RU2023489C1

RU2023489C1 - Diaphragm apparatus

Info

Publication number: RU2023489C1
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Тахистов; А.В. Маркевич; Ю.Л. Чижик; В.Д. Павлов; И.В. Чаунина; И.А. Яшакина; А.Я. Дегтярев
Original assignee: Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной химии"
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: diaphragm separation of chemically active liquids and gases. SUBSTANCE: two banks of diaphragm members are placed in tandem in casing. Ends of members are fixed in movable tube plates mounted in shells. Diaphragm apparatus chambers are hermetically sealed by means of spacer rings. EFFECT: improved design. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к системам для разделения газов и жидкостей, в частности к аппаратам для мембранного разделения. The invention relates to systems for the separation of gases and liquids, in particular to apparatus for membrane separation.

Целью изобретения является повышение надежности при разделении высокоагрессивных и токсичных сред при повышенных температурах. The aim of the invention is to increase reliability in the separation of highly aggressive and toxic environments at elevated temperatures.

Цель достигается тем, что известный аппарат, содержащий трубчатый корпус, две торцевые крышки, размещенную у одной из торцевых крышек подвижную трубную решетку, в которой закреплены концы мембранных элементов, кольцевой разделительный элемент, периферийная часть которого соединена со стенкой корпуса, штуцеры ввода и вывода разделяемой смеси и штуцер вывода пермеата, снабжен вторым пучком мембранных элементов, расположенным в корпусе последовательно за первым, дополнительными подвижными трубными решетками, в которых закреплены свободные концы мембранных элементов первого пучка и входные и выходные концы мембранных элементов второго пучка, установленными на подвижных трубных решетках стаканами с осевыми отверстиями, к которым присоединены у первого по ходу движения смеси стакана штуцер ввода разделяемой смеси, у второго и третьего - соединенные между собой промежуточные патрубки и у последнего - штуцер ввода разделяемой смеси, и дополнительными кольцевыми разделительными элементами. Все разделительные элементы выполнены в виде металлических мембран и по внутреннему периметру присоединены к соответствующему стакану в донной части вокруг штуцеров ввода и вывода разделяемой смеси первого и последнего стаканов и промежуточных патрубков второго и третьего стаканов. The goal is achieved by the fact that the known apparatus comprising a tubular body, two end caps, a movable tube sheet located at one of the end caps, in which the ends of the membrane elements are fixed, an annular separation element, the peripheral part of which is connected to the housing wall, the input and output fittings being shared the mixture and the permeate outlet fitting is equipped with a second bundle of membrane elements located in the housing sequentially behind the first, additional movable tube sheets, in which the ends of the membrane elements of the first beam and the input and output ends of the membrane elements of the second beam, mounted on movable tube sheets with cups with axial holes, to which a nozzle for introducing a shared mixture is connected at the first along the glass mixture, at the second and third - interconnected intermediate nozzles and at the last - the input union of the divided mix, and additional ring dividing elements. All dividing elements are made in the form of metal membranes and are connected along the inner perimeter to the corresponding glass in the bottom part around the fittings for the input and output of the shared mixture of the first and last glasses and intermediate nozzles of the second and third glasses.

Разделительные элементы выполняются плоскими, гофрированными или в виде колпачков. Separating elements are made flat, corrugated or in the form of caps.

Техническое решение обеспечивает повышение надежности при разделении высокоагрессивных и токсичных сред при повышенных температурах за счет создания подвижности жестко установленных в трубных решетках концов трубчатых или волоконных мембранных элементов, выполненных из керамики, углеграфитовых материалов, стекла или жестких полимерных материалов, и компенсации технологических и конструктивных погрешностей (эксцентриситетов, овальностей, отклонений размеров и т.п.) изготовления узлов и деталей аппарата (трубных решеток, стаканов, корпуса, фланцев) с помощью узлов с мембранными разделительными элементами, характеризуемых выполнением и взаимодействием с другими узлами и деталями аппарата. Это позволяет избежать повреждений и разрушений мембранных элементов и нанесенных на них слоев (что приводит к снижению надежности) при сборке, перевозке и воздействии вибрации и ударных нагрузок. Обеспечиваемая подвижность концов мембранных элементов относительно корпуса позволяет компенсировать их перемещение относительно корпуса при изменении температуры из-за различия температурного коэффициента расширения материалов мембранных элементов и корпуса. The technical solution provides increased reliability in the separation of highly aggressive and toxic media at elevated temperatures by creating the mobility of the ends of tubular or fiber membrane elements rigidly installed in the tube sheets made of ceramics, carbon-graphite materials, glass or rigid polymeric materials, and compensating for technological and structural errors ( eccentricities, ovality, size deviations, etc.) of the manufacture of units and parts of the apparatus (tube sheets, glasses, housing, flanges) using nodes with membrane separating elements, characterized by the implementation and interaction with other nodes and parts of the apparatus. This avoids damage and destruction of the membrane elements and layers deposited on them (which leads to a decrease in reliability) during assembly, transportation and exposure to vibration and shock loads. The provided mobility of the ends of the membrane elements relative to the housing allows you to compensate for their movement relative to the housing when the temperature changes due to differences in the temperature coefficient of expansion of the materials of the membrane elements and the housing.

На фиг. 1 представлен аппарат с плоскими разделительными элементами; на фиг. 2 и 3 - схемы закрепления в аппарате гофрированного разделительного элемента и разделительного элемента в виде колпачка. In FIG. 1 shows an apparatus with flat dividing elements; in FIG. 2 and 3 are diagrams of fixing in the apparatus a corrugated separation element and a separation element in the form of a cap.

Аппарат состоит из трубчатого корпуса 1, двух пучков 2,3 мембранных элементов 4, представляющих собой стержень из пористого материала с системой продольных каналов 5, на поверхности которых нанесен разделительный слой, четырех подвижных трубных решеток 6-9, в которых закреплены, например вклеены, мембранные элементы 4, четырех стаканов 10-13, закрепленных на подвижных трубных решетках 6-9, двух торцевых крышек 14, 15, четырех разделительных элементов 16-19, два из которых (16,19) закреплены на стаканах 10, 13 с помощью гаек 20,21, фланцев 22, 23 корпуса 1, штуцеров 24, 25 и промежуточных патрубков 26, 27, соединяемых, соответственно со стаканами 10,13,11,12, в которых выполнены осевые отверстия 28-31, канала 32 во фланце 23, соединяющего камеру 33 пермеата со штуцером 34 отвода пермеата, и прокладок 35-42. The apparatus consists of a tubular body 1, two bundles of 2.3 membrane elements 4, which are a rod of porous material with a system of longitudinal channels 5, on the surface of which a separation layer is applied, four movable tube sheets 6-9, in which are fixed, for example, glued, membrane elements 4, four glasses 10-13, mounted on movable tube sheets 6-9, two end caps 14, 15, four dividing elements 16-19, two of which (16.19) are mounted on glasses 10, 13 with nuts 20,21, flanges 22, 23 of housing 1, fittings 24, 25 and intermediate pipes 26, 27 connected respectively to cups 10,13,11,12, in which axial holes 28-31 are made, channel 32 in flange 23 connecting permeate chamber 33 with permeate outlet fitting 34, and gaskets 35-42.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Разделяемая смесь, подаваемая в штуцер 24, распределяется в камере между стаканом 10 и подвижной трубной решеткой 6 и поступает в продольные каналы 5 мембранных элементов 4 пучка 2. Далее разделяемая смесь собирается в камере между трубной решеткой 7 и стаканом 11, через отверстия 30, 31 попадает в камеру между стаканом 12 и подвижной трубной решеткой 8 и из нее в продольные каналы мембранных элементов 4 пучка 3. Прошедшие по каналам 5 потоки разделяемой смеси собираются в камере между подвижной трубной решеткой 9 и стаканом 13 и выводятся через штуцер 25. Пермеат из камеры 33 по каналу 32 выводится через штуцер 34 из аппарата. The separated mixture supplied to the nozzle 24 is distributed in the chamber between the glass 10 and the movable tube sheet 6 and enters the longitudinal channels 5 of the membrane elements 4 of the beam 2. Next, the separated mixture is collected in the chamber between the tube sheet 7 and the glass 11, through openings 30, 31 enters the chamber between the cup 12 and the movable tube sheet 8 and from it into the longitudinal channels of the membrane elements 4 of the beam 3. Passing through the channels 5 flows of the shared mixture are collected in the chamber between the movable tube sheet 9 and the cup 13 and are discharged through the nozzle 2 5. The permeate from the chamber 33 through the channel 32 is discharged through the fitting 34 from the apparatus.

Claims

1. A MEMBRANE APPARATUS comprising a tubular body, two end caps, a movable tube sheet placed at one of the end caps, in which the ends of the membrane element bundle are fixed, an annular separation element, the peripheral part of which is connected to the housing wall, the inlets and outlets of the mixture to be separated and permeate outlet fitting, characterized in that, in order to increase reliability when separating highly aggressive and toxic media at elevated temperatures, it is equipped with a second bundle of membrane elements located in the housing sequentially behind the first, three additional movable tube sheets, in which the free ends of the membrane elements of the first bundle and the input and output ends of the membrane elements of the second bundle are fixed, glasses mounted on movable tube sheets with axial holes to which are connected at the first in the direction of travel mix glass nozzle input shared mixture, the second and third - interconnected intermediate pipes and the last - the nozzle output shared mixture, three additional ring separating elements, while all the separating elements are made in the form of metal membranes and are connected along the inner perimeter to the corresponding glass in the bottom around the inlet and outlet fittings of the separated mixture of the first and last glasses and intermediate nozzles of the second and third glasses.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the dividing elements are made flat.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the dividing elements are made corrugated.

4. The apparatus according to claim 1, characterized in that the dividing elements are made in the form of caps.