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, 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. В отворах проміжної трубної решітки апарату встановлено втулки з прорізями, крізь які проходять трубчасті мембранні елементи з утворенням кільцевого зазору. UA 111190 U (12) UA 111190 U UA 111190 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 наскрізними каналами, штуцери підведення розділювальної суміші, відведення концентрату і перміату [деклараційний патент України на винахід № 33419 А МПК B01D 63/00, B01D 61/36, опубл. 15.02.2001, Бюл. № 1, 2001 p.]. Недоліком цього апарата 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 є мембранний апарат [Патент України на корисну модель № 80782 Мембранний апарат / Гачечіладзе О.О., Шафаренко М.В. 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 при нарощуванні продуктивності неодмінно збільшуються розміри апарату, що певною мірою впливає на роботу апарату, а саме на зрошування мембранних елементів, погіршуючи масообмін. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення існуючого мембранного апарату та забезпечення ефективної його роботи при збільшенні розмірів шляхом встановлення на проміжній трубній решітці втулок з прорізями, розташованими на різній висоті, що дозволить рівномірно зрошувати мембранні елементи розділювальною сумішшю в апаратах великої продуктивності. 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, 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, трубчасті мембранні елементи проходять крізь втулки в отворах проміжної трубної решітки з утворенням кільцевого зазору, в свою чергу втулки оснащені прорізями, розташованими на різній висоті. Використання апарата за корисною моделлю забезпечує максимальну площу розподілу фаз за рахунок щільного зрошення по всьому периметру мембранних елементів і створення рівномірної плівки розподільчої суміші на їх поверхні. На кресленні наведено схему апарату. 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 штуцером відведення перміату 10. Також нижня трубна решітка 6 закріплена на напрямних 11 з пружними елементами 12. Зовні корпусу 1 апарата розміщено сорочку 13 з штуцерами підведення 14 та відведення 15 теплоносія. Мембранний апарат забезпечено штуцерами підведення розділювальної 16 та парогазової 17 сумішей, відведення концентрату 18. У проміжній трубній решітці 5 встановлено втулки з прорізями 19. Мембранний апарат працює наступним чином. Розділювальна суміш подається в корпус 1 мембранного апарату над проміжною трубною решіткою 5 і розподіляється в ньому між трубчастими мембранними елементами 7, які закріплені у верхній 4 та нижній 6 трубних решітках. Частина розділювальної суміші потрапляє на проміжну трубну решітку 5, звідки при досягненні необхідного рівня перетікає через прорізі втулок 19 у кільцеві зазори, створюючи плівковий характер течії розділювальної суміші і щільно 1 UA 111190 U 5 10 15 20 зрошуючи трубчасті мембранні елементи 7. Одночасно через штуцер 17, 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 18. 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. 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, через те, що 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 оптимальних робочих умов апарату при збільшенні його розмірів задля нарощування продуктивності. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 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, 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, який відрізняється тим, що в отворах проміжної трубної решітки апарату встановлено втулки з прорізями, крізь які проходять трубчасті мембранні елементи з утворенням кільцевого зазору. 2. Мембранний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що прорізі на втулках розташовані на різній висоті. 2 UA 111190 U Комп’ютерна верстка Т. Вахричева 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