RU2046645C1

RU2046645C1 - Membrane apparatus

Info

Publication number: RU2046645C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Тахистов; Анатолий Владимирович Маркевич
Original assignee: Юрий Васильевич Тахистов; Анатолий Владимирович Маркевич
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: membrane equipment. SUBSTANCE: membrane apparatus has a body, tubular membrane members, grates made of pipes, disks, thrust and fixing tubes, seals of the thrust and fixing tubes, thrust bushings, threaded bushings, and auxiliary grates. These auxiliary grates have threaded channels co-axial with those in the grates made of pipes. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для разделения и очистки газов и жидкостей, в частности к системам для мембранного разделения. The invention relates to methods and devices for the separation and purification of gases and liquids, in particular to systems for membrane separation.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат, состоящий из корпуса, трубчатых мембранных элементов и двух трубных решеток, установленных с образованием между ними полости для отвода пермеата. Каждый мембранный элемент включает две пористые трубки различной длины, установленные коаксиально, одни концы которых соединены кольцевой заглушкой, а другие закреплены в трубных решетках. Полупроницаемые мембраны нанесены на внешние поверхности охватывающей пористой трубки и на внутренние поверхности охватываемых трубок. Разделяемая смесь перемещается сначала вдоль поверхностей внешних мембран, а затем по центральным каналам мембранных элементов вдоль поверхностей внутренних мембран. Проникшие через мембраны соединения (пермеат) отводятся по пористым трубкам в полость между двумя трубными решетками. Closest to the invention in technical essence is an apparatus consisting of a housing, tubular membrane elements and two tube sheets installed with the formation between them of a cavity for removal of permeate. Each membrane element includes two porous tubes of different lengths mounted coaxially, one end of which is connected by an annular plug, and the other is fixed in tube sheets. Semi-permeable membranes are deposited on the outer surfaces of the female porous tube and on the internal surfaces of the male tubes. The separated mixture moves first along the surfaces of the outer membranes, and then along the central channels of the membrane elements along the surfaces of the inner membranes. The compounds penetrated through the membranes (permeate) are discharged through the porous tubes into the cavity between the two tube sheets.

Данный аппарат имеет недостаточную надежность, сложен при сборке и эксплуатации, так как во-первых, установка мембранных элементов и их закрепление в двух расположенных близко трубных решетках достаточно трудоемко и сложно, во-вторых, закрепление мембранных элементов в трубных решетках только одним концом приводит к повреждению клеевого шва или пористых трубок (при выполнении их из керамических материалов) при сборке (из-за перекосов, технологических погрешностей выполнения трубных решеток и т.п.) и эксплуатации (из-за воздействия на незакрепленные концы трубчатых элементов усилий возникающих при транспортировке, монтаже аппарата и вибрации), в-третьих, перед сборкой невозможна индивидуальная проверка качества нанесения полупроницаемых мембран на каждый мембранный элемент и, в-четвертых, поврежденный мембранный элемент не может быть извлечен из трубных решеток без повреждения его самого и других элементов, так как все элементы жестко соединены с трубными решетками. This apparatus has insufficient reliability, is difficult to assemble and operate, since, firstly, installing membrane elements and fixing them in two closely spaced tube sheets is rather laborious and difficult, and secondly, fixing membrane elements in pipe sheets only at one end leads to damage to the adhesive joint or porous tubes (when making them from ceramic materials) during assembly (due to distortions, technological errors in the performance of tube sheets, etc.) and operation (due to impact on the fastened ends of the tubular elements of the forces arising during transportation, installation of the apparatus and vibration), thirdly, before assembly, it is not possible to individually check the quality of applying semi-permeable membranes to each membrane element and, fourthly, a damaged membrane element cannot be removed from the tube sheets without damage him and other elements, since all elements are rigidly connected to the tube sheets.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение надежности, упрощение сборки и эксплуатации аппарата. The proposed technical solution is aimed at improving reliability, simplifying the assembly and operation of the apparatus.

Это достигается тем, что известный аппарат, содержащий корпус, трубчатые мембранные элементы, снабженные кольцевыми заглушками, и трубные решетки, снабжен дополнительными решетками, установленными на трубных решетках и выполненными с резьбовыми каналами, размещенными соосно каналам в трубных решетках, опорными трубками, установленными коаксиально в мембранных элементах, трубками для фиксации мембранных элементов в решетках, уплотнительными элементами, размещенными в каналах трубных решеток с охватом опорных трубок и трубок для фиксации, нажимными втулками, прилегающих к торцевым поверхностям уплотнительных элементов, и резьбовыми втулками, установленных в дополнительных решетках. При этом кольцевые заглушки установлены на обоих концах мембранных элементов и выполнены с центральным каналом. Концы опорных трубок с одной стороны выполнены заглушенными и зафиксированы в каналах заглушек мембранных элементов, а с другой стороны пропущены через каналы заглушек мембранных элементов и жестко закрепленных в них. Трубки для фиксации размещены со стороны заглушенных концов опорных трубок и жестко соединены с заглушками мембранных элементов. Стенки опорных трубок со стороны открытых концов вблизи заглушек мембранных элементов выполнены с радиальными каналами, а одна из трубных решеток съемной. This is achieved by the fact that the known apparatus comprising a housing, tubular membrane elements provided with annular plugs, and tube sheets is provided with additional screens installed on the pipe sheets and made with threaded channels placed coaxially with the channels in the pipe sheets, support tubes installed coaxially in membrane elements, tubes for fixing membrane elements in gratings, sealing elements placed in the channels of the tube sheets with the coverage of the support tubes and tubes for fixation tion, pressure bushings adjacent to the end surfaces of the sealing elements, and threaded bushings installed in additional grilles. In this case, annular plugs are installed at both ends of the membrane elements and are made with a central channel. The ends of the support tubes on the one hand are muffled and fixed in the channels of the plugs of the membrane elements, and on the other hand are passed through the channels of the plugs of the membrane elements and rigidly fixed in them. Tubes for fixing are placed on the side of the muffled ends of the support tubes and are rigidly connected to the plugs of the membrane elements. The walls of the support tubes from the open ends near the caps of the membrane elements are made with radial channels, and one of the tube sheets is removable.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение надежности, упрощение сборки и эксплуатации, так как во-первых, взаимная фиксация обоих концов мембранных элементов через опорные трубки и кольцевые заглушки предохраняет мембранные элементы от разрушения при их установке в аппарат, при транспортировке, монтаже и воздействии вибрации, во-вторых, закрепление мембранных элементов за оба конца на опорных и фиксирующих трубках дополнительно предохраняет элементы от воздействия неблагоприятных условий эксплуатации (вибрации, ударов и т. п. ), в-третьих, возможность простого и надежного закрепления и уплотнения мембранных элементов на опорных и фиксирующих трубках позволяет перед сборкой проверить качество мембраны каждого элемента, в-четвертых, поврежденный мембранный элемент легко может быть извлечен из аппарата (без повреждения других элементов) и заменен на новый и в-пятых, герметизация мембранных элементов по поверхностям опорных и фиксирующих трубок с помощью уплотнительных элементов, прижимаемых к поверхностям этих трубок, позволяет надежно изолировать полости разделяемой смеси и пермеата при обеспечении многократной разборки и сборки аппарата. The proposed technical solution provides increased reliability, simplified assembly and operation, since, firstly, the mutual fixation of both ends of the membrane elements through the support tubes and ring caps protects the membrane elements from destruction when they are installed in the apparatus, during transportation, installation and vibration, during secondly, fixing the membrane elements at both ends on the support and fixing tubes additionally protects the elements from the effects of adverse operating conditions (vibration, shock etc.), thirdly, the possibility of simple and reliable fastening and sealing of the membrane elements on the support and fixing tubes makes it possible to check the quality of the membrane of each element before assembly, fourthly, a damaged membrane element can be easily removed from the apparatus (without damage other elements) and replaced by a new and fifth, sealing the membrane elements on the surfaces of the support and fixing tubes with the help of sealing elements pressed to the surfaces of these tubes, allows you to reliably insulate the floor STI mixture to be separated and a permeate while providing multiple disassembly and assembly apparatus.

На фиг.1 представлен мембранный аппарат, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-A на фиг.1. Figure 1 presents the membrane apparatus, a longitudinal section; figure 2 section aa in figure 1.

Аппарат состоит из корпуса 1, раструбов 2 и 3 для подачи и удаления разделяемой смеси, двух трубных решеток 4 и 5, одна из которых 5 съемная, а другая 4 жестко соединена с корпусом 1, мембранных элементов 6, кольцевых заглушек 7 и 8, опорных трубок 9 с радиальными каналами 10, трубок 11 для фиксации, уплотнительных элементов 12, нажимных втулок 13, резьбовых втулок 14, дополнительных решеток 15 и 16, закрепленных на трубных решетках 4 и 5, крышек 17 и 18 с полостями 19 и 20, штуцеров 21 и 22 для отвода пермеата и подачи удаляющей пермеат среды и прокладок 23-27. Сборка аппарата осуществляется следующим образом. The apparatus consists of a housing 1, sockets 2 and 3 for supplying and removing a shared mixture, two tube sheets 4 and 5, one of which 5 is removable, and the other 4 is rigidly connected to the housing 1, membrane elements 6, ring plugs 7 and 8, supporting tubes 9 with radial channels 10, tubes 11 for fixing, sealing elements 12, pressure sleeves 13, threaded sleeves 14, additional grids 15 and 16, mounted on pipe grids 4 and 5, covers 17 and 18 with cavities 19 and 20, fittings 21 and 22 for draining the permeate and supplying the permeate-removing medium and gaskets 23-27. The assembly of the apparatus is as follows.

Мембранные элементы 6 с закрепленными на них кольцевыми заглушками 7 и 8, опорными трубками 9 и трубками 11 для фиксации после нанесения на них полупроницаемых мембран (на внешние поверхности элементов 6) и проверки качества покрытия устанавливают в трубные решетки 4, т.е. вводят концы опорных трубок 9 в ее каналы (трубная решетка 5 снята с корпуса). На концы опорных трубок 9 одевают уплотнительные элементы 12 и нажимные втулки 13, присоединяют к трубной решетке 4 дополнительную решетку 15 и, ввинчивая в ее резьбовые каналы втулки 14, закрепляют опорные трубки 9, а с ними и элементы 6 в трубной решетке 4. Затем сверху надевают на свободные концы трубок 11 съемную трубную решетку 5 (для более точной ориентации трубок 11 в их центральные каналы вставляют технологические стержни с конической направляющей частью, которые после установки на место трубной решетки 5 удаляют). Закрепляют трубную решетку 5 на корпусе 1, надевают на трубки 11 уплотнительные элементы 12 и нажимные втулки 13, устанавливают на трубной решетке 5 дополнительную решетку 16 и ввинчивают в нее резьбовые втулки 14. Поворачивают втулки 14 и с заданным усилием разжимают уплотнительные элементы 12, которые изолируют полости 19 и 20 от объема корпуса 1. Закрепляют на корпусе 1 раструбы 2 и 3, а на трубных решетках 4 и 5 крышки 17 и 18. Membrane elements 6 with annular plugs 7 and 8 fixed to them, supporting tubes 9 and tubes 11 for fixing after applying semipermeable membranes on them (on the outer surfaces of elements 6) and checking the quality of the coating are installed in the tube sheets 4, i.e. the ends of the support tubes 9 are introduced into its channels (the tube sheet 5 is removed from the housing). At the ends of the support tubes 9 put on sealing elements 12 and pressure sleeves 13, attach an additional grill 15 to the tube sheet 4 and, screwing the sleeves 14 into its threaded channels, fix the support tubes 9, and with them the elements 6 in the tube sheet 4. Then from above put on the free ends of the tubes 11 a removable tube sheet 5 (for a more accurate orientation of the tubes 11, technological rods with a conical guide part are inserted into their central channels, which are removed after replacing the tube sheet 5). Fix the tube sheet 5 on the housing 1, put the sealing elements 12 and pressure sleeves 13 on the tubes 11, install an additional wire plate 16 on the tube sheet 5 and screw the threaded sleeves into it 14. Turn the sleeves 14 and unclench the sealing elements 12, which isolate cavities 19 and 20 from the volume of the housing 1. Fasten the pipes 2 and 3 on the housing 1, and the covers 17 and 18 on the tube sheets 4 and 5.

Мембранный аппарат работает следующим образом. Membrane apparatus operates as follows.

Поток разделяемой смеси через раструб 2 подается к мембранным элементам 6, обтекает их внешние поверхности и удаляется через раструб 3 из аппарата. Определенные компоненты разделяемой смеси селективно проникают через мембраны в пористую основу мембранных элементов 6, а из нее в центральные каналы этих элементов. Подаваемый через штуцер 22 продувочный газ поступает в полость 20, из которой распределяется по центральным каналам втулок 14, проходит по центральным каналам трубок 11, просачивается через зазоры между опорными трубками 9 и кольцевыми заглушками 8 в цилиндрическую полость между опорными трубками 9 и мембранными элементами 6. Проходя по этим цилиндрическим полостям, продувочный газ вытесняет проникшие компоненты (пермеат) через каналы 10 в центральные каналы опорных трубок 9. Далее продувочный газ с проникшими соединениями поступает через каналы втулок 14 в полость 19, а из нее по штуцеру 21 удаляется из аппарата. The flow of the mixture to be separated through the bell 2 is fed to the membrane elements 6, flows around their outer surfaces and is removed through the bell 3 from the apparatus. Certain components of the mixture to be separated selectively penetrate through the membranes into the porous base of the membrane elements 6, and from it into the central channels of these elements. The purge gas supplied through the nozzle 22 enters the cavity 20, from which it is distributed through the central channels of the bushings 14, passes through the central channels of the tubes 11, seeps through the gaps between the support tubes 9 and the annular plugs 8 into the cylindrical cavity between the support tubes 9 and the membrane elements 6. Passing through these cylindrical cavities, the purge gas displaces the penetrated components (permeate) through the channels 10 into the central channels of the support tubes 9. Then, the purge gas with the penetrated compounds enters through the channel ly sleeves 14 in cavity 19 and therefrom through the fitting 21 is removed from the apparatus.

Claims

MEMBRANE APPARATUS, comprising a housing, tubular membrane elements provided with annular plugs, and tube sheets, characterized in that it is equipped with additional grids mounted on pipe grids and made with threaded channels coaxially with channels in pipe grids, support tubes installed coaxially in membrane elements, tubes for fixing the membrane elements in gratings, sealing elements placed in the channels of the tube sheets with the coverage of the support tubes and tubes for fi casing, pressure bushings adjacent to the end surfaces of the sealing elements, and threaded bushings installed in additional gratings, while the plugs are installed at both ends of the membrane elements and are made with a central channel, the ends of the support tubes are muffled on one side and fixed in the channels of the membrane plugs elements, and on the other hand passed through the channels of the plugs of the membrane elements and rigidly fixed in them, tubes for fixing are placed on the side of the muffled ends of the supports s tubes and rigidly connected to the plugs of the membrane elements, the support walls of the tubes from the open ends of the plugs near the membrane elements formed with radial channels, and one of the tubesheets is detachable.