Мембранний апарат

Реферат: Мембранний апарат містить вертикальний корпус, верхнє та нижнє днища, верхню, проміжну та нижню трубні решітки, трубчасті мембранні елементи з центральними наскрізними каналами, штуцери підведення розділювальної суміші, відведення концентрату і перміату, розміщену зовні корпусу апарата сорочку з штуцерами підведення та відведення теплоносія. Апарат обладнано додатковою розподільчою камерою зовні корпусу та штуцером підведення розділювальної суміші. UA 106061 U (54) МЕМБРАННИЙ АПАРАТ UA 106061 U UA 106061 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до мембранних апаратів з трубчастими мембранними елементами і може бути використана в нафтопереробній, нафтохімічній, хімічній та інших галузях промисловості для розділення рідких органічних сумішей. Відомий мембранний апарат, що містить вертикальний корпус, верхнє та нижнє днища, верхню, проміжну та нижню трубні решітки, трубчасті мембранні елементи з центральними 5 наскрізними каналами, штуцери підведення розділювальної суміші, відведення концентрату і перміату (деклараційний патент України на винахід № 33419 А МПК B01D63/00, B01D61/36, опубл. 15.022001, Бюл. № 1, 2001 p.). Недоліком зазначеного технічного рішення є недостатня ефективність реалізації технологічного процесу. Це пов'язано з тим, що при експлуатації мембрани збільшують свої розміри, деформуються в нижній частині апарата, чим зменшують поверхню розподілу фаз, а відсутність сорочки з теплоносієм додатково знижує ефективність розділення. Найбільш близьким за сукупністю ознак і технічним результатом до запропонованої корисної моделі, що заявляється, є мембранний апарат [Мембранний апарат / Гачечіладзе О.О., Шафаренко М.В. Патент України на корисну модель № 80782 від 10.06.2013 p.]. Цей апарат містить вертикальний корпус, верхнє та нижнє днища, верхню, проміжну та нижню трубні решітки, трубчасті мембранні елементи з центральними наскрізними каналами, штуцери підведення розділювальної суміші, відведення концентрату і перміату, розміщену зовні корпусу апарата сорочку з штуцерами підведення та відведення теплоносія. Також трубчасті мембранні елементи розміщені в отворах проміжної трубної решітки з утворенням кільцевого зазору, нижня трубна решітка встановлена з можливістю переміщення вздовж осі корпусу за допомогою пружних елементів, на якій з боку нижнього днища закріплено камеру, сполучену з штуцером відведення перміату за допомогою еластичної трубки, у верхньому днищі встановлено штуцер для підведення парогазової суміші. Однак для роботи апарата на максимальній продуктивності необхідно забезпечити повне зрошування мембранних елементів. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення існуючого мембранного апарата та підвищення його ефективності шляхом встановлення зовні корпусу апарата додаткової розподільчої камери з штуцером, вісь якого розташована нижче осі конічних отворів та зміни куга розташування отворів в камерах на корпусі, що дозволить максимально повно зрошувати мембранні елементи розділювальною сумішшю. Поставлена задача вирішується тим, що в мембранному апараті, що містить вертикальний корпус, верхнє та нижнє днища, верхню, проміжну та нижню трубні решітки, трубчасті мембранні елементи з центральними наскрізними каналами, штуцери підведення розділювальної суміші, відведення концентрату і перміату, розміщену зовні корпусу апарата сорочку з штуцерами підведення та відведення теплоносія, трубчасті мембранні елементи розміщені в отворах проміжної трубної решітки з утворенням кільцевого зазору, нижня трубна решітка встановлена з можливістю переміщення вздовж осі корпусу за допомогою пружних елементів, на якій з боку нижнього днища закріплено камеру, сполучену з штуцером відведення перміату за допомогою еластичної трубки, у верхньому днищі встановлено штуцер для підведення парогазової суміші, згідно з корисною моделлю новим є те, що в апараті встановлено зовні корпусу додаткову розподільчу камеру з штуцером, осі штуцерів на розподільчих камерах розташовані нижче осей отворів, також отвори в камерах на корпусі виконані конічними та розташовані під кутом 60°, що обумовлено розташуванням мембранних елементів. Використання апарата з даною відмінною ознакою забезпечує максимальну площу розподілу фаз та підвищує ефективність масообміну за рахунок щільного зрошування всіх мембранних елементів та створення на їх поверхні плівки розподільчої суміші рівномірної товщини. На кресленні наведено схему апарата. Мембранний апарат складається з вертикального корпусу 1, верхнього 2 та нижнього 3 днища. В корпусі 1 встановлено верхню 4, проміжну 5 та нижню 6 трубні решітки, в отворах яких закріплено трубчасті мембранні елементи 7. На нижній трубній решітці 6 з боку нижнього днища 3 закріплено камеру 8, яка через еластичну трубку 9 сполучена з патрубком відведення перміату 10. Також нижня трубна решітка 6 закріплена на напрямних 11 з пружними елементами 12. Зовні корпусу 1 апарату розміщено сорочку 13 з штуцерами підведення 14 та відведення 15 теплоносія. Мембранний апарат забезпечено розподільчими камерами 16 і 17, штуцерами підведення розділювальної суміші 18 і 19, відведення перміату 10 та концентрату 20. У верхньому днищі 2 встановлено штуцер 21 для підведення парогазової суміші. Мембранний апарат працює наступним чином. 1 UA 106061 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Розділювальна суміш через штуцери підведення розділювальної суміші 18 і 19 потрапляє в розподільчі камери 16 і 17, звідки через конічні отвори, які розташовані під кутом 60° подається в корпус 1 мембранного апарата над проміжною трубною решіткою 5, щільно зрошуючи трубчасті мембранні елементи 7 і розподіляючись між ними. Трубчасті мембранні елементи 7 закріплені у верхній 4 та нижній 6 трубних решітках. Одночасно через штуцер 21, встановлений у верхньому днищі 2, в центральні наскрізні канали трубчастих мембранних елементів 7 подається парогазова суміш, чим забезпечується більш інтенсивний розподіл розділювальної суміші на перміат і концентрат. З камери 8 перміат відводиться через еластичну трубку 9, з'єднану з штуцером відведення перміату 10. Концентрат, що утворився при обробленні розділювальної суміші, накопичується в нижній частині мембранного апарата і через зазор між нижньою трубною решіткою 6 і корпусом 1 стікає на нижнє днище 3 та відводиться через штуцер 20. Для забезпечення ефективності процесу розділення мембранний апарат забезпечено сорочкою 13, розміщеною зовні його корпусу 1, в яку через штуцер 14 підводиться, а через штуцер 15 відводиться теплоносій. Крім цього трубчасті мембранні елементи 7 розміщено в отворах проміжної трубної решітки 5 з утворенням кільцевого зазору, чим забезпечується плівковий характер течії розділювальної суміші по зовнішній поверхні трубчастих мембранних елементів 7. При роботі мембранного апарата трубчасті мембранні елементи 7, які закріплені в трубних решітках 4, 6, набухають, збільшуючи при цьому свої лінійні розміри та вагу, що є нормальними умовами їх експлуатації. Під вагою набухлих трубчастих мембранних елементів 7 нижня трубна решітка 6 опускається ближче до нижнього днища 3, так як має можливість переміщуватись вздовж осі корпусу 1 мембранного апарата. Це забезпечується за допомогою деформації пружних елементів 12, встановлених на напрямних 11. Цим забезпечується лінійна компенсація зміни довжини мембранних елементів 7. Після закінчення процесу і регенерації мембранних елементів 7 їх вага та довжина зменшуються, навантаження на пружні елементи знижується, внаслідок чого нижня трубна решітка 6 піднімається і займає початкове положення. Технічна перевага запропонованої корисної моделі полягає у забезпеченні максимальної продуктивності апарата за рахунок підвищення ефективності його експлуатації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Мембранний апарат, що містить вертикальний корпус, верхнє та нижнє днища, верхню, проміжну та нижню трубні решітки, трубчасті мембранні елементи з центральними наскрізними каналами, штуцери підведення розділювальної суміші, відведення концентрату і перміату, розміщену зовні корпусу апарата сорочку з штуцерами підведення та відведення теплоносія, який відрізняється тим, що апарат обладнано додатковою розподільчою камерою зовні корпусу та штуцером підведення розділювальної суміші. 2. Мембранний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що осі штуцерів на розподільчих камерах розташовані нижче осей отворів. 3. Мембранний апарат за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що отвори в розподільчих камерах на корпусі виконані конічними і розташовані під кутом 60°, це обумовлено розташуванням мембранних елементів, завдяки чому забезпечується повне зрошування мембранних елементів і як результат максимальна продуктивність роботи апарата. 2 UA 106061 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3