Мембранный аппарат

 

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, состоящий из корпуса со штуцерами ввода разделяемой смеси и вывода продуктов. мембранного элемента, выполненного в виде герметизированного по трем сторонам сложенного гармошкой пакета из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажа, а также обоймы из отвержденного герметика , в которой закреплена негерметизированная сторона пакета, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности аппарата путем улучшения гидродинамических характеристик потока разделяемой смеси, аппарат снабжен непроницаемой перегородкой, расположенной между корпусом и мембранным элементом, а также непроницаемым чехлом, расположенным вокруг незакрепленной части мембранного элемента и герметично (Л сочлененным с непроницаемой перес городкой.

А ()Q (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUtWHI

РЕСПУБЛИК

3 59 В 01 0 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3319733/23-26 (22) 06.07.81 (46) 15.08.83. Бюл. И 30 (72) В.А.Косарев, С.В.Беляков, А.В.Гурылев, В.Г.Карачевцев, Л.Г.Косицкая, В.П.Черепанов и В.К.Беляков (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетических смол (53) 66,067-278.002,73.532.711(088,8) (56) 1. Дытнерский Ю,И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М., нХимия"

1978, с.116.

2. Патент США У 3965012, кл. 210-321, 1976. (54)(57) МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, состоящий из.корпуса со штуцерами ввода разделяемой смеси и вывода продуктов, мембранного элемеята, выполненного в виде герметизированного по трем сторонам сложенного гармошкой пакета из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажа, а также обоймы из отвержденного герметика, в которой закреплена негерметизированная сторона пакета, о т " л и ч а ю шийся тем, что, с целью пбвышения производительности аппарата путем улучшения гидродинамических характеристик потока разделяемой смеси, аппарат снабжен непроницаемой перегородкой, расположенной между корпусом и мембранным элементом, а также непроницаемым чехлом, расположенным вокруг незакрепленной части мембранного элемента и герметично сочлененным с непроницаемой перегородкой.

34754 1

Ю !

25 и

36

46

4 10

Изобретение относится к конструкциям мембранных массообменных устройств, а именно,к конструкции мембранных аппаратов плоскокамерного типа.

Зарубежный и отечественный опыт .практического использования мембран" ных массообменных устройств показы вает, что .наибольшее распространение . ролучили аппараты рулонного, половолоконного, трубчатого и плоскокамерного типа. Основным преимуществом последних является тот факт, что для их изготовления используют плоскую листовую мембрану. Технология изготовления такой мембраны является наи" более простой, а ее качество может быть легко и надежно проконтролировано простыми способами (1), Недостатками этих устройств являются сложность и большая трудоемкость сборки и замены мембран, что сдерживает широкое применение аппаратоа такой конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому является мембранный аппарат, состоящи из корпуса со штуцерами авода разделяемой смеси и вывода продуктов, мемб ранного элемента, выполненного в виде герметизированного по трем сторонам сложенного гармошкой пакета из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажа, а также обоймы из отвержденного герме" тика, в которой закреплена негермети" зированная.сторона пакета. Для этой конструкции характерны высокая плот" ность упаковки мембран в аппарате (до 1400 м /м э), быстрота и легкость замены вышедшего из строя элемента и технологичность изготовления мембранного элемента (2), Однако при монтаже элемента в кор" пусе необходимо, чтобы между элемен" том и корпусом существовал монтажный зазор, исключающий "травмирование" мембран о стенки корпуса; При длине . элемента 800 мм зазор должен иметь минимальное значение 5 мм. Наличие этого зазора в аппарате приводит к тому, что часть разделяемой смеси проходит в пристенном пространстве без контакта с поверхностью мембраны и выводится из аппарата неразделенной. Перераспределение потока, кроме того, приводит к снижению линейной скорости потока над мембраной, к увеличению осадкообразоаания на поверхности мембраны и уменьшению живого сечения напорного канала. Это в свою очередь приводит к дальнейшему перераспределению основного потока в сторону увеличения "паразитного" потока, (проходящего через аппарат без контакта с поверхностью мембраны), что а конечном итоге может служить причиной полного выхода элемента из строя. Кроме того, в известной конструкции для равномерного ввода раз" деляемой смеси в аппарат необходима система каналов-коллекторов в корпусе аппарата и два штуцера. Это обстоятельство усложняет конструкцию anna" рата и затрудняет обвязку аппаратов при соединении их в секции.

В случае неравенства гидроаэродинамических сопротивлений выводных линий, например, при заливании, наблюдается дисбаланс входящих потоков, что приводит к перераспределению по токов над поверхностями обеих сложенных в гармошку мембран и ухудшает условия разделения.

Цель изобретения - повышение про-. изводительности .аппарата путем улучшения гидродинамических характеристик потока разделяемой смеси.

Цель. достигается тем., что мембранный аппарат, состоящий из корпуса со штуцерами авода разделяемой смеси и вывода продуктов, мембранного элемента, выполненного в виде герметизированного по трем сторонам сложенного гармошкой пакета из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажа, а также обоймы из отвержденного герметика, в которой закреплена негерметизированная сторона пакета, снабжен непроницаемой перегородкой, расположенной между кор. пусом и мембранным элементом, а также непроницаемым чехлом, расположенным вокруг незакрепленной части мембранного элемента и герметично сочлененным с непроницаемой перегородкой.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый- anna@at, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Аппарат содержит корпус 1, как правило, прямоугольного сечения, снаб-. женный штуцерами 2 и 3 ввода разделяемой смеси и вывода концентрата cootветственно.

В корпусе смонтирован мембранный элемент 4, выполненный из двух полос мембраны, сложенных зигзагообразно.

Между мембранами вложен лист дренажного материала 5. Со стороны рабоче4 4

Наличие перегородки в совокупности с чехлом приводит к тому, что вся разделяемая смесь попадает непосредственно в напорные каналы элемента, тем самым исключается возникновение

"паразитных" потоков в аппарате, что существенно улучшает условия разделения смеси - отсутствует перераспределение потока, приводящее к снижению линейной скорости и осадкообразованию.

Результатом этого является увеличение производительности аппарата и его надежности. Оптимальное расстояние от обоймы элемента до перегородки составляет половину ширины элемента. Ввод разделяемой смеси осуществляется с обеих боковых поверхностей элемента, параллельных плоскости листа. Поэтому уменьшение расстояния от обойм до перегородки приводит к увеличению гидроаэродинамического сопротивленияна входе в элемент эа счет уменьшения сечения входного канала. Увеличение расстояния от обоймы до перегородки нерационально, поскольку на этом участке элемента существует все не-: достатки, характерные для известной конструкции.

В предлагаемом изобретении роль коллектора-распределителя играет зазор между обоймой и непроницаемой перегородкой. В этом случае для вво" ,да смеси достаточно одного штуцера,. вместо двух в известной конструкции, и отпадает необходимость выполнения в стенках аппарата коллекторных пазов.

Все это упрощает конструкцию аппарата в секции.

Кроме того, непроницаемый чехол исключает возможность нарушения цело" стности мембраны при монтаже элемента в корпусе.

Л-Л

0 S

ВНИИПИ Заказ 5702/7

Тираж 688 Подписное

Филиал ППП "Патент" г.Ужгород,ул.Проектная,4

3 103475 го слоя гофры мембран разделены полосками турбулизатора 6. Гофрированные мембраны залиты герметиком в обойме 7.

Иембраны склеены с дренажом по длине элемента 8 и по торцу 9 с образованием мембранного пакета, открытого по дренажному каналу со стороны обоймы

10. Напорный канал герметизирован со стороны обоймы. Эта операция выполняется при заливке пакета в обойме. 10

В корпусе аппарата установлена непроницаемая перегородка 11, после сборки аппарата герметично перекры- вающая зазор между элементом и корпусом. 15

Иембранный аппарат снабжен непроницаемым чехлом 12 на незакрепленной части длины элемента. С точки зрения технологичности чехол легче выполнить путем обертки элемента полимер- gp ной лентой с клейким слоем, но воз.можны и другие варианты, например заливка герметиком.

В аппарате имеется также крышка

13 на которой расположен штуцер 14 для вывода пермеата.

Иембранный аппарат работает следующим образом.

Разделяемая смесь подается через штуцер 2 в корпус 1 аппарата и затем в напорные каналы элемента, поскольку воэможность движения смеси в пристенном пространстве исключается перегородкой 11, вытекание смеси из гофр пакета предотвращается непро-ницаемым чехлом 12. Далее смесь про35 ходит по напорным каналам и выводится с торца элемента через штуцер 3.

Пошедший через мембраны компонент rlo дренажу движется к открытому концу 40 канала и через штуцер 14 выводится из аппарата.