Мембранный аппарат

 

Изобретение касается разделения жидких смесей. Оно может быть использовано для концентрирования или очистки белковых растворов, соков и сточных вод. Цель изобретения - увеличение эффективности и стабилизация работы аппарата. Сущность изобретения заключается в том, что каждая секция мембранного аппарата снабжена индивидуальным отводом пермеата, а в опорной пластине из всех имеющихся отверстий для пермеата только одно соединено с камерой сбора пермеата в опорной пластине, в разделительной пластине торцовые стороны центральной ее части в углублениях между ребрами заострены и образуют зазоры с перемычками переточных каналов. В центре аппарата между секциями установлена перекрывающая пластина, посредством которой коллектор пермеата разделен на две изолированные между собой части с отводами из них жидкости, направленными в противоположные стороны. Опорная пластина может быть выполнена из соединенных между собой трех сеток - двух с мелкими ячейками размером до 0,25 мм<SP POS="POST">2</SP>, расположенных снаружи, и одной с крупными ячейками размером 5 - 7 мм<SP POS="POST">2</SP>, расположенной посередине, в которой одно из отверстий для пермеата соединено с камерой сбора пермеата опорной пластины. 18 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК (я)л В 01 О 69/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4384327/23-26 (22) 26.02.88 (46) 15.12.90. Бюл. N 46 (71) Научно-производственное обьединение продовольственного машиностроения (72) Е.В. Щедушнов, Д.Е. Щедушнов и А.И. Рядчиков (53) 66,067-278.002.73:532,711(088.8) (56) Патент США M 3984324, кл, В 01 0 31/00, 1976. (54) МЕМБРАННЫИ АППАРАТ (57) Изобретение касается разделения жидких смесей. Оно может быть использовано для концентрирования или очистки белковых растворов, соков и сточных вод. Цель изобретения — увеличение эффективности и стабилизация работы аппарата. Сущность изобретения заключается в том, что каждая секция мембранного аппарата снабжена индивидуальным отводом пермеата. а в опорной пластине из всех имеющихся отИзобретение относится к мембранной технике и может быть использовано для концентрирования или очистки растворов методами ультрафильтрации и обратного осмоса, Целью изобретения является стабилизация производительности аппарата.

На фиг.1, 2 и 3 изображен мембранный аппарат в трех проекциях; на фиг.4 — разрез

А — А на фиг.3; на фиг,5 — разрез Б — Б на фиг.3, на фиг.б — разрез  — В на фиг.1; на фиг,7 — разрез à — Г на фиг,3; на фиг.8— разрез Д вЂ” Д на фиг.3; на фиг. 9 — опорная пластина, состоящая из двух дренажных элементов, с двумя отверстиями для пермеата; на фиг. 10 — то же, с четырьмя отверстиями для пермеата; на фиг,11 — опорная пластина, состоящая из сеток; на фиг,12—

„, Я0,„1613148 А1 верстий для пермеата только одно соединено с камерой сбора пермеата в опорной пластине, в разделительной пластине торцовые стороны центральной ее части в углублениях между ребрами заострены и образуют зазоры с перемычками переточных каналов. В центре аппарата между секциями установлена прекрывающая пластина, посредством которой коллектор пермеата разделен на две изолированные между собой части с отводами из них жидкости, направлен ными в противоположные стороны, Опорная пластина может быть выполнена из соединенных между собой трех сеток — двух с мелкими ячейками размером до 0,25 мм, расположенных снару2 жи, и оцной с крупными ячейками размером

5-7 мм, расположенной посередине, в которой одно из отверстий для пермеата соединено с камерой сбора пермеата опорной пластины, 18 ил. разделительная пластина с двумя отверстиями для пермеата; на фиг. 13 — то же, с четырьмя отверстиями для пермеата; на фиг.14 — разделительная пластина, состоящая из отдельных элементов; на фиг.15— разделительная пластина, поперечный разрез; на фиг,16 — перемычка переточных каналов пластины, состоящей из отдельных элементов, разрез; на фиг.17 — то же, цель. нолитой пластины, разрез; на фиг. 18 — торцовая сторона центральной части разделительной пластины, продольный разрез.

Мембранный аппарат состоит из отдельных секций 1 — 4 двух коллекторных плит 5 и 6 и двух зажимных фланцев 7 и 8.

Для стягивания аппарата предусмотрены

1613148 шесть шпилек 9. В центре аппарата между секциями 2 и 3 размещена перекрывающая пластина 10, которая обеспечивает разделение потока пермеата на два в противоположном направлении. Каждая секция аппарата снабжена индивидуальным коллектором пермеата 11 — 14. Каждый из коллекторов соединен с соответствующим отводом. Отводы пермеата 15 и 16 первых двух секций расположены с левой стороны в коллекторной плите 5, а отводы пермеата

17 и 18 третьей и четвертой секций расположены с правой стороны в коллекторной плите 6. При наличии четырех отводов пермеата, опорные и разделительные пластины первой и четвертой секций имеют по два отверстия для пермеата, из которых одно отверстие соединено с камерой сбора пермеата опорной пластины, во второй и третьей — по одному отверстию для пермеата.

Количество секций в аппарате может быть увеличено до восьми (не показано).

Соответственно, такой аппарат должен иметь восемь изолированных коллекторов пермеата, обеспечивающих вывод его индивидуально из каждой секции. Каждый коллектор соединен с соответствующим отводом пермеата, из которых четыре отвода должны быть размещены в одной коллекторной плите (правой) и четыре отвода — в другой (левой), Опорные и разделительные пластины при этом должны иметь: в первой и восьмой секциях — по четыре отверстия для пермеата, so второй и седьмой — по три отверстия для пермеата, в третьей и шестой— по два отверстия для пермеата и в четвертой и пятой — по одному отверстию для пермеата, В опорных пластинах всех секций независимо от количества в них отверстий для пермеата только одно отверстие должно быть соединено с камерой сбора пермеата.

Штуцеры 19 для ввода и 20 для вывода исходной смеси расположены в нижней части коллекторных плит 5 и 6. При этом в середине каждой секции должна быть одна опорная пластина или перекрывающая пластина с закрытым нижним отверстием для исходной смеси, что позволяет разделить секцию на два пакета с параллельной запиткой исходной смесью и увеличить тем самым рабочу|о поверхность сскции, Перетекание исходной смеси из секции в секцию, а также ввод ее в аппарат и вывод из аппарата при этом осуществляются через нижний коллектор, Перекрывающая пластина 10, расположенная в центре аппарата, имеет только одно отверстие для исходной смеси, которое находится в нижней части пластины.

Опорная пластина состоит из двух дрена>кных элементов 21 и 22, которые соединены друг с другом плоскостями и скреплены путем сваривания или склеивания. Рабочая поверхность пластины с двух сторон имеет перфорацию 23, выполненную в виде прорезей шириной 0,2 — 0,3 мм. С внутренней стороны дренажных элементов имеются канавки 24, расположенные под углом 45 к продольной оси напротив прорезей перфораций. Торцовые стороны канавок соединены с каналом 25, проходящим по контуру и через центр перфорированной части дренажных элементов, Канал 25 соединяет одно из отверстий 26 для пермеата с камерой сбора пермеата пластины. Количество отверстий для пермеата в пластине зависит от места нахожде.-:ия секции в аппарате, в которую входит данная пластина. Так, в 4-секционном аппарате пластины первой и четвертой секций имеют по два отверстия, а первой и третьей — по одному, В 8-секционном аппарате пластины первой и восьмой секций имеют по четыре отверстия для пермеата, второй и седьмой— по три (не показано), третьей и шестой — по два, а четвертой и пятой — по одному.

Опорная пластина имеет два отверстия

27 для входа и выхода исходной смеси, которые расположены с торцовых сторон пластины и разделены одной или двумя перемычками. В каждую секцию входит по одной опорнол пластине, в которой одно из отверстий для исходной смеси (нижнее) перекрыто, что позволяет разделить секцию на два пакета, в которых исходная смесь течет параллельными потоками в двух противоположных направлениях (не показано), Йа фиг,11 показана опорная пластина, состоящая из соединенных между собой трех соток: — двух (28 и 30) с мелкими ячейками размером до 0,25 ммг, расположенных с наружной стороны, и одной (29) с крупными ячейками размером 5 — 7 мм, г расположенной посредине. Пластина имеет четыре отверстия 26 для пермеата, расположенные с боковых сторон, и два отверстия

27, разделенные перемычкой по центру, для исходной смеси, расположенные с торцовых сторон пластины. Данная пластина так же, как и опорная пластина, состоящая из жестких дренирующих элементов может иметь различное количество отверстий для пермеата (от одного и более) в зависимости от нахождения ее в той или другой секции.

По периметру и вокруг отверстий для пермеата и исходной смеси часть сетки заполнена герметиком или полимерным материалом, В сетке с крупными ячейками, расположенной между сетками с мелкими

1613148

50

55 ячейками, одно из отверстий для пермеата с внутренней стороны герметиком не перекрыто и сообщается с камерой сбора пермеата пластины, По месту заполнения герметиком или полимерным материалом все три сетки между собой склеены, образуя целостную конструкцию пластины, Разделительная пластина состоит из центральной ребристой части 31, двух перемычек 32 переточных каналов и периферийной части 33. Пластина имеет коллекторные отверстия 27 для исходной смеси, отверстия

26 для пермеатэ (от одного или более) в зависимости от места нахождения секции в аппарате, в которую входит разделительная пластина.

В зависимости от ширины разделительной пластины она может быть разделена в продольном направлении нэ две или три зоны полосами 34, соедиченными с периферийной частью пластины и имеющими ту же толщину. На фиг.12 и 13 показан вариант с одной полосой, которая делит пластину на две зоны, Это обеспечивает большую жесткость центральной части. Между перемычками 32 переточных каналов и торцовыми сторонами ребристой центральной части 31 пластины имеются зазоры 35. Центральная часть разделительной пластины ь промежутках между полосами 34 с двух сторон снабжена продольными ребрами 36, высота которых на 0,2 — 0,3 мм меньше высоты межмембранного канала.

В углублениях между ребрами торцовые стороны центральной части заострены, что уменьшает сопротивление потоку жидкости при входе ее в канал, Перемычка 32 переточных каналов изготавливается отдельно и представляет собой прямоугольную пластину с рядом цилиндрических каналов 37, направленных вдоль ее плоскости перпендикулярно про-, дольной оси. Перемычки вставляются в специальные посадочные гнезда разделительной пластины и крепятся при помощи сварки.

Разделительная пласгина может быть изготовлена литьевым методом в прессформе.

Мембранный аппарат р" áîòàåò следующим образом.

Разделяемая жидкая смесь подается в аппарат через штуцер 19 и далее поступает в нижний коллектор, который образуется отверстиями 27 для исходной смеси при сборке аппарата, Из коллектора обрабатываемая жидкость параллельными потоками поступает в .лежмембранные каналы пакета секции. При этом она проходит через пере25

40 мычки 32 переточных каналов разделительных пластин и в каждом канале попадает на заостренную торцовую сторону центральной части 31 разделительной пластины.

По выходе из межмембранного канала обрабатываемая жидкость проходит через перемычку32 переточных каналов, расположенную с противоположной стороны разделительной пластины, и поступает в верхний коллектор для исходной смеси, образованный при сборке аппарата отверстиями 27, Далее исходная смесь i аступает в следуюьций пакет секции, в котором аналогичным путем проходит по межмембранным каналам в нижний коллектор.

Переход исходной смеси из секции в секцию осуществляется черсз нижний коллектор. Из мембранного аппарата концентрат выходит через штуцер 20, расположенный в нижней части кол»екторной плиты 6.

Пермеат проходит через перфорацию

23 и поступает в камеру сбора пермеата опорной пластины. В опорной пластине пермеат по канавкам 24 проходит в канал 25 и направляется к одному из отверстий 26 для пермеата, которое соединено этим каналом с камерой сбора, Отверстия 26 для пермеата при сборке аппарата образуют коллекторы 11 — 14, по когсрым отводится пермеат индивидуально из каждой секции.

Выход пермеата из аппарата осуществляется через штуцеры 15 — «8.

Перепад давления на мембранах регулируется в каждой секции отдельно путем изменения давления в пермеатнь;х ма "vcrралях. В соответствии с этим огводы 15 — 18 пермеата снабжены измерительной v регулирующей аппаратурой (не показана).

Посекционный вывод пермеата из аппарата позволяет увеличить поверх ость аппарата и скорость по:ока жидкости в межмембрзнном канале, поддерживая при этом оптимальный перепад давлени: на мембранах индивидуально в каждой секции. Конструкция разделительной пластины обеспечивает равномерное распределение жидкости в канале, разрушение осадка на мембране и снижение сопротивления потоку жидкости и ри входе ее в межмембран ный канал. Все это в целом позволяет повысить эффективность процесса разделения. получить постоянную производительность в процессе работы аппарата и улучшить его эксплуатационные показатели.

Формула изобретения

Мембранный аппарат содержащий набор мембранных элементов, состоящих из опорной пластины с камерой сбора пермеата и двух полупроницаемых мембран, разде1ительные пластины с периферийными

1613148

10 уплотнительными выступами и продольными ребрами в центральной части, сжатые между двумя фланцами коллекторные отверстия для потока исходной смеси и коллекторные отверстия потока пермеата, 5 соединенные с камерами сбора пермеата, отличающийся тем, что, с целью стабилизации производительности аппарата, набор мембранных элементов и разделительных пластин снабжен центральной перекрывающей пластиной, в которой выполнены коллекторные отверстия для потока исходной смеси, и разделен на секции, камеры сбора пермеата каждой из которых соединены с различными коллекторными отверстиями для потока пермеата.

1613148

Г-Г

Фиг.б

27

2б

2б

1613148 юг 15

26

1613148

Составитель А. Свитцов

Редактор Л. Веселовская Техред М,Моргентал Корректор А. Обручар

Заказ 3850 . Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101