Мембранный модуль

 

Изобретение относится к устройству для осуществления мембранных процессов разделения, может использоваться в любой отрасли промышленности и позволяет упростить конструкцию и повысить надежность работы устройства. Мембранный модуль состоит из пучка несущих дренажных трубок 1, на внутренней поверхности которых расположены полупроницаемые мембраны 2, двух трубных решеток 3 и 4, в которых закреплены трубки 1. Для закрепления концов мембраны на концах дренажных трубок 1 служат узлы 5 и 6 из слоя мембранообразующего материала, монолитно связанные с полупроницаемой мембраной. Мембранообразующий материал расположен на торце и частично на наружной поверхности трубной решетки и представляет собой либо полимер, либо другой материал, образующий динамическую мембрану. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к мембранной технике разделения смесей на компоненты, а более конкретно к устройству мембранного модуля аппаратов для разделения смесей с помощью полупроницаемых мембран, выполненных в виде трубок. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы мембранного модуля. На фиг. 1 изображен общий из вариантов мембранного модуля с частичным разрезом; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант выполнения трубной решетки модуля с углублениями для накладок, разрез; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 вариант выполнения трубной решетки модуля, разрез с углублениями для болта или шурупа; на фиг. 6 разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 вариант выполнения трубной решетки с уступом для опорного кольца; на фиг. 8 разрез Г-Г на фиг. 7. Мембранный модуль аппаратов для разделения смесей с помощью полупроницаемых мембран содержит пучок дренажных несущих трубок 1, на внутренней поверхности которых расположены полупроницаемые мембраны 2, две трубные решетки 3 и 4, в гнездах которых закреплены концы дренажных трубок. Для закрепления концов мембран на концах дренажных трубок служат узлы 5 и 6 из слоя мембранообразующего материала, расположенные на торце трубной решетки и монолитно связанные с полупроницаемой мембраной. Дренажные несущие трубки должны изготавливаться из жесткого материала предпочтительно с прогибом в свободном состоянии не более 50 мм на 2 м длины трубок. Это предотвращает в процессе изготовления, монтажа и эксплуатации деформацию и повреждение полупроницаемых мембран, располагаемых на внутренней поверхности трубок, ухудшение эксплуатационных свойств модуля. Для изготовления дренажных несущих трубок предпочтительно использовать волокнистые материалы на основе химически стойких и теплостойких полимеров и стекла с пропиткой термореактивными смолами (эпоксидные, полиэфирные, эпоксиакрилатные, фенолформальдегидные и их компаунды). Для изготовления дренажных трубок могут использоваться также композиции волокнистых материалов с порошковыми покрытиями, а также поропласты, например, на основе полипропилена. Дренажная трубка может состоять из одного или более слоев, из одного или нескольких материалов. Диаметр дренажной трубки предпочтителен 6 25 мм. При меньших диаметрах трубки легко забиваются взвесями разделяемой смеси и трудно очищаются механически. При большем диаметре площадь фильтрации по отношению к диаметру трубок становится небольшой, требуется большой расход электроэнергии для обеспечения требуемой турбулентности разделяемой смеси в трубках. Пористость дренажных трубок может быть 20 90% водопроницаемость трубок без мембраны при давлении 0,1 МПа и температуре 20^o C 0,5 200 м³/м²·ч, с мембраной 0,1 20 м³/м²·ч. Трубная решетка изготавливается из любого влагостойкого твердого, предпочтительно не менее 60 единиц по Шору, достаточно прочного (прочность на сжатие предпочтительно не менее 80 МПа) и нехрупкого материала, чтобы сохранить целостность и форму решетки в напряженном состоянии после монтажа модуля в аппарат. Для изготовления трубной решетки пригодны эпоксидные, полиэфирные, эпоксиакрилатные смолы и компаунды на их основе. Концы дренажных трубок закрепляют в трубных решетках путем заливки и отверждения смолы в промежутки между несоприкасающимися концами трубок и по периферии наружных трубок с образованием единого элемента конструкции. Наружный кольцевой слой трубной решетки, за который крепят торцовую крышку и кожух аппарата для разделения смесей, не должен деформироваться при стяжке торцовой крышки с ответным фланцем кожуха. В противном случае возможны деформация и разрушение концов дренажных трубок и выход модуля из строя. В наружном кольцевом слое трубной решетки могут быть выполнены углубления 7 для накладок (фиг. 3 и 4), углубления 8 под винты или шурупы (фиг. 5 и 6) или уступ 9 для опорного кольца (фиг. 7 и 8). Это позволяет осуществлять различные варианты закрепления торцовых крышек и кожуха аппарата на трубных решетках модуля. Длина трубной решетки определяется необходимостью размещения на ее наружной поверхности части торцовой крышки, упругого деформирующегося уплотнения и ответного фланца кожуха и составляет обычно не более 60 мм. Диаметр трубной решетки определяется числом и диаметром дренажных трубок, из которых хотят изготовить модуль. Форма трубной решетки модуля может быть любой, удобно сечение в виде круга. Это позволяет использовать для изготовления кожухов, торцовых крышек и других крепежно-соединительных элементов трубы круглого сечения. Наружная поверхность трубной решетки, по крайней мере в месте установки упругого уплотнения, должна быть ровной. В качестве мембранообразующего материала могут быть использованы простые и сложные эфиры целлюлозы, полисульфоны, полисульфонамиды, фторопласты, поливинилхлорид, полиакрилонитрил, сополимеры винилхлорида с винилацетатом и другие полимеры. Толщина полупроницаемой мембраны и слоя мембранообразующего материала на трубной решетке обычно не превышает 200 мкм. Многотрубный модуль работает следующим образом. К трубным решеткам 3 и 4 модуля подсоединяют торцовые крышки аппарата с патрубками для подвода и отвода разделяемой смеси (на чертеже не показано). Разделяемую смесь подают в открытые концы дренажных трубок. Под действием давления происходит фильтрование. Отдельные компоненты смеси в виде фильтрата собираются в кожухе аппарата или в сборнике фильтрата. Сконцентрированные компоненты смеси через торцовую крышку и подсоединенный к ней патрубок передаются в следующий модуль (обычно последовательно соединяют в секцию 6 10 штук модулей), где продолжается разделение и концентрирование компонентов смеси до требуемого уровня. Мембранный модуль предлагаемой конструкции может быть использован для разделения смесей с помощью полимерных и динамических полупроницаемых мембран. 1 2 3 4 5

Формула изобретения

1. Мембранный модуль аппаратов для разделения смесей с помощью полупроницаемых мембран, содержащий пучок дренажных несущих трубок, на внутренней поверхности которых расположены полупроницаемые мембраны, две трубные решетки, в гнездах которых закреплены концы дренажных трубок, и узлы закрепления концов мембран на концах дренажных трубок, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности в работе модуля, узлы закрепления концов мембраны выполнены в виде слоя мембранообразующего материала, расположенного на торце и частично на наружной поверхности трубной решетки и связанного монолитно с полупроницаемой мембраной. 2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мембранообразующего материала использован полимерный материал или материал, образующий динамическую мембрану.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 18-1999

(73) Патентообладатель:ЗАО НТЦ "ВЛАДИПОР"

Договор № 8204 зарегистрирован 17.02.1999

Извещение опубликовано: 27.06.1999        

---