МЕМБРАННЫЙ ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к области разделения газовых смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.
Из описания к патенту ЕР 1374974 (см. фиг.1 патента) известен мембранный газоразделительный модуль, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус, каналы для ввода разделяемой газовой смеси, вывода продукта и вывода пермеата, нижнюю крышку с каналом ввода разделяемой газовой смеси, и установленный с образованием полости для продукта в цилиндрическом корпусе мембранный картридж, выполненный в виде пучка полых волокон, расположенных внутри цилиндрической гильзы вокруг осевой перфорированной трубы, подключенной к каналу ввода разделяемой газовой смеси, и двух торцевых герметизирующих заливок, верхней и нижней, в которых закреплены концы волокон, причем на нижнюю торцевую заливку картриджа установлена крышка с образованием с нижней торцевой заливкой полости, сообщающейся с входами внутренних каналов полых волокон, при этом с внешней стороны верхней торцевой заливки картриджа расположена полость для пермеата, сообщающаяся с выходами внутренних каналов полых волокон и с каналом вывода пермеата.
К недостаткам известного мембранного газоразделительного модуля следует отнести сложность конструкции, что затрудняет его сборку, настройку и ремонт, например, замену картриджа.
Техническим результатом заявленного технического решения является упрощение конструкции с обеспечением удобства сборки, настройки и ремонта.
Данный технический результат обеспечивается за счет того, что в мембранном газоразделительном модуле, содержащем вертикально расположенный цилиндрический корпус, каналы для ввода разделяемой газовой смеси, вывода продукта и вывода пермеата, нижнюю крышку с каналом ввода разделяемой среды, и установленный с образованием полости для продукта в цилиндрическом корпусе мембранный картридж, выполненный в виде пучка полых волокон, расположенных внутри цилиндрической гильзы вокруг осевой перфорированной трубы, подключенной к каналу ввода разделяемой газовой смеси, и двух торцевых герметизирующих заливок, верхней и нижней, в которых закреплены концы волокон, причем на нижнюю торцевую заливку картриджа установлена крышка с образованием с нижней торцевой заливкой полости, сообщающейся с входами внутренних каналов полых волокон, при этом с внешней стороны верхней торцевой заливки картриджа расположена полость для пермеата, сообщающаяся с выходами из внутренних каналов полых волокон и с каналом вывода пермеата, на цилиндрический корпус установлена верхняя крышка с каналом для пермеата, при этом полость для пермеата образована между верхней крышкой и верхней торцевой заливкой картриджа, уплотненной относительно внутренней цилиндрической поверхности цилиндрического корпуса, канал вывода продукта выполнен в нижней части цилиндрического корпуса, а канал ввода разделяемой газовой смеси подключен к перфорированной трубе посредством патрубка, выполненного на крышке картриджа и входящего в расточку в нижней крышке," а " также уплотненного относительно ее цилиндрической поверхности, причем между нижней крышкой и крышкой картриджа расположен упругий компенсатор, обеспечивающий поджатие картриджа к верхней крышке.
В мембранном газоразделительном модуле упругий компенсатор может быть выполнен в виде пружины.
Кроме того, в мембранном газоразделительном модуле каналы для вывода продукта, ввода разделяемой газовой смеси и вывода пермеата выполнены с патрубками, оснащенными фланцами для подключения к соответствующей арматуре.
С целью увеличения эффективности газоразделения в крышке картриджа может быть выполнен канал, соединяющий полость между крышкой и нижней торцевой заливкой с полостью для продукта, с установленным в нем дроссельным элементом.
Для обеспечения возможности подбора, дроссельный элемент в канале крышки картриджа может быть выполнен съемным, например, установлен на резьбе в канале крышки картриджа.
В мембранном газоразделительном модуле на внешней поверхности цилиндрического корпуса могут быть диаметрально закреплены два опорных элемента, выполненные с возможностью крепления цилиндрического корпуса в вертикальном положении.
На фиг. представлен продольный разрез мембранного газоразделительного модуля.
Мембранный газоразделительный модуль содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус 1, канал 2 для ввода разделяемой газовой смеси, канал 3 для вывода продукта и канал 4 для вывода пермеата, нижнюю крышку 5, объединенную с каналом ввода 2 разделяемой газовой смеси, и установленный с образованием полости 6 для продукта в цилиндрическом корпусе 1 мембранный картридж 7, выполненный в виде пучка полых волокон 8, расположенных внутри цилиндрической гильзы 9 вокруг осевой перфорированной трубы 10, подключенной к каналу 2 ввода разделяемой среды, и двух торцевых герметизирующих заливок 11 и 12, верхней и нижней, соответственно, в которых закреплены концы пучков волокон 8, причем на нижнюю торцевую заливку 12 картриджа 7 установлена крышка 13 с образованием с нижней торцевой заливкой 12 полости 14, сообщающейся с входами внутренних каналов полых волокон 8, при этом с внешней стороны верхней торцевой заливки 11 картриджа 7 расположена полость 15 для пермеата, сообщающаяся с выходами внутренних каналов полых волокон и с каналом 4 вывода пермеата, на цилиндрический корпус 1 установлена верхняя крышка 16 с каналом 4 для пермеата, при этом полость 15 для пермеата образована между верхней крышкой 16 и верхней торцевой заливкой 11 картриджа 7, уплотненной относительно внутренней цилиндрической поверхности цилиндрического корпуса 1, канал вывода продукта 3 выполнен в нижней части цилиндрического корпуса 1, а канал 2 ввода разделяемой газовой смеси подключен к перфорированной трубе 10 посредством патрубка 17, выполненного на крышке 13 картриджа 7 и входящего в расточку 18 в нижней крышке 5, а также уплотненного относительно ее цилиндрической поверхности, причем между нижней крышкой 5 и крышкой картриджа 13 расположен упругий компенсатор 19, обеспечивающий поджатие картриджа 7 к верхней крышке 16.
В мембранном газоразделительном модуле упругий компенсатор 19 может быть выполнен в виде пружины.
Кроме того, в мембранном газоразделительном модуле каналы 2, 3 и 4 для ввода разделяемой газовой смеси, вывода продукта и вывода пермеата образованы патрубками 20, оснащенными фланцами 21 для подключения к соответствующей арматуре.
В крышке 13 картриджа может быть выполнен канал 22, соединяющий полость 14 между крышкой 13 и нижней торцевой заливкой 12 картриджа 7 с полостью 6 для продукта, с установленным в нем дроссельным элементом 23.
Посредством канала 22 часть продукта из полости 6 поступает в полость 14 для продувки внутренних каналов полых волокон 8, с целью увеличения эффективности газоразделения.
Дроссельный элемент 23 в канале 22 крышки 13 картриджа 7 может быть выполнен съемным, например, установлен на резьбе в канале 22 крышки 13 картриджа 7. Это позволит путем подбора дроссельного элемента 23 осуществлять регулирование количества подаваемого на продувку газа.
В мембранном газоразделительном модуле на внешней поверхности цилиндрического корпуса 1 могут быть диаметрально закреплены два опорных элемента 24, выполненных с возможностью крепления цилиндрического корпуса 1 в вертикальном положении.
Мембранный газоразделительный модуль работает следующим образом.
Мембранный газоразделительный модуль используется для разделения газовой смеси с целью получения продукта, например, из воздуха азота, а также для осушки воздуха или природного газа и для удаления из природного газа иных примесей, например, гелия, водорода, углекислого газа и т.д.
Разделяемая газовая смесь по каналу 2 поступает через патрубок 17 картриджа 7 в перфорированную трубу 10 и далее через перфорацию в полость гильзы 9, где расположены газоразделительные полые волокна 8. Отделяемая от газовой смеси часть газа (пермеата) проникает через полупроницаемое покрытие полых волокон 8 в их внутренние каналы и из этих каналов поступает в полость 15 для пермеата. Из полости 15 для пермеата по каналу 4 пермеат выводится из мембранного газоразделительного модуля. Непроникший газ из полости гильзы 9 поступает в полость 6 для продукта, из которой он выводится по каналу 3 к потребителю.
Конструкция мембранного газоразделительного модуля позволяет осуществить замену картриджа 7, дроссельного элемента 23 непосредственно на рабочем месте. Наличие упругого компенсатора 19 повышает надежность конструкции, как в процессе работы, так и при транспортировке мембранного газоразделительного модуля.