product in a cylindrical body in the form of a bundle of hollow fibers located inside a cylindrical sleeve around an axial perforated pipe connected to the input channel of a shared gas mixture, and two end sealing seals, top and bottom, in which the ends of the fibers are fixed, a top cover with a permeate channel stopped on a cylindrical body, characterized in that cuts are made in the upper end filling of the cartridge, which also allow the permeate to exit in the vertical plane, and a persistent one is installed between the cartridge and the cover insert.
В патенте RU 2021846 С1, дата публикации 30.10.1994, описано устройство для очистки и разделения газовых смесей. В корпусе устройства размещены цилиндрические разделительные элементы в виде пучка полых волокон, торцевые блоки для закрепления концов волокон. Торцевые крышки с патрубками для ввода потока очищаемого газа внутрь волокон и вывода потока очищенного газа выполнены в виде конических диффузора и конфузора. Аппарат снабжен установленными на противоположных торцах корпуса фланцами с центральными каналами для размещения патрубков, клапанами и средствами для перекрытия газовых потоков, а также оплеткой, охватывающей по спирали пучок волокон. Средства для подачи потока продувочного газа между наружной поверхностью волокон выполнены в виде прорезей на фланцах.In the patent RU 2021846 C1, publication date 10/30/1994, a device for cleaning and separating gas mixtures is described. Cylindrical dividing elements in the form of a bundle of hollow fibers, end blocks for fixing the ends of the fibers are placed in the device body. End caps with nozzles for introducing a stream of purified gas into the fibers and outputting a stream of purified gas are made in the form of a conical diffuser and confuser. The device is equipped with flanges mounted on opposite ends of the body with central channels for accommodating nozzles, valves and means for blocking gas flows, as well as a braid, covering a fiber bundle in a spiral. Means for supplying a purge gas flow between the outer surface of the fibers are made in the form of slots on the flanges.
В документе US 4676808 А1, дата публикации 30.06.1987, описан мембранный модуль из полых волокон, в котором заделанные концы волокон отрезаются по-разному на каждом конце, так что волокна, открывающиеся на одном конце, являются закрытыми на другом конце и наоборот. Таким образом, образуют две концентрические секции пучка волокон в одном модуле, чтобы имитировать два модуля, установленные последовательно. Устройство предназначено для разделения и очистки газов.No. 4,676,808 A1, publication date 06/30/1987, describes a hollow fiber membrane module in which the closed ends of the fibers are cut differently at each end, so that the fibers opening at one end are closed at the other end and vice versa. Thus, two concentric sections of the fiber bundle are formed in one module in order to simulate two modules installed in series. The device is intended for separation and purification of gases.
В документе US 2014047982 А1, дата публикации 20.02.2014, описан мембранный модуль разделения газов, содержащий: элемент из полых волокон, имеющий пучок полых волокон, состоящий из нескольких полых волоконных мембран, и трубную решетку, расположенную на конце пучка полых волокон для скрепления полых волоконных мембран; корпус, имеющий отверстие, предназначенное для вставления или извлечения через него элемента из полых волокон; защитный элемент, имеющий образованный в нем выпуск газа и прикрепленный для укрывания отверстия корпуса; и перфорированную плиту, имеющую несколько сквозных отверстий для образования в ней газовых каналов, при этом перфорированная плита установлена между трубной решеткой и защитным элементом; при этом мембранный модуль разделения газов предназначен для разделения газов посредством подачи смешанного газа в полые волоконные мембраны.US 2014047982 A1, publication date 02/20/2014, describes a gas separation membrane module comprising: a hollow fiber element having a hollow fiber bundle consisting of several hollow fiber membranes and a tube sheet located at the end of a hollow fiber bundle for bonding hollow fiber membranes; a housing having an opening for inserting or removing through it an element of hollow fibers; a protective element having a gas outlet formed therein and attached to cover the opening of the housing; and a perforated plate having several through holes for forming gas channels in it, while the perforated plate is installed between the tube sheet and the protective element; however, the membrane gas separation module is designed to separate gases by feeding mixed gas into hollow fiber membranes.
Из патента RU 149982 U1, дата публикации 27.01.2015, принятым за наиболее близкий аналог, известно устройство для разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран. В устройстве для очистки газовой смеси с помощью параллельно соединенных мембранных газоразделителей, содержащем по крайней мере два мембранных газоразделительных картриджа, смонтированные в корпусах со штуцерами, соединенными с соответствующими патрубками, в каждом корпусе, зеркально по отношению к центру, установлены по два мембранных картриджа, причем каждый картридж содержит цилиндрический пучок полых волокон и две торцевые заливки, в которых загерметизированы концы полых волокон, при этом на торцевой поверхности заливки, расположенной возле торцевой крышки модуля, концы загерметизированных полых волокон открыты таким образом, что позволяют потоку пермеата свободно выходить из внутреннего волоконного пространства пучка волокон картриджа, а в торцевой заливке на противоположном конце картриджа у центра модуля, концы полых волокон загерметизированы полностью, при этом штуцеры исходного потока и потока ретентата расположены в центральной части корпуса, перпендикулярно его оси, а штуцеры пермеата расположены в торцевых крышках корпуса.From patent RU 149982 U1, publication date 01/27/2015, adopted as the closest analogue, a device for separating gas mixtures using semipermeable membranes is known. In the device for cleaning the gas mixture using parallel-connected membrane gas separators containing at least two membrane gas separation cartridges mounted in housings with fittings connected to the corresponding nozzles, two membrane cartridges are installed in each housing, mirror-like to the center, moreover each cartridge contains a cylindrical bundle of hollow fibers and two end fillings, in which the ends of the hollow fibers are sealed, while on the end surface of the fill, sealed near the end cover of the module, the ends of the sealed hollow fibers are open in such a way that allows the permeate flow to freely leave the inner fiber space of the cartridge fiber bundle, and in the end filling at the opposite end of the cartridge at the center of the module, the ends of the hollow fibers are completely sealed, while the fittings of the original the flow and retentate flow are located in the central part of the housing, perpendicular to its axis, and permeate fittings are located in the end caps of the housing.
Основным недостатком наиболее близкого аналога, как и других известных устройств, состоит в том, что их корпуса не могут разместить более 2-х мембран в корпусе, а также повышенная металлоемкость, повышенные капитальные затраты на обвязку, арматуру, КИПиА (контрольно-измерительные приборы и автоматика).The main disadvantage of the closest analogue, like other known devices, is that their housings cannot accommodate more than 2 membranes in the housing, as well as increased metal consumption, increased capital costs for strapping, fittings, instrumentation and automation (control and automation).
Перечень чертежейList of drawings
На фиг. 1 изображен газоразделительный модуль согласно полезной модели, включающий для примера 4 мембранных картриджа (пояснения: красные стрелки - течение газа снаружи мембраны, синие стрелки - течение газа, проникшего внутрь полого мембранного волокна).In FIG. 1 shows a gas separation module according to a utility model, including, for example, 4 membrane cartridges (explanations: red arrows indicate the flow of gas outside the membrane, blue arrows indicate the flow of gas entering the hollow membrane fiber).
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Задачей, на которую направлено заявленная полезная модель, является преодоление недостатков известного уровня техники и в частности создание мембранного газоразделительного модуля, в корпусе которого может быть размещено более двух мембранных картриджей, без нанесения вреда при этом эффективной работе модуля, а также существенное снижение материалоемкости мембранной установки, занимаемых ею площадей, дорогостоящих приборов КИПиА, запорно-регулирующей арматуры.The objective of the claimed utility model is to overcome the disadvantages of the prior art and in particular to create a membrane gas separation module, in the housing of which more than two membrane cartridges can be placed without harming the effective operation of the module, as well as a significant reduction in the material consumption of the membrane installation the areas occupied by it, expensive instrumentation and automation, shut-off and control valves.
Техническим результатом заявленного решения является обеспечение возможности размещения двух и более мембранных картриджей в корпусе при существенном снижении материалоемкости мембранной установки, занимаемых ею площадей, дорогостоящих приборов КИПиА, запорно-регулирующей арматуры. При этом такая конструкция модуля не приводит к ухудшению его работы и эффективности газоразделения, не требует видоизменения конструкции или ее усиления.The technical result of the claimed solution is to provide the possibility of placing two or more membrane cartridges in the housing with a significant reduction in the material consumption of the membrane installation, the areas occupied by it, expensive instrumentation and automation devices, shut-off and control valves. Moreover, this design of the module does not lead to a deterioration in its operation and gas separation efficiency, does not require modification of the structure or its strengthening.
Для достижения технического результата предложен мембранный газоразделительный модуль, состоящий из напорного горизонтального корпуса с двумя торцевыми фланцами (1), на котором в необходимых местах имеются боковые патрубки (С) для отвода газа, прошедшего вдоль мембраны (ретентата), а также патрубки (А) для подачи исходного газа и (Б) для отвода газа, прошедшего через мембрану (пермеата), внутри корпуса установлено по меньшей мере 2 мембранных газоразделительных картриджа, состоящих из глухой (3) и открытой (4) компаундных заделок, внутрь которых помещены мембранные полые волокна (5), в качестве скелета для компаундных заделок применяется перфорированная труба (6), которая герметично по наружной поверхности компаундируется в глухую (3) и открытую (4) компаундные заделки и вдоль которой укладываются мембранные полые волокна (5), для организации требуемого режима течения газа вдоль волокон мембранный картридж имеет кожух (7), для герметизации отдельных зон модуля установлены кольцевые уплотнения (8), для сочленения нескольких мембранных картриджей в мембранном модуле установлены соединительные опорные втулки (2), выдерживающие опорную нагрузку для картриджей, создаваемую разницей давлений между камерами А и Б.To achieve a technical result, a membrane gas separation module is proposed, consisting of a horizontal pressure head body with two end flanges (1), on which there are side nozzles (C) for the removal of gas passing along the membrane (retentate), as well as nozzles (A) for supplying the source gas and (B) for removing gas passing through the membrane (permeate), at least 2 membrane gas separation cartridges are installed inside the housing, consisting of a blank (3) and open (4) compound seal, inside of which x membrane hollow fibers (5) are placed, a perforated tube (6) is used as a skeleton for compound terminations, which is hermetically sealed on the outer surface into a blind (3) and open (4) compound terminations and along which membrane hollow fibers are laid (5) , for organizing the required regime of gas flow along the fibers, the membrane cartridge has a casing (7), ring seals (8) are installed for sealing individual zones of the module, for connecting several membrane cartridges in the membrane module are connected inimitable support bushings (2), supporting the support load for cartridges created by the pressure difference between chambers A and B.
Основным действующим элементом предлагаемой конструкции является мембранный газоразделительный картридж, внутрь которого помещены мембранные полые волокна, с помощью которых и происходит разделение газов.The main active element of the proposed design is a membrane gas separation cartridge, inside of which hollow membrane fibers are placed, with the help of which gas separation occurs.
Механизм разделения газов носит название «растворение-диффузия», движущей силой процесса является разности парциальных давлений компонентов. При этом в промышленности используют асимметричные или композиционные мембраны, имеющие тонкий сплошной селективный слой, обуславливающий разделение, и пористую подложку, обеспечивающую механическую поддержку. Исходную смесь подают внутрь полого волокна или снаружи. Компоненты газовой смеси, достигая селективного слоя, с разной скоростью преодолевают полупроницаемую мембрану. Поэтому газ, протекающий вдоль поверхности мембраны, оказывается обеднен по тем компонентам, которые легче проникают через мембрану.The gas separation mechanism is called “dissolution-diffusion”, the driving force of the process is the difference in the partial pressures of the components. In industry, asymmetric or composite membranes are used that have a thin continuous selective layer that causes separation, and a porous substrate that provides mechanical support. The initial mixture is fed into the hollow fiber or outside. The components of the gas mixture, reaching a selective layer, overcome a semipermeable membrane at different speeds. Therefore, the gas flowing along the membrane surface is depleted in those components that penetrate the membrane more easily.
Количество мембранных газоразделительных картриджей составляет по меньшей мере 2. Это означает, что количество картриджей может быть любым целым числом от 2-х и более, т.е. например, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и даже более, например, 20, 30 и более. Указанные интервалы также включают значения, расположенные между и могут даже превышать их. В целом количество картриджей может быть любым, и ограничено только максимальными размерами модуля и масштабами производства. Предпочтительно, чтобы количество картриджей было четным, т.е. 2, 4, 6 и т.д., однако нечетное количество картриджей (3, 5, 7 и т.д.) также допустимо. В этом случае непарный картридж будет опираться в боковой фланец, в котором в таком случае необходимо встроить еще патрубок отвода пермеата.The number of membrane gas separation cartridges is at least 2. This means that the number of cartridges can be any integer from 2 or more, i.e. for example, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and even more, for example, 20, 30 or more. The indicated intervals also include values located between and may even exceed them. In general, the number of cartridges can be any, and is limited only by the maximum size of the module and the scale of production. Preferably, the number of cartridges is even, i.e. 2, 4, 6, etc., however, an odd number of cartridges (3, 5, 7, etc.) are also acceptable. In this case, the unpaired cartridge will rest on the side flange, in which in this case it is necessary to integrate another permeate outlet pipe.
Картриджи располагаются в корпусе последовательно один за другим. По организации потоков все картриджи работают параллельно.Cartridges are located in the housing sequentially one after another. For the organization of flows, all cartridges work in parallel.
Данная конструкция модуля применима как для картриджей с противоточной моделью движения газа внутри картриджа (показана на фиг. 1), так и для перекрестно-точных моделей картриджей.This module design is applicable both for cartridges with a countercurrent model of gas movement inside the cartridge (shown in Fig. 1), and for cross-accurate cartridge models.
Для изготовления устройства могут быть использованы обычные материалы, подходящие для выполнения своей функции. Компаундные заделки могут представлять собой эпоксидные или полиуретановые компаунды, перфорированная труба может быть выполнена из металла, пластика, композита, кольцевые уплотнения могут быть выполнены из полиуретана, EPDM и прочих стойких к компонентам газа материалов, кожух может быть изготовлен из полиэтилена, тефлона и прочих материалов, стойких к компонентам газа.Conventional materials suitable for performing their function may be used to make the device. Compound terminations can be epoxy or polyurethane compounds, a perforated tube can be made of metal, plastic, composite, O-rings can be made of polyurethane, EPDM and other gas-resistant materials, the casing can be made of polyethylene, teflon and other materials resistant to gas components.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Для разделения исходный газ под высоким давлением поступает в патрубки А подачи газа и, равномерно распределяясь вдоль волокон (5), поступает через перфорацию труб (6) в патрубки С для отвода подготовленного (обработанного) газа. Давление в патрубках С отличается от входного давления только наличием гидравлического сопротивления, возникающего при движении газа вдоль мембранных полых волокон (5). Газ, проникающий через мембранные полые волокна (5) и обогащенный легко проницаемым компонентом (например, гелием, водородом, кислородом, углекислым газом, сероводородом и т.п.) движется по каналам внутри волокон и поступает в камеру, образованную соединительной опорной втулкой (2) и затем в патрубок Б для отвода пермеата. Давление в этой камере многократно меньше рабочего давления в камерах патрубков А. Таким образом, благодаря данной конструкции в одном корпусе возможно размещение более 2-х мембранных картриджей. Оппозитно направленные усилия, возникающие в соседних камерах высокого давления А, взаимно нейтрализуются, опираясь на соединительную опорную втулку, не передавая усилия на другие парные мембранные картриджи. Это в свою очередь не требует видоизменения (усиления) механической конструкции мембранного картриджа. Очевидно, что и количество металлоемких торцевых фланцев (С) требуется только 2 шт. For separation, the source gas under high pressure enters the gas supply nozzles A and, evenly distributed along the fibers (5), flows through the perforation of the pipes (6) into the nozzles C to discharge the prepared (processed) gas. The pressure in the nozzles C differs from the inlet pressure only in the presence of hydraulic resistance that arises when the gas moves along the hollow membrane fibers (5). The gas penetrating through the hollow membrane fibers (5) and enriched in an easily permeable component (e.g. helium, hydrogen, oxygen, carbon dioxide, hydrogen sulfide, etc.) moves through the channels inside the fibers and enters the chamber formed by the connecting support sleeve (2 ) and then into pipe B for permeate removal. The pressure in this chamber is many times less than the working pressure in the chambers of the branch pipes A. Thus, thanks to this design, more than 2 membrane cartridges can be placed in one housing. The oppositely directed forces arising in the adjacent high-pressure chambers A are mutually neutralized, relying on the connecting support sleeve, without transferring forces to other paired membrane cartridges. This, in turn, does not require modification (reinforcement) of the mechanical design of the membrane cartridge. Obviously, the number of metal-intensive end flanges (C) requires only 2 pcs.
Проведенные испытания показали высокую эффективность предложенного модуля в разделении газов. Конструкция газоразделительного модуля обеспечивает возможность размещения двух и более мембранных картриджей в корпусе, а также существенное снижение материалоемкости мембранной установки, занимаемых ею площадей, дорогостоящих приборов КИПиА, запорно-регулирующей арматуры. При этом такая конструкция модуля не приводит к ухудшению его работы и эффективности газоразделения, не требует видоизменения конструкции или ее усиления.The tests showed the high efficiency of the proposed module in the separation of gases. The design of the gas separation module provides the possibility of placing two or more membrane cartridges in the housing, as well as a significant reduction in the material consumption of the membrane installation, the areas occupied by it, expensive instrumentation and control devices, and shut-off and control valves. Moreover, this design of the module does not lead to a deterioration in its operation and gas separation efficiency, does not require modification of the structure or its strengthening.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018110195U RU181318U1 (en) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | Membrane gas separation module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018110195U RU181318U1 (en) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | Membrane gas separation module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU181318U1 true RU181318U1 (en) | 2018-07-10 |
Family
ID=62813787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018110195U RU181318U1 (en) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | Membrane gas separation module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU181318U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2781221C1 (en) * | 2021-10-21 | 2022-10-07 | общество с ограниченной ответственностью «Газпром добыча Ноябрьск» | Method for checking the operability of membrane separation units |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU149982U1 (en) * | 2014-07-18 | 2015-01-27 | Закрытое Акционерное Общество "Грасис" | DEVICE FOR CLEANING THE GAS MIXTURE |
| US20150053083A1 (en) * | 2013-08-23 | 2015-02-26 | Celgard, Llc | Multi-cartridge membrane contactors, modules, systems, and related methods |
| RU2595699C1 (en) * | 2015-06-05 | 2016-08-27 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Membrane gas-separating module |
| RU169226U1 (en) * | 2016-02-24 | 2017-03-13 | Леонид Федорович Шестиперстов | Device for membrane separation of gas mixtures |
-
2017
- 2017-03-13 RU RU2018110195U patent/RU181318U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150053083A1 (en) * | 2013-08-23 | 2015-02-26 | Celgard, Llc | Multi-cartridge membrane contactors, modules, systems, and related methods |
| RU149982U1 (en) * | 2014-07-18 | 2015-01-27 | Закрытое Акционерное Общество "Грасис" | DEVICE FOR CLEANING THE GAS MIXTURE |
| RU2595699C1 (en) * | 2015-06-05 | 2016-08-27 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Membrane gas-separating module |
| RU169226U1 (en) * | 2016-02-24 | 2017-03-13 | Леонид Федорович Шестиперстов | Device for membrane separation of gas mixtures |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Мулдер М., Введение в мембранную технологию: Пер. с англ.-М.: Мир, 1999- 513с, с. 437-438, рис. VIII-8б. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2781221C1 (en) * | 2021-10-21 | 2022-10-07 | общество с ограниченной ответственностью «Газпром добыча Ноябрьск» | Method for checking the operability of membrane separation units |
| RU2801946C1 (en) * | 2022-12-29 | 2023-08-21 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method for purifying high-pressure nitrogen-containing natural gas to remove helium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR960004614B1 (en) | Multiple bundle fluid separation apparatus | |
| US7510594B2 (en) | Gas separation membrane module assembly | |
| US7758670B2 (en) | Four-port gas separation membrane module assembly | |
| US4670145A (en) | Multiple bundle fluid separation apparatus | |
| US7404843B2 (en) | Gas separation membrane module assembly | |
| CN107921374B (en) | Hollow fiber membrane cartridge and assembly for fluid separation | |
| KR102502797B1 (en) | Flexible adjustable membrane cartridges for separation of fluids | |
| US5176725A (en) | Multiple stage countercurrent hollow fiber membrane module | |
| US4746430A (en) | Fluid separation module | |
| US7918921B2 (en) | Gas separation membrane module assembly with residue manifold | |
| EP2104552B1 (en) | Multi-tube pressure vessel for membrane filtration | |
| CA2914647C (en) | Parallel feed gas separation membrane element assembly | |
| IL115304A (en) | Hollow fiber cartridge | |
| EP3049177B1 (en) | Self supporting monobloc structure for membrane filtration cartridges | |
| AU2014326293A1 (en) | Self supporting structure for membrane crossflow cartridges | |
| RU2595699C1 (en) | Membrane gas-separating module | |
| CN109195690B (en) | Separation membrane module and assembly | |
| RU149982U1 (en) | DEVICE FOR CLEANING THE GAS MIXTURE | |
| RU181318U1 (en) | Membrane gas separation module | |
| US8945387B2 (en) | Hollow fiber membrane module for use in a tubular pressure vessel | |
| US20180065091A1 (en) | Plate-and-Frame Fluid Separation Module and Assembly, and Process for Using the Same | |
| US20170282119A1 (en) | Gas Separation Module and Assembly | |
| US20050211097A1 (en) | Apparatus for permeate side sweep of fiber membrane permeators | |
| JP2001038134A (en) | Module and device for separating gas, module for removing moisture and cap therefor | |
| WO2009082392A1 (en) | Four-port gas separation membrane module assembly |