RU2023490C1

RU2023490C1 - Diaphragm apparatus

Info

Publication number: RU2023490C1
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Тахистов; А.В. Маркевич; Ю.Л. Чижик; В.Д. Павлов; И.В. Чаунина; И.А. Яшакина; Н.А. Дрейман; Л.П. Боброва; С.В. Тимофеев
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: casing accommodates bank of diaphragm members whose ends are fixed in movable and stationery tube plates. Movable plate has shell whose axial bore communicates with separated mixture pipe union; circular separating member in the form of metal diaphragm is connected over its external perimeter with casing and over its inner perimeter, with shell bottom near pipe union. Its distance δ from end cover surface is found from inequality d < 0,8(δ_s - Δ_e), where Δ_e is maximum bend of diaphragm, δ_s is maximum change in diaphragm member length. 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 укрепленным на подвижной трубной решетке стаканом с осевым отверстием, к которому присоединен штуцер ввода разделяемой смеси, и неподвижно установленной у второй торцевой крышки второй трубной решеткой, в которой закреплены свободные концы мембранных элементов. Разделительный элемент по внутреннему периметру присоединен к дну стакана вокруг штуцера ввода смеси, выполнен в виде металлической мембраны и расположен от поверхности торцевой крышки на расстоянии δ < 0,8 (δ_p - Δ_т) где Δ_т -максимальное изменение длины мембранных элементов относительно корпуса в диапазоне рабочих температур; δ_p -максимальное значение прогиба мембраны, при которых напряжение в его материале достигает допустимой величины. Разделительный элемент выполнен плоским, гофрированным (при этом внутренняя поверхность торцевой крышки выполнена профилированной в соответствии с формой разделительного элемента) или в виде колпака (в торцевой крышке выполнено соответствующее колпаку углубление).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 mixture and a permeate outlet fitting, equipped with a glass mounted on a movable tube sheet with an axial hole to which a nozzle for introducing a shared mixture is attached, and fixedly mounted at the second t the front cover by a second tube sheet, in which the free ends of the membrane elements are fixed. A separating element along the inner perimeter is attached to the bottom of the glass around the mixture inlet fitting, made in the form of a metal membrane and is located from the surface of the end cover at a distance of δ <0.8 (δ _p - Δ _t ) where Δ _{t is the} maximum change in the length of the membrane elements relative to the housing in the range of operating temperatures; δ _{p is the} maximum value of the deflection of the membrane at which the stress in its material reaches an acceptable value. The dividing element is made flat, corrugated (the inner surface of the end cover is profiled in accordance with the shape of the dividing element) or in the form of a cap (a corresponding recess is made in the end cover).

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

На фиг. 1 представлен аппарат с плоским разделительным элементом; на фиг. 2,3 - схемы закрепления в аппарате гофрированного разделительного элемента и разделительного элемента в виде колпака. In FIG. 1 shows an apparatus with a flat dividing element; in FIG. 2,3 - fixing scheme in the apparatus of the corrugated separation element and the separation element in the form of a cap.

Аппарат состоит из трубчатого корпуса 1, мембранных элементов 2 в виде пористых стержней с системой продольных каналов 3, на поверхностях которых нанесен селективный слой, подвижной 4 и неподвижной 5 трубных решеток, в которых закреплены, например вклеены, концы мембранных элементов 2, стакана 6 и торцевой крышки 7, к которым присоединены, соответственно, штуцера 8 и 9 подачи и вывода разделяемой среды, разделительного элемента 10, закрепленного по внутреннему периметру на дне стакана 6 с помощью гайки 11 и втулки 12, торцевой крышки 13, фланца 14 корпуса 1, канала 15, сообщающего камеру 16 пермеата со штуцером 17 отвода пермеата, и прокладок 18-22. The apparatus consists of a tubular body 1, membrane elements 2 in the form of porous rods with a system of longitudinal channels 3, on the surfaces of which a selective layer is applied, movable 4 and fixed 5 tube sheets, in which, for example, the ends of the membrane elements 2, cups 6 and 6 are fixed end cap 7, to which are connected, respectively, the nozzle 8 and 9 of the supply and output of the shared medium, the separation element 10, fixed along the inner perimeter on the bottom of the glass 6 using a nut 11 and a sleeve 12, end cap 13, flange 14 of the body ca 1 passage 15 communicating the chamber 16 with a permeate outlet fitting 17, the permeate spacers and 18-22.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Разделяемая смесь, подаваемая в штуцер 8, распределяется в камере между стаканом 6 и подвижной трубной решеткой 4 и поступает в продольные каналы 3 мембранных элементов 2. Компоненты разделяемой смеси из потоков, проходящих по каналам 3, селективно проникают через разделительный слой на поверхности этих каналов в пористую основу мембранных элементов 2 и далее в камеру 16 пермеата. Прошедшие по каналам 3 потоки разделяемой смеси собираются в камере между неподвижной трубной решеткой 5 и торцевой крышкой 7 и выводятся через штуцер 9. Пермеат из камеры 16 по каналу 15 выводится через штуцер 17 из аппарата. The separated mixture supplied to the nozzle 8 is distributed in the chamber between the glass 6 and the movable tube sheet 4 and enters the longitudinal channels 3 of the membrane elements 2. The components of the separated mixture from the flows passing through the channels 3 selectively penetrate through the separation layer on the surface of these channels into the porous base of the membrane elements 2 and further into the chamber 16 of the permeate. Passed through the channels 3 flows of the separated mixture are collected in the chamber between the fixed tube sheet 5 and the end cap 7 and are discharged through the nozzle 9. The permeate from the chamber 16 through the channel 15 is discharged through the nozzle 17 from the apparatus.

Claims

1. MEMBRANE 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 wall of the housing, fittings for the input and output of the mixture to be separated and a fitting permeate outlet, characterized in that, in order to increase reliability in the separation of highly aggressive and toxic media at elevated temperatures, it is equipped with a glass with a glass mounted on a movable tube sheet an axial hole to which a nozzle for introducing a separable mixture is attached, which is fixedly mounted at the second end cover with a second tube sheet, in which the free ends of the membrane elements are fixed, the separating element is attached along the inner perimeter to the bottom of the glass around the nozzle for the mixture, made in the form of a metal membrane and is located from the surface of the end cap at a distance
δ <0.8 (δ _p - Δ _t ),
where Δ _t is the maximum change in the length of the membrane elements relative to the housing in the range of operating temperatures;
δ _p - the maximum value of the deflection of the membrane at which the stress in its material reaches an acceptable value.

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

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the separation element is corrugated, and the inner surface of the end cover is profiled in accordance with the shape of the separation element.

4. The apparatus according to claim 1, characterized in that the dividing element is made in the form of a cap, and the end cap is made with a recess corresponding to the cap.