Аппарат для мембранного концентрирования


 


Владельцы патента RU 2607664:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)" (RU)

Изобретение относится к области разделения, концентрирования жидких пищевых сред мембранными методами и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса. Мембранный аппарат содержит кожух со штуцерами для отвода продукта, корпус с двумя кольцевыми щелями и полый шток с конусом, к которому крепится подвижный вал с насаженными на него лопастями, делящими мембранный канал на четыре сектора, в трех из которых находится сетка, крепящаяся к лопастям на некотором расстоянии от мембраны. В четвертом секторе содержатся подвижные турбулизаторы и направляющая для организации их упорядоченного движения потоком разделяемого раствора. Изобретение обеспечивает интенсивное очищение поверхности мембраны, что приводит к повышению производительности аппарата. 1 ил.

 

Изобретение относится к области разделения, концентрирования жидких пищевых сред мембранными методами и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Известен аппарат [1], состоящий из корпуса, на котором находится кожух со штуцером. Корпус имеет две кольцевые щели. Внутри корпуса находится полый шток с конусом. Положение штока регулируется при помощи резьбы. Устройство присоединяется к трубчатой мембране. Внутри полости мембраны находится подвижный полый вал с насаженными на него лопастями, один конец которого крепится к конусу штока, а другой выходит через корпус наружу. Лопасти разделяют полость мембраны на четыре сектора, в трех из них осуществляется отвод диффузионного слоя, а в четвертом на валу по всей его длине установлены диски для турбулизации потока и очистки поверхности мембраны. Недостатком данного устройства является невысокая степень очистки мембраны и в связи с этим невысокая производительность по фильтрату.

Известно мембранное устройство [2], состоящее из корпуса, на котором находится кожух со штуцером. Корпус имеет две кольцевые щели. Внутри корпуса находится полый шток с конусом. Положение штока регулируется при помощи резьбы. Устройство присоединяется к трубчатой мембране. Внутри полости мембраны находится подвижный полый вал с насаженными на него лопастями, один конец которого крепится к конусу штока, а другой выходит через корпус наружу. Вал имеет два отверстия для подачи газа, расположенные под углом 90° относительно оси вала. Лопасти разделяют полость мембраны на четыре сектора, в трех из них осуществляется отвод диффузионного слоя, а в четвертом происходит очистка мембраны. Недостатком данного устройства является невысокая степень очистки мембраны, за счет чего будет низкая производительность по фильтрату.

Технической задачей является повышение производительности аппарата путем удаления диффузионного слоя с поверхности мембраны гидродинамическим и механическим способом.

Задача решается путем помещения в один из секторов аппарата подвижных турбулизаторов и установки направляющих для их упорядоченного движения внутри сектора.

Аппарат состоит из корпуса 1, на котором находится штуцер 2 и кожух 3. Корпус имеет две кольцевые щели 4 и 5. Внутри корпуса находится полый шток 6 с конусом. Положение штока регулируется при помощи резьбы. Корпус присоединен к трубчатой мембране 7. Внутри канала мембраны расположены четыре лопасти 8, закрепленные на валу 9, которые образуют сектора. Внутри одного из образованных лопастями секторов к валу крепятся направляющая 10. Направляющая крепится к каждой из лопастей, образующих данный сектор, наклонно, таким образом, что в секторе образуется 2 области, одна из которых, прилегающая к валу 9, имеет форму четверти усеченного конуса. В образованные ими пространства засыпаются турбулизаторы 11. Турбулизаторы могут иметь различную геометрическую форму, в частности сферическую или кубическую, и выполнены из полимерных материалов. Сверху и снизу сектор с турбулизаторами закрыт сетчатыми ограничителями 12, образующими вместе с лопастями данного сектора замкнутую область 13. В остальных секторах к лопастям на некотором расстоянии от мембраны крепится сетка 14. Поворот вала с лопастями осуществляется путем подачи раствора через штуцер 15. Подача исходного раствора осуществляется через штуцер 16. К корпусу крепится кожух 17 со штуцерами для отвода фильтрата 18 и подачи газа 19.

Аппарат для мембранного концентрирования работает следующим образом.

Исходный раствор под давлением подается в устройство через штуцер 16. При фильтровании раствора на внутренней поверхности мембраны образуется подвижный диффузионный слой с повышенным содержанием растворенных веществ (явление концентрационной поляризации). Диффузионный слой отводится из штуцера 2 и кожух 3, а основная часть потока - через внутреннюю полость штока 6. Благодаря лопастям 8, поток делится на четыре сектора, в трех из которых осуществляется формирование диффузионного слоя, а в четвертом - очистка мембраны за счет подвижных турбулизаторов 11, создающих интенсивную турбулизацию потока и производящих механическую очистку внутренней поверхности мембраны во время движения. Сетчатые ограничители 12 препятствует отводу тубулизаторов из сектора с потоком разделяемого раствора. Установленная в трех секторах, сетка 14 способствует сохранению концентрации в отводимом слое, препятствуя его размытию в радиальном направлении.

По мере загрязнения поверхности мембраны в других секторах производят поворот вала с лопастями, для чего подают исходный раствор через штуцер 15. При этом внешние кромки лопастей также осуществляют очистку мембраны. Помимо этого для очистки внутренних пор мембраны возможна подача газа через штуцер 19.

Технический результат - повышение производительности аппарата за счет установки описанного устройства.

Литература

1. Лобасенко Б.А., Кириченко А.А., Истратова Е.Е., Котляров Р.В. Аппарат для мембранного концентрирования. Патент №2530100. - Опубл. 10.10.14. БИ №28.

2. Лобасенко Б.А., Гарифулин Р.Ш., Семенов А.Г., Иванова С.А. Аппарат для мембранного концентрирования. Патент №2429053. - Опубл. 20.09.11. БИ №15.

Мембранный аппарат, содержащий кожух со штуцерами для отвода продукта, корпус с двумя кольцевыми щелями и полый шток с конусом, к которому крепится подвижный вал с насаженными на него лопастями, делящими мембранный канал на четыре сектора, в трех из которых находится сетка, крепящаяся к лопастям на некотором расстоянии от мембраны, отличающийся тем, что в четвертом секторе содержатся подвижные турбулизаторы, которые могут иметь различную геометрическую форму, и направляющая для организации их упорядоченного движения потоком разделяемого раствора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к мембранным устройствам разделения для применения в процедурах обработки крови. Устройство фильтрации крови содержит: цилиндрический корпус; внутренний элемент, установленный внутри корпуса; пористую мембрану, расположенную на расстоянии от стенки корпуса или поверхности внутреннего элемента с образованием кольцевого зазора между ними, при этом корпус и внутренний элемент могут вращаться друг относительно друга; впуск для направления цельной крови, в кольцевой зазор, первый выпуск для направления плазмы, проходящей через мембрану в контейнер для сбора; и второй выпуск для направления из кольцевого зазора оставшихся компонентов крови, причем устройство дополнительно содержит область высокой перфузии, покрытую мембраной, и непроточную область и содержит радиальный выступ, который отделяет область высокой перфузии от непроточной области.

Изобретение относится к способу селективного удаления газообразных продуктов реакции из газообразной системы, включающей реагенты и продукты, при проведении химических реакций, таких как синтез аммиака, метанола и т.д., и реакторам для проведения способа.

Изобретение относится к области водородной энергетики, выделения водорода из газовых смесей, получения особо чистого водорода. В способе изготовления мембраны для выделения водорода из газовых смесей, при котором на поверхности мембраны, выполненной на основе сплавов металлов 5-й группы Периодической системы друг с другом или с другими металлами, наносят защитно-каталитическое покрытие из палладия или сплавов палладия, согласно изобретению материал мембраны изготавливают из сплава, содержащего примеси легирующих элементов, концентрацию которых изменяют в направлении от входной стороны мембраны к ее выходной стороне путем увеличения растворимости водорода в материале мембраны увеличивается в направлении от входной стороны мембраны к ее выходной стороне в соответствии с формулой где S(x) - константа растворимости водорода в металле (сплаве), x - координата в направлении, нормальном к поверхности мембраны, Sвх - значение константы растворимости в материале мембраны возле входной поверхности, Pвх и Pвых - входное и выходное давления водорода, ата, L - толщина мембраны, мм.

Изобретение относится к технической области тангенциального разделения с использованием фильтрующих элементов. Фильтрующий элемент (I) для фильтрации текучей среды, содержащий жесткую пористую подложку (1) цилиндрической формы, имеющую центральную продольную ось (A) и содержащую множество каналов (C01, C11, C12,…C21, C22…Cn1, Cn2…) для циркуляции фильтруемой текучей среды с целью сбора фильтрата на периферии (11) подложки, выполненных в подложке (1) параллельно ее центральной оси (A), при этом указанные каналы (C01, C11, C12,…C21, C22…Cn1, Cn2…) образуют, в частности, фильтрующие кольца (F1, F2…Fn) по меньшей мере в количестве трех, в каждом из которых: - каналы (C11, C12,…C21, C22…Cn1, Cn2…) имеют не круглое прямое поперечное сечение, при этом прямое поперечное сечение каждого канала имеет ось симметрии (X, X1,…Xn, X11,…X21…, Xn1…), которая проходит через центр подложки, - два соседних канала разделены соединительными проходами (P, P1, P2,…Pn, P11,…P21…, Pn1…), при этом указанные соединительные проходы (P, P1, P2,…Pn, P11,…P21…, Pn1…) имеют ось симметрии (Y, Y1, Y2…Yn, Y11,…Y21…, Yn1…), которая проходит через центр подложки, - все соотношения между гидравлическими диаметрами двух любых каналов (C11, C12,…C21, C22…Cn1, Cn2…) фильтрующих колец находятся в интервале 0,75-1,25, предпочтительно в интервале 0,95-1,05, при этом указанные фильтрующие кольца (F1, F2…Fn) распределены концентрично и отделены друг от друга сплошной пористой зоной (F1, F2…Fn-1) без взаимопроникновения между двумя смежными кольцами, при этом на уровне трех колец, наиболее близких к периферии подложки, называемых кольцами ряда n, n-1 и n-2, существует по меньшей мере одно совмещение между тремя смежными осями среди осей (Y, Y1, Y2…Yn, Y11,…Y21…, Yn1…) соединительных проходов и осей (X, X1…Xn, X11, …X21…, Xn1…) каналов, которое способствует механической прочности подложки, при этом, если фильтрующий элемент имеет более трех фильтрующих колец, то среди трех колец, наиболее близких к периферии подложки, называемых кольцами ряда n, n-1 и n-2, существует, по меньшей мере, одно кольцо, в котором число каналов не является кратным числу каналов кольца, наиболее близкого к центру подложки, называемого кольцом ряда 1.

Изобретение относится к химической промышленности. Мембранный модуль содержит множество трубчатых мембранных элементов для переноса кислорода, вступающего в контакт со стороной ретентата мембранных элементов.

Изобретения могут быть использованы в химической и металлургической промышленности. Мембранная трубка для диффузионного выделения водорода из водородсодержащих газовых смесей содержит пористую трубку (S) из металлокерамического сплава, а также содержащую палладий или выполненную из палладия мембрану (M), которая покрывает наружную сторону металлокерамической трубки (S).

Изобретение относится к устройству разделения текучей среды. Способ и устройство разделения текучей среды, осуществляющее селективное отделение определенного текучего компонента от смешанной текучей среды и содержащее: кожух, который включает в себя впуск для смешанной текучей среды, выпуск для отделенной текучей среды, через который отводят селективно отделенную текучую среду, и выпуск для оставшейся текучей среды, через который отводят текучую среду, оставшуюся после осуществления селективного отделения; и разделительный модуль, в котором расположен набор из множества установленных последовательно разделяющих элементов, каждый из разделяющих элементов снабжен каналом, через который смешанная текучая среда поступает в осевом направлении, и осуществляет селективное отделение определенного текучего компонента в виде поперечного потока, перпендикулярного направлению течения смешанной текучей среды, при этом разделительный модуль является вставляемым в кожух через конец кожуха, при этом разделительный модуль включает в себя: первое соединительное приспособление, расположенное между соседними разделяющими элементами так, чтобы изолировать пространство вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов от пространства между разделяющими элементами, причем первое соединительное приспособление имеет отверстие, через которое каналы соединены друг с другом, и имеет дискообразную форму, наружный диаметр которой больше наружного диаметра разделяющих элементов, второе соединительное приспособление, расположенное на двух концах набора из множества установленных последовательно разделяющих элементов так, что каждое второе соединительное приспособление изолирует пространство рядом с концевой поверхностью набора установленных последовательно разделяющих элементов от пространства вокруг наружных периферийных поверхностей разделяющих элементов, каждое второе соединительное приспособление имеет отверстие, через которое пространство рядом с концевой поверхностью соединяется с соответствующим одним из каналов, и соединительное средство, которое соединяет первое и вторые соединительные приспособления друг с другом.

Изобретение относится к фильтрующему элементу для фильтрации текучей среды. Фильтрующий элемент (I) содержит твердую пористую основу (1) цилиндрической формы, имеющую продольную центральную ось (A) и содержащую множество каналов (C11, C21, C22…C31, C32…Cn1, Cn2…) для циркуляции текучей среды, подлежащей фильтрации, и сбора фильтрата на периферии основы (1).

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и опреснения различных растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации. Мембранный аппарат, включающий корпус, выполненный из непроницаемого материала, с патрубками для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, с расположенным внутри него трубчатым мембранным модулем, с нанесенной на него полупроницаемой мембраной, закрепленным с обеих сторон фланцами, турбулизатор с возможностью совершения возвратно-поступательного движения, при этом мембранный модуль выполнен в виде неподвижного полого конуса, внутри которого расположен турбулизатор в виде конусообразного вала с винтовыми спиралями, состоящий из трех участков: первый участок выполнен в виде ступицы, установленной в подшипник с возможностью осевого перемещения в подводящем патрубке исходного раствора, на конце которого смонтирован пропеллер с лопастями, вращающимися под действием входного потока жидкости, и передачей крутящего момента турбулизатору; второй участок турбулизатора, находящийся в мембранном модуле, выполнен в виде конусообразного вала с винтовыми спиралями, вращение которого обеспечивает перенос исходного раствора вдоль мембранного модуля, при этом турбулизатор совершает возвратно-поступательное движение путем принудительного изменения давления исходного раствора в подводящем патрубке исходного раствора; третий участок турбулизатора выполнен в виде цилиндра и установлен в подшипнике, закрепленном в кожухе, с возможностью ограничения возвратно-поступательного движения от действия пружины, установленной в стакане со стороны отвода концентрата.

Изобретение относится к области концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Наверх