RU2187359C2 - Gas drying unit - Google Patents
Gas drying unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2187359C2 RU2187359C2 RU2000109161/12A RU2000109161A RU2187359C2 RU 2187359 C2 RU2187359 C2 RU 2187359C2 RU 2000109161/12 A RU2000109161/12 A RU 2000109161/12A RU 2000109161 A RU2000109161 A RU 2000109161A RU 2187359 C2 RU2187359 C2 RU 2187359C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tubular elements
- hollow tubular
- casing
- tube sheets
- drying
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к технике разделения газовых смесей при помощи полупроницаемых мембран и может быть использовано для осушки сжатого воздуха и других газов (азота, гелия, аргона и т.д.), применяемых в ракетно-космической технике, авиации, машиностроении и других отраслях народного хозяйства. The invention relates to techniques for separating gas mixtures using semipermeable membranes and can be used to dry compressed air and other gases (nitrogen, helium, argon, etc.) used in space rocket technology, aviation, mechanical engineering, and other sectors of the economy .
Преимуществами полупроницаемых мембранных устройств при использовании их для осушки от влаги насыщенных сжатых газов (воздух, азот, гелий и т.д.) по сравнению с устройствами, использующими для осушки газов метод адсорбции или вымораживания влаги, являются:
- простота конструкции и надежность эксплуатации;
- сокращение в два раза количества аппаратов для осушки (адсорберов или теплообменников) ввиду непрерывности процесса;
- отсутствие необходимости переключения аппаратов для их регенерации путем подачи горячего воздуха для удаления накопленной влаги;
- исключение использования твердых сорбентов или промежуточных холодоносителей и холодильных машин;
- обеспечение экологической чистоты процесса осушки газов.The advantages of semipermeable membrane devices when using them for drying saturated moisture from compressed gases (air, nitrogen, helium, etc.) compared to devices using a method of adsorption or freezing of moisture for drying gases are:
- simplicity of design and reliability of operation;
- halving the number of apparatus for drying (adsorbers or heat exchangers) due to the continuity of the process;
- lack of need to switch devices for their regeneration by supplying hot air to remove accumulated moisture;
- the exclusion of the use of solid sorbents or intermediate refrigerants and refrigerators;
- ensuring environmental cleanliness of the gas drying process.
Известны устройства для разделения газовых смесей с использованием полупроницаемых мембран, например устройство по Патенту США 5525143, МКИ В 01 D 53/22, содержащее цилиндрический корпус, в который вставлен неразборный блок из полых волоконных мембран. В корпусе имеются отверстия для выхода отделяемого газа, которые также могут использоваться для очистки наружных поверхностей волоконных мембран. Это устройство, которое может рассматриваться в качестве аналога, обладает следующими недостатками:
- не обеспечивает сбор и отвод газа, прошедшего через мембрану, уменьшая эффективность процесса;
- конструктивное исполнение устройства не позволяет производить замену вышедших из строя волокон, что понижает надежность работы устройства и его ремонтоспособность;
- отсутствует возможность очистки внутренних полостей волокон при их засорении твердыми частицами, которые могут содержаться в газовой смеси.Known devices for separating gas mixtures using semipermeable membranes, for example, the device according to US Patent 5525143, MKI B 01 D 53/22, containing a cylindrical body into which a non-separable block of hollow fiber membranes is inserted. The housing has openings for the release of gas to be separated, which can also be used to clean the outer surfaces of fiber membranes. This device, which can be considered as an analogue, has the following disadvantages:
- does not provide for the collection and removal of gas passing through the membrane, reducing the efficiency of the process;
- the design of the device does not allow the replacement of failed fibers, which reduces the reliability of the device and its maintainability;
- there is no possibility of cleaning the internal cavities of the fibers when they are clogged with solid particles, which may be contained in the gas mixture.
Проведенные нами патентные исследования показали, что наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство по патенту США 5288308, МКИ В 01 D 53/52, которое выбрано в качестве прототипа. Our patent studies have shown that the closest in technical essence to the proposed invention is the device according to US patent 5288308, MKI B 01 D 53/52, which is selected as a prototype.
Устройство представляет собой разделительный модуль на полых мембранных волокнах, содержащий рассчитанный на внутреннее избыточное давление кожух и две решетки, в которых неразборно заделаны противоположные концы полых волокон. В кожухе имеется специальный патрубок для удаления газа, прошедшего через стенки волокон. The device is a separation module on hollow membrane fibers, containing a casing designed for internal overpressure and two lattices in which the opposite ends of the hollow fibers are indissolubly sealed. In the casing there is a special pipe for removing gas that has passed through the fiber walls.
Основными недостатками прототипа являются:
- отсутствует возможность замены вышедших из строя волоконных мембран;
- конструктивное исполнение устройства не позволяет производить очистку внутренних поверхностей волоконных мембран при их засорении твердыми частицами, которые могут содержаться в газовой смеси;
- отсутствие доступа к внешней поверхности волоконных мембран не позволяет производить при необходимости их доработку путем нанесения на внешнюю поверхность дополнительного покрытия с целью уменьшения размеров микропор.The main disadvantages of the prototype are:
- there is no possibility of replacing failed fiber membranes;
- the design of the device does not allow cleaning the inner surfaces of the fiber membranes when they are clogged with solid particles that may be contained in the gas mixture;
- the lack of access to the outer surface of the fiber membranes does not allow them to be modified if necessary by applying an additional coating to the outer surface in order to reduce the size of micropores.
Отмеченные недостатки снижают ремонтоспособность, работоспособность и надежность работы устройства в целом. The noted shortcomings reduce the maintainability, operability and reliability of the device as a whole.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. обеспечение возможности замены вышедших из строя полых трубчатых мембранных элементов, проведения их доработки в случае необходимости и очистки внутренних поверхностей от загрязнения, а следовательно, повышение работоспособности, надежности и ремонтоспособности. The task of the invention is to remedy these disadvantages, i.e. providing the ability to replace failed hollow tubular membrane elements, to refine them, if necessary, and to clean the internal surfaces from contamination, and, consequently, to increase operability, reliability and maintainability.
Поставленная техническая задача решается тем, что устройство для осушки газов, содержащее кожух, внутри которого расположены полые трубчатые элементы, выполненные из полупроницаемого материала, например металлокерамики, две решетки, в которых закреплены противоположные концы трубчатых элементов, снабжено установленными на противоположных концах трубчатых элементов уплотнительными резиновыми кольцами, фторопластовыми шайбами и стопорными металлическими кольцами, а также прикрепленными к решеткам съемными крышками. The stated technical problem is solved in that a device for drying gases, comprising a casing, inside of which there are hollow tubular elements made of a semi-permeable material, for example, cermets, two lattices in which the opposite ends of the tubular elements are fixed, equipped with rubber rubber seals installed at the opposite ends of the tubular elements rings, fluoroplastic washers and retaining metal rings, as well as removable covers attached to the grilles.
Авторам предлагаемого изобретения не известны аналогичные технические решения, поэтому, по мнению авторов, заявляемая совокупность существенных признаков соответствует критерию изобретения "существенные отличия". The authors of the invention are not aware of similar technical solutions, therefore, according to the authors, the claimed combination of essential features meets the criteria of the invention "significant differences".
Сущность изобретения поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.
Устройство для осушки газов содержит кожух 1, на торцах которого расположены две решетки 2 с симметричными отверстиями, в которые вставляются полые трубчатые мембранные элементы 3, на концах которых установлены резиновые уплотнительные кольца 4 и фторопластовые шайбы 5. Кольца 4 обеспечивают уплотнение сжатых газов, подаваемых внутрь полых трубчатых мембранных элементов 3, с внутренним объемом кожуха 1, а шайбы 5 препятствуют выдавливанию уплотнительных колец 4 в зазор между решеткой 2 и полыми трубчатыми мембранными элементами 3. Кроме того, на концах полых трубчатых мембранных элементов 3 установлены стопорные металлические кольца 6, препятствующие выпадению полых трубчатых мембранных элементов из отверстий решеток, и рукоятки 7 для удобства монтажа и демонтажа полых трубчатых мембранных элементов 3 в отверстия решеток 2. A device for drying gases contains a casing 1, at the ends of which there are two gratings 2 with symmetrical holes, into which hollow tubular membrane elements 3 are inserted, at the ends of which rubber sealing rings 4 and fluoroplastic washers 5 are installed. The rings 4 provide a seal for the compressed gases supplied inside hollow tubular membrane elements 3, with an inner volume of the casing 1, and the washers 5 prevent the extrusion of the sealing rings 4 into the gap between the grill 2 and the hollow tubular membrane elements 3. In addition, at the ends of the hollow tubular membrane elements 3, retaining metal rings 6 are installed, preventing the hollow tubular membrane elements from falling out of the holes of the gratings, and the handle 7 for ease of installation and dismantling of the hollow tubular membrane elements 3 in the holes of the gratings 2.
Для обеспечения доступа к местам крепления полых трубчатых мембранных элементов 3 к решеткам 2 при помощи уплотнительной прокладки 8, болтов 9 и гаек 10 прикреплены съемные крышки 11 со штуцерами 12 для подвода и отвода сжатого воздуха. To provide access to the attachment points of the hollow tubular membrane elements 3 to the grids 2 using a gasket 8, bolts 9 and nuts 10, removable covers 11 with fittings 12 for supplying and discharging compressed air are attached.
В кожухе 1 предусмотрены патрубки 13 и 14 для подвода и отвода теплого воздуха продувки низкого давления. In the casing 1, nozzles 13 and 14 are provided for supplying and discharging warm air of low pressure purge.
Устройство работает следующим образом. Сжатый до давления в диапазоне 0,2-0,9 МПа насыщенный влагой газ, влажность которого соответствует температуре "точки росы" минус 10... минус 15oС, поступает через штуцер 12 в полость между крышкой 11 и решеткой 2 и затем во внутренние полости трубчатых мембранных элементов 3. При соприкосновении с внутренней поверхностью металлокерамических трубчатых мембранных элементов (например, по Патенту Японии JP 6036853, МКИ В 01 D 69/08, состоящих из металлической подложки со сквозными микроотверстиями, поверхности которой покрыты микропленкой из этилцеллюлозы) на порах, размер которых составляет от 5 до 700 А в зависимости от типа металлокерамики, происходит конденсация паров влаги на смачиваемые стенки ультрапор и при этом образуется вогнутая поверхностная пленка воды. Давление равновесных паров над вогнутой поверхностью пленки меньше, чем над плоской, поэтому происходит непрерывная конденсация паров влаги из движущегося вдоль внутренней поверхности трубчатых мембранных элементов потока равновесного сжатого газа. Выделившаяся влага под действием разности давлений на внутренней и внешней поверхностях трубчатого мембранного элемента по капиллярам движется к внешней поверхности. Степень понижения давления и, следовательно, равновесной температуры над пленкой определяется величиной диаметра ультрапор.The device operates as follows. Compressed to a pressure in the range 0.2-0.9 MPa, a gas saturated with moisture, whose humidity corresponds to the temperature of the "dew point" minus 10 ... minus 15 o C, enters through the nozzle 12 into the cavity between the cover 11 and the grill 2 and then into internal cavities of tubular membrane elements 3. In contact with the inner surface of ceramic-metal tubular membrane elements (for example, according to Japanese Patent JP 6036853, MKI B 01 D 69/08, consisting of a metal substrate with through micro-holes, the surfaces of which are coated with a microfilm of ethyl cellulose) and pores whose size ranges from 5 to 700 A depending on the type of ceramic metal condenses moisture vapor ultrapor wettable wall and thereby forming a concave surface film of water. The pressure of the equilibrium vapors above the concave surface of the film is less than above the flat one, therefore, continuous condensation of moisture vapor from the flow of equilibrium compressed gas moving along the inner surface of the tubular membrane elements occurs. The released moisture under the action of the pressure difference on the inner and outer surfaces of the tubular membrane element moves along the capillaries to the outer surface. The degree of pressure decrease and, therefore, the equilibrium temperature above the film is determined by the magnitude of the diameter of the ultrapores.
Экспериментальные данные показывают, что при длине трубчатых мембранных элементов порядка 500 мм степень осушки сжатого газа на выходе из устройства будет соответствовать температуре точки росы минус 30oС при атмосферном давлении.Experimental data show that when the length of the tubular membrane elements is about 500 mm, the degree of drying of the compressed gas at the outlet of the device will correspond to a dew point temperature of minus 30 o C at atmospheric pressure.
Для обеспечения непрерывности процесса осушки пары влаги с внешней поверхности трубчатых мембранных элементов удаляются потоком теплого воздуха (с температурой 30...50oС), подаваемым во внутреннюю полость кожуха 1 через патрубок 13, с последующим выбросом его через патрубок 14 в окружающую среду.To ensure the continuity of the drying process, moisture vapor from the outer surface of the tubular membrane elements is removed by a stream of warm air (with a temperature of 30 ... 50 o C) supplied to the inner cavity of the casing 1 through the pipe 13, with its subsequent discharge through the pipe 14 into the environment.
В процессе эксплуатации устройства могут выходить из строя отдельные полые трубчатые мембранные элементы или возникнет необходимость их доработки, связанная с нанесением на внешнюю поверхность дополнительного покрытия с целью уменьшения диаметров пор, или очистки внутренней поверхности от загрязнений (аэрозольных частиц, следов масла). Для обеспечения замены полых трубчатых мембранных элементов крышку 11 отсоединяют от решетки и полый трубчатый мембранный элемент 3 при помощи рукоятки 7 вытаскивается из направляющих отверстий решетки 2. После ремонта или доработки полый трубчатый мембранный элемент 3 вставляют вновь и устройство готово к дальнейшей эксплуатации. During operation of the device, individual hollow tubular membrane elements may fail, or there may be a need for their refinement associated with applying an additional coating to the outer surface in order to reduce pore diameters, or to clean the inner surface of contaminants (aerosol particles, traces of oil). To ensure the replacement of the hollow tubular membrane elements, the cover 11 is disconnected from the grate and the hollow tubular membrane element 3 is pulled out of the guide holes of the grate 2 using the handle 7. After repair or refinement, the hollow tubular membrane element 3 is reinserted and the device is ready for further operation.
Такое конструктивное исполнение устройства качественно повышает его работоспособность, надежность, ремонтоспособность и эффективность процесса осушки газов. Such a design of the device qualitatively increases its operability, reliability, maintainability and efficiency of the gas drying process.
Таким образом, предлагаемая совокупность признаков, изложенных в формуле изобретения, их неразрывное единство и целенаправленность позволяют получить существенный положительный эффект по сравнению с прототипом и другими аналогами. Thus, the proposed combination of features set forth in the claims, their inextricable unity and focus allow to obtain a significant positive effect in comparison with the prototype and other analogues.
Предлагаемое изобретение намечается использовать при разработке опытного образца мембранного блока осушки воздуха в ходе выполнения НИР но теме "Мембрана". The present invention is intended to be used in the development of a prototype membrane unit for drying air during the implementation of research on the subject of "Membrane".
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000109161/12A RU2187359C2 (en) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | Gas drying unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000109161/12A RU2187359C2 (en) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | Gas drying unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000109161A RU2000109161A (en) | 2002-05-27 |
| RU2187359C2 true RU2187359C2 (en) | 2002-08-20 |
Family
ID=20233247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000109161/12A RU2187359C2 (en) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | Gas drying unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2187359C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7404843B2 (en) * | 2005-02-04 | 2008-07-29 | Membrane Technology & Research Inc | Gas separation membrane module assembly |
-
2000
- 2000-04-14 RU RU2000109161/12A patent/RU2187359C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 10, Number 339(C-385) (2395), 17C386, 61-146319, 15.11.1986. * |
| Герметизация химического оборудования. Серия: Состояние и совершенствование техники безопасности в химической промышленности. Обзорная информация НИИТЭХИМ, ВНИИТБХП. - М.: 1977, с.3-5. ДУНАЕВ П.Ф. и др. Конструирование узлов и деталей машин. - Высшая школа, 1985, с.398-399. ГЕНКИН А.Э. Оборудование химических заводов. - М.: Высшая школа, 1978, с.82-83. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7404843B2 (en) * | 2005-02-04 | 2008-07-29 | Membrane Technology & Research Inc | Gas separation membrane module assembly |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4857081A (en) | Separation of water from hydrocarbons and halogenated hydrocarbons | |
| US5051113A (en) | Air-intake system for mobile engines | |
| US4959152A (en) | Hollow fiber separation module and method for the use thereof | |
| WO2011126786A1 (en) | Integrated membrane module for gas dehydration and gas separation | |
| BR112014009877B1 (en) | FLUID SEPARATION APPARATUS AND SELECTIVE SEPARATION METHOD FOR MIXED FLUID | |
| FR2673708A1 (en) | SEPARATOR OPERATING IN WEIGHING. | |
| RU2187359C2 (en) | Gas drying unit | |
| JP2006511337A (en) | Membrane module for fluid separation | |
| Qiu et al. | Continuous vapor-gas separation with a porous membrane permeation system | |
| US7332017B2 (en) | Method and apparatus for separation of moisture from fluids | |
| US5284498A (en) | Cylindrical filters in a tube sheet for cleaning high temperature gases | |
| GB2218356A (en) | Filtering contaminated gases laden with liquid droplets | |
| RU1819156C (en) | Device for separating water from the mixture of water and hydrocarbon or water and galogenated hydrocarbon, method for separating water from the liquid mixture of water and carbon of water and galogenated hydrocarbon and a method for dewatering of a wet hydrocarbon gas | |
| JP2706157B2 (en) | Dehumidification method for steam-containing gas | |
| CA3109509C (en) | Gas purification apparatus, ship including the same, and gas purification method | |
| JPH06167B2 (en) | Oil removal device | |
| RU2263860C1 (en) | Cryogenic gas filtering device | |
| JP3372212B2 (en) | Membrane gas dryer | |
| US5106505A (en) | Condenser/membrane permeater | |
| JPH08206437A (en) | Dehumidifier | |
| JPH04102619U (en) | Dryer - built-in gas filter | |
| JPH09324288A (en) | Hydrogen-oxygen generator | |
| RU2056689C1 (en) | Plant for keeping gas-filled cables under gage pressure | |
| CN220802523U (en) | Water vapor filter | |
| CN211784613U (en) | Flue gas sampler convenient to get rid of moisture in flue gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060415 |