Аппарат для разделения жидких и газовых смесей

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскмн

Социалистические

Республик (ii) 743691 т

) (5 l ) M. Кл.

В 01313/00

l

Р м и (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 29.03. 7 8 (2 I ) 25957 1 8/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень ¹ 2

Гоеударстееннмй камнтет до делам изобретений н открытий (53} УД)(, 532. .7 1 1.66.067 (088. 8) Дата опУбликованиЯ описании. 02е07 80 (72) Авторы изобретения

10. П. Кузнецов, А, В. Елинек и А. И. Родионов

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химик технологический институт им. Ll. И. Менделеева (7I ) Заявитель (54} АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ RHQKHX И ГАЗОВЫХ

СМ ЕСЕЙ

Изобретение относится к процессам химической технологии, осу ществляющим разделение жидких и газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран. Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод и газовых выбросов, 5 концентрирования растворов, разделения жидких и газовых систем.

Известны мембранные аппараты для

IO разделения жидких и газовых смесей, содержащие в прочном корпусе фильтруюшие элементы различных конструкций.

Каждый фильтрующий элемент снабжен устройством для вывода фильтрата, филы,5 рующие элементы разделены специальными деталями (прокладками — турбулизато рами и пр.) и расположены в корпусе, который имеет штуцера для ввода и выаода раедеаяемод смеси (11 и 121

Однако все известные аппараты, имея различные конструкпии фильтрующих элементов (плоские, рулонные, трубчатые), обладают общим существенным недос2 татком — малой рабочей поверхностью полупроницаемых мембран в единице объема аппарата (от 100 до 300 мтlм>)

Известен аппарат для разделения жидких и газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран, состояший из корпуса, фильтруюших элементов, включаюших в себя пористый слой и полупроницаемую мембрану, коллекторов для сбора и вывода компонентов разделяемой смеси (3) .

OcHoBHbIM HBpocTGTKoM аппарата является малая величина поверхности мембран в единице объема и, как следствие, невысокая производительность единицы объема, . обусловленная тем, что большую долю аппарата занимают дренажные устройства и различные вспомогательные детали.

Цель изобретения — повышение поверхности полупроницаемых мембран в единице объема аппарата.

Указанная цель достигается за счет того, что пористый слой выполнен в виде полых шаров, на наружную поверхность

3691 ф того стекла, металла, резины и т.д, Полупроницаемая мембрана может быть как динамическая, так н полимерная (динамические мембраны образуются путем дс бавления небольшого количества зольобразуюших частичек мембранного материала в исходную разделяемую смесь).

При наиболее плотной ромбоадрической упаковке шаров (доля свободного объема в атом случае, как известно, составляет 0,26) *удельная поверхность мембранного разделения составляет, мам

К 3

При диаметре шаров, мм

3 1700 и 5 890

l0 450

При доле свободного объема, равной

0,4 {средняя величине с учетом потерь объема в аппаратах с шарами), удельная поверхность разделения составляет, 2 3.

При диаметре шаров, мм

5 725

10 360

Использование конструкций аппаратов по предлагаемому изобретению позволяет о изготавливать сравнительно малогабаритные мембранные аппараты, в 1,5-3 раза снизить их метаплоемкость и соответственно уменьшить стоимость процесса разделения. которых нанесена попупроницаемая мембрана.

На фиг. 1 изображен фильтрующий апемент и часть коллектора, по которому выводится фильтрат из аппарата, разрез; на фиг. 2 — принципиальная сборка фильм рующих элементов; на фиг. 3 — аппарат с радиальным расположением фильтрующнх;йалементов; на фиг. 4 — аппарат с расположением фильтрующих элементов по параллельным осям; на фиг. 5 — аппарат с расположением фильтрующих апементов по концентрическим окружностям.

Возможно также расположение элементов по вершинам правильных шестиугольников (в плане) и др.

Аппарат состоит из корпуса 1, имеющего штуцера 2 и 3 дпя ввода и вывода разделяемой смеси. Внутри корпуса расположены фипьтрующие элементы 4, состоящие из пористого слоя в виде полых внутри шаров 5 и полупроницаемой мембраны 6, нанесенной на наружную поверхность пористого шара 5, Пористый шар может иметь различный наружный диаметр, что определяется желаемой ьюличиной поверхности мембран в единице объема аппарата и условиями процесса разделения.

В стенке пористого шара 5 имеются два отверстия для ввода коллектора 7, по которому отводится фипьтрат. Все колллекторы сходятся к сборнику фипьтрата 8, снабженного штуце ром 9.

При определенной технологии изготовления коллекторов 7 может и не быть (шары могут изготовпяться группами с непосредственной стыковкой своими отверстиями — без зазора между ними). Наоборот, коллекторы 7 (фиг. 1) могут быть не кусочными, а длинными трубками, пронизывающими целую группу шаров.

Аппарат дпя разделения жидких и газовых смесей с помощью попупроницаемых мембран, включающий корпус и фипьтрующие апементы, состоящие из пористого слоя и попупроницаемой мембраны, кол40 лекторов для сбора и вывода компонентов разделяемой смеси, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения поверхности попупроницаемых мембран в единице объема аппарата, пористый слой

45 выполнен в виде попых шаров, на наружную поверхность которых нанесена полупроницаемая мембрана.

Источники информации„ принятые во внимание при экспертизе

1 Патент США № 3612282, кл. 210-321, опубпик. 1971.

2. Патент США ¹ 3417870, кл. 210-321, опублик. 1968.

3. Патент США № 3499265, кл. 55-158, опублик. 1969 (прототип) .

Аппарат работает следующим образом.

Разделяемая смесь под рабочим давлением вводится в корпус 1 через штуцер 2, заполняет его и омывает все фипьтруюшие алементы 4. Через попупроницаемую мембрану 6 проходит один из компонентов смеси (фильтрат), который попадает внутрь шара. По коллектору 7 фильтрат течет в сборник фильтрата 8 и через штуцер 9 выводится из аппарата.

Полые пористые шары фильтруюших элементов выполняются из пористого графита, металлокерамики, керамики, порисФ о р м у и а и з о б р е т е н и я