МЕМБРАННЫЙ ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК

Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.
Известен мембранный газоразделительный блок, содержащий диффузионные элементы, подключенные к коллектору отвода пермеата и установленные в цилиндрическом корпусе, коллектор разделяемой исходной газовой смеси, образованный стенками корпуса и проставками, установленными, между диффузионными элементами, в котором корпус снабжен патрубками для ввода разделяемой исходной газовой смеси, патрубком для вывода пермеата и патрубком для вывода продукта (патент РФ на изобретение №2063264).
К недостаткам известного мембранного газоразделительного блока следует отнести сложность замены диффузионных элементов (для этого необходимо полностью демонтировать корпус аппарата; причем для доступа к внутренним элементам, может потребоваться демонтаж остальных), и невозможность оперативной замены отдельных элементов без полной остановки процесса газоразделения.
Техническим результатом полезной модели является повышение ремонтопригодности установки, оперативной сменяемости мембранных модулей.
Данный технический результат достигается за счет того, что мембранный газоразделительный блок, содержит коллектор отвода пермеата, коллектор разделяемой исходной газовой смеси, патрубки для ввода разделяемой исходной газовой смеси, патрубки для вывода пермеата и патрубки для вывода продукта, отличающийся тем, что он содержит коллектор отвода продукта, по меньшей мере, два мембранных газоразделительных модуля с цилиндрическим корпусом и крышками, подключенных к коллектору разделяемой исходной газовой смеси, снабженных патрубками отвода продукта, патрубками ввода разделяемой исходной газовой смеси и патрубками вывода пермеата, при этом патрубки отвода пермеата снабжены запорными устройствами, патрубки отвода продукта и патрубки ввода разделяемой исходной газовой смеси снабжены запорно-регулирующими устройствами и подключены между коллектором разделяемой исходной газовой смеси и коллектором отвода продукта, а упомянутые запорные и запорно-регулирующие устройства подключены к соответствующим патрубкам с помощью металлорукавов.
В предпочтительной форме выполнения мембранные модули и коллекторы установлены на пространственной металлической раме.
В еще более предпочтительной форме выполнения мембранные газоразделительные модули установлены вертикально на силовой балке, соединенной с пространственной металлической рамой, с расположением патрубков подвода разделяемой исходной газовой смеси снизу, патрубков вывода продукта в нижней части цилиндрических корпусов и патрубков вывода пермеата вверху с подключением его к коллектору отвода пермеата через запорно-регулирующее устройство, причем упомянутые коллекторы расположены горизонтально, а запорно-регулирующие и запорные устройства установлены на патрубках упомянутых коллекторов. В мембранном газоразделительном блоке для разделения исходной газовой смеси используется газоразделительная половолоконная мембрана.
В мембранном газоразделительном блоке установка мембранных газоразделительных модулей на силовой балке осуществлена посредством кронштейнов, закрепленных попарно на силовой балке с возможностью взаимодействия с опорными элементами, закрепленными диаметрально на внешней поверхности цилиндрического корпуса каждого мембранного газоразделительного модуля.
В мембранном газоразделительном блоке на крышке каждого мембранного газоразделительного модуля, расположенной сверху цилиндрического корпуса, установлен рым-болт.
На фиг. представлен мембранный газоразделительный блок (вид спереди).
Мембранный газоразделительный блок содержит коллектор 1 подвода разделяемого исходной газовой смеси, коллектор 2 отвода продукта и коллектор 3 отвода пермеата, установленные на пространственной металлической раме 4, по меньшей мере, два мембранных газоразделительных модуля 5, каждый из которых выполнен с цилиндрическим корпусом 6, имеющим патрубок 10 для вывода продукта, и с крышками 8 и 9, причем первая снабжена патрубком 7 для ввода разделяемой исходной газовой смеси, а вторая - патрубком 11 для вывода пермеата, при этом патрубок 7 ввода разделяемой исходной газовой смеси подключен к коллектору 1 через запорное устройство 12, патрубок 10 отвода продукта и патрубок 11 для отвода пермеата подключены к коллекторам 2 и 3 через запорно-регулирующие устройства 13 и 15 соответственно, мембранные газоразделительные модули 5 установлены вертикально на силовой балке 14, соединенной с пространственной металлической рамой 4, с расположением патрубка 7 для ввода исходного газа снизу, патрубка 10 для вывода продукта в нижней части цилиндрического корпуса 6 и патрубка 11 для вывода пермеата вверху, причем упомянутые коллекторы 1, 2 и 3 расположены горизонтально, при этом запорное устройство 12, запорно-регулирующие устройства 13 и 15 и установлены на патрубках 16 коллекторов 1, 2 и 3, а патрубки 7, 10 и 11 подвода разделяемой исходной газовой смеси, отвода продукта и отвода пермеата подключены, соответственно, к запорному устройству 12 и запорно-регулирующим устройствам 13 и 15 с помощью металлорукавов 17.
В мембранном газоразделительном блоке для разделения исходной газовой смеси используется газоразделительная половолоконная мембрана.
В мембранном газоразделительном блоке установка мембранных газоразделительных модулей 5 на силовой балке 14 осуществлена посредством кронштейнов 18, закрепленных попарно на силовой балке 14 с возможностью взаимодействия с опорными элементами 19, закрепленными диаметрально на внешней поверхности цилиндрического корпуса 6 каждого мембранного газоразделительного модуля 5.
В мембранном газоразделительном блоке на крышке 9 каждого мембранного газоразделительного модуля 5, расположенной сверху цилиндрического корпуса 6, установлен рым-болт 20.
Мембранный газоразделительный блок функционирует следующим образом.
Мембранный газоразделительный блок применяют для разделения газовой смеси с целью получения продукта, например, осушенного и очищенного природного газа или попутного нефтяного газа от примесей:
гелия, водорода, углекислого газа и т.д., а также для получения азота из воздуха.
Разделяемая исходная газовая смесь поступает в коллектор 1 и далее через патрубки 16, запорные устройства 12 по металлоруковам 17 к мембранным газоразделительным модулям 5. В каждом мембранном газоразделительном модуле 5 разделяемая исходная газовая смесь по патрубку 7 направляется во внутреннюю полость мембранного газоразделительного картриджа с половолоконными мембранами (на фиг. не показано), где происходит разделение исходной газовой смеси на два потока. Отделяемая от исходной газовой смеси часть газа (пермеат) проникает через полупроницаемое покрытие и пористую основу полых волокон во внутренние их каналы, из которых по патрубку 11, металлорукаву 17 через запорно-регулирующее устройство 15 и патрубок 1 6 поступает в коллектор 3 отвода пермеата. Непроникший в мембранном газоразделительном картридже газ в качестве продукта по патрубку 10, металлорукаву 17 и через запорно-регулирующее устройство 13 поступает в коллектор 2 отвода продукта и далее к потребителю.
В случае необходимости замены одного из мембранных газоразделительных модулей 5 его с помощью запорного устройства 12 и запорно-регулирующих устройств 13 и 15 отключают от коллекторов 1, 2 и 3, отсоединяют металлорукава 17, отсоединяют опорные элементы 19 от кронштейнов 18 и за рым-болт 20 с помощью грузоподъемной устройства или машины снимают данный мембранный газоразделительный модуль 5, а на его место устанавливают готовый к работе другой мембранный газоразделительный модуль 5, который подключают к коллекторам 1,2 и 3. При необходимости он может быть настроен на более эффективный режим работы с помощью запорно-регулирующих устройств 13 и 15.
Предложенная конструкция мембранного газоразделительного блока позволяет экономить рабочие площади, а также имеет возможность подключения по коллекторам 1, 2 и 3 других аналогичных мембранных газоразделительных блоков друг к другу, тем самым увеличивая производительность всей установки в целом.