RU2023491C1

RU2023491C1 - Diaphragm apparatus

Info

Publication number: RU2023491C1
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Тахистов; А.В. Маркевич; Ю.Л. Чижик; В.Д. Павлов; И.В. Чаунина; И.А. Яшакина; В.В. Коноваленко; 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: tubular casing accommodates two banks of diaphragm member arranged in tandem; their ends are fixed in three movable and one stationary tube plates. Movable tube plates are placed in shells provided with axial pipe unions. Apparatus chambers are hermetically sealed by three spacing rings joined over inner perimeter with bottom of respective shell neat pipe union. Spacing members are made in the form of metal diaphragms. 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 пучка 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, двумя дополнительными подвижными решетками, в одной из которых закреплены свободные концы мембранных элементов первого пучка, а в другой - входные концы мембранных элементов второго пучка, установленной у второй торцевой крышки неподвижной трубной решеткой, в которой закреплены выходные концы мембранных элементов второго пучка, стаканами с осевыми отверстиями, укрепленными на подвижных трубных решетках, к осевому отверстию первого из которых по ходу движения смеси присоединен штуцер ввода разделяемой смеси, а второй и третий соединены между собой промежуточными патрубками, и двумя дополнительными кольцевыми разделительными элементами. Все разделительные элементы выполнены в виде металлических мембран и по внутреннему периметру присоединены к стаканам в донной части вокруг соответственно штуцера ввода разделяемой смеси первого стакана и промежуточных патрубков второго и третьего стаканов. Разделительные элементы выполнены либо все плоскими, либо один из них, а именно разделительный элемент, прикрепленный к первому стакану, выполняется гофрированным или в виде колпака. Прилегающая к гофрированному разделительному элементу поверхность торцевой крышки изготовлена профилированной в соответствии с формой разделительного элемента. В торцевой крышке, прилегающей к разделительному элементу в виде колпака, 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 bundle of membrane elements are fixed, an annular separation element, the peripheral part of which is connected to the wall of the housing, input and output fittings the separated mixture and the permeate outlet fitting, is equipped with a second bundle of membrane elements located in the housing sequentially behind the first, two additional movable grids, one of which is fixed the free ends of the membrane elements of the first bundle are provided, and in the other, the input ends of the membrane elements of the second bundle installed at the second end cover by a fixed tube sheet, in which the output ends of the membrane elements of the second beam are fixed, glasses with axial holes mounted on movable tube sheets, the axial hole of the first of which, in the direction of the mixture, is connected to the inlet of the input of the shared mixture, and the second and third are interconnected by intermediate pipes, and two additional rings evy dividing elements. All dividing elements are made in the form of metal membranes and are connected along the inner perimeter to the glasses in the bottom part around, respectively, the fitting for introducing a shared mixture of the first glass and intermediate pipes of the second and third glasses. The dividing elements are either all flat, or one of them, namely, the dividing element attached to the first glass, is corrugated or in the form of a cap. The surface of the end cover adjacent to the corrugated separation element is made profiled in accordance with the shape of the separation element. In the end cap adjacent to the separating element in the form of a cap, a recess corresponding to the cap is made.

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 полимеров, 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 деталями и узлами аппарата. Это позволяет избежать повреждений и разрушений мембранных элементов и нанесенных на них селективных слоев (что приводит к снижению надежности, особенно при воздействии высокоагрессивных сред и повышенных температур) при сборке, перевозке, воздействии вибрации и ударных нагрузок. Обеспечиваемая подвижность концов мембранных элементов относительно корпуса 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 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 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, glasses, housing, flan cev) using nodes with membrane separating elements, characterized by the implementation and interaction with other parts and nodes of the apparatus. This avoids damage and destruction of the membrane elements and the selective layers deposited on them (which leads to a decrease in reliability, especially when exposed to highly aggressive environments and elevated temperatures) during assembly, transportation, 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 temperature expansion coefficients of the materials of the membrane elements and the housing.

На фиг. 1 представлен аппарат с плоскими разделительными элементами; на фиг. 2,3 - схемы закрепления в аппарате гофрированного разделительного элемента и разделительного элемента в виде колпака. In FIG. 1 shows an apparatus with flat dividing elements; 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, двух пучков 2,3 мембранных элементов 4, представляющих собой стержни из пористого материала с системой продольных каналов 5, на поверхности которых нанесен селективный слой, трех подвижных 6-8 и неподвижной 9 трубных решеток, в которых закреплены, например вклеены, мембранные элементы 4, трех стаканов 10-12 с осевыми отверстиями 13-15, закрепленных на подвижных трубных решетках 6-8, трех разделительных элементов 16-18, один из которых (16) закреплен на стакане 10 с помощью гайки 19 и втулки 20, двух фланцев 21, 22 корпуса 1, торцевой крышки 23, прилегающей к разделительному элементу 16, канала 24 в неподвижной трубной решетке 9, соединяющего камеру 25 пермеата со штуцером 26 отвода пермеата, торцевой крышки 27 со штуцером 28 вывода разделяемой смеси, штуцера 29 ввода разделяемой смеси, закрепленного на стакане 10, патрубков 30, 31, закрепленных на стаканах 11, 12, и прокладок 32-38. The apparatus consists of a tubular body 1, two bundles of 2.3 membrane elements 4, which are rods of a porous material with a system of longitudinal channels 5, on the surface of which a selective layer is applied, three movable 6-8 and stationary 9 tube sheets in which are fixed, for example, membrane elements 4, three cups 10-12 with axial holes 13-15, mounted on movable tube sheets 6-8, three separation elements 16-18 are glued, one of which (16) is mounted on the cup 10 with a nut 19 and bushings 20, two flanges 21, 22 of the housing 1, the end cap 23 adjacent to the separating element 16, the channel 24 in the fixed tube sheet 9 connecting the permeate chamber 25 with the permeate outlet fitting 26, the end cap 27 with the shared mixture outlet fitting 28, the shared mixture inlet fitting 29 mounted on the cup 10 , nozzles 30, 31, mounted on the glasses 11, 12, and gaskets 32-38.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Разделяемая смесь, подаваемая в штуцер 29, распределяется в камере между стаканом 10 и подвижной трубной решеткой 6 и из нее поступает в продольные каналы 5 мембранных элементов 4 пучка 2. Затем разделяемая смесь собирается в камере между трубной решеткой 7 и стаканом 11, через отверстия 14, 15 попадает в камеру между стаканом 12 и трубной решеткой 8 и из нее направляется в продольные каналы 5 мембранных элементов 4 пучка 3. Прошедшие по каналам 5 потоки разделяемой смеси собираются в камере между неподвижной трубной решеткой 9 и торцевой крышкой 27 и выводятся через штуцер 28. Проникшие через селективные слои компоненты разделяемой смеси из камеры 25 пермеата через канал 24 и штуцер 26 выводятся из аппарата. The separated mixture supplied to the nozzle 29 is distributed in the chamber between the glass 10 and the movable tube sheet 6 and from it enters the longitudinal channels 5 of the membrane elements 4 of the beam 2. Then the separated mixture is collected in the chamber between the tube sheet 7 and the glass 11, through openings 14 , 15 enters the chamber between the glass 12 and the tube sheet 8 and from it is directed into the longitudinal channels 5 of the membrane elements 4 of the beam 3. Passed through the channels 5 flows of the separated mixture are collected in the chamber between the stationary tube sheet 9 and the end cap 27 and you odyatsya through fitting 28. permeating through the selective layers separated mixture components from the permeate chamber 25 through passage 24 and nozzle 26 are removed from the machine.

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, two additional movable tube sheets, in one of which the free ends of the membrane elements of the first beam are fixed, and in the other, the input ends of the membrane elements of the second beam, which is installed at the second end cover by a fixed tube sheet, in which the output ends are fixed membrane elements of the second beam, glasses with axial holes mounted on movable tube sheets, to the axial hole of the first of which in the direction of the mixture is attached fitting p of the divided mixture, and the second and third are interconnected by intermediate pipes, two additional annular separation elements, while all the separation elements are made in the form of metal membranes and are connected along the inner perimeter to the glasses in the bottom part around the inlet fitting of the shared mixture of the first glass and intermediate pipes 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 separating element attached to the first glass is made corrugated, and the inner surface of the end cap is profiled in accordance with the shape of the separating element.

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