RU2046644C1

RU2046644C1 - Membrane-type apparatus

Info

Publication number: RU2046644C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Тахистов; Анатолий Владимирович Маркевич
Original assignee: Юрий Васильевич Тахистов; Анатолий Владимирович Маркевич
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: membrane separation apparatuses. SUBSTANCE: membrane-type apparatus has housing, covers and blocks of cylindrical tubular members whose ends are hermetically sealed in cylindrical tubular grates. Housing has rectangular section and is provided with vertical walls dividing it into working chambers. Each block of tubular membrane members is provided with end covers with branch pipes and annular sealing members as well as with supporting rings with inner conical surface. Supporting rings are arranged in pairs in axially aligned relation on outer sides of two opposite housing walls and rigidly secured on them. Tubular membrane member blocks are staggered in working chambers so that annular sealing members are positioned between outer cylindrical surface of tubular grates and inner conical surface of supporting rings. End covers are biased to annular sealing members. EFFECT: increased efficiency and simplified construction of apparatus. 1 dwg

Description

Изобретение относится к разработке методов и средств разделения газов и жидкостей, в частности к аппаратам для мембранного разделения. The invention relates to the development of methods and means for the separation of gases and liquids, in particular to apparatus for membrane separation.

Известно значительное число мембранных аппаратов трубчатого типа (авт. св. СССР N 1261685, кл. В 01 D 63/06, 1986, ЕПВ заявка N 0166994, В 01 D 53/22, 13/04, 1986 и др. ), в которых мембранные элементы установлены в трубных решетках без возможности их замены, например вклеены. A significant number of membrane devices of the tubular type are known (ed. St. USSR N 1261685, class B 01 D 63/06, 1986, EPO application N 0166994, B 01 D 53/22, 13/04, 1986, etc.), which membrane elements are installed in tube sheets without the possibility of replacing them, for example glued.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности устройству является аппарат, содержащий две трубные плиты, с которыми скреплены цилиндрические корпуса, сообщающиеся между собой каналом, крышки с патрубками ввода и вывода разделяемой смеси, и заглушки, установленные в монтажных каналах. Концы трубчатых мембранных элементов загерметизированы в цилиндрических трубных решетках. Closest to the proposed technical essence of the device is an apparatus containing two pipe plates, with which are attached cylindrical bodies communicating with each other by a channel, covers with nozzles for input and output of the shared mixture, and plugs installed in the mounting channels. The ends of the tubular membrane elements are sealed in cylindrical tube sheets.

Этот аппарат работает следующим образом. Разделяемая смесь через один из патрубков подается в полость одного из торцовых блоков, а из нее в центральные каналы мембранных элементов первого мембранного блока, после чего разделяемая смесь последовательно проходит через мембранные элементы всех блоков и выводится из аппарата по патрубку, соединенному с крышкой, установленной на втором торцовом блоке. Пермеат из цилиндрических корпусов по каналам отводится из аппарата. This device operates as follows. The separated mixture is fed through one of the nozzles into the cavity of one of the end blocks, and from it into the central channels of the membrane elements of the first membrane block, after which the shared mixture passes sequentially through the membrane elements of all the blocks and is discharged from the apparatus through the nozzle connected to the lid mounted on second end block. Permeate from cylindrical bodies through channels is discharged from the apparatus.

Основными недостатками данного аппарата являются сложность его изготовления, сборки и эксплуатации, так как, во-первых, каждому мембранному блоку необходим отдельный корпус и все корпуса должны быть жестко и герметично соединены с торцовыми блоками, а сами торцовые блоки требуют выполнения прецизионных монтажных каналов; во-вторых, установка мембранных блоков в аппарат при сборке (замене) достаточно сложна, так как при этом требуется их перемещение через протяженные монтажные каналы и цилиндрический корпус без повреждения мембранных элементов блока и поверхностей монтажных каналов; в-третьих, на каждый мембранный блок необходимо по четыре уплотнителя (два на цилиндрической трубной решетке и два на заглушках); в-четвертых, аппарат предполагает возможность подачи разделяемого потока только к центральным каналам мембранных элементов, а мембранные блоки включены последовательно, что снижает единичную мощность аппарата и требует параллельной установки большого числа аналогичных аппаратов. The main disadvantages of this apparatus are the complexity of its manufacture, assembly and operation, since, firstly, each membrane unit needs a separate housing and all the housings must be rigidly and hermetically connected to the end blocks, and the end blocks themselves require precision mounting channels; secondly, the installation of membrane blocks in the apparatus during assembly (replacement) is quite difficult, since it requires their movement through long mounting channels and a cylindrical body without damaging the membrane elements of the block and the surfaces of the mounting channels; thirdly, for each membrane block, four gaskets are needed (two on the cylindrical tube sheet and two on the plugs); fourthly, the apparatus assumes the possibility of supplying a shared stream only to the central channels of the membrane elements, and the membrane blocks are connected in series, which reduces the unit power of the apparatus and requires the parallel installation of a large number of similar apparatuses.

Задача изобретения упрощения изготовления, сборки и эксплуатации аппарата. The objective of the invention is to simplify the manufacture, assembly and operation of the apparatus.

Это достигается тем, что в известном мембранном аппарате, содержащем корпус, крышки и блоки трубчатых мембранных элементов, концы которых герметизированы в цилиндрических трубных решетках, корпус выполнен прямоугольным и снабжен вертикальными перегородками, разделяющими его на рабочие камеры, а каждый блок трубчатых мембранных элементов снабжен торцевыми крышками с патрубками, кольцевыми уплотнительными элементами и опорными кольцами с внутренней конической поверхностью. Опорные кольца расположены попарно-соосно на внешних сторонах двух противоположных стенок корпуса и жестко закреплены на них. Блоки трубчатых мембранных элементов установлены в рабочих камерах корпуса в шахматном порядке, кольцевые уплотнительные элементы расположены между внешней цилиндрической поверхностью трубных решеток и внутренней конической поверхностью опорных колец, а торцевые крышки прижаты к кольцевым уплотнительным элементам. Предлагаемое техническое решение обеспечивает упрощение изготовления, сборки и эксплуатации аппарата за счет, во-первых, использования минимального числа технологичных деталей и узлов (корпус с опорными кольцами, торцовые крышки, кольцевые уплотнительные элементы и гайки) для закрепления мембранных блоков; во-вторых, применения единого корпуса для всех мембранных блоков и рационального размещения их в корпусе (с точки зрения повышения плотности упаковки и упрощения установки (снятия); в-третьих, упрощение введения (снятия) мембранных блоков в корпус, так как при этом необходимо переместить одну трубную решетку через короткое опорное кольцо, после чего мембранный блок легко перемещается по корпусу; в-четвертых, уплотнительные кольцевые элементы служат одновременно и для разделения рабочих камер и полостей в торцовых крышках, и для изоляции последних от атмосферы. This is achieved by the fact that in the known membrane apparatus comprising a housing, covers and blocks of tubular membrane elements whose ends are sealed in cylindrical tube sheets, the housing is rectangular and provided with vertical partitions dividing it into working chambers, and each block of tubular membrane elements is equipped with end caps with nozzles, annular sealing elements and support rings with an internal conical surface. The support rings are arranged in pairs-coaxially on the outer sides of two opposite walls of the housing and are rigidly fixed to them. Blocks of tubular membrane elements are staggered in the working chambers of the housing, the annular sealing elements are located between the outer cylindrical surface of the tube sheets and the inner conical surface of the support rings, and the end caps are pressed against the annular sealing elements. The proposed solution provides a simplification of the manufacture, assembly and operation of the apparatus due to, firstly, the use of a minimum number of technological parts and assemblies (housing with support rings, end caps, ring sealing elements and nuts) for fixing the membrane blocks; secondly, the use of a single housing for all membrane blocks and their rational placement in the housing (from the point of view of increasing the packing density and simplifying installation (removal); thirdly, simplifying the introduction (removal) of membrane blocks into the housing, since it is necessary move one tube sheet through a short support ring, after which the membrane unit easily moves along the body; fourth, the sealing ring elements serve both to separate the working chambers and cavities in the end caps, and to isolate the most recent from the atmosphere.

На чертеже представлен мембранный аппарат, разрез по корпусу поперек мембранных блоков и разрез А-А вдоль оси одного из мембранных блоков). The drawing shows a membrane apparatus, a section along the body across the membrane blocks and section AA along the axis of one of the membrane blocks).

Аппарат состоит из корпуса 1, крышек 2 и 3 для подачи и удаления разделяемой смеси, вертикальных перегородок 4 и 5, разделяющих корпус 1 на чередующиеся рабочие камеры 6 и 7, опорных колец 8, торцовых крышек 9, гаек 10, навинченных на внешние поверхности опорных колец 8, кольцевых уплотнительных элементов 11 и мембранных блоков 12, каждый из которых включает по две цилиндрические трубные решетки 13 и 14 и мембранные элементы 15. Для удаления пермеата служат патрубки 16, а для подачи продувочного газа (жидкости) патрубки 17. The apparatus consists of a housing 1, covers 2 and 3 for supplying and removing a shared mixture, vertical partitions 4 and 5, dividing the housing 1 into alternating working chambers 6 and 7, support rings 8, end caps 9, nuts 10 screwed onto the outer surfaces of the support rings 8, annular sealing elements 11 and membrane blocks 12, each of which includes two cylindrical tube sheets 13 and 14 and membrane elements 15. To remove permeate, nozzles 16 are used, and nozzles 17 are used to supply purge gas (liquid).

Сборка аппарата осуществляется следующим образом. The assembly of the apparatus is as follows.

Размещают в корпусе 1 перегородки 4 и 5 и поочередно вводят в него через опорные кольца 8 мембранные блоки 12. С двух сторон каждого блока 12 устанавливают кольцевые уплотнительные элементы 11 и торцовыми крышками 9, перемещаемыми гайками 10, прижимают кольцевые уплотнительные элементы 11 к цилиндрическим поверхностям трубных решеток 13, 14 и коническим поверхностям опорных колец 8. После этого на корпусе размещают крышки 2 и 3 для подачи и отвода разделяемого потока. Partitions 4 and 5 are placed in the housing 1 and membrane blocks 12 are introduced into it through the support rings 8. Ring sealing elements 11 are installed on both sides of each block 12 and the end caps 9 moved by the nuts 10 are pressed against the cylindrical pipe surfaces 11 gratings 13, 14 and the conical surfaces of the support rings 8. After that, covers 2 and 3 are placed on the housing for supplying and discharging the shared stream.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Разделяемая смесь подается через крышку 2 в камеры 6 и 7, проходя по которым, поток разделяемой смеси обтекает внешние поверхности мембранных элементов 15. После прохождения всех мембранных элементов 15 блоков 12 разделяемая смесь выводится из аппарата через крышку 3. Определенные компоненты разделяемой смеси через селективные слои мембранных элементов 15 проникают в пористую основу этих элементов и далее попадают в центральные каналы. Подаваемые через патрубки 17 потоки газа (жидкости) удаляют проникшие компоненты (пермеат) из центральных каналов мембранных элементов 15 в патрубки 16 для отвода пермеата. The separated mixture is fed through the cover 2 to the chambers 6 and 7, passing through which, the flow of the divided mixture flows around the outer surfaces of the membrane elements 15. After all the membrane elements 15 of the blocks 12 have passed, the separated mixture is removed from the apparatus through the cover 3. Certain components of the separated mixture through the selective layers membrane elements 15 penetrate into the porous base of these elements and then fall into the central channels. The flow of gas (liquid) supplied through the nozzles 17 removes penetrated components (permeate) from the central channels of the membrane elements 15 into the nozzles 16 for draining the permeate.

Claims

MEMBRANE APPARATUS, comprising a housing, covers and blocks of tubular membrane elements, the ends of which are sealed in cylindrical tube sheets, characterized in that the housing is rectangular in cross section and is provided with vertical partitions dividing it into working chambers, each block of tubular membrane elements is equipped with end caps with pipes and annular sealing elements, as well as supporting rings with an internal conical surface, while the supporting rings are arranged in pairs coaxially on the outer the sides of the two walls of the housing and rigidly fixed to them, the blocks of tubular membrane elements are installed in the working chambers of the housing in a checkerboard pattern so that the annular sealing elements are located between the outer cylindrical surface of the tube sheets and the inner conical surface of the support rings, and the end caps are pressed against the annular sealing elements .