Мембранний апарат

Корисна модель належить до мембранних апаратів ч трубчастими мембранними елементами та може бути використана в хімічній, нафтохімічній, нафтопереробній, харчовій, мікробіологічній та інших галузях промисловості Найбільш близьким за технічною суттю до технічного рішення, що заявляється, є мембранний апарат, що містить вертикальний корпус зі штуцером відведення пермеату, кришку І днище зі штуцерами, верхню і нижню трубні решітки Із закріпленими в них трубчастими мембранними елементами [1]. Конструкція цього апарата дозволяє при необхідності достатньо легко замінювати мембранні елементи, однак він має невисоку ефективність при розділенні рідких однорідних систем випаровуванням крізь мембрану. В основу корисної моделі покладено задачу вдосконалення мембранного апарата що містить вертикальний корпуc зі штуцером відведення пермеату, кришку і днище зі штуцерами, верхню і нижню трубні решітки Із закріпленими в них трубчастими мембраннимм елементами, шляхом встановлення з боку нижньої грубної решітки проміжної трубної решітки, закріплення β трубних решітках теплообмінних труб з пробками на кінцях, в яких встановлено трубчасті мембранні елементи та обладнання корпуса на ділянці між верхньою та проміжною трубними решітками штуцерами підведення та відведення холодоагенту, що значно збільшує градієнт температури в напрямку, нормальному поверхні мембрани (тобто в радіальному напрямку трубчастої мембрани), підвищуючи проникність мембранних елементів та продуктивність апарата. Виконання мембранного апарата з вказаними відмітними ознаками, тобто розміщення трубчастих мембранних елементів всередині теплообмінних трубок, що охолоджуються, забезпечує високий градієнт температури по обидва боки мембрани, а отже своєчасну конденсацію пари компонентів рідкої системи, що пройшли крізь мембрану, та зниження парціального тиску останніх Із зовнішнього боку мембрани, що в свою чергу веде до збільшення проникності вказаних компонентів, тобто підвищення продуктивності апарата. При цьому в кожній теплообмінній трубці може бути розташовано як одну мембрану (в цьому випадку проникність мембран максимальна, але їх питома поверхня* тобто поверхня мембран в одиниці об'єму апарата, мінімальна), так і кілька мембран (в цьому випадку проникність мембран дещо зменшується, однак збільшується їх питома поверхня). На фіг. 1 зображено мембранний апарат, продольний розріз; на фіг, 2 -мембранний апарат, розріз А-А на фіг. 1; на фіг. 3- мембранний апарат, розріз А-А на фіг. 1, варіант; на фіг, 4 - виносний елемент Б на фіг. 1. Мембранний апарат містить вертикальний корпус 1, кришку 2 зі штуцером З, днище 4 зі штуцером 5, верхню 6, нижню 7 та з боку останньої проміжну 8 трубні решітки (рис. 1). В трубних решітках 6-8 закріплено теплообмінні труби 9 з пробками 10 на кінцях, а у вказаних пробках за допомогою втулок 11 встановлено трубчасті мембранні елементи 12. Порожнини теплообмінних труб 9 за допомогою отворів 13 сполучаються з міжтрубним простором 14, обмеженим корпусом 1, нижньою 7 та проміжною 8 трубними решітками. Корпус 1 на ділянці між верхньою 6 та проміжною 8 трубними решітками утворює з останніми міжтрубний простір 15 І має штуцери підведення 16 та відведення 17 холодоагенту. Крім того, на ділянці між нижньою 7 та проміжною 8 трубними решітками корпус 1 має штуцер 18 відведення пермеату. При цьому в кожній пробці 10 може бути розташовано один або декілька трубчастих мембранних елементів 12 (фіг. 2 ІЗ відповідно). Апарат працює таким чином. Через штуцер 16 підведення холодоагенту в міжтрубний простір 15 подається холодоагент. Після охолодження теплообмінних труб 9 з їх зовнішньої сторони холодоагент через штуцер 17 його відведення видаляється з апарата. Рідка система, що підлягає розділенню, подається в штуцер 5 днища 4 та розподіляється між трубчастими мембранними елементами 12. Внаслідок селективних властивостей матеріал/ мембран один або декілька компонентів рідкої системи проникають крізь стінки трубчастих мембранних елементів 12 та випаровуються із зовнішнього боку останніх. Завдяки близькості охолоджуваних теплообмінних труб 9 відбувається своєчасна конденсація пари компонентів системи, що знижує парціальний тиск останніх Із зовнішнього боку трубчастих мембранних елементів 12 та збільшує рушійну силу процесу мембранного розділення. Конденсат, що утворився, стікає по внутрішній поверхні теплообмінних труб 9 через отвори 13 надходить у міжтрубний простір 14 і через штуцер 18 відведення пермеату видаляється з апарата. Рідина, що не пройшла крізь мембранні елементи 12 виходить з останніх, збирається в порожнині кришки 2 1 через штуцер 3 також видаляється з апарата. Застосування даного технічного рішення значно збільшує градієнт температури в напрямку, нормальному поверхні мембрани, що підвищує проникність мембранних елементів та продуктивність апарата.