Мембранный рулонный элемент для разделения газов и паров

 

Изобретение относится к мембранному газоразделению и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой промышленности, в машиностроении, медицине, газоаналитической технике. Техническим результатом изобретения является повышение производительности и эффективности мембранного рулонного элемента. Мембранный рулонный элемент для разделения газов и паров содержит перфорированный коллектор с навитыми на него несущим дренажом, в виде наружных прокладок и расположенных между ними промежуточных прокладок, и сложенными вдвое листами плоских мембран, между которыми размешен турбулизатор. Несущий дренаж и листы плоских мембран герметизированы по периметру, образуя мембранный пакет, длина которого больше его ширины. Коллектор выполнен с перегородками, одна из которых установлена внутри него, образуя ввод дополнительного потока, направленного противотоком к питающему потоку, а другая расположена внутри мембранного пакета и направлена к периферии мембранного пакета, не доходя до параллельного коллектору герметизирующего шва. Подобная конструкция позволяет повысить производительность и эффективность мембранного рулонного элемента для разделения газов и паров в 2-3 раза. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области мембранного газоразделения и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой промышленности, в машиностроении, медицине, газоаналитической технике.

Известны мембранные рулонные элементы для разделения газовых и жидких смесей (а. с. NN 583809, 585855, 1614237, пат. России NN 2026725, 2069085, пат. США NN 3813334, 44476022, 4802982). Общий недостаток этих конструкций - невозможность организации режима противотока и большое пневматическое сопротивление дренажа. Известна конструкция рулонного мембранного газоразделительного элемента (а.с. 1655728), состоящего из перфорированного коллектора с навитыми на него сложенными листами плоских мембран, между которыми расположен турбулизатор, наружных прокладок, прилегающих к мембране соседних, сложенных вдвое листов, и промежуточных прокладок, размещенных между наружными, в которой в известной степени устранен последний недостаток. За счет переменных по толщине промежуточных прокладок, помещенных в дренажах, уменьшено пневматическое сопротивление и увеличена производительность мембранного рулонного элемента. Однако и данная конструкция не обеспечивает режима противотока.

Задачей изобретения является повышение производительности и эффективности мембранного рулонного элемента.

Для решения этой задачи предлагается мембранный рулонный элемент для разделения газов и паров, содержащий перфорированный коллектор с навитыми на него несущим дренажом, в виде наружных прокладок и расположенных между ними промежуточных прокладок, и сложенными вдвое листами плоских мембран, между которыми размещен турбулизатор. Несущий дренаж и листы плоских мембран герметизированы по периметру, образуя мембранный пакет. Через мембрану и несущий дренаж проходит проникший поток. Для того, чтобы проникший поток был направлен навстречу питающему потоку, коллектор выполнен с перегородками, одна из которых установлена внутри него, образуя ввод дополнительного потока, направленного противотоком к питающему потоку, а другая расположена на коллекторе внутри мембранного пакета и направлена к периферии мембранного пакета, не доходя до параллельного коллектору герметизирующего шва.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 изображен мембранный рулонный элемент, состоящий из коллектора 1 с отверстиями 2, прикрепленного к нему мембранного пакета, в виде несущего дренажа, содержащего наружные прокладки 3 и промежуточные прокладки 4, и сложенного вдвое листа плоской мембраны 5. Мембранные пакеты 6 герметизированы с трех не касающихся коллектора сторон. Между листами мембран расположен турбулизатор 7. Стрелками на фиг.2 указано направление сворачивания мембранных пакетов.

Питающий поток подается в один из торцов (фиг.1 и 4) и, проходя между мембранами 5 через турбулизатор 7, выходит с другого торца элемента, причем направление питающего потока параллельно коллектору 1. Проникающий через мембрану поток собирается в коллекторе и выводится наружу. Известно [С.-Т. Хванг, К. "Химия", 1981, стр.332], что из всех режимов организации потоков наиболее эффективен режим противотока, когда проникший и питающий потоки движутся на встречу друг другу. Для организации такого режима в конструкцию элемента введены внутренняя перегородка в коллектор 8 и внешняя по отношению к коллектору перегородка 9, разделяющая мембранный пакет. При работе мембранного рулонного элемента питающий поток Qпит газовой или паровой смеси поступает в напорный канал 10, образованный турбулизатором 7 и мембранами 5. При закрытом вводе дополнительного потока 11 проникший поток Qпр газов или паров огибает перегородку 9, движется противотоком к питающему потоку и удаляется через выход 12 коллектора. Этим обеспечивается режим противотока, причем чем больше отношение длинны A мембранного пакета к его ширине B, тем на большем участке пути потоков обеспечивается этот режим. Для интенсификации удаления проникших газов и паров и уменьшения их концентрации в проникшем потоке одновременно во ввод 11 коллектора подают дополнительный Qд поток газа. Этот режим эффективен при большой разнице в проникающих способностях компонентов газовой или паровой смеси. В частности, для таких смесей, как воздух - пары воды, воздух - пары бензина, воздух - двуокись серы, метан - гелий и др.

Пример 1. Мембранный рулонный элемент без перегородок 8 и 9 площадью 2,05 м2, диаметром 0,09 м, при перепаде давления 4,2 атм., = Qпр/Qпит = 0,5 (Qпр, Qпит - соответственно величины проникшего и питающего потоков) осушает питающий поток Qпит = 2,8 м3 с влажностью 100% отн. при 20oC до величины 6% отн. Мембранный рулонный элемент с перегородками 8 и 9 с теми же параметрами и при тех же условиях (без подачи дополнительного потока в коллектор) осушает питающий поток Qпит = 2,8 м3 с влажностью 100% отн. при 20oC до величины 4,5% отн.

При подаче дополнительного потока (дополнительный поток - это часть питающего потока, прошедшего через мембранный рулонный элемент и сдросселированного до давления, равного давлению на вводе 11) в коллектор 0,9 м3, этот же мембранный рулонный элемент осушает питающий поток Qпит = 4,6 м3 при 0 = 0,5 с влажностью 100% отн. при 20oC до величины 2% отн.

Таким образом, введение в конструкцию дополнительных перегородок 8 и 9, позволяющих организовать режим противотока и обдувку мембранного полотна дополнительным потоком, создает более эффективный и производительный режим работы мембранного рулонного элемента.

Пример 2. Три мембранных рулонных элемента с перегородками 8 и 9, одинаковой площади, равной 0,4 м2, с одним, двумя и четырьмя мембранными (т.е. с разным соотношением A : B) пакетами осушают питающий поток Qпит = 0,9 м3 с влажностью 100% при 20oC и дополнительным потоком Qд = 0,25 м3 при = = 0,5 до величины 7,0%, 5,5% и 3% соответственно. Следовательно, чем больше отношение A к B, тем эффективнее работает мембранный рулонный элемент.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить производительность и эффективность мембранного рулонного элемента в 2-3 раза.

Формула изобретения

1. Мембранный рулонный элемент для разделения газов и паров, содержащий перфорированный коллектор с навитыми на него несущим дренажом, в виде наружных прокладок и расположенных между ними промежуточных прокладок, и сложенными вдвое листами плоских мембран, между которыми размещен турбулизатор, отличающийся тем, что несущий дренаж и листы плоских мембран герметизированы по периметру, образуя мембранный пакет, а коллектор выполнен с перегородками, одна из которых установлена внутри него, образуя ввод дополнительного потока, направленного противотоком к питающему потоку, а другая расположена на нем, внутри мембранного пакета, и направлена к периферии мембранного пакета, не доходя до параллельного коллектору герметизирующего шва.

2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что ширина мембранного пакета меньше его длины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам и устройствам для очистки воды с помощью полупроницаемых мембран

Изобретение относится к области опреснения и обессоливания природных и сточных вод обратным способом

Изобретение относится к способам изготовления устройств для получения воды питьевого качества с предварительной бактерицидной обработкой рабочих поверхностей водоочистителя

Изобретение относится к мембранной технологии, а именно, к способам изготовления рулонных мембранных элементов со спиральной намоткой, изготовленных с использованием термосварки, предназначенных для разделения жидких сред методами обратного осмоса и ультрафильтрации

Изобретение относится к аппаратам для очистки водопроводной воды с получением чистой воды питьевого качества и может быть использовано в быту, в пищевой промышленности и в медицине

Изобретение относится к аппаратам для очистки водопроводной воды от взвешенных частиц, мутных фракций, устранения посторонних привкусов и запахов и может быть использовано в пищевой промышленности и в медицине

Изобретение относится к мембранным газоразделителям и может быть использовано в химической нефтехимической и газовой отраслях промышленности

Изобретение относится к способу регенерации насыщенного раствора поглотителя влаги (диэтиленгликоля), который используют в качестве абсорбента для извлечения водяных паров из газа в установках осушки природных и нефтяных газов

Изобретение относится к способу регенерации насыщенного раствора поглотителя влаги (диэтиленгликоля), который используют в качестве абсорбента для извлечения водяных паров из газа в установках осушки природных и нефтяных газов

Изобретение относится к технике очистки сжиженных углеводородных газов от метанола и может быть использовано в схемах подготовки газа к дальнему транспорту

Изобретение относится к газодобывающей отрасли и адсорбционной осушке природного газа

Изобретение относится к способу дегидратации газа, содержащего влагу

Изобретение относится к мембранному газоразделению и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой промышленности, в машиностроении, медицине, газоаналитической технике

Наверх