RU2072252C1

RU2072252C1 - Membrane apparatus

Info

Publication number: RU2072252C1
Authority: RU
Inventors: Н.И. Белов; В.Л. Яровенко; И.П. Белов; В.И. Белов; А.И. Белов
Original assignee: Белов Николай Илларионович
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1997-01-27

Abstract

FIELD: membrane technology used in chemical, food and other branches of industry to separate and concentrate various mixtures. SUBSTANCE: apparatus has a set of membrane and intermediate components made in the form of frames with gaskets and passages for flow of separable mixture, concentrate and permeate material, and draining devices which fill the openings of frames. Gaskets protrude beyond frame limits towards an opening to create space in which draining device is accommodated. EFFECT: simple design and easy method to manufacture. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам мембранной технологии, применяемым в химической, пищевой и др. отраслях промышленности для разделения и концентрирования смесей. The invention relates to membrane technology devices used in chemical, food and other industries for the separation and concentration of mixtures.

Цель изобретения упрощение конструкции аппарата и технологии его изготовления. Эта цель достигается тем, что в мембранном аппарате, содержащем набор мембранных и разделительных элементов, выполненных в виде рамок с прокладками, внутренние размеры которых меньше окна рамок, каналами для протока разделяемой смеси, концентрата и пермеата и дренажными устройствами, вставленными в зазор между прокладками каждого элемента. The purpose of the invention is to simplify the design of the apparatus and its manufacturing technology. This goal is achieved by the fact that in a membrane apparatus containing a set of membrane and separation elements made in the form of frames with gaskets, the internal dimensions of which are smaller than the window frames, channels for the flow of the separated mixture, concentrate and permeate and drainage devices inserted into the gap between the gaskets of each item.

Сущность изобретения иллюстрируется фиг. 1, 2 чертежа, на фиг. 1 показан горизонтальный продольный разрез аппарата по отверстиям и каналам ввода исходной смеси и отвода концентрата. На фиг. 2 изображен мембранный элемент, причем в верхнем левом углу показан вид этого элемента без прокладки и мембраны (рамка с дренажным устройством), в центральной части вид элемента без мембраны, а в правой части вид с мембраной (полностью укомплектованный элемент). The invention is illustrated in FIG. 1, 2 of the drawing, in FIG. 1 shows a horizontal longitudinal section of the apparatus through the openings and channels of the input of the initial mixture and the discharge of concentrate. In FIG. 2 shows a membrane element, and in the upper left corner shows a view of this element without a gasket and membrane (frame with a drainage device), in the central part a view of the element without a membrane, and in the right part a view with a membrane (fully equipped element).

Мембранный аппарат содержит набор чередующихся мембранных элементов 1 и промежуточных элементов 2, сжимаемых между двумя опорными плитами 3. Мембранный и промежуточный элементы представляют собой рамки 4, на которые укладываются прокладки 5 так, что внутренние размеры прокладок 5 меньше размеров окна рамки 4. Прокладки 5 каждого элемента образуют между собой пространство (щель), в которую своими краями входит дренажное устройство 6. Плиты 3, мембранные 1 и промежуточные 2 элементы имеют отверстия 7, образующие при сборке аппарата коллекторы 8 исходной смеси, 9 концентрата и 10 - пермеата. Эти отверстия соединяются с рабочими полостями аппарата каналами 11 ввода исходной смеси, 12 вывода концентрата и 13 вывода (ввода) пермеата. The membrane apparatus contains a set of alternating membrane elements 1 and intermediate elements 2, compressed between two base plates 3. The membrane and intermediate elements are frames 4, on which the gaskets 5 are laid so that the internal dimensions of the gaskets 5 are smaller than the dimensions of the window frame 4. The gaskets 5 each the elements form a space (gap) between themselves, into which the drainage device 6 enters with its edges. The plates 3, the membrane 1 and the intermediate 2 elements have openings 7, which form collectors 8 and Khodnev mixture and concentrate 9 10 - permeate. These holes are connected to the working cavities of the apparatus by channels 11 for inputting the initial mixture, 12 for output of concentrate and 13 for output (input) permeate.

Каналы 11, 12 и 13 выполняют по двум вариантам, что не имеет существенного значения для заявляемого объекта. По первому варианту расположение этих каналов идентично как в мембранных, так и промежуточных элементах, как это показано на фиг. 2. В этом случае рамки мембранного и промежуточного элементов различаются только расположением их в аппарате (вторая относительно первой развернута на 180^o вокруг вертикальной оси в плоскости фигуры 2). По второму варианту (не показан) каналы 11 и 12 промежуточного элемента выполнены симметрично. Также симметричными выполнены и каналы 13 мембранного элемента. В этом случае рамки мембранного и промежуточного элементов по расположению каналов неидентичны; их устанавливают в аппарате без соблюдения указанного для первого варианта правила комплектации аппарата.Channels 11, 12 and 13 are performed in two ways, which is not significant for the claimed object. In the first embodiment, the arrangement of these channels is identical in both the membrane and intermediate elements, as shown in FIG. 2. In this case, the frames of the membrane and intermediate elements differ only in their location in the apparatus (the second relative to the first is rotated 180 ^o around a vertical axis in the plane of figure 2). According to the second variant (not shown), the channels 11 and 12 of the intermediate element are made symmetrically. The channels 13 of the membrane element are also symmetrical. In this case, the frames of the membrane and intermediate elements are not identical in channel arrangement; they are installed in the device without observing the rules for completing the apparatus specified for the first option.

Рамки с дренажным устройством мембранного элемента 1 комплектуют с обеих сторон мембранами 14, накладываемыми с обеих сторон поверх прокладок 5, либо по всему внешнему контуру рамки, либо по ее части между противоположными рядами отверстий 7, как это показано на фиг. 2. Рамки 4 изготовляют из прочного материала, способного выдерживать внутреннее давление, например из стали толщиной преимущественно 1 3 мм. Прокладки изготавливают из упругого материала, например, резины, поливинилхлорида, полиэтилена и др. Толщина прокладки должна быть достаточной для компенсации толщиной мембраны, если последняя укладывается между отверстиями 7. Для удобства сборки прокладка может быть герметично скреплена с рамкой, например, склеиванием, привариванием и др. операциями. В качестве полупроницаемых мембран применяют мембраны, например, из полимеров типа Владипор УАМ и УПМ. Frames with a drainage device of the membrane element 1 are equipped on both sides with membranes 14, superimposed on both sides over the gaskets 5, either along the entire outer contour of the frame or along its part between opposite rows of holes 7, as shown in FIG. 2. Frames 4 are made of a durable material that can withstand internal pressure, for example, of steel with a thickness of mainly 1 3 mm. The gaskets are made of an elastic material, for example rubber, polyvinyl chloride, polyethylene, etc. The thickness of the gasket should be sufficient to compensate for the thickness of the membrane if the latter is placed between the holes 7. For ease of assembly, the gasket can be sealed to the frame, for example, by gluing, welding and other operations. As semipermeable membranes, membranes are used, for example, from polymers of the type Vladipor UAM and UPM.

В качестве дренажных устройств могут быть использованы гибкие сетки, нити или пластины, имеющие канавки на своей поверхности для протока среды (исходной смеси, концентрата и пермеата). В качестве сетки используют, например, капроновые сита с размером ячейки преимущественно 0,3 3,0 мм. Сетки могут быть уложены в один или несколько слоев и прикреплены к прокладкам, например, прошивкой нитью, точечным приклеиванием, либо непосредственно к рамкам. As drainage devices, flexible nets, threads or plates having grooves on their surface for the flow of medium (initial mixture, concentrate and permeate) can be used. As the mesh, for example, kapron sieves with a mesh size of predominantly 0.3 3.0 mm are used. Grids can be laid in one or several layers and attached to the gaskets, for example, by flashing, spot gluing, or directly to the frames.

Нити, например, из капрона могут быть прикреплены к рамкам, для чего в этих рамках выполняют фигурные крючки, а нити наматывают между этими крючками. Threads, for example, from kapron can be attached to frames, for which curly hooks are performed in this framework, and threads are wound between these hooks.

Пластины с канавками из достаточно жесткого материала, например, поливинилхлорида, полистирола и других материалов целесообразно дополнительно не крепить, а только вставлять в щели между прокладками, причем толщина пластины, как правило, не должна превышать толщины рамки. Plates with grooves made of sufficiently rigid material, for example, polyvinyl chloride, polystyrene and other materials, it is advisable not to additionally fasten, but only inserted into the cracks between the gaskets, and the plate thickness, as a rule, should not exceed the thickness of the frame.

Аппарат работает следующим образом. Подлежащая разделению смесь через отверстие 8 под давлением поступает в коллектор разделяемой смеси, образуемый отверстиями 7 в мембранных и промежуточных элементах. Разделяясь параллельно на ряд промежуточных элементов 2, смесь через каналы 11 проходит вдоль мембран 14, смывая одновременно дренажные устройства 6 промежуточных элементов 2. Проникшая через мембрану фракция (пермеат) проходит по дренажным устройствам мембранных элементов 1 и через каналы 13 и, далее, по коллектору 10 удаляется из аппарата. The device operates as follows. The mixture to be separated through the hole 8 under pressure enters the collector of the separated mixture formed by the holes 7 in the membrane and intermediate elements. Separating in parallel into a number of intermediate elements 2, the mixture passes through the channels 11 along the membranes 14, washing off the drainage devices 6 of the intermediate elements 2 at the same time. The fraction (permeate) that has penetrated through the membrane passes through the drainage devices of the membrane elements 1 and through the channels 13 and, further, through the collector 10 is removed from the apparatus.

Непроникшая через мембрану фракция (концентрат) отводится из аппарата через каналы 12 и коллектор концентрата 9. В период разделения мембрана 14 прижимается к дренажному устройству мембранного элемента, в некоторой степени повторяя его профиль. The fraction (concentrate) that has not penetrated through the membrane is discharged from the apparatus through channels 12 and the concentrate collector 9. During the separation period, the membrane 14 is pressed against the drainage device of the membrane element, to some extent repeating its profile.

В течение рабочего периода разделения на поверхности мембраны образуется осадок коллоидных веществ. Для его удаления применяют промывку (регенерацию) мембран током пермеата (подачей его через мембрану в обратном направлении). С этой целью подачу разделяемой смеси прекращают, одновременно включая подачу пермеата через те же отверстия и каналы, по которым он отводится. Промывку ведут под давлением преимущественно на 10 25% превышающем рабочее. При этом мембрана прогибается в противоположную сторону, прижимаясь к дренажным устройствам 6 промежуточного элемента 2. В момент перехода от рабочего периода к промывному мембрану скользит по участкам дренажного устройства, что способствует лучшему удалению осадка согласно способу по авт.св. СССР N 1287912, МКИ B 01 D 13/00,1984г. Прошедший при промывке через мембрану пермеат вместе с частицами осадка удаляется из аппарата через каналы 11 или 12 и соответствующие коллекторы. During the working period of separation on the surface of the membrane, a precipitate of colloidal substances is formed. For its removal, washing (regeneration) of the membranes with permeate current is applied (feeding it through the membrane in the opposite direction). For this purpose, the supply of the separable mixture is stopped, simultaneously including the supply of permeate through the same holes and channels through which it is discharged. Flushing is carried out under pressure mainly at 10 25% higher than the working one. In this case, the membrane bends in the opposite direction, pressing against the drainage devices 6 of the intermediate element 2. At the time of the transition from the working period to the washing membrane, it slides along the sections of the drainage device, which contributes to better removal of sludge according to the method according to the author USSR N 1287912, MKI B 01 D 13 / 00.1984. The permeate, which passed through the membrane washing, together with the sediment particles, is removed from the apparatus through channels 11 or 12 and the corresponding collectors.

Конструкция предлагаемого аппарата позволяет избежать трудоемкой и сложной операции герметизации дренажных устройств, находящихся по обе стороны рамки, как это предусмотрено прототипом. Кроме того, она позволяет повысить надежность уплотнений, так как прокладки по предлагаемому объекту изготавливают из монолитного материала, непроницаемого для среды. The design of the proposed apparatus avoids the time-consuming and complex operation of sealing the drainage devices located on both sides of the frame, as provided by the prototype. In addition, it improves the reliability of the seals, since the gaskets for the proposed facility are made of a monolithic material impermeable to the environment.

Claims

A membrane apparatus containing a set of alternating membrane and intermediate elements with channels for the flow of the separated mixture, concentrate and permeate, in which the membrane and intermediate elements are made in the form of frames with drainage devices, characterized in that it is provided with gaskets made in the form of frames and arranged along both sides of the membrane and intermediate elements, while the internal dimensions of the gaskets are smaller than the window sizes of the frames of the membrane and intermediate elements, and drainage devices are located in the gap dy spacers each element.