Мембранный аппарат для разделения газовых смесей

 

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, состоящий из корпуса высокого давления с крынками и патрубками для вводаразделяемой смеси и вывода обедненной и обогащенной смесей, пучка полых волокон, открытые концыкоторых закреплены в блоке из герметизирующего материала , отли.ч ающи-йс я тем, . что,с целью повышения надежности работы и улучшения эксплуатационных характеристик, он снабжен коленом, установленным по его оси на крышке,внутри которого размещен блок из герметизирующего материала. (Л а: оо 4 i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3415693/23-26 (22) 26,03,Ь2 (46) 30.12.83. Бюл.948 (72) И.Ф. Голубев; И.М. Британ, О.В. Кириченко,. A.È. Алексеев и Н.И. Ермакова (53) 66.067-278.002.73:532.711(088.8) (56) 1. Технологические процессы с применением .мембран. N., "Мир", 1976, с.350-351.

2. Патент США Р 3372883, кл. В 01 В 13/00, 1974.

„„SU„„1063447 А

3 5п В 01 D 53/22 В 01 D 13 00 (54)(57) МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ ЦЛЯ

РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ; состоящий из корпуса вйсокого давления с крыш.ками и патрубками для ввода разделяе мой смеси и вывода обедненной и обогащенной смесей, пучка полых волокон, открытые концы которых закреплены в блоке из герметизирующего материала, отличающийся тем, что,с целью повышения надежности работы и улучшения эксплуатационных характеристик, он снабжен коленом, установленным по его оси на крышке,. внутри которого размещен блок из герметизирующего материала.

1063447

45

Изобретение относится к конструкциям аппаратов, предназначенных для разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран, изготовленных в виде полых волокон, и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, металлургической, а также других отраслях народного хозяйства, в частности для выделения водорода из различных водородсодержащих газовых смесей, получения обогашенного(или обедненного ) кислородом воздуха извлечения аммиака из аммиаксодержащих газовых смесей, выделения гелия и сернистых соединений из природного газа и др. 15

Известен аппарат, предназначенный для разделения газовых смесей путем селективной проницаемости через полупроницаемые полые волокна, состоящий иэ корпуса высокого давлейия, 20 внутри которого по его длине размещен пучок полупроницаемых полых волокон, концы которого закреплены в блоках из герметизирующего компаунда (1:). 25

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является мембранный аппарат для разделения газовых смесей, состоящий из корпуса высокого давления с крьмками и.пат- З0 рубками для ввода разделяемой смеси и вывода обедненной и обогащенной смесей, пучка полых волокон, открытые концы которых закреплены в блоке из герметизирующего материала.

Указанный блок герметично закреплен между фланцами корпуса высокого давления и крышки, внутренняя полость которой служит коллектором для сбора прошедшей через полые волокна и обогащенной целевым компонентом смеси. Противоположные концы пучка полых волокон заглушены в эпоксидном блоке, который может свободно перемещаться вдоль оси аппарата (2).

Однако для герметизации эпоксидных блоков с фланцами корпуса используют специальные уплотнительные кольца, требующие приложения больших механических усилий сжа- 50 тия.

Недостатком известного аппарата является наличие значительного нескомпенсированного осевого усилия, приложенного к торцовой поверхнос- 55 ти эпоксидного блока в зоне высокого давления и могущего вызвать появление черезмерных напряжений .в месте контакта эпоксидного блока с поверхностью уплотнительных g0

:колец, а также в местах заделки волокон пучка в тело эпоксидного блока. В случае, когда напряжения превышают предел прочности эпоксидного блока, происходит разгерметизация аппарата, вытеснение эпоксидного блока из корпуса, приводящее к разрушению пучка волокон и аппарата в целом.

Цель изобретения — повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик разделительного аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что мембранный аппарат, состоящий из корпуса высокого давления с крышками и патрубками для ввода разделяемой смеси и вывода обедненной и обогащенной смесей, пучка полых волокон, открытые концы которых закреплены в блоке из герметизирующего материала, снабжен коленом, установленным по его оси на крышке, внутри которого размещен блок из герметизирующего материала.

На чертеже изображен предлагаемый аппарат.

В корпус 1 высокого давления, оканчивающийся фланцами 2, помещен петлеобразный пучок полупроницаемых полых волокон 3, концы которого выведены из корпуса через металлическое колено 4, герметично соединенное с верхней крышкой 5. Металлическое колено 4 жестко присоединено к верхней крышке 5 с помощьй патрубка б. В торце нижней крышки 7 корпуса установлен патрубок 8 для ввода исходной газовой смеси. Часть пучка . полых полупроницаемых волокон, пропускаемая через колено 4 залита в пре1 делах металлического колена 4 по его поперечному сечению герметизирующим компаундом, концы пучка за пределами колена 4 соединены с коллектором

9 низкого давления, оканчивающимся патрубком 10 для вывода обогащенной смеси. В верхней крышке имеется радиальное сверление, к которому соосно прикреплен патрубок 11 для вывода обедненной. смеси.

Аппарат для разделения газовых смесей работает следующим образом.

В сосуд 1 высокого давления через патрубок 8 нижней крышки 7 фланцевого соединения подают под давлением исходную газовую смесь. На полых полупроницаемых волокнах 3, материал которых селективен к целевому компоненту, происходит выделение целевого компонента из газовой смеси, Прошедшая через стенки волокон под действием перепада давления часть смеси, обогащенная целевым компонентом, собирается во внутренних каналах полых волокон, движется вдоль по каналам к открытым концам волокон„ накапливается в коллекторе 9 низкого давления и через патрубок 10 выводится для дальнейшего использования.

Газовая смесь, не прошедшая через стенки волокон и обедненная целевым

1063447

Составитель Ei. Свитцов

Редактор A. Курах Техред С.Мигунова Корректор М.Демчик

Заказ 10326/8 Тираж 688 Подписное

BHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 компонентом, выводится из аппарата через патрубок 11 радиального сверления верхней крышки 5. Выведенная через патрубок 11 и обедненная целевым компонентом газовая смесь может использоваться по назначению или сбрасываться в атмосферу.

В процессе работы аппарата значительное осевое усилие (KQTopoB тем больше, чем выше давление разделяемой исходной газовой смеси), прихо- дящееся на площадь поперечного сечения, компенсируется сопротивлением материала металлического колена 4.

Поэтому в теле герметизирувщего компаунда не возникают опасные напряжения, могущие привести к разгерметизации или повреждениям аппарата и выходу его из строя. Это исключает необходимость использования

10 уплотнительных колец.