RU2575462C2

RU2575462C2 - Fluid separator and selective separation of mixed fluid flow

Info

Publication number: RU2575462C2
Application number: RU2014121397/05A
Authority: RU
Inventors: Сюити ОГУРО; Нобухиро ЯМАДА; Ясуси ФУДЗИМУРА
Original assignee: Джей Джи Си КОРПОРЕЙШН
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: claimed device comprises the case with the mixed fluid inlet and the separated fluid outlet for selective discharge of separated fluid and the residual fluid outlet. Separation module incorporates the set of separating elements. Each of the latter has the channel for mixed fluid to get axially inside for selective separation of a definite fluid component as a transverses flow perpendicular to the mixed fluid flow. Said separation module can be plugged in the case via its end. Note here that said separation module comprises the first coupling appliance arranged between the adjacent separating elements to isolate the space around their outer peripheral surfaces from space there between. Note here that the first coupling appliance has the opening to intercommunicate the channels and feature the disc-like shape with diameter larger than OD of separating elements. The second separating appliance is arranged on both ends of aforesaid set so that every second coupling appliance isolates the space nearby the end surface of the set from that around outer peripheral surfaces of separating elements. Note also that every second coupling appliance has the hole for the space nearby the end surface to communicate with one appropriate channel. The coupling appliance interconnects the first and second appliances.

EFFECT: decreased weight, simplified servicing.

16 cl, 18 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к устройству разделения текучей среды, осуществляющему селективное отделение определенного компонента текучей среды от текучей среды, такой как газ или вода. В частности, данное изобретение относится к устройству разделения текучей среды, которое повышает производительность разделения благодаря последовательному расположению разделяющих элементов и к способу селективного разделения смешанной текучей среды путем использования устройства разделения текучей среды.The present invention relates to a fluid separation device that selectively separates a specific fluid component from a fluid, such as gas or water. In particular, the present invention relates to a fluid separation device that improves separation performance by sequentially arranging the separation elements and to a method for selectively separating a mixed fluid by using a fluid separation device.

Уровень техникиState of the art

В последние годы технологию мембранного разделения использовали в области обработки большого количества текучей среды, например, для разделения газов и обработки водопроводной воды, из-за ее преимущества, связанного с малой начальной стоимостью. В частности, использовали устройства, включающие разделяющий элемент, расположенный в кожухе, этот разделяющий элемент обычно изготовлен из керамического материала, так как керамическому разделяющему элементу свойственны такие преимущества, как легкость очистки, долговечность и т.д.In recent years, membrane separation technology has been used in the field of processing large quantities of fluid, for example, for gas separation and treatment of tap water, because of its advantage associated with a low initial cost. In particular, devices were used including a separating element located in a casing, this separating element is usually made of ceramic material, since ceramic separating element has such advantages as ease of cleaning, durability, etc.

Разделяющий элемент включает мембрану, держатель мембраны, канальный элемент и т.д., которые соединены друг с другом, при этом форма разделяющего элемента может изменяться в зависимости от цели разделения.The separating element includes a membrane, a membrane holder, a channel element, etc., which are connected to each other, while the shape of the separating element may vary depending on the purpose of the separation.

Раскрыто устройство для разделения газов (Патентный документ 1, описываемый далее), включающее газоотделитель (соответствует использованному выше термину «разделяющий элемент»), в котором имеется газоразделительная мембрана, через которую может проходить только один определенный компонент газовой смеси, расположенную на поверхности пористого опорного элемента. При разделении газа с высокой температурой, плотности контакта между газоотделителем и фиксирующим элементом может стать недостаточно для термического расширения газоотделителя и фиксирующего элемента, из-за чего может произойти утечка. Если такая утечка случается, определенный газообразный компонент, прошедший через газоразделительную мембрану, может смешиваться с остальными компонентами газовой смеси, поэтому этот конкретный газообразный компонент не может быть отделен эффективным образом.A gas separation device is disclosed (Patent Document 1, described later), including a gas separator (corresponding to the term “separating element” used above), in which there is a gas separation membrane through which only one specific component of the gas mixture can pass located on the surface of the porous support element . When gas is separated at a high temperature, the contact density between the gas separator and the fixing element may not be enough for the thermal expansion of the gas separator and the fixing element, which can lead to leakage. If such a leak occurs, a specific gaseous component passing through the gas separation membrane may mix with the remaining components of the gas mixture, therefore this particular gaseous component cannot be separated in an efficient manner.

Для предотвращения этого устройство для разделения газа, описанное в Патентном документе 1, включает газоотделитель, контейнер, в котором имеется углубление, в котором находится газоотделитель, уплотнительный элемент, расположенный в зазоре между наружной периферийной поверхностью газоотделителя и боковой стенкой, зажимной элемент, который зажимает и придавливает уплотнительный элемент в осевом направлении в зазоре. Отношение коэффициента термического расширения контейнера к коэффициенту термического расширения газоотделителя лежит в диапазоне от 0,55 до 0,95, поэтому возникновение утечки в месте соединения газоотделителя и элемента, неподвижно удерживающего газоотделитель, подавляется.To prevent this, the gas separation device described in Patent Document 1 includes a gas separator, a container in which there is a recess in which the gas separator is located, a sealing element located in the gap between the outer peripheral surface of the gas separator and the side wall, a clamping element that clamps and presses the sealing element in the axial direction in the gap. The ratio of the coefficient of thermal expansion of the container to the coefficient of thermal expansion of the gas separator lies in the range from 0.55 to 0.95, therefore, the occurrence of leakage at the junction of the gas separator and the element that is stationary holding the gas separator is suppressed.

Расход текучей среды, проходящей через мембрану для разделения текучей среды, ограничен определенным диапазоном, что направлено на достижение необходимой производительности разделения. Чем выше расход при обработке разделением, тем большей площади требуется мембрана. Следовательно, хотя единичный разделяющий элемент может быть использован как один блок, в случае обработки большого количества воды на водоочистной станции или обработки большого количества текучей среды с целью отделения газа большое количество разделяющих элементов устанавливают последовательно с тем, чтобы увеличить площадь мембраны и повысить производительность разделения.The flow rate of the fluid passing through the membrane for the separation of the fluid is limited to a certain range, which is aimed at achieving the required separation performance. The higher the flow rate during separation processing, the larger the membrane area required. Therefore, although a single separating element can be used as a single unit, in the case of treating a large amount of water at a water treatment plant or treating a large amount of fluid to separate gas, a large number of separating elements are installed sequentially in order to increase the membrane area and increase the separation performance.

С этой целью было предложено устройство для разделения текучей среды, включающее множество разделяющих элементов, каждый из которых заключен в соответствующем, одном из кожухов, соединенных друг с другом последовательно при помощи фланцев, чтобы увеличить площадь фильтрации и повысить производительность разделения воды (Патентный документ 2, описываемый ниже).To this end, a device for separating a fluid has been proposed, comprising a plurality of separating elements, each of which is enclosed in a corresponding one of the housings connected to each other in series by means of flanges in order to increase the filtration area and increase the water separation performance (Patent Document 2, described below).

Список противопоставленных материаловList of Contrasted Materials

Патентные документыPatent documents

Патентный документ 1: Выложенный патент Японии №2011-189335Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2011-189335

Патентный документ 2: Выложенный патент Японии №2004-261649Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2004-261649

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Проблемы, решаемые благодаря изобретениюProblems Solved by the Invention

Устройство разделения текучей среды, включающее установленные последовательно разделяющие элементы, обладает производительностью разделения, превышающей производительность разделения устройств разделения текучей среды, включающих единственный разделяющий элемент. Однако когда количество разделяющих элементов увеличивают, чтобы увеличить площадь мембраны и производительность разделения, пропорционально количеству разделяющих элементов возрастает число фланцевых частей, а также увеличивается общий вес устройства разделения текучей среды.A fluid separation device including installed sequentially separating elements has a separation performance greater than the separation performance of the fluid separation devices including a single separating element. However, when the number of separation elements is increased in order to increase the membrane area and separation performance, the number of flange parts increases in proportion to the number of separation elements, and the total weight of the fluid separation device also increases.

Кроме того, когда нужно выполнить техническое обслуживание или ремонт устройства разделения текучей среды или замену разделяющих элементов, для каждого из разделяющих элементов в его кожухе нужно разобрать и собрать фланцевые части, так что замена разделяющих элементов оказывается непростой. Кроме того, во время сборки и разборки разделяющие элементы, изготовленные из керамики, могут сломаться и выйти из строя, следовательно, замена и ремонт элементов могут стать затруднительными.In addition, when it is necessary to carry out maintenance or repair of a fluid separation device or replacement of separating elements, for each of the separating elements in its casing, it is necessary to disassemble and assemble the flange parts, so that the replacement of the separating elements is not easy. In addition, during assembly and disassembly, the separating elements made of ceramics can break down and fail, therefore, replacement and repair of elements can become difficult.

Для устранения указанной проблемы целью одного из аспектов настоящего изобретения является уменьшение веса устройства разделения текучей среды и упрощение технического обслуживания устройства разделения текучей среды путем изготовления разделяющего модуля, включающего множество установленных последовательно разделяющих элементов, вставляемых и извлекаемых через один из концов кожуха.To eliminate this problem, an aspect of one aspect of the present invention is to reduce the weight of the fluid separation device and simplify the maintenance of the fluid separation device by manufacturing a separation module including a plurality of installed sequentially separating elements inserted and removed through one end of the casing.

Средства решения поставленных задачMeans of solving tasks

Варианты осуществления изобретения, позволяющие решить поставленные задачи, описаны ниже.Embodiments of the invention to solve the tasks described below.

Пункт 1 представляет собой устройство разделения текучей среды, осуществляющее селективное отделение определенного текучего компонента от смешанной текучей среды и включающее: кожух, в котором имеется впуск для смешанной текучей среды, выпуск для отделенной текучей среды, через которое отводят селективно отделенную текучую среду, и выпуск для оставшейся текучей среды, через которое отводят оставшуюся после осуществления селективного отделения текучую среду; и разделительный модуль, в котором расположен набор из множества установленных последовательно разделяющих элементов, каждый из разделяющих элементов снабжен каналом, через который смешанная текучая среда поступает в осевом направлении, и осуществляет селективное отделение определенного текучего компонента в виде поперечного потока, перпендикулярного направлению течения смешанной текучей среды, при этом разделительный модуль может быть вставлен в кожух через один из концов кожуха. В разделительном модуле имеется первое соединительное приспособление, вторые соединительные приспособления и соединительное средство. Первое соединительное приспособление расположено между соседними разделяющими элементами так, чтобы изолировать пространство вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов от пространства между разделяющими элементами, снабжено отверстием, через которое каналы соединяются друг с другом, и имеет дискообразную форму, наружный диаметр которой больше наружного диаметра разделяющих элементов. Вторые соединительные приспособления расположены на обоих концах набора из множества установленных последовательно разделяющих элементов так, что каждое второе соединительное приспособление изолирует пространство рядом с концевой поверхностью набора установленных последовательно разделяющих элементов от пространства вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов. Каждое второе соединительное приспособление снабжено отверстием, через которое пространство рядом с концевой поверхностью соединяется с соответствующим одним из каналов, и имеет дискообразную форму, наружный диаметр которой больше наружного диаметра разделяющих элементов. Соединительное устройство соединяет первое и вторые соединительные приспособления друг с другом.Claim 1 is a fluid separation device that selectively separates a specific fluid component from a mixed fluid and includes: a casing in which there is a mixed fluid inlet, a separated fluid outlet through which the selectively separated fluid is withdrawn, and an outlet for the remaining fluid through which the remaining fluid after selective separation is withdrawn; and a separation module, in which a set of a plurality of installed sequentially separating elements is located, each of the separating elements is provided with a channel through which the mixed fluid flows in the axial direction, and selectively separates a specific fluid component in the form of a transverse flow perpendicular to the flow direction of the mixed fluid , while the separation module can be inserted into the casing through one of the ends of the casing. In the separation module there is a first connecting device, second connecting devices and connecting means. The first connecting device is located between adjacent separating elements so as to isolate the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements from the space between the separating elements, provided with an opening through which the channels are connected to each other, and has a disc-shaped shape, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the separating elements. The second connecting devices are located at both ends of the set of multiple installed sequentially separating elements so that each second connecting device isolates the space near the end surface of the set of sequentially separating elements from the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements. Each second connecting device is provided with an opening through which the space near the end surface is connected to the corresponding one of the channels, and has a disk-shaped shape, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the separating elements. A connecting device connects the first and second connecting devices to each other.

Пункт 2 представляет собой устройство разделения текучей среды по пункту 1, дополнительно включающее: уплотнительный элемент, который изолирует пространство рядом с концевой поверхностью набора из множества установленных последовательно разделяющих элементов от пространства вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов посредством контакта со вторыми соединительными приспособлениями и внутренней периферийной поверхностью кожуха.Claim 2 is a fluid separation device according to Claim 1, further comprising: a sealing element that isolates a space adjacent to an end surface of a set of a plurality of mounted sequentially separating elements from a space around the outer peripheral surfaces of the separating elements by contacting the second connecting devices and the inner peripheral surface casing.

Пункт 3 представляет собой устройство разделения текучей среды по пункту 1 или 2, в котором кожух включает закрывающий элемент входной стороны, в котором имеется впуск для смешанной текучей среды, закрывающий элемент выходной стороны, в котором имеется выпуск для оставшейся текучей среды, и цилиндрический корпус, в которой имеется выпуск для отделенной текучей среды и в которую вставляется разделительный модуль, при этом, по меньшей мере, один из закрывающих элементов входной и выходной стороны может быть герметично присоединен к цилиндрической основной части при помощи фланца. Устройство разделения текучей среды дополнительно включает фиксирующий элемент, расположенный между закрывающим элементом входной стороны или закрывающим элементом выходной стороны и цилиндрической основной частью. Фиксирующий элемент имеет дискообразную форму с отверстием и снабжен выступом, выдающимся к центру отверстия из положения, соответствующего внутренней периферийной поверхности кожуха и контактирующим со вторым соединительным приспособлением.Claim 3 is a fluid separation device according to Claim 1 or 2, wherein the casing includes an inlet side closure member in which there is a mixed fluid inlet, an outlet side closure member in which there is an outlet for the remaining fluid, and a cylindrical body, in which there is an outlet for the separated fluid and into which the separation module is inserted, wherein at least one of the closing elements of the input and output sides can be hermetically connected to the cylinder main body with a flange. The fluid separation device further includes a locking member located between the inlet side closing element or the outlet side closing element and the cylindrical main part. The locking element has a disc-shaped shape with a hole and is provided with a protrusion protruding to the center of the hole from a position corresponding to the inner peripheral surface of the casing and in contact with the second connecting device.

Пункт 4 представляет собой устройство разделения текучей среды по любому из пунктов 1-3, в котором кожух включает закрывающий элемент входной стороны, в котором имеется впуск для смешанной текучей среды, закрывающий элемент выходной стороны, в котором имеется выпуск для оставшейся текучей среды, и цилиндрический корпус, в которой имеется выпуск для отделенной текучей среды и в которую вставляется разделительный модуль, при этом, по меньшей мере, один из закрывающих элементов входной и выходной стороны может быть герметично присоединен к цилиндрической основной части при помощи фланца, и в котором каждое второе соединительное приспособление расположено в цилиндрической основной части так, что второе соединительное приспособление может быть снято после снятия закрывающего элемента входной стороны или закрывающего элемента выходной стороны.Claim 4 is a fluid separation device according to any one of Claims 1-3, wherein the casing includes an inlet side closure member in which there is a mixed fluid inlet, an outlet side closure member in which there is an outlet for the remaining fluid, and cylindrical a housing in which there is an outlet for a separated fluid and into which a separation module is inserted, wherein at least one of the closing elements of the input and output sides can be hermetically connected to the c of cylindrical main body by a flange, and wherein each second connection device is disposed in the cylindrical main body so that the second connecting means can be removed after removing the closing element input side or output side of the closure member.

Пункт 5 представляет собой устройство разделения текучей среды по любому из пунктов 1-4, в котором кожух имеет стенку такой толщины, при которой кожух способен удерживать текучую среду с давлением в диапазоне от 1 до 15 МПа абс.Clause 5 is a fluid separation device according to any one of Claims 1 to 4, wherein the casing has a wall of such a thickness that the casing is capable of holding the fluid with a pressure in the range of 1 to 15 MPa abs.

Пункт 6 представляет собой устройство разделения текучей среды по любому из пунктов 1-5, в котором одно из вторых соединительных приспособлений имеет наружный диаметр, превышающий внутренний диаметр кожуха, и может быть соединено в единое целое с кожухом при помощи фланца, а другое второе соединительное приспособление имеет наружный диаметр, который меньше внутреннего диаметра кожуха.Claim 6 is a fluid separation device according to any one of Claims 1-5, wherein one of the second connecting devices has an outer diameter greater than the inner diameter of the casing and can be connected integrally with the casing using a flange, and the other second connecting device has an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the casing.

Пункт 7 представляет собой устройство разделения текучей среды по любому из пунктов 1-6, в котором соединительное средство представляет собой стержень, длина которого в осевом направлении может быть отрегулирована, и который имеет участок соединения, включающий болт и гайку.Claim 7 is a fluid separation device according to any one of Claims 1-6, wherein the connecting means is a rod, the axial length of which can be adjusted, and which has a connection portion including a bolt and a nut.

Пункт 8 представляет собой устройство разделения текучей среды по любому из пунктов 1-7, в котором соединительное устройство является цилиндрическим.Clause 8 is a fluid separation device according to any one of paragraphs 1-7, wherein the connecting device is cylindrical.

Пункт 9 представляет собой устройство разделения текучей среды по любому из пунктов 1-8, в котором множество наборов из множества установленных последовательно разделяющих элементов установлено в разделительном модуле параллельно.Clause 9 is a fluid separation device according to any one of Claims 1-8, wherein a plurality of sets of plurality of installed sequentially separating elements are installed in parallel in the separation module.

Пункт 10 представляет собой способ селективного разделения смешанной текучей среды с использованием устройства разделения текучей среды, осуществляющего селективное отделение определенного текучего компонента от смешанной текучей среды. Устройство разделения текучей среды включает кожух, в котором имеется впуск для смешанной текучей среды, выпуск для отделенной текучей среды, через которое отводят селективно отделенную текучую среду, и выпуск для оставшейся текучей среды, через которое отводят оставшуюся после осуществления селективного отделения текучую среду; и разделительный модуль, в котором расположен набор из множества установленных последовательно разделяющих элементов, каждый из разделяющих элементов снабжен каналом, через который смешанная текучая среда протекает в осевом направлении, и осуществляет селективное отделение определенного текучего компонента в виде поперечного потока, перпендикулярного направлению течения смешанной текучей среды. Разделительный модуль может быть вставлен в кожух через один из концов кожуха и включает первое соединительное приспособление, вторые соединительные приспособления и соединительное средство. Первое соединительное приспособление расположено между соседними разделяющими элементами так, чтобы изолировать пространство вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов от пространства между разделяющими элементами, снабжено отверстием, через которое каналы соединяются друг с другом, и имеет дискообразную форму, наружный диаметр которой больше наружного диаметра разделяющих элементов. Вторые соединительные приспособления расположены на обоих концах набора из множества установленных последовательно разделяющих элементов так, что каждое второе соединительное приспособление изолирует пространство рядом с концевой поверхностью набора установленных последовательно разделяющих элементов от пространства вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов. Каждое второе соединительное приспособление снабжено отверстием, через которое пространство рядом с концевой поверхностью соединяется с соответствующим одним из каналов, и имеет дискообразную форму, наружный диаметр которой больше наружного диаметра разделяющих элементов. Соединительное средство соединяет первый и вторые соединительные приспособления друг с другом. Данный способ включает: селективное отделение конкретного компонента текучей среды в виде поперечного потока, перпендикулярного направлению течения смешанной текучей среды, при помощи разделяющих элементов; изолирование текучей среды, которая была селективно отделена от смешанной текучей среды, при помощи первого соединительного приспособления; изолирование селективно отделенной текучей среды от смешанной текучей среды при помощи вторых соединительных приспособлений.Claim 10 is a method for selectively separating a mixed fluid using a fluid separation device that selectively separates a specific fluid component from the mixed fluid. The fluid separation device includes a casing in which there is a mixed fluid inlet, an outlet for separated fluid through which the selectively separated fluid is withdrawn, and an outlet for the remaining fluid through which the remaining fluid after selective separation is discharged; and a separation module, in which a set of a plurality of installed sequentially separating elements is located, each of the separating elements is provided with a channel through which the mixed fluid flows in the axial direction, and selectively separates a specific fluid component in the form of a transverse flow perpendicular to the flow direction of the mixed fluid . The separation module can be inserted into the casing through one of the ends of the casing and includes a first connecting device, second connecting devices and connecting means. The first connecting device is located between adjacent separating elements so as to isolate the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements from the space between the separating elements, provided with an opening through which the channels are connected to each other, and has a disc-shaped shape, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the separating elements. The second connecting devices are located at both ends of the set of multiple installed sequentially separating elements so that each second connecting device isolates the space near the end surface of the set of sequentially separating elements from the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements. Each second connecting device is provided with an opening through which the space near the end surface is connected to the corresponding one of the channels, and has a disk-shaped shape, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the separating elements. Connecting means connects the first and second connecting devices to each other. This method includes: selectively separating a specific component of the fluid in the form of a transverse flow perpendicular to the direction of flow of the mixed fluid, using separating elements; isolating a fluid that has been selectively separated from the mixed fluid using a first coupling device; isolating the selectively separated fluid from the mixed fluid using second couplers.

Пункт 11 представляет собой способ селективного разделения смешанной текучей среды по пункту 10, в котором смешанная текучая среда имеет давление в диапазоне от 1 до 15 МПа абс.Clause 11 is a method for selectively separating a mixed fluid according to paragraph 10, wherein the mixed fluid has a pressure in the range of 1 to 15 MPa abs.

Значение изобретенияThe meaning of the invention

Устройство разделения текучей среды одного из вариантов осуществления данного изобретения сконструировано так, что разделительный модуль, в котором расположено множество установленных последовательно разделяющих элементов, может быть вставлен и вынут из одного из концов кожуха, поэтому устройство разделения текучей среды является легким и характеризуется преимуществом, заключающимся в простом техническом обслуживании. Так, может быть значительно повышена простота замены разделяющих элементов и сборки устройства разделения текучей среды.The fluid separation device of one of the embodiments of the present invention is designed so that the separation module, in which a plurality of installed sequentially separating elements are located, can be inserted and removed from one of the ends of the casing, therefore, the fluid separation device is lightweight and has the advantage of easy maintenance. Thus, the ease of replacing the separating elements and assembling the fluid separation device can be greatly enhanced.

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе, поясняющий один из примеров устройства разделения текучей среды.FIG. 1 is a perspective view illustrating one example of a fluid separation apparatus.

На фиг. 2A показан пример монолитного разделяющего элемента.In FIG. 2A shows an example of a monolithic separating element.

На фиг. 2B показан пример полого цилиндрического разделяющего элемента.In FIG. 2B shows an example of a hollow cylindrical separating element.

На фиг. 2C показан пример разделяющего элемента с прямоугольными сквозными отверстиями.In FIG. 2C shows an example of a separating element with rectangular through holes.

На фиг. 2D показан пример трубчатого разделяющего элемента.In FIG. 2D shows an example of a tubular separating element.

На фиг. 3 представлена схема, поясняющая установку в кожух и удаление из кожуха разделительного модуля.In FIG. 3 is a diagram illustrating installation in the casing and removal of the separation module from the casing.

Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе, поясняющий один из примеров устройства разделения текучей среды.FIG. 4 is a sectional view illustrating one example of a fluid separation apparatus.

Фиг. 5A представляет собой вид в разрезе по линии Е-Е на фиг. 4.FIG. 5A is a sectional view taken along line EE of FIG. four.

Фиг. 5B представляет собой вид в разрезе по линии F-F на фиг. 4.FIG. 5B is a sectional view taken along line F-F of FIG. four.

Фиг. 6 представляет собой вид в разрезе, поясняющий один из примеров устройства разделения текучей среды, включающего три разделяющих элемента.FIG. 6 is a sectional view illustrating one example of a fluid separation device including three separation elements.

Фиг. 7 представляет собой вид в разрезе, поясняющий второй пример второго соединительного приспособления.FIG. 7 is a sectional view illustrating a second example of a second connecting device.

Фиг. 8A представляет собой вид в разрезе, поясняющий третий пример второго соединительного приспособления.FIG. 8A is a sectional view illustrating a third example of a second connecting device.

Фиг. 8B представляет собой вид в разрезе, поясняющий пример фиксирующего элемента.FIG. 8B is a sectional view illustrating an example of a locking member.

Фиг. 8C представляет собой вид в разрезе, поясняющий второй пример кожуха.FIG. 8C is a sectional view illustrating a second example of a casing.

Фиг. 9A представляет собой вид в перспективе, поясняющий второй пример соединительного устройства.FIG. 9A is a perspective view illustrating a second example of a connecting device.

Фиг. 9B представляет собой вид в разрезе, поясняющий второй пример соединительного устройства.FIG. 9B is a sectional view illustrating a second example of a connecting device.

Фиг. 10 представляет собой вид в разрезе, поясняющий пример устройства разделения текучей среды, включающего разделительный модуль, в котором параллельно установлено множество наборов разделяющих элементов, каждый из которых включает установленные последовательно разделяющие элементы.FIG. 10 is a sectional view illustrating an example of a fluid separation apparatus including a separation module in which a plurality of sets of separating elements are installed in parallel, each of which includes installed sequentially separating elements.

Фиг. 11 поясняет пример применения устройства разделения текучей среды на месторождении природного газа.FIG. 11 illustrates an example application of a fluid separation device in a natural gas field.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

Далее один из вариантов осуществления данного изобретения описан со ссылкой на чертежи.Next, one of the embodiments of the present invention is described with reference to the drawings.

1. Устройство разделения текучей среды1. Fluid separation device

Устройство разделения текучей среды данного варианта осуществления изобретения, осуществляющее селективное отделение определенного текучего компонента от смешанной текучей среды, включает:A fluid separation device of this embodiment of the invention, which selectively separates a specific fluid component from a mixed fluid, includes:

(A) кожух 20, в котором имеется впуск 21 для смешанной текучей среды, выпуск 28 для отделенной текучей среды, через который отводят селективно отделенную текучую среду, и выпуск 22 для оставшейся текучей среды, через который отводят оставшуюся после осуществления селективного отделения текучую среду; и(A) a casing 20 in which there is a mixed fluid inlet 21, a separated fluid outlet 28 through which the selectively separated fluid is discharged, and a remaining fluid outlet 22 through which the remaining fluid after selective separation is discharged; and

(B) разделительный модуль 10, в котором расположен набор из множества установленных последовательно разделяющих элементов 2, каждый из разделяющих элементов 2 снабжен каналом, через который смешанная текучая среда протекает в осевом направлении, осуществляет селективное отделение определенного текучего компонента в виде поперечного потока, перпендикулярного направлению течения смешанной текучей среды, при этом разделительный модуль может быть вставлен в кожух через один из концов кожуха.(B) a separation module 10, in which there is a set of a plurality of installed sequentially separating elements 2, each of the separating elements 2 is provided with a channel through which the mixed fluid flows in the axial direction, selectively separates a specific fluid component in the form of a transverse flow perpendicular to the direction mixed fluid flow, wherein the separation module can be inserted into the housing through one of the ends of the housing.

Разделительный модуль включает:The separation module includes:

(B1) первое соединительное приспособление 7, расположенное между соседними разделяющими элементами 2 так, чтобы изолировать пространство вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов 2 от пространства между разделяющими элементами 2, снабжено отверстием, через которое каналы соединяются друг с другом, и имеет дискообразную форму, наружный диаметр которой больше наружного диаметра разделяющих элементов 2,(B1) the first connecting device 7, located between adjacent separating elements 2 so as to isolate the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements 2 from the space between the separating elements 2, is provided with an opening through which the channels are connected to each other, and has a disk-shaped shape, the outer the diameter of which is greater than the outer diameter of the separating elements 2,

(B2) вторые соединительные приспособления 8, расположенные на обоих концах набора из множества установленных последовательно разделяющих элементов 2 так, что каждое второе соединительное приспособление изолирует пространство рядом с концевой поверхностью набора установленных последовательно разделяющих элементов 2 от пространства вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов 2, каждое второе соединительное приспособление снабжено отверстием, через которое пространство рядом с концевой поверхностью соединяется с соответствующим одним из каналов, и имеет дискообразную форму, наружный диаметр которой больше наружного диаметра разделяющих элементов 2,(B2) second connecting devices 8 located at both ends of the set of the plurality of installed sequentially separating elements 2 so that each second connecting device isolates the space near the end surface of the set of sequentially separating elements 2 from the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements 2, each the second connecting device is provided with an opening through which the space near the end surface is connected to The appropriate one of the channels, and has a disk-like shape, the outer diameter of which separating elements is greater than the outer diameter of 2

(B3) соединительное устройство 15, которое соединяет первый и вторые соединительные приспособления друг с другом.(B3) a connecting device 15 that connects the first and second connecting devices to each other.

Устройство разделения текучей среды дополнительно включает:The fluid separation device further includes:

(B4) уплотнительный элемент S, который изолирует пространство рядом с концевой поверхностью набора из множества установленных последовательно разделяющих элементов 2 от пространства вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов 2 посредством контакта со вторыми соединительными приспособлениями 8 и внутренней периферийной поверхностью кожуха 20.(B4) a sealing member S that isolates a space adjacent to an end surface of a set of a plurality of mounted sequentially separating elements 2 from a space around the outer peripheral surfaces of the separating elements 2 by contacting the second connecting devices 8 and the inner peripheral surface of the casing 20.

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе, поясняющий один из примеров устройства разделения текучей среды. Как показано на фиг. 1, устройство разделения текучей среды 1 включает кожух 20 и разделительный модуль 10, которые соответственно показаны пунктирными линиями и сплошными линиями.FIG. 1 is a perspective view illustrating one example of a fluid separation apparatus. As shown in FIG. 1, a fluid separation device 1 includes a housing 20 and a separation module 10, which are respectively shown with dashed lines and solid lines.

(B) Разделительный модуль(B) Separation module

Разделительный модуль 10 может быть вставлен и удален через один из концов кожуха 20. В разделительном модуле 10 имеется первое соединительное приспособление 7 и два вторых соединительных приспособления 8. Первое соединительное приспособление 7 расположено между соседними разделяющими элементами 2. Каждое из вторых соединительных приспособлений 8 расположено на соответствующем одном из концов набора разделяющих элементов 2, которые соединены друг с другом. Каждый из разделяющих элементов 2 помещен между первым соединительным приспособлением 7 и соответствующим одним из вторых соединительных приспособлений 8. Первое соединительное приспособление 7 и второе соединительное приспособление 8 соединены друг с другом при помощи соединительного устройства 15. В результате этого разделяющие элементы 2 объединяются в разделительный модуль 10, тем самым, разделяющие элементы 2 могут переноситься или перевозиться не как индивидуальные разделяющие элементы 2, а в виде разделительного модуля 10.The separation module 10 can be inserted and removed through one of the ends of the casing 20. In the separation module 10 there is a first connecting device 7 and two second connecting devices 8. The first connecting device 7 is located between adjacent separating elements 2. Each of the second connecting devices 8 is located on corresponding to one of the ends of the set of separating elements 2, which are connected to each other. Each of the separating elements 2 is placed between the first connecting device 7 and the corresponding one of the second connecting devices 8. The first connecting device 7 and the second connecting device 8 are connected to each other by means of the connecting device 15. As a result, the separating elements 2 are combined into a separation module 10 thus, the separating elements 2 can be transported or transported not as individual separating elements 2, but in the form of a separation module 10.

В каждом разделительном модуле 10 осуществляется селективное отделение текучей среды, которая может пройти сквозь разделительную мембрану из смешанной текучей среды, поступающей в кожух 20 через впуск кожуха 20. Отделенная текучая среда протекает к наружной периферии разделительного модуля 10 и выводится через выпуск 28 для отделенной текучей среды. Оставшуюся текучую среду, которая остается после отделения части смешанной текучей среды, выводят в осевом направлении разделяющих элементов 2.Each separation module 10 selectively separates the fluid that can pass through the separation membrane from the mixed fluid entering the housing 20 through the inlet of the housing 20. The separated fluid flows to the outer periphery of the separation module 10 and is discharged through the outlet 28 for the separated fluid . The remaining fluid that remains after the separation of part of the mixed fluid is discharged in the axial direction of the separating elements 2.

В каждом из разделяющих элементов 2 имеется канал, через который смешанная текучая среда перемещается в осевом направлении, и происходит селективное отделение определенного компонента текучей среды в виде поперечного потока, перпендикулярного направлению течения смешанной текучей среды. Разделяющие элементы 2 размещены в разделительном модуле 10 последовательно.In each of the separating elements 2 there is a channel through which the mixed fluid moves in the axial direction, and a certain component of the fluid is selectively separated in the form of a transverse flow perpendicular to the flow direction of the mixed fluid. The separating elements 2 are placed in the separation module 10 in series.

Разделяющий элемент данного варианта осуществления изобретения не осуществляет разделение всего количества подаваемой текучей среды. Напротив, разделяющий элемент представляет собой разделяющий элемент для разделения в поперечном потоке, в который исходную текучую среду подают прямоточно в направлении, параллельном поверхности мембраны, и определенный компонент текучей среды отделяется, проходя через мембрану в направлении, перпендикулярном прямоточному потоку. Следовательно, при последовательном соединении разделяющих элементов друг в друга площадь мембраны увеличивается, а производительность разделения повышается. Например, имеются следующие модификации разделяющего элемента.The separating element of this embodiment does not separate the entire amount of fluid supplied. On the contrary, the separating element is a separating element for separation in a transverse flow, into which the initial fluid is supplied straight-through in a direction parallel to the surface of the membrane, and a specific component of the fluid is separated, passing through the membrane in a direction perpendicular to the direct-flow stream. Therefore, when the separating elements are connected to each other in series, the membrane area increases, and the separation performance increases. For example, there are the following modifications of the separating element.

На фиг. 2A представлен пример монолитного разделяющего элемента. В данном случае, термин «монолитный» означает структуру, в которой имеются опорный элемент и пористые мембраны. Опорный элемент проставляет собой цилиндрический пористый массив с множеством сквозных отверстий, выполняющих роль каналов для текучей среды и проходящих в осевом направлении. Пористые мембраны образованы на внутренних стенках сквозных отверстий и характеризуются меньшим средним диаметром пор, чем у опорного элемента. Разделяющий элемент 2, показанный на фиг. 2A, включает опорный элемент и разделительные мембраны. Опорный элемент представляет собой цилиндрический пористый массив, в котором имеется множество сквозных отверстий 3, выполняющих роль каналов для смешанной текучей среды. Разделительные мембраны представляют собой тонкие мембраны, изготовленные из пористого материала и образованные на внутренних стенках сквозных отверстий 3 и/или на наружной периферийной поверхности пористого массива. Разделительные мембраны характеризуются меньшим средним диаметром пор, чем у опорного элемента, через них может проходить часть смешанной текучей среды. Когда смешанная текучая среда проходит через сквозные отверстия, определенный компонент смешанной текучей среды, который может пройти сквозь разделительную мембрану, проходит сквозь разделительную мембрану, и его отводят в виде отделенной текучей среды в радиальном направлении.In FIG. 2A shows an example of a monolithic separating element. In this case, the term "monolithic" means a structure in which there is a support element and porous membranes. The supporting element is a cylindrical porous array with many through holes that act as channels for the fluid and passing in the axial direction. Porous membranes are formed on the inner walls of the through holes and are characterized by a smaller average pore diameter than the support element. The separating element 2 shown in FIG. 2A includes a support member and separation membranes. The support element is a cylindrical porous array, in which there are many through holes 3 that act as channels for mixed fluid. The separation membranes are thin membranes made of a porous material and formed on the inner walls of the through holes 3 and / or on the outer peripheral surface of the porous mass. The separation membranes are characterized by a smaller average pore diameter than the support element, part of the mixed fluid can pass through them. When the mixed fluid passes through the through holes, a specific component of the mixed fluid that can pass through the separation membrane passes through the separation membrane and is withdrawn in the form of a separated fluid in the radial direction.

На фиг. 2B показан пример полого цилиндрического разделяющего элемента. Как показано на фиг. 2B, может иметься только одно сквозное отверстие 3, выполняющее роль канала для текучей среды.In FIG. 2B shows an example of a hollow cylindrical separating element. As shown in FIG. 2B, there can only be one through hole 3 acting as a fluid channel.

На фиг. 2C показан пример разделяющего элемента с прямоугольными сквозными отверстиями. Разделяющий элемент 2, показанный на фиг. 2C, имеет прямоугольные сквозные отверстия. Длину канала для текучей среды можно увеличить путем герметизации концов части сквозных отверстий 3, показанных на фиг. 2C, так, чтобы текучая среда перемещалась в концевых частях из одного сквозного отверстия 3 в соседнее сквозное отверстие 3.In FIG. 2C shows an example of a separating element with rectangular through holes. The separating element 2 shown in FIG. 2C has rectangular through holes. The length of the fluid channel can be increased by sealing the ends of the part of the through holes 3 shown in FIG. 2C, so that the fluid moves at the end parts from one through hole 3 to an adjacent through hole 3.

На фиг. 2D показан пример трубчатого разделяющего элемента. Трубчатый разделяющий элемент включает пучок, состоящий из большого числа трубок 3а, один или оба конца которых закреплены. Каждая из трубок 3а служит опорным элементом, выполняющим функцию разделения.In FIG. 2D shows an example of a tubular separating element. The tubular separating element includes a bundle consisting of a large number of tubes 3a, one or both ends of which are fixed. Each of the tubes 3a serves as a supporting element that performs the separation function.

Средний диаметр пор пористого материала разделительной мембраны и средний диаметр пор пористого массива опорного элемента надлежащим образом определяют в соответствии с производительностью разделения (диаметр частиц вещества, которое должно проходить через мембрану, и диаметр частиц вещества, которое должно быть задержано), которую нужно обеспечить, и количеством текучей среды, которую нужно пропустить (обрабатываемое количество). Вообще, средний диаметр пор пористого материала разделительной мембраны лежит в диапазоне от примерно 0,1 нм до 1,0 мкм, а средний диаметр пор пористого массива опорного элемента лежит в диапазоне от примерно одного до нескольких сот микрометров.The average pore diameter of the porous material of the separation membrane and the average pore diameter of the porous mass of the support member are appropriately determined in accordance with the separation performance (particle diameter of the substance that must pass through the membrane and particle diameter of the substance that must be retained) to be provided, and the amount of fluid to be skipped (process amount). In general, the average pore diameter of the porous material of the separation membrane is in the range of about 0.1 nm to 1.0 μm, and the average pore diameter of the porous mass of the support member is in the range of about one to several hundred micrometers.

Материалы опорного элемента и разделительной мембраны разделяющего элемента 2, представляющие собой неорганические материалы, не имеют определенных ограничений при условии, что из этого неорганического материала может быть сформирована пористая структура. К примерам таких неорганических материалов относятся цеолиты, оксид циркония, α-оксид алюминия, γ-оксид алюминия, оксид кремния, кордиерит, муллит, оксид титана, плавленый кварц, карбид кремния, нитрид кремния, титанат алюминия и алюмосиликат лития. Разделяющий элемент 2 может быть изготовлен из углерода.The materials of the support element and the separation membrane of the separating element 2, which are inorganic materials, do not have certain restrictions, provided that a porous structure can be formed from this inorganic material. Examples of such inorganic materials include zeolites, zirconia, α-alumina, γ-alumina, silicon oxide, cordierite, mullite, titanium oxide, fused silica, silicon carbide, silicon nitride, aluminum titanate and lithium aluminum silicate. The separating element 2 may be made of carbon.

Цеолитовая мембрана является одним из примеров разделительной мембраны, предназначенной для отделения диоксида углерода (далее в настоящем документе обозначаемого CO₂). Цеолитовая мембрана представляет собой мембрану, осуществляющую отделение газа посредством пор в кристаллической структуре, представителем которой является цеолит типа Deca-Dodecasil 3R (DDR). Цеолит типа DDR, предпочтительно используемый в качестве мембраны для отделения CO₂, образован, главным образом, из оксида кремния (SiO₂) и имеет полиэдрическую структуру, поры которой образованы восьмичленным кольцом атомов кислорода. Диаметр пор цеолита типа DDR мал - 4,4×3,6 ангстрем, поэтому цеолит типа DDR селективно отделяет CO₂.The zeolite membrane is one example of a separation membrane designed to separate carbon dioxide (hereinafter referred to as CO ₂ ). A zeolite membrane is a membrane that separates gas by means of pores in a crystalline structure, a representative of which is a Deca-Dodecasil 3R (DDR) type zeolite. A DDR type zeolite, preferably used as a membrane for separating CO ₂ , is formed mainly of silicon oxide (SiO ₂ ) and has a polyhedral structure, the pores of which are formed by an eight-membered ring of oxygen atoms. The pore diameter of the zeolite of the DDR type is small - 4.4 × 3.6 angstroms, therefore, the zeolite of the DDR type selectively separates CO ₂ .

При использовании разделительной мембраны для отделения CO₂ CO₂ может быть селективно отделен, например, от смешанной текучей среды, содержащей метан и CO₂.When using a separation membrane to separate CO _2, CO ₂ can be selectively separated, for example, from a mixed fluid containing methane and CO ₂ .

Металлическая мембрана с избирательной проницаемостью для водорода является примером разделительной мембраны для отделения водорода. Металлическая мембрана с избирательной проницаемостью для водорода представляет собой мембрану, в которой используется растворяемость водорода в металле с избирательной проницаемостью для водорода (таком как палладий (Pd) или сплав палладия).A hydrogen selective metal membrane is an example of a separation membrane for separating hydrogen. A hydrogen selective metal membrane is a membrane that uses the solubility of hydrogen in a hydrogen selective metal (such as palladium (Pd) or a palladium alloy).

2. Способ установки/удаления разделительного модуля в кожух/из кожуха2. The method of installing / removing the separation module in the casing / from the casing

На фиг. 3 представлена схема, поясняющая установку в кожух и удаление из кожуха разделительного модуля. Размер разделительного модуля 10 таков, что он может быть вставлен в цилиндрический корпус 26 кожуха 20. Следовательно, как показано стрелкой 100, разделительный модуль 10 может быть вставлен в кожух 20 путем проталкивания разделительного модуля 10 вниз через один из концов кожуха 20, удаление разделительного модуля 10 из кожуха 20 может быть осуществлено путем вытягивания разделительного модуля 10 вверх через один из концов кожуха 20. На фиг. 3 разделительный модуль 10 вставляется или извлекается вертикально. Однако когда устройство разделения текучей среды 1 размещено горизонтально, разделительный модуль 10 устанавливают или удаляют горизонтально.In FIG. 3 is a diagram illustrating installation in the casing and removal of the separation module from the casing. The size of the separation module 10 is such that it can be inserted into the cylindrical body 26 of the casing 20. Therefore, as shown by arrow 100, the separation module 10 can be inserted into the casing 20 by pushing the separation module 10 down through one end of the casing 20, removing the separation module 10 from the casing 20 can be carried out by pulling the separation module 10 up through one of the ends of the casing 20. FIG. 3, the separation module 10 is inserted or removed vertically. However, when the fluid separation device 1 is placed horizontally, the separation module 10 is installed or removed horizontally.

Когда разделительный модуль 10 удален из кожуха 20, разделяющие элементы 2 могут быть сразу же заменены путем удаления соединительных устройств 15. Разделительный модуль 10 может быть перенесен в другое производственное помещение, где он может быть тщательно проверен и отремонтирован, а также может быть произведена замена.When the separation module 10 is removed from the casing 20, the separation elements 2 can be immediately replaced by removing the connecting devices 15. The separation module 10 can be transferred to another production room, where it can be carefully checked and repaired, as well as a replacement can be made.

Таким образом, разделительный модуль 10 может быть установлен в кожух 20 и удален из кожуха 20 через один из концов кожуха 20. Следовательно, эффективность замены разделяющего элемента и эффективность сборки устройства разделения текучей среды может быть значительно повышена по сравнению с устройством разделения текучей среды, описанным в Патентном документе 2, где фланцы нужно демонтировать для каждого разделяющего элемента.Thus, the separation module 10 can be installed in the casing 20 and removed from the casing 20 through one of the ends of the casing 20. Therefore, the replacement efficiency of the separating element and the assembly efficiency of the fluid separation device can be significantly improved compared to the fluid separation device described in Patent Document 2, where the flanges must be dismantled for each separating element.

Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе, поясняющий один из примеров устройства разделения текучей среды. Далее со ссылкой на фиг. 4 компоненты устройства разделения текучей среды описаны более подробно. Разделению может быть подвергнута любая текучая среда, такая как газ, жидкость или сверхкритическая текучая среда.FIG. 4 is a sectional view illustrating one example of a fluid separation apparatus. Next, with reference to FIG. 4, components of a fluid separation device are described in more detail. Any fluid, such as gas, liquid, or supercritical fluid, can be separated.

(A) Кожух(A) Casing

Кожух 20 включает: впуск 21 для смешанной текучей среды; выпуск 28 для отделенной текучей среды, через которое отводят селективно отделенную текучую среду; и выпуск 22 для оставшейся текучей среды, через которое отводят оставшуюся после осуществления селективного отделения текучую среду.The casing 20 includes: a mixed fluid inlet 21; separated fluid outlet 28 through which the selectively separated fluid is withdrawn; and an outlet 22 for the remaining fluid through which the remaining fluid after selective separation is withdrawn.

Кожух 20 может включать закрывающий элемент 24 входной стороны, закрывающий элемент 25 выходной стороны и цилиндрический корпус 26, расположенную между элементами 24 и 25. В данном случае фланцевые части F1 сделаны на торце закрывающего элемента 24 входной стороны и на одном из концов цилиндрической основной части 26; фланцевые части F1 герметично соединяются друг с другом при помощи уплотнительного элемента, такого как прокладка или уплотнительное кольцо. Фланцевые части F2 сделаны на торце закрывающего элемента 25 выходной стороны и на другом конце цилиндрической основной части 26; фланцевые части F2 герметично соединяются друг с другом так же, как и фланцевые части F1. Кожух 20 устройства 1 разделения текучей среды не имеет других фланцевых частей.The casing 20 may include an inlet side cover member 24, an outlet side cover member 25, and a cylindrical body 26 located between members 24 and 25. In this case, the flange portions F1 are made at the end of the inlet side cover member 24 and at one end of the cylindrical main body 26 ; flange parts F1 are hermetically connected to each other by means of a sealing element, such as a gasket or o-ring. The flange parts F2 are made at the end of the outlet side cover member 25 and at the other end of the cylindrical main part 26; flange parts F2 are hermetically connected to each other in the same way as flange parts F1. The casing 20 of the fluid separation device 1 does not have other flange parts.

Материал кожуха 20 надлежащим образом выбирают из таких материалов, как нержавеющая сталь, принимая во внимание условия обработки и коррозионную активность текучей среды. На фиг. 1 цилиндрическая основная часть 26 кожуха 20 показана штриховыми линиями. На чертежах выпуск 28 для отделенной текучей среды показан расположенным со стороны одного из разделяющих элементов, который находится рядом с выпуском для оставшейся текучей среды. Однако в кожухе 20 может быть сделано множество выпусков 28 для отделенной текучей среды, соответствующих положению разделяющих элементов.The material of the casing 20 is suitably selected from materials such as stainless steel, taking into account the processing conditions and the corrosiveness of the fluid. In FIG. 1, the cylindrical main portion 26 of the housing 20 is shown by dashed lines. In the drawings, the outlet 28 for the separated fluid is shown located on the side of one of the separating elements, which is adjacent to the outlet for the remaining fluid. However, a plurality of separated fluid outlets 28 can be made in the housing 20 corresponding to the position of the separating elements.

Кожух может иметь стенку такой толщины, при которой кожух способен удерживать текучую среду с давлением в диапазоне от 1 до 15 МПа абс.The casing may have a wall of such a thickness at which the casing is capable of holding fluid with a pressure in the range of 1 to 15 MPa abs.

Например, в случае отделения CO₂ от соответствующего нефтяного газа, получаемого из нефтяной скважины в процессе добычи нефти способами повышения нефтеотдачи (enhanced oil recovery - EOR), давление газа низкое, так как газ был отделен от нефти при пониженном давлении. Чтобы уменьшить объемный расход газа и площадь мембраны, газообразную текучую среды сжимают до давления более 1 МПа абс., после чего подвергают обработке с использованием устройства 1 разделения текучей среды.For example, in the case of separation of CO ₂ from the corresponding oil gas obtained from an oil well during oil production by enhanced oil recovery (EOR) methods, the gas pressure is low because the gas was separated from the oil under reduced pressure. In order to reduce the volumetric gas flow rate and the membrane area, the gaseous fluid is compressed to a pressure of more than 1 MPa abs., And then subjected to processing using the device 1 for the separation of the fluid.

В случае отделения CO₂ от природного газа, получаемого на месторождении природного газа, с целью получения в качестве оставшейся текучей среды обогащенного метаном газа, давление природного газа достаточно высокое, и расчетное давление может составлять 15 МПа абс. Следовательно, устройство 1 разделения текучей среды должно выдерживать высокое давление. Например, в соответствии с «Pipe Flanges and Flanged Fittings (ASME B16.2-2009)» (трубные фланцы и фланцевые фитинги), в случае процесса EOR расчетное давление может быть 1 МПа абс., и минимальная толщина фланца равна 31,8 мм (если расчетный диапазон температур составляет от -29 до 100°C, и внутренний диаметр кожуха 20 равен 12 дюймов (305 мм) (класс 150)). В случае обработки природного газа расчетное давление может быть высоким - 15 МПа абс.(при том же размере), и минимальная толщина фланца равна 123,9 мм.In the case of separation of CO ₂ from natural gas produced in a natural gas field in order to obtain methane-enriched gas as the remaining fluid, the pressure of the natural gas is high enough and the design pressure can be 15 MPa abs. Therefore, the device 1 of the separation of the fluid must withstand high pressure. For example, in accordance with Pipe Flanges and Flanged Fittings (ASME B16.2-2009) (pipe flanges and flange fittings), in the case of the EOR process, the design pressure can be 1 MPa abs. And the minimum flange thickness is 31.8 mm (if the calculated temperature range is -29 to 100 ° C and the inner diameter of the casing 20 is 12 inches (305 mm) (class 150)). In the case of natural gas processing, the design pressure can be high - 15 MPa abs. (With the same size), and the minimum flange thickness is 123.9 mm.

То есть, чем выше давление текучей среды, тем толще фланцы F1 и F2. Если посередине кожуха имеется тяжелый и толстый фланец, вес устройства разделения текучей среды увеличивается, тем самым, усложняется техническое обслуживание устройства. Напротив, кожух данного варианта осуществления изобретения не имеет фланца посередине, поэтому техническое обслуживание может быть проведено без труда.That is, the higher the fluid pressure, the thicker the flanges F1 and F2. If there is a heavy and thick flange in the middle of the casing, the weight of the fluid separation device increases, thereby complicating the maintenance of the device. On the contrary, the casing of this embodiment of the invention does not have a flange in the middle, so maintenance can be carried out without difficulty.

(B1) Первое соединительное приспособление(B1) First Connector

В первом соединительном приспособлении 7 имеется отверстие, через которое каналы разделяющих элементов 2 соединяются друг с другом. Первое соединительное приспособление 7 имеет дискообразную форму, его наружный диаметр больше диаметра разделяющих элементов. Первое соединительное приспособление 7 расположено между соседними разделяющими элементами так, чтобы изолировать пространство вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющего элемента 2 от пространства между разделяющими элементами 2.In the first connecting device 7 there is an opening through which the channels of the separating elements 2 are connected to each other. The first connecting device 7 has a disc-shaped shape, its outer diameter is larger than the diameter of the separating elements. The first connecting device 7 is located between adjacent separating elements so as to isolate the space around the outer peripheral surfaces of the separating element 2 from the space between the separating elements 2.

Первое соединительное приспособление 7 предназначено для последовательного и герметичного соединения разделяющих элементов 2 в кожухе 20. Уплотнительный элемент S, описываемый далее, расположен в местах соединения между первым соединительным приспособлением 7 и разделяющими элементами 2. Наружный диаметр первого соединительного приспособления 7 меньше внутреннего диаметра кожуха 20, но больше наружного диаметра разделяющего элемента 2. Внутренний диаметр первого соединительного приспособления 7 меньше наружного диаметра разделяющего элемента 2.The first connecting device 7 is designed for sequential and tight connection of the separating elements 2 in the casing 20. The sealing element S, described below, is located at the junction between the first connecting device 7 and the separating elements 2. The outer diameter of the first connecting device 7 is smaller than the inner diameter of the casing 20, but greater than the outer diameter of the separating element 2. The inner diameter of the first connecting device 7 is less than the outer diameter of the separating e element 2.

Форма первого соединительного приспособления 7 не имеет определенных ограничений при условии, что возможна реализация заданной функции. Как показано на фиг. 5А, первое соединительное приспособление 7 представляет собой кольцевой элемент с отверстиями. В примере, показанном на фиг. 4, вертикальное сечение первого соединительного приспособления 7 имеет, по существу, Т-образную форму. Первое соединительное приспособление 7 может иметь множество отверстий, через которые разделяющие элементы соединяются друг с другом.The shape of the first connecting device 7 does not have certain restrictions, provided that it is possible to implement a given function. As shown in FIG. 5A, the first connecting device 7 is an annular element with holes. In the example shown in FIG. 4, the vertical section of the first connecting device 7 is substantially T-shaped. The first connecting device 7 may have many holes through which the separating elements are connected to each other.

Фиг. 5А представляет собой вид в разрезе по Е-Е на фиг. 4. Первое соединительное приспособление 7, вертикальное сечение которого имеет, по существу, Т-образную форму, как показано на фиг. 4, имеет горизонтальное сечение дискообразной формы с отверстиями, как показано на фиг. 5А. Между кожухом 20 и первым соединительным приспособлением 7 имеется зазор 13, и отделенная текучая среда может проходить по зазору 13, так как наружный диаметр первого соединительного приспособления 7 меньше внутреннего диаметра кожуха 20. В первом соединительном приспособлении 7 имеется отверстие 14, через которое разделяющие элементы соединяются друг с другом.FIG. 5A is a cross-sectional view along EE in FIG. 4. The first connecting device 7, the vertical section of which is essentially T-shaped, as shown in FIG. 4 has a horizontal cross section of a disk-shaped shape with holes, as shown in FIG. 5A. There is a gap 13 between the casing 20 and the first connecting device 7, and the separated fluid can pass through the gap 13, since the outer diameter of the first connecting device 7 is smaller than the internal diameter of the casing 20. In the first connecting device 7 there is an opening 14 through which the separating elements are connected together.

Фиг. 5B представляет собой вид в разрезе по F-F на фиг. 4. Уплотнительный элемент S расположен между первым соединительным приспособлением 7 и разделяющими элементами 2 так, чтобы блокировать прохождение текучей среды. Следовательно, текучая среда, проходящая через сквозные отверстия в разделяющих элементах 2, не может проникнуть в пространство вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов.FIG. 5B is a cross-sectional view along F-F in FIG. 4. The sealing element S is located between the first connecting device 7 and the separating elements 2 so as to block the passage of fluid. Therefore, the fluid passing through the through holes in the separating elements 2 cannot penetrate into the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements.

(В2) Второе соединительное приспособление(B2) Second connecting device

Каждое второе соединительное приспособление 8 имеет дискообразную форму с отверстием, через которое пространство, расположенное рядом с концевой поверхностью набора из установленных последовательно разделяющих элементов 2, и канал соответствующего разделяющего элемента 2 соединяются друг с другом. Наружный диаметр второго соединительного приспособления 8 больше диаметра разделяющих элементов 2. Вторые соединительные приспособления 8 расположены на концах набора из установленных последовательно разделяющих элементов 2 так, чтобы изолировать пространства рядом с концевыми поверхностями разделяющих элементов 2 от пространства вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов 2.Each second connecting device 8 has a disk-shaped shape with an opening through which a space located next to the end surface of the set of sequentially separating elements 2 and the channel of the corresponding separating element 2 are connected to each other. The outer diameter of the second connecting device 8 is larger than the diameter of the separating elements 2. The second connecting devices 8 are located at the ends of the set of sequentially separating elements 2 so as to isolate the space near the end surfaces of the separating elements 2 from the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements 2.

Каждое второе соединительное приспособление 8 может иметь множество отверстий, через которые пространство, расположенное рядом с концевой поверхностью, и канал разделяющего элемента соединяются друг с другом. Как показано на фиг. 4, уплотнительные элементы S, описываемые далее, расположены в местах соединения между каждым вторым соединительным приспособлением 8 и соответствующим разделяющим элементом и в месте соединения между каждым вторым соединительным приспособлением 8 и кожухом. Вертикальное поперечное сечение каждого из вторых соединительных приспособлений 8, которые расположены на концах соединенных разделяющих элементов 2, имеет, по существу, L-образную форму, как показано на фиг. 4. Каждое из вторых соединительных приспособлений 8 имеет горизонтальное поперечное сечение (не показано) в форме диска с отверстием, как и первое соединительное приспособление 7.Each second connecting device 8 may have many holes through which the space adjacent to the end surface and the channel of the separating element are connected to each other. As shown in FIG. 4, the sealing elements S described later are located at the junction between each second connecting device 8 and the corresponding separating element and at the junction between each second connecting device 8 and the casing. The vertical cross-section of each of the second connecting devices 8, which are located at the ends of the connected separating elements 2, is essentially L-shaped, as shown in FIG. 4. Each of the second connecting devices 8 has a horizontal cross section (not shown) in the form of a disk with an opening, as well as the first connecting device 7.

Вторые соединительные приспособления 8, которые расположены на концах набора из установленных последовательно разделяющих элементов 2, могут иметь одинаковую форму или могут иметь разную форму. В данном варианте осуществления изобретения вторые соединительные приспособления 8 имеют одинаковую форму, как показано на фиг. 1 и 4. Вторые соединительные приспособления 8, показанные на фиг. 4, не присоединены непосредственно к фланцевым частям F1 и F2, а косвенным образом соединены с цилиндрической основной частью 26 через уплотнительный элемент S.The second connecting devices 8, which are located at the ends of the set of sequentially separating elements 2, may have the same shape or may have a different shape. In this embodiment, the second connectors 8 have the same shape as shown in FIG. 1 and 4. The second connectors 8 shown in FIG. 4 are not directly connected to the flange parts F1 and F2, but are indirectly connected to the cylindrical main part 26 via a sealing element S.

(B4) Уплотнительный элемент(B4) Sealing element

Уплотнительный элемент S изолирует пространство, расположенное рядом с концевыми поверхностями набора из установленных последовательно разделяющих элементов от пространств вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов посредством контакта со вторыми соединительными приспособлениями и внутренними периферийными поверхностями кожуха.The sealing element S isolates the space adjacent to the end surfaces of the set of sequentially separating elements from the spaces around the outer peripheral surfaces of the separating elements by contact with the second connecting devices and the inner peripheral surfaces of the casing.

Чтобы разделительный модуль 10 имел возможность установки и удаления из кожуха 20, вторые соединительные приспособления 8 не присоединяются к кожуху 20 при помощи фланцев. Вместо этого вторые соединительные приспособления 8 плотно соединены с кожухом посредством уплотнительных элементов S.To the separation module 10 was able to install and remove from the casing 20, the second connecting devices 8 are not connected to the casing 20 by means of flanges. Instead, the second connecting devices 8 are tightly connected to the casing by means of sealing elements S.

Уплотнительные элементы S расположены между наружными периферийными поверхностями разделяющих элементов и внутренней периферийной поверхностью первого соединительного приспособления и между наружной периферийной поверхностью вторых соединительных приспособлений и внутренней боковой стенкой цилиндрической основной части. Таким образом, текучая среда, проходящая через сквозные отверстия в разделяющих элементах, не может проникать в пространство В вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющего элемента, пространство В изолировано от пространства С, находящегося рядом с концевой поверхностью набора разделяющих элементов, тем самым, предотвращается утечка текучей среды. В результате определенный компонент текучей среды может быть отделен эффективным образом. Форма и материалы уплотнительных элементов S не имеют определенных ограничений. Уплотнительные элементы S могут быть изготовлены путем обработки эластичного материала, такого как каучук или кремнийорганическая смола, с целью получения надлежащей формы, например, уплотнительного кольца, листовой прокладки или другой прокладки.Sealing elements S are located between the outer peripheral surfaces of the separating elements and the inner peripheral surface of the first connecting device and between the outer peripheral surface of the second connecting devices and the inner side wall of the cylindrical main part. Thus, the fluid passing through the through holes in the separating elements cannot penetrate into the space B around the outer peripheral surfaces of the separating element, the space B is isolated from the space C located next to the end surface of the set of separating elements, thereby preventing leakage of fluid . As a result, a particular fluid component can be separated in an efficient manner. The shape and materials of the sealing elements S are not specifically limited. Sealing elements S can be made by treating an elastic material, such as rubber or silicone resin, in order to obtain a suitable shape, for example, a sealing ring, sheet gasket or other gasket.

Предпочтительно так расположить уплотнительные элементы S, чтобы они были зажаты между первым соединительным приспособлением 7 или каждым из вторых соединительных приспособлений 8 и внутренней периферийной поверхностью цилиндрической основной части 26 таким образом, чтобы уплотнительные элементы S находились в прижимном контакте с элементами 7 или 8 и внутренней периферийной поверхностью цилиндрической основной части 26. При расположении уплотнительных элементов S так, чтобы они были зажаты между первым и вторым соединительными приспособлениями 7 и 8 и цилиндрической основной частью 26, повышается плотность контакта между уплотнительными элементами S и внутренней периферийной поверхностью цилиндрической основной части 26 и плотность контакта между уплотнительными элементами S и первым и вторым соединительными приспособлениями 7 и 8, тем самым, утечка текучей среды сокращается до очень малого количества.It is preferable to arrange the sealing elements S so that they are sandwiched between the first connecting device 7 or each of the second connecting devices 8 and the inner peripheral surface of the cylindrical main part 26 so that the sealing elements S are in pressure contact with the elements 7 or 8 and the inner peripheral the surface of the cylindrical main part 26. With the arrangement of the sealing elements S so that they are sandwiched between the first and second connecting devices by beating 7 and 8 and the cylindrical main part 26, the contact density between the sealing elements S and the inner peripheral surface of the cylindrical main part 26 and the contact density between the sealing elements S and the first and second connecting devices 7 and 8 are increased, thereby, the fluid leak is reduced to very small quantities.

(B3) Соединительное устройство(B3) Connection device

Соединительное средство соединяет первое и второе соединительные приспособления друг с другом. Соединительные устройства представляют собой, например, стержни, каждый из которых имеет участок соединения болтом и гайкой и длину которых в осевом направлении можно регулировать.Connecting means connects the first and second connecting devices to each other. The connecting devices are, for example, rods, each of which has a connection section with a bolt and nut and whose axial length can be adjusted.

Соединительные устройства 15 пригодны для разъемного соединения первого соединительного приспособления 7 и вторых соединительных приспособлений 8, расположенных друг рядом с другом. Каждое из соединительных устройств 15 может иметь пластинчатую форму или стержнеобразную форму и может быть изготовлено из металла, такого как нержавеющая сталь, или из полимерного материала, характеризующегося большой прочностью. Как показано на фиг. 3, каждое из соединительных устройств 15 включает резьбовой стержень и гайку, которая может быть навинчена на стержень. Трудно скрепить друг с другом два вторых соединительных приспособлений 8 при помощи одного стержня, проходящего через первое соединительное приспособление 7, так как стержень должен быть ввинчен в два устройства 8. Следовательно, данный вариант осуществления изобретения спроектирован так, что соединительные устройства 15 сначала ввинчиваются во вторые соединительные приспособления 8, после чего первое соединительное приспособление 7 может быть присоединено к соединительным устройствам 15 путем навинчивания гаек.The connecting devices 15 are suitable for releasably connecting the first connecting device 7 and the second connecting devices 8 located next to each other. Each of the connecting devices 15 may have a plate shape or a rod-like shape and may be made of metal, such as stainless steel, or of a polymeric material characterized by high strength. As shown in FIG. 3, each of the connecting devices 15 includes a threaded rod and a nut that can be screwed onto the rod. It is difficult to fasten the two second connecting devices 8 together with one rod passing through the first connecting device 7, since the rod must be screwed into two devices 8. Therefore, this embodiment of the invention is designed so that the connecting devices 15 are first screwed into the second connecting devices 8, after which the first connecting device 7 can be attached to the connecting devices 15 by screwing on the nuts.

Длина каждого соединительного устройства 15 должна соответствовать расстоянию между двумя соседними соединительными приспособлениями. Вместо этого соединительное средство 15 может иметь длину, соответствующую длине двух или более разделяющих элементов 2, соединенных друг с другом.The length of each connecting device 15 should correspond to the distance between two adjacent connecting devices. Instead, the connecting means 15 may have a length corresponding to the length of two or more separating elements 2 connected to each other.

При использовании в качестве соединительного устройства 15 стержня, даже если длина разделяющего элемента в осевом направлении изменяется, разделяющий элемент может быть без труда закреплен в разделительном модуле путем регулирования длины стержня.When used as a connecting device 15 of the rod, even if the length of the separating element in the axial direction changes, the separating element can be easily fixed in the separation module by adjusting the length of the rod.

Является предпочтительным, чтобы соединительные устройства 15 были расположены с одинаковым шагом. Как показано на фиг. 5А, на первом стыковочном соединении 7 может располагаться восемь соединительных устройств 15 (стержней). Например, при размещении четырех соединительных устройств 15 на стороне впуска для смешанной текучей среды первого соединительного приспособления 7 с шагом 90° от начальной точки, соответствующей 0°, и размещении четырех соединительных устройств 15 на стороне впуска для оставшейся текучей среды первого соединительного приспособления 7 с шагом 90° от начальной точки, соответствующей 45°, соединительные устройства 15 будут размещены в осевом направлении с перерывами. Соединительные устройства 15 прикрепляют к первому соединительному приспособлению 7 при помощи гаек.It is preferred that the connecting devices 15 are arranged in the same pitch. As shown in FIG. 5A, eight connecting devices 15 (rods) may be located on the first docking joint 7. For example, when placing four connecting devices 15 on the inlet side for the mixed fluid of the first connecting device 7 in 90 ° increments from the starting point corresponding to 0 °, and placing four connecting devices 15 on the inlet side for the remaining fluid on the first connecting device 7 in steps 90 ° from the starting point corresponding to 45 °, the connecting devices 15 will be placed in the axial direction intermittently. The connecting devices 15 are attached to the first connecting device 7 with nuts.

В описанной выше конструкции, когда множество разделяющих элементов располагают в кожухе 20, вес устройства разделения текучей среды на один разделяющий элемент может быть снижен без уменьшения производительности разделения на единицу занимаемой площади по сравнению с существующими устройствами разделения текучей среды (см. Патентный документ 2), в которых один фланец соответствует каждому из разделяющих элементов. В результате повышается простота монтажа устройства разделения текучей среды. При разборке устройства 1 разделения текучей среды в случае нарушения работы разделяющего элемента 2 множество разделяющих элементов можно удалить как один блок путем удаления закрывающего элемента кожуха 20, после чего может быть проверено состояние каждого разделяющего элемента. Следовательно, простота замены разделяющих элементов и другого технического обслуживания повышена.In the construction described above, when a plurality of separating elements are disposed in the housing 20, the weight of the fluid separation device per separating element can be reduced without reducing the separation performance per unit occupied space compared to existing fluid separation devices (see Patent Document 2), in which one flange corresponds to each of the separating elements. As a result, the ease of installation of the fluid separation device is enhanced. When disassembling the fluid separation device 1 in the event of a malfunction of the separating element 2, a plurality of separating elements can be removed as one unit by removing the closure element of the casing 20, after which the state of each separating element can be checked. Therefore, the ease of replacement of the separating elements and other maintenance is enhanced.

3. Модификации устройства разделения текучей среды3. Modifications to the fluid separation device

Фиг. 6 представляет собой вид в разрезе, поясняющий один из примеров устройства разделения текучей среды, включающего три разделяющих элемента. Как показано на фиг. 6, количество разделяющих элементов 2 может составлять два или более. В данном случае количество разделяющих элементов 2 равно трем, количество первых соединительных приспособлений 7, расположенных между соседними парами разделяющих элементов 2, равно двум.FIG. 6 is a sectional view illustrating one example of a fluid separation device including three separation elements. As shown in FIG. 6, the number of separating elements 2 may be two or more. In this case, the number of separating elements 2 is equal to three, the number of first connecting devices 7 located between adjacent pairs of separating elements 2 is equal to two.

Фиг. 7 представляет собой вид в разрезе, поясняющий второй пример второго соединительного приспособления. Одно из вторых соединительных приспособлений может представлять собой соединительное приспособление, наружный диаметр которого больше внутреннего диаметра кожуха и которое может быть соединено в единое целое с кожухом при помощи фланца, а другое второе соединительное приспособление может иметь наружный диаметр, который меньше внутреннего диаметра кожуха.FIG. 7 is a sectional view illustrating a second example of a second connecting device. One of the second connecting devices may be a connecting device, the outer diameter of which is larger than the inner diameter of the casing and which can be connected integrally with the casing by means of a flange, and the other second connecting device may have an external diameter that is smaller than the internal diameter of the casing.

Второе соединительное приспособление 8А, показанное на фиг. 7, может располагаться с той стороны, через которую вынимают разделительный модуль 10. Второе соединительное приспособление 8А прикреплено к фланцевой части F1. Следовательно, зазор, показанный на фиг. 4, который образуется между каждым вторым соединительным приспособлением 8 и внутренней периферийной поверхностью кожуха, должен быть герметизирован, таким образом, риск утечки текучей среды может быть уменьшен.The second connector 8A shown in FIG. 7 may be located on the side through which the separation module 10 is removed. The second connecting device 8A is attached to the flange portion F1. Therefore, the gap shown in FIG. 4, which is formed between each second connecting device 8 and the inner peripheral surface of the casing, must be sealed, so that the risk of fluid leakage can be reduced.

Даже когда используют второе соединительное приспособление 8А, второе соединительное приспособление 8, показанное на фиг. 4, используют на стороне отведения оставшейся текучей среды. Разделительный модуль 10 может быть вставлен и извлечен из кожуха через один из концов кожуха, так как наружный диаметр второго соединительного приспособления 8 меньше, чем внутренний диаметр кожуха.Even when a second connector 8A is used, the second connector 8 shown in FIG. 4 are used on the discharge side of the remaining fluid. The separation module 10 can be inserted and removed from the casing through one of the ends of the casing, since the outer diameter of the second connector 8 is smaller than the inner diameter of the casing.

Фиг. 8А представляет собой вид в разрезе, поясняющий третий пример второго соединительного приспособления. Второе соединительное приспособление 8B, показанное на фиг. 8А, косвенно, через уплотнительный элемент S, соединено с фиксирующим элементом 9, который соединен в единое целое с фланцевой частью F2. Внутренний диаметр фиксирующего элемента 9 меньше диаметра цилиндрической основной части 26 кожуха. Следовательно, когда разделительный модуль 10 вставлен в кожух со стороны впуска для смешанной текучей среды, уплотнительный элемент S, расположенный на наружной периферийной поверхности второго соединительного приспособления 8B, может быть приведен в плотный контакт с фиксирующим элементом 9 без контакта с внутренней поверхностью цилиндрической основной части 26.FIG. 8A is a sectional view illustrating a third example of a second connecting device. The second connector 8B shown in FIG. 8A, indirectly through the sealing element S, is connected to the locking element 9, which is connected integrally with the flange part F2. The inner diameter of the locking element 9 is less than the diameter of the cylindrical main part 26 of the casing. Therefore, when the separation module 10 is inserted into the casing from the inlet side for the mixed fluid, the sealing element S located on the outer peripheral surface of the second connecting device 8B can be brought into close contact with the locking element 9 without contact with the inner surface of the cylindrical main part 26 .

Фиг. 8B представляет собой вид в разрезе, поясняющий второй пример фиксирующего элемента. Фиксирующий элемент 9, показанный на фиг. 8B, размещен между закрывающим элементом 24 входной стороны или закрывающим элементом 25 выходной стороны и цилиндрической основной частью 26. Фиксирующий элемент 9 имеет дискообразную форму с отверстием и снабжен выступом 15А, выдающимся к центру отверстия из положения, соответствующего внутренней периферийной поверхности кожуха 20, и контактирующим со вторым соединительным приспособлением 8. При установке разделительного модуля 10 с одной из сторон кожуха 20, конец разделительного модуля в направлении установки упирается в выступ 15А, так что движение разделительного модуля 10 в направлении установки ограничено, поэтому разделительный модуль 10 может быть размещен в кожухе 20 в надлежащем положении. Как показано на фиг. 8А, внутренний диаметр фиксирующего элемента 9 может быть меньше, чем диаметр цилиндрической основной части 26 кожуха, поэтому уплотнительный элемент S может быть приведен в плотный контакт с фиксирующим элементом 9 без контакта с внутренней поверхностью цилиндрической основной части 26.FIG. 8B is a sectional view illustrating a second example of a locking member. The locking element 9 shown in FIG. 8B is interposed between the inlet side closure member 24 or the outlet side closure member 25 and the cylindrical body 26. The fixation member 9 has a disc shape with a hole and is provided with a protrusion 15A protruding toward the center of the hole from a position corresponding to the inner peripheral surface of the housing 20 and with the second connecting device 8. When installing the separation module 10 on one side of the casing 20, the end of the separation module in the installation direction abuts the protrusion 15A, so that The movement of the separation module 10 in the installation direction is limited, therefore, the separation module 10 can be placed in the casing 20 in the proper position. As shown in FIG. 8A, the inner diameter of the locking element 9 may be smaller than the diameter of the cylindrical main body 26 of the casing, therefore, the sealing element S can be brought into tight contact with the locking element 9 without contacting the inner surface of the cylindrical main body 26.

Фиг. 8С представляет собой вид в разрезе, поясняющий второй пример кожуха. Выступ 15А, выдающийся к центру кожуха 20, находится на конце кожуха 20, как и в случае фиксирующего элемента 9, показанного на фиг. 8B. То есть, когда разделительный модуль 10 установлен, разделительный модуль 10 может быть неподвижно расположен в надлежащем положении в кожухе 20.FIG. 8C is a sectional view illustrating a second example of a casing. The protrusion 15A extending toward the center of the casing 20 is located at the end of the casing 20, as in the case of the locking element 9 shown in FIG. 8B. That is, when the separation module 10 is installed, the separation module 10 can be fixedly located in a proper position in the housing 20.

Фиг. 9А представляет собой вид в перспективе, поясняющий второй пример соединительного устройства; фиг. 9B представляет собой вид в разрезе, поясняющий второй пример соединительного устройства. Соединительное средство 9А, показанное на фиг. 9А, имеет форму полого цилиндра и снабжено отверстиями 12, через которые проходит отделенная текучая среда. Соединительное средство 9А прикреплено к первому соединительному приспособлению 7 и вторым соединительным приспособлениям 8 при помощи крепежных деталей 11, таких как болты и гайки, тем самым, первое соединительное приспособление 7 и вторые соединительные приспособления 8 соединены друг с другом в единое целое. При использовании цилиндрических соединительных устройств прочность крепления может быть увеличена.FIG. 9A is a perspective view illustrating a second example of a connecting device; FIG. 9B is a sectional view illustrating a second example of a connecting device. The connecting means 9A shown in FIG. 9A has the shape of a hollow cylinder and is provided with openings 12 through which the separated fluid passes. The connecting means 9A is attached to the first connecting device 7 and the second connecting devices 8 by means of fasteners 11, such as bolts and nuts, thereby the first connecting device 7 and the second connecting devices 8 are connected together. When using cylindrical connecting devices, the fastening strength can be increased.

Фиг. 10 представляет собой вид в разрезе, поясняющий пример устройства разделения текучей среды, включающего разделительный модуль, в котором параллельно установлено множество наборов разделяющих элементов, каждый из которых включает установленные последовательно разделяющие элементы. В устройстве 1А разделения текучей среды, показанном на фиг. 10, множество наборов разделяющих элементов, каждый из которых включает установленные последовательно разделяющие элементы, установлено параллельно, благодаря чему не только может быть достигнута заданная производительность разделения, но также может быть повышен расход обрабатываемой текучей среды. Таким образом, высокая скорость обработки достигается при использовании меньшего количества устанавливаемых параллельно устройств разделения текучей среды. Первое соединительное приспособление 7С и второе соединительное приспособление 8С, показанные на фиг. 10, соответственно, снабжены большим количеством отверстий, чем первое соединительное приспособление 7 и второе соединительное приспособление 8, показанные на фиг. 4, в соответствии с количеством наборов разделяющих элементов. Множество наборов разделяющих элементов объединено в разделительный модель 10 путем размещения разделяющих элементов между первым соединительным приспособлением 7 и вторым соединительным приспособлением 8 и путем соединения первого соединительного приспособления 7 и второго соединительного приспособления 8 друг с другом соединительными устройствами 15. Возможно использование модификаций первого соединительного приспособления 7С и второго соединительного приспособления 8С, показанных на фиг. 7-8С.FIG. 10 is a sectional view illustrating an example of a fluid separation apparatus including a separation module in which a plurality of sets of separating elements are installed in parallel, each of which includes installed sequentially separating elements. In the fluid separation apparatus 1A shown in FIG. 10, a plurality of sets of separating elements, each of which includes installed sequentially separating elements, is installed in parallel, so that not only can the desired separation performance be achieved, but the flow rate of the processed fluid can also be increased. Thus, a high processing speed is achieved by using fewer parallel fluid separation devices. The first connector 7C and the second connector 8C shown in FIG. 10, respectively, provided with more holes than the first connecting device 7 and the second connecting device 8 shown in FIG. 4, in accordance with the number of sets of separating elements. Many sets of separating elements are combined into a separating model 10 by placing the separating elements between the first connecting device 7 and the second connecting device 8 and by connecting the first connecting device 7 and the second connecting device 8 to each other by connecting devices 15. Modifications of the first connecting device 7C and the second connector 8C shown in FIG. 7-8C.

4. Пример применения устройства разделения текучей среды Фиг. 11 поясняет пример применения устройства разделения текучей среды на месторождении природного газа. Устройство 1 разделения текучей среды, предназначенное для отделения CO₂, расположено по потоку после технологического оборудования для отделения конденсата, воды и примесей. После отделения CO₂ этот газ используют в качестве сырья завода по сжижению природного газа, газа бытового назначения и т.п. Обнаружено большое количество месторождений природного газа, на которых добывают обогащенные CO₂ газы, и использование таких месторождений обогащенного CO₂ газа уже привлекает внимание. В случае отделения CO₂ способ мембранного разделения имеет преимущества по сравнению с существующим способом абсорбционного разделения с использованием аминового растворителя или подобного ему с точки зрения низкой начальной стоимости, снижения эксплуатационных затрат на восполнение амина и т.п. и снижения занимаемого места.4. Application example of a fluid separation device FIG. 11 illustrates an example application of a fluid separation device in a natural gas field. A fluid separation device 1 for separating CO ₂ is arranged downstream of the processing equipment for separating condensate, water and impurities. After the separation of CO _2, this gas is used as a raw material of a plant for liquefying natural gas, domestic gas, etc. We found a large number of natural gas fields, which extract enriched with CO ₂ gas, and use of such fields enriched CO ₂ gas has attracted attention. In the case of CO ₂ separation, the membrane separation method has advantages over the existing absorption separation method using an amine solvent or the like in terms of low initial cost, lower operating costs for replenishing the amine, and the like. and decrease in the occupied place.

Описанные выше варианты осуществления изобретения приведены только в качестве примеров, специалистам в данной области известны сочетания, изменения и варианты составляющих элементов соответствующих вариантов осуществления изобретения. Следует понимать, что в них могут быть внесены различные изменения, не выходящие за рамки существа данного изобретения и объема данного изобретения, определенного в формуле изобретения.The above-described embodiments of the invention are given only as examples, specialists in this field are known combinations, changes and variations of the constituent elements of the respective embodiments of the invention. It should be understood that various changes may be made therein, without departing from the spirit of the invention and the scope of the invention as defined in the claims.

Claims

1. A fluid separation device that selectively separates a specific fluid component from a mixed fluid and comprising:
a casing that includes a mixed fluid inlet, an outlet for separated fluid through which the selectively separated fluid is withdrawn, and an outlet for the remaining fluid through which the fluid remaining after the selective separation is carried out; and
a separation module, in which a set of a plurality of installed sequentially separating elements is located, each of the separating elements is provided with a channel through which the mixed fluid flows in the axial direction, and selectively separates a specific fluid component in the form of a transverse flow perpendicular to the flow direction of the mixed fluid, while the separation module is inserted into the casing through the end of the casing,
wherein the separation module includes:
a first connecting device located between adjacent separating elements so as to isolate the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements from the space between the separating elements, the first connecting device having an opening through which the channels are connected to each other and has a disc-shaped shape, the outer diameter of which is larger the outer diameter of the separating elements
a second connecting device located at two ends of the set of a plurality of installed sequentially separating elements so that each second connecting device isolates the space near the end surface of the set of sequentially separating elements from the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements, each second connecting device has an opening through which space near the end surface is connected with the corresponding one of the channels, and
connecting means that connects the first and second connecting devices to each other.

2. The device according to claim 1, further comprising:
a sealing element that isolates the space near the end surface of the set of a plurality of installed sequentially separating elements from the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements by contact with the second connecting devices and the inner peripheral surface of the casing.

3. The device according to claim 1 or 2, in which the casing includes a closing element of the inlet side, in which the aforementioned inlet for mixed fluid is formed, a closing element of the outlet side in which the aforementioned outlet for the remaining fluid is formed, and a cylindrical body in which said outlet for a separated fluid is formed and into which a separation module is inserted, wherein at least one of the closing elements of the input and output sides is hermetically attached to the cylindrical at the housing with a flange,
the fluid separation device further includes: a locking element located between the closing element of the input side or the closing element of the output side and the cylindrical body, the locking element is disk-shaped with a hole and provided with a protrusion protruding to the center of the hole from a position corresponding to the inner peripheral surface of the casing, and in contact with the second connecting devices.

4. The device according to claim 1 or 2, in which the casing includes a closing element of the inlet side, in which the aforementioned inlet for mixed fluid is formed, a closing element of the outlet side, in which the outlet for the remaining fluid is formed, and a cylindrical body, which the said outlet for the separated fluid is formed and into which the separation module is inserted, wherein at least one of the closing elements of the input and output sides is hermetically connected to the cylindrical core Pusu with a flange, and
moreover, each second connecting device is located in a cylindrical body so that the second connecting device can be removed after removing the closing element of the input side or the closing element of the output side.

5. The device according to claim 1 or 2, in which the casing has a wall of such thickness that the casing is capable of holding a fluid with a pressure in the range from 1 to 15 MPa abs.

6. The device according to p. 3, in which one of the second connecting devices has an outer diameter exceeding the inner diameter of the casing, and can be connected integrally with the casing using a flange, and the other second connecting device has an outer diameter that is smaller than the inner diameter casing.

7. The device according to claim 1 or 2, in which the connecting means is a rod, the length of which in the axial direction can be adjusted, and which has a connection section, including a bolt and a nut.

8. The device according to claim 1 or 2, in which the connecting means is cylindrical.

9. The device according to claim 1 or 2, in which many sets of multiple installed sequentially separating elements are installed in the separation module in parallel.

10. The device according to p. 4, in which one of the second connecting devices has an outer diameter greater than the inner diameter of the casing, and can be connected integrally with the casing using a flange, and the other second connecting device has an outer diameter that is smaller than the inner diameter casing.

11. The device according to p. 1 or 2, in which each second connecting device has a disk-shaped shape, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the separating elements.

12. The device according to claim 1 or 2, in which the transverse flow passes from the inside out to the separating element.

13. A method for selectively separating a mixed fluid using a fluid separation device that selectively separates a specific fluid component from the mixed fluid, wherein the fluid separation device includes
a casing that includes a mixed fluid inlet, an outlet for separated fluid through which the selectively separated fluid is withdrawn, and an outlet for the remaining fluid through which the fluid remaining after the selective separation is carried out; and
a separation module, in which there is a set of a plurality of installed sequentially separating elements, each of the separating elements has a channel through which the mixed fluid flows in the axial direction, and selectively separates a specific fluid component in the form of a transverse flow perpendicular to the flow direction of the mixed fluid, while the separation module is inserted into the casing through the end of the casing,
while the separation module includes
the first connecting device located between adjacent separating elements so as to isolate the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements from the space between the separating elements, the first connecting device having an opening through which the channels are connected to each other and has a disk-shaped shape, the outer diameter of which is larger the outer diameter of the separating elements
second connecting devices located at two ends of the set of a plurality of installed sequentially separating elements so that each second connecting device isolates the space near the end surface of the set of sequentially separating elements from the space around the outer peripheral surfaces of the separating elements, each second connecting device has an opening through which space near the end surface is connected with the corresponding one of the channels, and
connecting means that connects the first and second connecting devices to each other,
this method includes:
the selective separation of a particular fluid component in the form of a transverse flow perpendicular to the direction of flow of the mixed fluid, using separating elements;
isolating a fluid that has been selectively separated from the mixed fluid using a first coupling device;
isolating the selectively separated fluid from the mixed fluid using second couplers.

14. The method according to p. 13, in which the mixed fluid has a pressure in the range from 1 to 15 MPa abs.

15. The method according to p. 13 or 14, in which every second connecting device has a disc-shaped shape, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the separating elements.

16. The method according to p. 13 or 14, in which the transverse flow passes from the inside out to the separating element.