RU2113891C1

RU2113891C1 - Diaphragm apparatus

Info

Publication number: RU2113891C1
Application number: RU96119494A
Authority: RU
Inventors: В.И. Муштаев; С.А. Трифонов; А.А. Пахомов; Д.Л. Палеев; В.А. Колпаков; Н.В. Тырин
Original assignee: Московская государственная академия химического машиностроения
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: food processing, chemical and chemical-and-pharmaceutical industries. SUBSTANCE: apparatus has housing where tubular diaphragm module and adsorption sleeve with filtering material are arranged. Housing is also fitted with branch pipes for connecting the apparatus to water source and to clean water discharge. Perforated tubes and adsorbent pack may be additionally mounted in tubular metal diaphragms. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике мембранного разделения и может быть использовано в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности. The invention relates to techniques for membrane separation and can be used in food, chemical, chemical, pharmaceutical and other industries.

Известно, что в ходе эксплуатации мембранных установок (в частности, ультрафильтрационных) происходит частичная забивка пор мембраны примесями, находящимися в разделяемом растворе. Это приводит к постоянным промывкам мембран, снижает срок эксплуатации, ухудшает эффективность работы аппарата в целом. It is known that during the operation of membrane installations (in particular, ultrafiltration), partial membrane clogging occurs with impurities in a shared solution. This leads to constant washing of the membranes, reduces the life of the device, affects the overall performance of the apparatus.

Известен мембранный аппарат, состоящий из цилиндрической обечайки, внутри которой расположен мембранный модуль в виде трубных решеток с закрепленными в них трубчатыми мембранами. По бокам мембранного модуля установлены крышки с патрубками подвода и отвода жидкости. A known membrane apparatus consisting of a cylindrical shell, inside of which is located a membrane module in the form of tube sheets with tube membranes fixed in them. On the sides of the membrane module are installed covers with nozzles for supplying and discharging liquid.

Недостатком известного мембранного аппарата является то, что для повышения эффективности его работы за счет снижения забивки пор мембраны отложениями применяют повышенные скорости движения жидкостного потока внутри трубчатых мембран, что приводит к росту расхода энергии на перекачку разделяемой смеси. A disadvantage of the known membrane apparatus is that to increase its efficiency by reducing clogging of the pores of the membrane with deposits, increased velocities of the fluid flow inside the tubular membranes are used, which leads to an increase in the energy consumption for pumping the shared mixture.

Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счет предварительной очистки жидкости. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the apparatus due to preliminary cleaning of the liquid.

Согласно изобретению эта цель достигается путем установки корпуса, внутри которого расположена перегородка с отверстием, делящая корпус на две полости, в одной из них размещен мембранный модуль, трубная решетка которого плотно примыкает по периметру к отверстию в перегородке, в другой полости расположен адсорбционный стакан, закрытый снизу и сверху фильтрующим материалом и соединенный с крышкой и патрубком для подвода жидкости, при этом цилиндрическая обечайка имеет в нижней части перфорацию, один патрубок для отвода жидкости установлен на корпусе, а другой - на крышке, корпуса, причем между крышкой и трубной решеткой мембранного модуля размещена опорная втулка. Кроме того, внутри трубчатых мембран установлены перфорированные по боковой поверхности трубки, один конец у которых заглушен, а второй состыкован с трубной решеткой, при этом в зазоре между внешней поверхностью трубки и внутренней поверхностью мембраны, выполненной из пористого металла, расположен адсорбент в фильтрующем пакете. According to the invention, this goal is achieved by installing a casing, inside which there is a partition with an opening, dividing the casing into two cavities, a membrane module is placed in one of them, the tube sheet of which is tightly adjacent to the perimeter of the opening in the partition, and an adsorption cup closed in the other cavity bottom and top of the filter material and connected to the lid and the nozzle for supplying fluid, while the cylindrical shell has perforation in the lower part, one nozzle for draining fluid installed Yen on the housing, and the other on the cover, the housing, and between the cover and the tube sheet of the membrane module is placed supporting sleeve. In addition, perforated along the side surface of the tube are installed inside the tubular membranes, one end of which is sealed and the other is joined to the tube sheet, while in the gap between the outer surface of the tube and the inner surface of the membrane made of porous metal, there is an adsorbent in the filter bag.

По поводу обоснованности перечисленных выше признаков и их взаимосвязи с поставленной целью авторы отмечают следующее. Regarding the validity of the above signs and their relationship with the goal, the authors note the following.

Совокупная взаимосвязь признаков, изложенная в первом пункте формулы, позволяет проводить процесс мембранного разделения жидких смесей в так называемом "тупиковом режиме", при котором скорость движения жидкого раствора внутри трубчатых мембран равна скорости отвода фильтрата, то есть является минимально допустимой для мембранного разделения и соответственно требует наименьшего расхода энергии для перекачки жидкой смеси, при этом в предлагаемом мембранном аппарате в значительной степени предотвращается забивка мембран отложениями за счет предварительной очистки жидкости, что приводит к повышению эффективности работы аппарата на длительное время. The cumulative interconnection of features described in the first paragraph of the formula allows the membrane separation of liquid mixtures to be carried out in the so-called “dead end mode”, in which the speed of the liquid solution inside the tubular membranes is equal to the filtrate removal rate, that is, it is minimally acceptable for membrane separation and accordingly requires the lowest energy consumption for pumping the liquid mixture, while in the proposed membrane apparatus, clogging of the membranes is largely prevented by deposits and by pre-cleaning fluid, which leads to improving the efficiency of the device for a long time.

Улучшение эффективности работы аппарата происходит введением расширения признаков, изложенных в пунктах 2 и 3 формулы, выражающиеся в наличии дополнительного слоя адсорбента, заключенного в фильтрующем пакете находящегося между перфорированной трубкой и трубчатой мембранной, изготовленной из пористого металла. Это дополнение может быть принято во внимание при необходимости комплексной доочистки разделяемой смеси от неблагоприятных примесей, вызывающих осадкообразование на поверхности мембраны. Improving the efficiency of the apparatus occurs by introducing an extension of the features set forth in paragraphs 2 and 3 of the formula, expressed in the presence of an additional layer of adsorbent enclosed in a filter bag located between a perforated tube and a tubular membrane made of porous metal. This addition can be taken into account if it is necessary to comprehensively clean the shared mixture from adverse impurities that cause sedimentation on the membrane surface.

На основании вышеизложенного авторы считают, что предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Based on the foregoing, the authors believe that the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображен общий вид мембранного аппарата; на фиг. 2 - узел с перфорированной трубкой по боковой поверхности. In FIG. 1 shows a General view of the membrane apparatus; in FIG. 2 - site with a perforated tube on the side surface.

Мембранный аппарат состоит из корпуса 1, внутри которого размещен мембранный модуль 2 с трубными решетками 3 и трубчатыми мембранами 4. В корпусе 1 установлен адсорбционный стакан 5, закрытый с обеих сторон фильтровальными перегородками 6 и соединенный с крышкой 7 и патрубком 8 для подачи жидкости. Корпус 1 разделен перегородкой 9 с отверстием, к которому плотно примыкает по периметру трубная решетка 3 мембранного модуля 2. На корпусе 1 расположены патрубки для отвода жидкости 10, причем между крышкой 7 и трубной решеткой 3 установлена опорная втулка 12. Цилиндрическая обечайка 13, охватывающая мембранный модуль 2, имеет внизу перфорацию 14. The membrane apparatus consists of a housing 1, inside of which a membrane module 2 with tube sheets 3 and tubular membranes is placed 4. An adsorption cup 5 is installed in the housing 1, closed on both sides by filter walls 6 and connected to the lid 7 and the pipe 8 for supplying fluid. The housing 1 is divided by a partition 9 with an opening to which the tube sheet 3 of the membrane module 2 is tightly adjacent along the perimeter. On the body 1 there are nozzles for draining the liquid 10, and a support sleeve 12 is installed between the cover 7 and the tube sheet 3. The cylindrical shell 13 covering the membrane module 2, has a bottom perforation 14.

Внутри трубных мембран 4 установлены перфорированные по боковой поверхности трубки 15, один конец у которых заглушен, а второй соединен с трубной решеткой 3, при этом в полости между перфорированной трубкой 15 и трубчатой мембранной 4 уложен фильтрующий пакет с адсорбентом 16 (показан условно). Inside the tube membranes 4, perforated tubes 15 are installed along the lateral surface, one end of which is sealed and the other connected to the tube sheet 3, while in the cavity between the perforated tube 15 and the tube membrane 4 a filter bag with adsorbent 16 is placed (conventionally shown).

Аппарат работает следующим образом. Исходная жидкость под избыточным давлением попадает через патрубок 8 и крышку 7 в адсорбционный стакан 5, где фильтруется через фильтрационные перегородки 6 и адсорбент. При этом происходит предварительная очистка жидкости от взвешенных частиц и растворенных вредных примесей. Очищенная на первом этапе жидкость заполняет полость, в которой размещен адсорбционный стакан 5, и направляется в трубчатые мембраны 4. При прохождении под избыточным давлением жидкости через полупроницаемые трубчатые мембраны образуется фильтрат (окончательно очищенная от примесей жидкость), который стекает вниз мембранного модуля 2 и через перфорацию 14 в цилиндрической обечайке 13 попадает в нижнюю часть корпуса 1, откуда выводится через патрубок 10. Через определенное время адсорбционный стакан 5 извлекается из корпуса 1 и поступает на регенерацию. Для очистки внутренней поверхности трубчатых мембран патрубок 8 подсоединяют к линии с регенерирующим раствором и промывают аппарат при открытых патрубках 10. The device operates as follows. The original liquid under excess pressure enters through the pipe 8 and the cover 7 into the adsorption cup 5, where it is filtered through the filter walls 6 and the adsorbent. In this case, the liquid is preliminarily purified from suspended particles and dissolved harmful impurities. The liquid purified at the first stage fills the cavity in which the adsorption cup 5 is placed and is directed to the tubular membranes 4. When the liquid passes through the semipermeable tubular membranes under excess pressure, a filtrate forms (finally cleaned of impurities), which flows down the membrane module 2 and through the perforation 14 in the cylindrical shell 13 enters the lower part of the housing 1, from where it is discharged through the pipe 10. After a certain time, the adsorption cup 5 is removed from the housing 1 and enters p regeneration. To clean the inner surface of the tubular membranes, the nozzle 8 is connected to a line with a regenerating solution and the apparatus is washed with the nozzles 10 open.

Предложенный мембранный аппарат предназначен для удаления микроорганизмов и пирогенов, устраняет привкус и запах, очищает от металлических загрязнений, ядохимикатов, фенола, гуминовых кислот и целого ряда органических примесей. Очищенная мембранным аппаратом вода не дает осадка, прозрачна, приятного вкуса и может быть использована в качестве питьевой. По сравнению с мембранными аппаратами для очистки воды имеются следующие преимущества: большая продолжительность эксплуатации, устойчивость к действию бактерий и микроорганизмов, комплексная очистка от примесей. The proposed membrane apparatus is designed to remove microorganisms and pyrogens, eliminates taste and odor, cleans metal impurities, pesticides, phenol, humic acids and a number of organic impurities. The water purified by the membrane apparatus does not precipitate, is transparent, has a pleasant taste and can be used as drinking. Compared with membrane devices for water purification, there are the following advantages: long duration of operation, resistance to the action of bacteria and microorganisms, complex purification from impurities.

Claims

1. The membrane apparatus, consisting of a cylindrical shell, a membrane module having tube sheets with tubular membranes fixed to them, covers, nozzles for supplying and discharging liquid, characterized in that the membrane apparatus is provided with a housing, inside which there is a partition with an opening dividing the housing into two cavities, in one of them there is a membrane module, the tube sheet of which is tightly adjacent along the perimeter to the hole to the partition, in the other cavity there is an adsorption cup closed from below and above filtering material connected to the cover and the nozzle for supplying fluid, while the cylindrical shell has perforation in the lower part, one nozzle for draining fluid is installed on the housing, and the other on the housing cover, and a support sleeve is placed between the cover and the tube sheet of the membrane module.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that inside the tubular membranes are installed perforated along the side surface of the tube, one end of which is plugged, and the other is joined to the tube sheet, while in the gap between the outer surface of the tube and the inner surface of the membrane there is an adsorbent, enclosed in a filter bag.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the tubular membranes are made of porous metal.