Мембранные розділювальні модулі

Мембранные розділювальні модули

Для здійснення розподільного процесу організувати потоки вихідної суміші, пермеата (фільтрату) і транзиту (концентрату). Конструкції промислових установок виявилося зручніше компонувати окремими стандартними модулями з мембранних елементів, які компактні і взаємозамінні. Великі розділювальні апарати та настанови складаються, в такий спосіб, з модулів, сукупність яких забезпечує поділ вихідного потоку смеси.

Модули мають різноманітну конструкцію, основними серед яких є: плоскорамные, рулонні і половолоконные.

Организация потоків в плоскорамном модулі і типова конструкція модуля з пласкими мембранными елементами показано додатку. У корпусі апарату на трубчатом колекторі герметично закріплені мембранні плоскі елементи. У фланцах перебувають отвори для введення вихідної суміші і відводу транзиту (концентрату) відповідно. Між елементами паралельно розташовані проставки, одержані із відрізків дроту, зварених у місцях перетину з точки 600, або із тканини. Кінці елементів утоплені у стінку з кремнийорганической смоли, поліуретану, эпоксидной або будь-якої полимеризующейся смоли. Мембранний елемент (див. додаток) має пористу опору з напівпроникної мембраною на протилежних кінцях. У центрі елемента передбачено отвір під колектор. На мембранний елемент переважно круглої форми нанесена на кінцях по периферії смолиста маса щодо його герметизації. Це дозволяє поки що не стадії складання, до запровадження елемента у корпус, перевірити характеристики кожного елемента і герметичність їх сполуки зі стенкой.

Рабочая поверхню мембранного елемента у зборі становить 70%, решта загерметизирована у судинній стінці. Варіантом конструкції є мембранний елемент, зберігає все конструктивні одиниці, але він має по периферії елемента два діаметрально протилежних скоса.

Модуль працює так: розділюваний суміш вводиться через отвір і далі послідовно проходить секції мембранного елемента у напрямах, зазначених стрілками. У цьому частина суміші проникає через мембрану і відводиться з модуля через колектор (пермеат, фільтрат). Непроникшая частина суміші (транзит, концентрат) виводиться з модуля через отвір. Цю конструкцію модуля з пласкими мембранными елементами вважатимуться базовой.

Рулонный модуль.

Мембранная упаковка розподільного модуля рулонного типу (додаток) складається з гнучких стрічкових елементів. Основний елемент є безперервну смугу проникної мембрани. Елемент, є опорою для мембрани і службовець для поділу потоків, виконаний у вигляді гнучкою пластмасової стрічки. Подовжні канали призначені для підвода перероблюваної суміші, а поперечні - для відводу пермеата (фільтрату). Мембрана разом із гнучкою опорою намотується на перфоровану трубу.

Мембранная рулонная упаковка міститься у корпус (додаток), у якому то, можливо розміщено кілька таких упаковок.

Модули рулонного типу відрізняються простотою виготовлення. Їх загальним недоліком є складність коллектирования потоков.

Модули з порожніх волокон представляють найбільше зацікавлення проти мембранными модулями інших напрямів, оскільки з допомогою можна відділяють поверхню 30 тис. м2 в 1 м³ половолоконной упаковки потреби ділити газових сумішей. Застосування як мембранних елементів порожніх волокон забезпечує найбільшу питому поверхню мембран в одиниці обсягу модуля, що сприяє створенню компактних і високопродуктивних аппаратов.

Конструкция половолоконных розділювальних модулів розвивається у двох направлениях:

безопорная укладка волокон в корпусе;

укладка волокон на опорну трубу, яка служить також розподільником потоків смеси.

Вертикальный варіант модуля з безопорной укладанням порожніх волокон може містити до 1 млн. волокон залежно від своїх товщини і необхідної продуктивності модуля. Один кінець кожного волокна в пучку забитий в трубної решітці, і канали порожніх волокон повідомляються з нижнім (вихідним) штуцером. Трубна решітка (закладення) пучка порожніх волокон може формоваться заливанням герметизирующего матеріалу навколо пучка чи шляхом просочення кінців волокон герметизирующим матеріалом у процесі компонування порожніх волокон із заснуванням пучка. Як герметизирующихся матеріалів використовуються отвержденные рідкі склади полімерів (эпоксидные смоли, уретаны і т.д.), припои, клеї, воски.

Верхний кінець кожного волокна зашпаровується як і, як й у трубчастої решітці, крім те, що канали порожніх волокон не повідомляються через заглушку (заперто). Дане ущільнення може вільно переміщатися в подовжньому напрямку і власне масою забезпечує поздовжнє ущільнення пучка волокон на 0,5%. Зовнішнє діаметр волокон становить 150 — 800 мкм, А товщина стінки волокон залежить від прочностных характеристик матеріалу і їх може становити 50−300 мкм. Ефективна довжина порожніх волокон може варіюватися в межах від 0,2 до 20 м.

Ввод вихідного потоку високого тиску здійснюється через поживний штуцер поблизу днища з із зовнішнього боку волокон, оскільки порожнє полімерне волокно зазвичай краще протистоїть тиску стискування, ніж внутрішнього розширення. Потік суміші розподіляється радіально у бік від живильним зони й порушується вздовж осі, огинаючи порожнисті волокна. Компоненти, проникли через мембрану (пермеат), проходять вниз по порожнини всередині волокон, противотоком до перебігу вихідної суміші. Потік (транзит), який проникає через мембрани, виходить із модуля згори при тиску, майже рівному тиску в питающем потоке.

Разработаны також варіанти горизонтального модуля, у яких для щільного подовжнього прилегания пучка волокон до поверхні корпусу між заглушкою і днищем встановлюється неупругая вставка чи пружина.

Модуль з укладанням волокон на опорну трубу.

Конструкция мембранного половолоконного модуля з укладанням волокон на опорну трубу (див. додаток) складається з корпусу, половолоконной упаковки на опорною перфорованого трубі, штуцеров, ущільнювачів, клеевых блоків, кришок і уплотнительных кілець. Така конструкція дозволяє працювати разделителю, як і горизонтальному, і у вертикальному становищі, під час подачі вихідної суміші як всередину, і зовні волокон (див. додаток). Для подачі зовні волокон вихідну суміш направляють у перфоровану трубу, звідки її подають в межволоконное простір. Проникаючи всередину волокон і збагачуючись легкопроникающим компонентом, суміш виходить через патрубок вірніше та нижньої кришок модуля. Непроникшая суміш, збіднена легкопроникающим компонентом. Відводиться через бічний патрубок.

Типовые схеми сполуки розділювальних модулей

Параллельное і послідовне сполуки модулей Выпускаемые промислові мембранні модулі включають ряд типорозмірів, і звичайно установки мембранного поділу складаються з кількох модулів. Тому «вибір оптимальної схеми сполуки модулів є важливим завданням під час проектування. Спосіб сполуки модулів залежить від вимог до кінцевого продукту, характеристик вихідного потоку суміші її тиску та інших факторов.

При паралельному поєднанні модулів можливо відключення кожного з них без зміни умов праці інших модулів, оскільки суміш постачається з одного колектора, і всі модулі перебувають у однакових умов. Але навіть невелика відмінність модулів по гидравлическому опору викликає зниження рівня вилучення й чистоти цільового компонента.

При послідовному поєднанні модулів отримують кілька продуктів різної чистоти, у своїй модулі, встановлених у кінці технологічної лінії, працюють з нижчим коефіцієнтом корисного действия.

Каскадные схемы.

Применение параллельно-последовательной схеми підключення модулів дозволяє досягти високого рівня вилучення й чистоти цільового продукту широкому інтервалі навантажень. Досягнення високої чистоти по проникшему або проникшему крізь мембрану продукту використовують каскадні схеми сполуки модулів. Більше ефективними є каскадні схеми з рециркуляцией збіднених цільовим компонентом потоків. У цих каскадних схемах ефективності роботи системи залежить тільки від ККД окремої щаблі, що визначається матеріалом мембрани і засобом організації потоків в модулі, а й у значною мірою від напрямку матеріальних потоків між розділовими ступенями.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.