Мембранный аппарат

 

Изобретение относится к устройствам мембранной технологии и может быть использовано для разделения и концентрирования жидких смесей. Цель изобретения - повышение производительности аппарата за счет уменьшения гидродинамического сопротивления потоку разделяемой смеси. Мембранный аппарат содержит набор чередующихся мембранных и промежуточных элементов, сжимаемых между двумя опорными плитами. Мембранный и промежуточный элементы представляют собой рамки с каналами для разделяемой смеси пермеата и концентрата, на которые натянуты дренажные нити из гибкого материала, расположенные параллельно потоку. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам мембранной технологии, применяемым в различных отраслях промышленности для разделения и концентрирования смесей.

Цель изобретения повышение производительности аппарата за счет уменьшения гидродинамического сопротивления потоку разделяемой смеси.

Устройство мембранного аппарата показано на чертежах, где на фиг. 1 показан сложный горизонтальный продольный разрез аппарата в раздвинутом состоянии; на фиг. 2 мембранный элемент, вид сбоку.

Мембранный аппарат содержит набор чередующихся мембранных элементов 1 и промежуточных элементов 2, сжимаемых между двумя опорными плитами 3. Мембранный и промежуточный элемент представляют собой рамки 4, на которые натянуты нити 5 с обеих сторон рамок. Мембранный элемент 1, кроме того, содержит мембраны 6, наложенные с обеих сторон рамок с нитями. Плиты 3, мембранные 1 и промежуточные 2 элементы имеют отверстия 7, образующие при сборке аппарата отдельные коллекторы 8 исходной смеси, 9 концентрата и 10 пермеата. Эти отверстия соединяются с рабочими полостями аппарата, совпадающими по контуру с окнами рамок, каналами 11 ввода исходной смеси, каналами 12 вывода концентрата и каналами 13 вывода (ввода) пермеата.

Каналы 11, 12 и 13 выполняют по двум вариантам. По первому варианту расположение этих каналов идентично как в мембранных, так и промежуточных элементах, как это показано на фиг. 2. В этом случае рамки мембранного и промежуточного элементов различаются только расположением их в аппарате (вторая относительно первой развернута на 180^o вокруг вертикальной оси в плоскости фиг. 2). По второму варианту (не показан) каналы 11, 12 промежуточного элемента выполнены симметричными. Такие симметричными выполняют и каналы 13 мембранного элемента. В этом случае рамки с нитями мембранного и промежуточного элементов по расположению каналов неидентичны; их устанавливают в аппарате без соблюдения указанного для первого варианта правила комплектации аппарата.

Рамки 4 изготавливают из прочного материала, например, стали. Дренажные нити 5 выполняют из гибкого материала, например, капрона диаметром преимущественно 0,2 1,0 мм, а накладывают их на рамки с шагом 0,2 3,0 мм, располагая по направлению от одного ряда отверстий 7 к противоположному. Возможна намотка нитей вокруг рамки из непрерывной катушки. В местах контакта с рамками нити герметизируют эластичным компаундом с приклеиванием их к рамке, причем, высота слоя компаунда должна быть достаточно для компенсации толщины мембраны, что обеспечивает надежное уплотнение.

В качестве полупроницаемых применяют эластичные, например, полимерные мембраны типа Владипор УАМ или УПМ. Мембрану накладывают с обеих сторон рамок с нитями мембранного элемента, причем внешние размеры ее могут как совпадать с внешним контуром рамок, так и быть меньше их, как показано на фиг. 2.

Аппарат работает следующим образом. Смесь, подлежащая разделению, через отверстие в опорной плите 3 поступает под давлением в коллектор разделяемой смеси, образуемый отверстиями 7 в мембранных и промежуточных элементах. Разделяясь параллельно на ряд промежуточных элементов 2, смесь через каналы 11 проходит вдоль мембран 6, омывая одновременно нити 5 промежуточных элементов. Проникшая через мембрану фракция (пермеат) проходит вдоль нитей мембранных элементов 1 и через каналы 13 и коллектор, образуемый отверстиями вывода пермеата, удаляется из аппарата через отверстие в плите.

Непроникающая через мембрану фракция (концентрат) отводится из аппарата через каналы 12, коллектор концентрата и отверстие в плите. В период разделения под действием давления потока исходной смеси мембрана 6 прижимается к нитям 5 мембранного элемента, в некоторой степени повторяя их профиль.

В течение рабочего периода разделения на поверхности мембраны образуется осадок коллоидных веществ. Для удаления осадка применяют регенерацию мембран током пермеата (подачей его через мембрану в обратном направлении). С этой целью подачу разделяемой смеси прекращают, одновременно включая подачу пермеата через отверстия и каналы его отвода. Промывку ведут под давлением, преимущественно на 10 25% превышающем рабочее. При этом мембрана прогибается в противоположную сторону, прижимаясь к дренажным нитям 5 промежуточных элементов 2. В момент перехода от рабочего периода к промывному, мембрана скользит по нитям, что способствует лучшему удалению осадка. Прошедший через мембрану пермеат вместе с частицами осадка удаляется из аппарата через каналы 12 и коллекторы отвода концентрата или через каналы 11 и коллекторы ввода исходной смеси.

Конструкция предлагаемого аппарата, предусматривающая использование нитей в качестве дренажных устройств, позволяет снизить потери напора разделяемой смеси за счет отсутствия нитей, расположенных перпендикулярно ее потоку, что характерно для прототипа, где в качестве дренажного устройства используется сетка. Тем самым создается возможность увеличить суммарную длину напорного канала (или увеличить число заходов в аппарате) и соответственно увеличить рабочую поверхность мембран в одном и том же агрегате и повысить производительность последнего.

Формула изобретения

Мембранный аппарат, содержащий набор чередующихся мембранных и промежуточных элементов, выполненных в виде рамок с каналами для разделяемой смеси, пермеата и концентрата, а также дренажные устройства, отличающийся тем, что дренажные устройства выполнены в виде нитей, расположенных параллельно потоку, и размещены по обе стороны рамок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2