Мембранний апарат

Корисна модель належить до мембранних апаратів з трубчастими мембранними елементами та може бути використана в хімічній, нафтохімічній, нафтопереробній, харчовій, мікробіологічній та інших галузях Промисловості. Відомий мембранний апарат, що містить вертикальний циліндричний корпус зі штуцером відведення пермеату, днище зі штуцером підведення вихідної суміші, кришку зі штуцером відведення концентрату, а також верхню та нижню трубні решітки із закріпленими в них за допомогою полімеру трубчастими мембранними елементами [Патент GB, № 2090546, кл. В 01 В 63/06, 1982]. Така конструкція забезпечує задовільну герметичність з'єднання "мембранний елемент - трубна решітка", однак її недоліком є неможливість розбирання вказаного з’єднання та зміни мембранного елемента, наприклад при його механічному пошкодженні. Найбільш близьким за технічною суттю до технічного рішення, що заявляється, є мембранний апарат, що містить вертикальний циліндричний корпус зі штуцером відведення пермеату, днище зі штуцером підведення вихідної суміші, кришку зі штуцером відведення концентрату, а також верхню і нижню трубні решітки Із закріпленими в них трубчастими мембранними елементами [Брык М.Т., Цапюк Е.А., Твердый А.А. Мембранная технология в промышленности. - Киев: Техніка, 1990.-С. 113, рис. 36]. Конструкція цього апарата дозволяє при необхідності замінювати мембранні елементи, однак, ця операція значно ускладнюється при наявності в мембранному апараті значної кількості мембранних елемнтів (кількох десятків або сотень). Так, встановлення гнучких трубчастих мембранних елементів в обох незнімних трубних решітках (особливо в середній частині останніх) викликає певні труднощі. Це завдання ще більше ускладнюється за необхідності попереднього натягання трубчастих мембранних елементів для забезпечення надійної обробки речовин, що викликають набухання матеріалу вказаних елементів І, відповідно, збільшення їх розмірів (в першу чергу, довжини). В основу корисної моделі покладено задачу вдосконалення мембранного апарата, що містить вертикальний циліндричний корпус ЗІ штуцером відведення пермеату, днище зі штуцером підведення вихідної суміші, кришку зі штуцером відведення концентрату, верхню І нижню трубні решітки із закріпленими в них трубчастими мембранними елементами, шляхом обладнання нижньої частини вертикального циліндричного корпуса внутрішнім кільцем, а також виконання нижньої трубної решітки діаметром, меншим за внутрішній діаметр вертикального циліндричного корпуса, закріплення її на вказанному внутрішньому кільці І з'єднанні з верхньою трубною решіткою за допомогою щонайменше однієї стяжки, один кінець якої закріплено на верхній трубній решітці, а другий виконано ршзьбовим з встановленою на ньому різьбовою втулкою, яка має можливість повороту у наскрізному отворі нижньої трубної решітки, що надає можливість складання трубного пучка, який містить нижню 1 верхню трубні решітки і трубчасті мембранні елементи, незалежно від корпуса апарата, забезпечуючи рівномірне натягання останніх І простоту їх заміни у разі механічного пошкодження. Виконання мембранного апарата з вказаними відмітними ознаками при його складанні дозволяє шляхом повороту різьбової втулки і її переміщення на стяжці регулювати відстань між трубними решітками. Після закріплення у верхній трубній решітці трубчастих мембранних елементів їх заводять у відповідні отвори нижньої трубної решітки І після цього закріплюють. Далі поворотом різьбової втулки збільшують відстань між трубними решітками, забезпечуючи натягання трубчастих мембранних елементів. При цьому величину натягу добирають з урахуванням подальшого набухання матеріалу трубчастих мембранних елеменів у рідині, що оброблюватиметься. Потім складений трубний пучок заводиться в корпус апарата з від'єднаними кришкою та днищем, закріплюється на внутрішньому кільці, після чого до корпуса приєднуються кришка і днище. Апарат готовий до роботи. За механічного пошкодження одного або кількох трубчастих мембранних елементів розбирання апарата ведеться у зворотній послідовності. Різьбова втулка повертається в протилежний бік, трубчасті мембранні елементи скорочуються, проводиться їх заміна, після чого апарат складається знову. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на фіг. 1 -мембранний апарат, поздовжній розріз; на фіг. - виносний елемент А на фіг. 1. Мембранний апарат містить вертикальний циліндричний корпус 1 зі штуцером 2 відведення пермеату, днище3 зі штуцером 4 підведення вихідної суміші, кришку 5 зі штуцером 6 відведення концентрату, верхню 71 нижню 8 трубні решітки (фіг, 1). В трубних решітках 7,8 за допомогою порожнистих втулок 9 закріплено трубчасті мембранні елементи 10 (фіг.2). Нижню частину вертикального циліндричного корпуса 1 обладнано внутрішнім кільцем 11. При цьому нижню трубну решітку 8 виконано діаметром, меншим за внутрішній діаметр вертикального циліндричного корпуса 1, закріплено на внутрішньому кільці 11 І з'єднано з верхньою трубною решіткою 7 за допомогою щонайменше однієї стяжки 12 (кількість стяжок 12 залежить від діаметра апарата). Один кінець 13 стяжки 12 закріплено на верхній трубній решітці 7 (зварюванням або на різьбі з фіксацією, наприклад, гайкою), а другий кінець 14 виконано різьбовим з встановленою на ньому різьбовою втулкою 15, яка має можливість повороту у наскрізному отворі 16 нижньої трубної решітки 8 (див. фіг.2). Для цього різьбова втулка 15 з боку верхньої трубної решітки 7 має буртик 17, а з боку днища 3 -різьбовий кінець 18 зі стопорною гайкою 19, який закінчується кількома лисками 20 для захоплення ключом (не показано). Складання апарата здійснюється таким чином. Після закріплення за допомогою порожнистих втулок 9 трубчастих мембранних елементів 10 в верхній трубній решітці 7 на різьбовий кінець 14 стяжки 12 з боку буртика 17 нагвинчують різьбову втулку 15,забезпечуючи при цьому відстань між верхньою трубною решіткою 7 та різьбовою втулкою 15 приблизно рівною довжині трубчастих мембранних елементів 10 у вільному стані. Потім стяжку 12 заводять у наскрізний отвір 16 нижньої трубної решітки 8 до контакту останньої з буртиком 17 різьбової втулки 15, після чого на останню нагвинчують гайку 18, фіксуючи таким чином нижню трубну решітку 8 на стяжці 12. Далі вільні кінці трубчастих мембранних елементів 10 заводять у відповідні отвори нижньої трубної решітки 8 і закріплюють їх за допомогою порожнистих втулок 9. Послаблюючи гайку 19, повертають різьбову втулку 15 на стяжці 12 І забезпечують необхідне натягання трубчастих мембранних елементів 10 між трубними решітками 7,8 (з урахуванням очікуваного набухання матеріалу трубчастих мембранних елементів 10 в рідині, що оброблюватиметься), після чого гайку 19 закріплюють. Потім трубний пучок, який складається з трубних решіток 7, 8, стяжки 12 і трубчастих мембранних елементів 10, заводять згори у вертикальний' циліндричний корпус 1, прикріплюють нижню трубну решітку 8 до внутрішнього кільця t1 шпильками та гайками 211 приєднують кришку 5 та днище 3. Апарат працює таким чином. Через штуцер 4 днища 3 в трубний простір апарата подається рідка система, що підлягає розділенню. Внаслідок селективних властивостей матеріалу мембран один або декілька компонентів рідкої системи проникають крізь стінки трубчастих мембранних елементів 10 та випаровуються Із зовнішнього боку останніх. Пара, що утворилася, конденсується на внутрішній поверхні вертикального циліндричного корпуса 1 і через штуцер 2 відведення пермеату виводиться з апарата. Рідина, що не пройшла крізь стінки трубчастих мембранних елементів 10, виходить з останніх, збирається в порожнині кришки 5 І через штуцер 6 відведення концентрату також видаляється з апарата. За механічного пошкодження одного або кількох трубчастих мембранних елементів 10 апарат звільняють від вмісту, від'єднують кришку 5 та днище 3 від корпуса 1, а нижню трубну решітку 8 - від внутрішнього кільця 11 І витягають трубний пучок. Потім послаблюють гайку 19 і, повертаючи різьбову втулку 15, зменшують відстань між трубними решітками 7 та 8. Далі виймають пошкоджений трубчастий мембранний елемент 1 встановлюють цілий, після чого апарат складають знову. Застосування даного технічного рішення значно спрощує складання, розбирання та експлуатацію мембранного апарата, що зменшує непродуктивний простій обладнання.