RU2056149C1

RU2056149C1 - Membrane apparatus

Info

Publication number: RU2056149C1
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: 1996-03-20

Abstract

FIELD: membranes apparatuses production. SUBSTANCE: membrane apparatus has body, tubular membrane members located by rows in body, tubular lattices formed by corrugated members laid between membrane members, hermetic sealing composition filling clearances between corrugated members and membrane members, plates limiting tubular lattices and half-disks fixed in clearances, in which ends of corrugated members are installed. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для мембранного разделения смесей газов или жидкости и может быть использовано также для очистки газов или жидкостей. The invention relates to devices for membrane separation of mixtures of gases or liquids and can also be used for purification of gases or liquids.

Из известных мембранных аппаратов трубчатого типа наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является аппарат, состоящий из корпуса, трубчатых мембранных элементов и двух трубных решеток, установленных с образованием между ними полости для отвода пермеата. Каждый мембранный элемент включает две пористые трубки различной длины, установленные коаксиально, одни концы которых соединены кольцевой заглушкой, а другие закреплены в трубных решетках. Полупроницаемые мембраны нанесены на внешние поверхности охватывающих пористых трубок и на внутренние поверхности охватываемых трубок. Pазделяемая смесь перемещается сначала вдоль поверхностей внешних мембран, а затем по центральным каналам мембранных элементов вдоль поверхностей внешних мембран. Проникшие через мембраны соединения (пермеат) отводятся по пористым трубкам в полость между двумя трубными решетками. Of the known tubular-type membrane apparatuses, the apparatus closest in technical essence to the proposed technical solution is an apparatus consisting of a housing, tubular membrane elements and two tube sheets installed to form a permeate drain cavity between them. Each membrane element includes two porous tubes of different lengths mounted coaxially, one end of which is connected by an annular plug, and the other is fixed in tube sheets. Semi-permeable membranes are deposited on the outer surfaces of female porous tubes and on the inner surfaces of male tubes. The separated mixture moves first along the surfaces of the outer membranes, and then along the central channels of the membrane elements along the surfaces of the outer membranes. The compounds penetrated through the membranes (permeate) are discharged through the porous tubes into the cavity between the two tube sheets.

Недостатками этого известного устройства является то, что оно имеет недостаточную надежность, сложно при изготовлении и сборке, так как, во-первых, установка мембранных элементов и их закрепление в двух расположенных близко трубных решетках достаточно трудоемки и сложны, во-вторых, используемые мембранные элементы сложны и имеют два клеевых шва (по заглушке) и, в-третьих, закрепление мембранных элементов в трубных решетках только одним концом приводит к повреждению клеевого шва или пористых трубок (при изготовлении их из керамических материалов) при сборке (из-за перекосов, технологических погрешностей выполнения трубных решеток и т.п.) и эксплуатации (из-за воздействия на незакрепленные концы трубчатых элементов усилий, возникающих при транспортировке, монтаже аппарата или вибрации). The disadvantages of this known device is that it has insufficient reliability, it is difficult to manufacture and assemble, since, firstly, the installation of membrane elements and their fastening in two closely spaced tube sheets is rather laborious and complicated, and secondly, the membrane elements used they are complex and have two glue seams (on the plug) and, thirdly, fixing the membrane elements in the tube sheets with only one end leads to damage to the glue seam or porous tubes (in the manufacture of them from ceramic mats series) during assembly (due to distortions, technological errors in the performance of tube sheets, etc.) and operation (due to the impact on the loose ends of the tubular elements of the forces arising from the transportation, installation of the apparatus or vibration).

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение изготовления и сборки аппарата. The aim of the invention is to increase reliability and simplify the manufacture and assembly of the apparatus.

На фиг.1 представлен продольный разрез аппарата; на фиг.2 его поперечный разрез; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.2. Figure 1 presents a longitudinal section of the apparatus; figure 2 its cross section; figure 3 section aa in figure 2; figure 4 section BB in figure 2.

Мембранный аппарат состоит из корпуса 1, раструбов 2 и 3 соответственно для подачи и вывода разделяемого потока, трубчатых мембранных элементов 4, расположенных рядами в шахматном порядке, трубных решеток 5, каждая из которых ограничена планками 6 и 7 с вырезами 8 для размещения мембранных элементов 4 и выполнена из гофрированных элементов 9, имеющих радиус кривизны гофра в месте перегиба, равный 1/2 внешнего диаметра мембранных элементов, и шаг гофра, равный шагу мембранных элементов в ряду, и герметизирующего материала 10. Концы мембранных элементов размещены в вырезах 8 планок 6 и 7 и во впадинах гофрированных элементов, зазоры между планками, мембранными и гофрированными элементами заполнены герметизирующим материалом 10. The membrane apparatus consists of a housing 1, sockets 2 and 3, respectively, for supplying and outputting a shared stream, tubular membrane elements 4 arranged in staggered rows, tube sheets 5, each of which is limited by strips 6 and 7 with cutouts 8 for accommodating membrane elements 4 and made of corrugated elements 9 having a radius of curvature of the corrugation at the inflection point equal to 1/2 of the outer diameter of the membrane elements, and a step of the corrugation equal to the step of the membrane elements in a row, and sealing material 10. The ends of the membrane elements ntov accommodated in the recesses 8 bars 6 and 7 and in the valleys of corrugated elements, the gaps between the slats, and the corrugated membrane elements 10 are filled with a sealing material.

Аппарат содержит также полудиски 11, зафиксированные в пазах 12, выполненных в стенках корпуса 1 на уровне планок 6 и 7, крышки 13 и 14, ограничивающие полости 15 и 16, и штуцеры 17 и 18 соответственно для удаления пермеата и подачи удаляющей пермеат среды (газ или жидкость). Внешняя поверхность трубных решеток между выступающими концами мембранных элементов выполнена со сплошным слоем 19 из герметизирующего материала. The apparatus also contains half disks 11, fixed in grooves 12, made in the walls of the housing 1 at the level of strips 6 and 7, covers 13 and 14, restricting cavities 15 and 16, and fittings 17 and 18, respectively, for removing permeate and supplying a permeate-removing medium (gas or liquid). The outer surface of the tube sheets between the protruding ends of the membrane elements is made with a continuous layer 19 of sealing material.

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

Корпус 1 с жестко соединенными с ним планками устанавливается на рабочем столе и впадины в планках 6 покрываются герметизирующим составом. Во впадины планок 6 укладывается первый ряд мембранных элементов 4. На уровне планок 6 поверхности мембранных элементов и зазоры между ними заполняются герметизирующим составом, на который укладывается первый гофрированный элемент 9, фиксируемый концами в пазах 12. Далее поверхность этого гофрированного элемента покрывается слоем герметизирующего состава, в пазы 12 устанавливаются полудиски 11 и укладывается следующий ряд мембранных элементов 4 и т.д. После установки последнего ряда мембранных элементов 4 они прикрываются планками 7. После затвердевания герметизирующего состава покрывают слоями 19 этого же состава внешние поверхности образованных трубных решеток. Затем устанавливают на корпусе 1 крышки 13, 14 со штуцерами 17, 18 и раструбы 2, 3. The housing 1 with the brackets rigidly connected to it is mounted on the desktop and the troughs in the strips 6 are covered with a sealing compound. The first row of membrane elements 4 is laid in the depressions of the strips 6. At the level of the strips 6, the surfaces of the membrane elements and the gaps between them are filled with a sealing compound, on which the first corrugated element 9 is laid, fixed by the ends in the grooves 12. Next, the surface of this corrugated element is covered with a layer of sealing composition, half-disks 11 are installed in the slots 12 and the next row of membrane elements 4, etc., is placed After the last row of membrane elements 4 has been installed, they are covered by strips 7. After the sealing compound has hardened, coat the outer surfaces of the formed tube sheets with layers 19 of the same composition. Then installed on the housing 1 of the cover 13, 14 with fittings 17, 18 and the sockets 2, 3.

Работает предлагаемый аппарат следующим образом. The proposed apparatus works as follows.

Разделяемый поток подается через раструб 2 к внешним поверхностям мембранных элементов 4 и проходит по зазорам между ними, обтекая каждый элемент. Определение компоненты разделяемого потока через селективные слои, нанесенные на внешние поверхности элементов 4, проникают через пористую основу элементов 4 в их центральные каналы, из которых эти вещества потоком продувочного газа (жидкости), подаваемого через штуцер 18 и полость 16, выносятся в полость 15, а из нее в штуцер 17 отвода пермеата. Обедненный разделяемый поток после прохождения последних мембранных элементов 4 выводится через раструб 3 из аппарата. The separated flow is fed through the bell 2 to the outer surfaces of the membrane elements 4 and passes through the gaps between them, flowing around each element. The determination of the components of the shared stream through the selective layers deposited on the outer surfaces of the elements 4 penetrate through the porous base of the elements 4 into their central channels, from which these substances are carried out by a purge gas (liquid) flow through the nozzle 18 and the cavity 16 into the cavity 15, and from it to the fitting 17 of the permeate outlet. The depleted shared stream after the passage of the last membrane elements 4 is discharged through the socket 3 from the apparatus.

Claims

MEMBRANE APPARATUS, comprising a housing, tubular membrane elements and tube sheets located therein, characterized in that it is provided with trims limiting the tube sheets with cutouts for accommodating the membrane elements and half-disks, the membrane elements are arranged in staggered rows, the side walls of the body are grooved level strips, half-disks are placed in grooves coaxially with rows with fewer membrane elements, tube sheets are made of corrugated elements and sealing material, while the ends of the membrane elements are placed in the cutouts of the strips and in the hollows of the corrugated elements, the gaps between the strips, membrane and corrugated elements are filled with sealing material, the corrugated elements are made with a radius of curvature of the corrugation at the bend equal to 1/2 of the outer diameter of the membrane elements, and a step of the corrugation equal to the step of the membrane elements in a row, the ends of the corrugated elements and one of the strips are fixed in the grooves, and the outer surface of the tube sheets between the protruding ends of the membrane elements Heine with a continuous layer of sealing material.