Модульная проточная система - RU2520476C2

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к модульной проточной системе с множеством рамных элементов.

Из DE 196 17 396 А уже известен содержащий множество пластинчатых элементов проточный модуль, в котором различные пластинчатые элементы составлены друг с другом через уплотнения, и полученный штабель затем необходимо свинчивать, с целью приложения необходимого давления уплотнения. При этом не только свинчивание штабеля, но также составление вместе пластинчатых элементов в штабель требует относительно много затрат труда.

В основу изобретения положена задача создания модульной проточной системы указанного в начале вида, в которой устранены указанные недостатки. При этом проточная система должна простым и надежным образом обеспечивать максимально многостороннее использование, т.е. в частности, образование как можно большего количества различных функциональных блоков.

Эта задача решена согласно изобретению с помощью модульной проточной системы, содержащей множество рамных элементов, которые предназначены для создания различных функциональных блоков, таких как, в частности, мембранной дистилляционной ступени, парогенератора, конденсатора, теплообменника, фильтра и/или перфузионной ступени, посредством соединения с помощью системы сварных перегородок в различные, содержащие по меньшей мере два, в частности по меньшей мере десять рамных элементов штабели, при этом рамные элементы содержат снабженную проточными отверстиями и каналами для пара и/или текучей среды наружную раму и окруженную наружной рамой центральную внутреннюю зону и снабжены с обеих сторон структурой сварных перегородок, которые ограничивают, с одной стороны, содержащую пропускные отверстия, а также центральную внутреннюю зону область и, с другой стороны, по меньшей мере две содержащие канал для пара и/или текучей среды области.

Мембранная дистилляционная ступень может быть, в частности, ступенью многофункционального мембранного дистилляционного способа или устройства, описание которых приведено в WO 2007/054311, полное содержание которого включается в данное описание.

Центральная внутренняя зона каждого рамного элемента предпочтительно снабжена, в частности, решетчатой распоркой.

При этом на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки расположена, не обязательно, пленка или мембрана, в частности приварена, при этом пленки, соответственно, мембраны могут быть приварены, в частности, на наружную раму.

Предпочтительно, пленка или мембрана перекрывает всю, в частности, решетчатую распорку, однако при этом пропускные отверстия остаются открытыми.

Целесообразно, на лежащих противоположно друг другу сторонах каждого рамного элемента предусмотрен по меньшей мере один канал для пара и/или текучей среды. При этом проточная система предпочтительно выполнена так, что предусмотренные на соответствующей стороне каналы для пара и/или текучей среды собранных в штабель рамных элементов находятся соосно друг с другом.

С помощью модульной проточной системы согласно изобретению можно посредством различной сборки рамных элементов, в частности, с пленками или мембранами в качестве разделительных элементов, посредством сварки рамных элементов, надежно и экономично образовывать различные функциональные блоки, такие как, например, многофункциональные мембранные дистилляционные ступени, парогенераторы, конденсаторы, теплообменники, химические реакторы, фильтровальные кассеты, перфузионные ступени и/или т.п. При этом с помощью одного процесса изготовления, в котором при необходимости осуществляется также сварка пленки и мембраны, можно производить все необходимые варианты, так что посредством сварки нескольких рамных элементов в зависимости от применяемых разделительных структур, в частности пленок, можно надежно и экономично изготавливать самые различные варианты выполнения мембранных функциональных блоков, таких как, например, блоки передачи, соответственно, обмена энергии и вещества. Рамный элемент можно изготавливать в зависимости от цели применения с различными проходами и сваривать друг с другом, так что в соответствующем сваренном штабеле возникает множество проточных каналов, которые могут быть отделены друг от друга в зависимости от выполнения с помощью пленок и/или мембран.

Отдельные рамные элементы могут быть соединены друг с другом с помощью структур сварных перегородок, при этом можно применять, например, способ фрикционной сварки, способ лазерной сварки и/или способ сварки с помощью нагревательных элементов.

Предпочтительно, модульная проточная система содержит по меньшей мере один рамный элемент первого вида, который содержит на первой и противоположной ей второй стороне соответствующий канал для пара и/или текучей среды, соединяющее канал для пара и/или текучей среды на второй стороне с центральной внутренней зоной пропускное отверстие для пара и/или текучей среды и, в частности, на нижней стороне пропускающее конденсат отверстие, через которое центральная зона соединена с ограниченным сварной структурой коллекторным каналом для конденсата, и в котором, в частности, для образования пространства для конденсации на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки внутри структуры сварных перегородок расположена пленка так, что пропускные отверстия остаются открытыми. При этом наружная рама предпочтительно содержит на противоположных друг другу сторонах соответствующий ограниченный структурой сварных перегородок канал для инертного газа, при этом по меньшей мере один, предпочтительно оба канала для инертного газа соединены каждый через пропускное отверстие для инертного газа с центральной зоной, соответственно, пространством конденсации, и предпочтительно ограниченное структурой сварных перегородок вакуумное пропускное отверстие.

Кроме того, предпочтительно, когда модульная проточная система содержит рамный элемент второго вида, который содержит на первой и противоположной ей второй стороне соответствующий канал для пара и/или текучей среды и соединяющее канал для пара и/или текучей среды на первой стороне с центральной зоной пропускное отверстие для пара и/или текучей среды, и в котором, в частности, для образования пространства для пара, соответственно, текучей среды, на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки внутри структуры сварных перегородок расположена непроницаемая для воды, проницаемая для пара мембрана так, что пропускные отверстия остаются свободными. При этом наружная рама предпочтительно содержит на противоположных друг другу сторонах соответствующий ограниченный структурой сварных перегородок канал для инертного газа, при этом эти каналы для инертного газа отделены от центральной зоны, и предпочтительно ограниченное структурой сварных перегородок вакуумное пропускное отверстие.

Целесообразно, модульная проточная система может также содержать по меньшей мере один рамный элемент третьего вида, который содержит на первой и противоположной ей второй стороне соответствующий канал для пара и/или текучей среды и соединяющее канал для пара и/или текучей среды на первой стороне с центральной зоной пропускное отверстие для пара и/или текучей среды, и соединяющее канал для пара и/или текучей среды на второй стороне с центральной зоной пропускное отверстие для пара и/или текучей среды, и в котором, в частности, для образования пространства для пара, соответственно, текучей среды на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки внутри структуры сварных перегородок расположена мембрана или пленка так, что пропускные отверстия остаются свободными. При этом наружная рама предпочтительно содержит на противоположных друг другу сторонах соответствующий ограниченный структурой сварных перегородок канал для инертного газа, при этом эти каналы для инертного газа отделены от центральной зоны, и предпочтительно ограниченное структурой сварных перегородок вакуумное пропускное отверстие.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения модульная проточная система содержит по меньшей мере один рамный элемент четвертого вида, который содержит на первой и противоположной ей второй стороне соответствующий канал для пара и/или текучей среды, при этом, в частности, решетчатая распорка не снабжена ни пленкой, ни мембраной. При этом наружная рама предпочтительно содержит на противоположных друг другу сторонах соответствующий ограниченный структурой сварных перегородок другой канал, в частности, канал для инертного газа, при этом эти другие каналы, соответственно, каналы для инертного газа отделены от центральной зоны, и предпочтительно ограниченное структурой сварных перегородок вакуумное пропускное отверстие.

Предпочтительно, в частности, также, когда модульная проточная система содержит рамный элемент пятого вида, который содержит на первой и противоположной ей второй стороне соответствующий канал для пара и/или текучей среды и соединяющее канал для пара и/или текучей среды на первой стороне с центральной зоной пропускное отверстие для пара и/или текучей среды, и в котором, в частности, для образования пространства для пара, соответственно, текучей среды на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки внутри структуры сварных перегородок расположена непроницаемая для воды, проницаемая для пара мембрана так, что пропускные отверстия остаются свободными, при этом наружная рама предпочтительно содержит, в частности, ограниченное структурой сварных перегородок вакуумное пропускное отверстие и на лежащих противоположно друг другу сторонах ограниченный структурой сварных перегородок канал для инертного газа, и эти каналы для инертного газа отделены от центральной зоны, и при этом пропускные отверстия содержат по меньшей мере два первых пропускных отверстия и по меньшей мере два других пропускных отверстия, и структура сварных перегородок снабжена дополнительными фрагментами сварных перегородок, с целью ограничения первых пропускных отверстий относительно других пропускных отверстий.

Этот рамный элемент пятого вида имеет конструкцию, аналогичную конструкции рамного элемента второго вида, однако при этом вставлены дополнительные фрагменты сварных перегородок, с целью отделения первых пропускных отверстий от вторых пропускных отверстий. Тем самым могут быть реализованы два отдельных контура для текучей среды. Так, например, первый контур для текучей среды может работать через первые пропускные отверстия, а другой контур для текучей среды - через другие пропускные отверстия.

Предпочтительно, модульная проточная система может содержать также рамный элемент шестого вида, который содержит на первой и противоположной ей второй стороне соответствующий канал для пара и/или текучей среды, при этом на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки внутри структуры сварных перегородок расположена пленка так, что пропускные отверстия остаются свободными, при этом наружная рама предпочтительно содержит, в частности, ограниченное структурой сварных перегородок вакуумное пропускное отверстие и на лежащих противоположно друг другу сторонах ограниченный структурой сварных перегородок другой канал, в частности канал для инертного газа, и эти другие каналы, соответственно каналы для инертного газа, отделены от центральной зоны, и при этом пропускные отверстия содержат по меньшей мере два первых пропускных отверстия и по меньшей мере два других пропускных отверстия, структура сварных перегородок снабжена дополнительными фрагментами сварных перегородок, с целью ограничения первых пропускных отверстий относительно других пропускных отверстий, и наружная рама снабжена проемами для пропускных отверстий, через которые ограниченное пленками пространство для пара, соответственно, текучей среды соединено с первыми пропускными отверстиями.

Такой рамный элемент шестого вида можно применять, например, для реализации перфузионной ступени или модуля. Он имеет конструкцию, аналогичную конструкции рамного элемента четвертого вида, однако при этом на обеих сторонах расположена пленка, а также предусмотрены дополнительные фрагменты сварных перегородок и проемы для пропускных отверстий.

Предпочтительно, содержащий несколько посредством сварки соединенных вместе рамных элементов штабель соединен, в частности сварен, на своих обоих концах с имеющими соединительные отверстия закрывающими пластинами.

При этом по меньшей мере одна из обеих закрывающих пластин предпочтительно снабжена вакуумным соединительным элементом.

Ограниченное структурой сварных перегородок вакуумное пропускное отверстие соответствующего рамного элемента может совпадать с вакуумным соединительным элементом в закрывающих пластинах.

Предпочтительно, по меньшей мере одна из закрывающих пластин снабжена окружающим соединительные отверстия и расположенным на краю крышки вакуумным уплотнением.

За счет того, что относящиеся к двум следующим друг за другом штабелям закрывающие пластины расположены напротив друг друга, из которых по меньшей мере одна имеет вакуумные уплотнения, следующие друг за другом штабели можно соединять друг с другом с небольшими затратами труда, посредством легкого прижимания закрывающих пластин друг к другу и нагрузки промежуточного пространства вакуумом через вакуумный соединительный элемент, за счет чего закрывающие пластины прижимаются друг к другу. Через вакуумное пропускное отверстие приложенный вакуум сообщается следующим штабелям и прижимает их также друг к другу. Через окружающие соединительные отверстия вакуумные уплотнения герметично соединяются друг с другом соответствующие соединения обоих штабелей. За счет различного выполнения пропускных отверстий можно без больших затрат труда составлять различные функциональные блоки, например, парогенераторы, несколько, например, три мембранные дистилляционные ступени и конденсатор многофункционального мембранного дистилляционного устройства. Многофункциональная ступень объединяет конденсацию и испарение в одной ступени. Конденсация и испарение осуществляются на двух различных уровнях давления.

Предпочтительный вариант выполнения модульной проточной системы характеризуется тем, что для образования мембранной дистилляционной ступени предусмотрен содержащий два, в частности, по меньшей мере десять рамных элементов штабель, в котором содержатся чередующиеся рамные элементы первого и второго вида, что для образования парогенератора предусмотрен содержащий два, в частности, по меньшей мере десять рамных элементов штабель, в котором содержатся чередующиеся рамные элементы второго и четвертого вида, что для образования конденсатора предусмотрен содержащий два, в частности, по меньшей мере десять рамных элементов штабель, в котором содержатся чередующиеся рамные элементы первого и четвертого вида, что для образования теплообменника предусмотрен содержащий два, в частности, по меньшей мере десять рамных элементов штабель, в котором содержатся чередующиеся рамные элементы третьего и четвертого вида, что для образования фильтра предусмотрен содержащий несколько рамных элементов штабель, в котором содержатся чередующиеся, снабженные с обеих сторон фильтровальными мембранами рамные элементы третьего и четвертого вида, и/или что для образования перфузионной ступени предусмотрен содержащий несколько рамных элементов штабель, в котором содержатся чередующиеся, снабженные с обеих сторон перфузионными мембранами и снабженные с обеих сторон пленками рамные элементы, в частности рамные элементы пятого и шестого вида.

За счет чередующейся сварки снабженного мембраной рамного элемента пятого вида и снабженного с обеих сторон пленкой рамного элемента шестого вида в штабель и сварки концов с указанными закрывающими пластинами, можно реализовывать, например, перфузионные ступени или модули, соответственно, парогенераторы с интегрированным нагревательным контуром. При этом между двумя рамными элементами образуется за счет остаточной высоты удаленной при сварке сварочной структуры, включая дополнительные фрагменты сварных перегородок, соединенное с другими пропускными отверстиями пространство, которое ограничено на одной стороне пленкой, а на другой стороне - мембраной. При этом также особенно предпочтительно, когда между пленкой и мембраной вложена, например, сетчатая распорка или прокладка, которая задает расстояние между пленкой и мембраной. Такая распорка в принципе целесообразна в этом пространстве также во всех других ступенях.

Проемы для пропускных отверстий соединяют ограниченное пленками пространство для пара, соответственно, текучей среды рамных элементов шестого вида с первыми пропускными отверстиями. Ограниченное мембраной пространство для пара, соответственно, текучей среды, рамных элементов пятого вида соединено через соответствующее пропускное отверстие для пара и/или текучей среды с каналом для пара и/или текучей среды.

Предпочтительно, также не имеющие пропускных отверстий для конденсата рамные части снабжены ограниченным структурой сварных перегородок коллекторным каналом для конденсата, при этом в соответствующем штабеле коллекторные каналы для конденсата различных рамных частей могут быть выровнены друг с другом.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено в качестве примера:

фиг. 1 - рамный элемент первого вида, при этом пленки для ясности не изображены;

фиг. 2 - рамный элемент второго вида, при этом мембраны для ясности не изображены;

фиг. 3 - рамный элемент первого вида, при этом мембраны, соответственно, пленки для ясности не изображены;

фиг. 4 - рамный элемент четвертого вида;

фиг. 5 - рамный элемент пятого вида;

фиг. 6 - рамный элемент шестого вида;

фиг. 7 - содержащий несколько рамных элементов штабель для образования мембранной дистилляционной ступени, в частности, многофункциональной мембранной дистилляционной ступени;

фиг. 7а - последовательное включение двух снабженных закрывающими пластинами мембранных дистилляционных ступеней согласно фиг. 7;

фиг. 8 - содержащий несколько рамных элементов штабель для образования парогенератора;

фиг. 9 - содержащий несколько рамных элементов штабель для образования конденсатора;

фиг. 10 - содержащий несколько рамных элементов штабель для образования теплообменника;

фиг. 11 - содержащий несколько рамных элементов штабель для образования перфузионного модуля;

фиг. 12 - закрывающая пластина и

фиг. 13 - другая закрывающая пластина.

Модульная проточная система содержит несколько рамных элементов, которые предназначены для соединения друг с другом для образования различных функциональных блоков. При этом они могут содержать, например, один или несколько рамных элементов 10₁-10₆, описание которых приводится ниже со ссылкам на фиг. 1-6, которые предназначены для соединения друг с другом для образования, в частности, многофункциональной мембранной дистилляционной ступени 35 (смотри фиг. 7), парогенератора 36 (смотри фиг. 8), конденсатора 37 (смотри фиг. 9), теплообменника 38 (смотри фиг. 10), фильтра, перфузионной ступени или модуля (смотри фиг. 11) и/или т.п. с помощью структур 11 сварных перегородок в различные, содержащие по меньшей мере два, в частности, по меньшей мере десять рамных элементов штабели (смотри фиг. 7-11).

Рамные элементы 10₁-10₆ содержат каждый снабженную пропускными отверстиями 13-16, каналами 17, 18 для пара и/или текучей среды и вакуумным пропускным отверстием 33а наружную раму 39 и окруженную наружной рамой 39 центральную внутреннюю зону 40. Дополнительно к этому, рамные элементы 10₁-10₆ снабжены на обеих сторонах структурой 11 сварных перегородок, которая, с одной стороны, ограничивает, с одной стороны, содержащую пропускные отверстия 13-16, вакуумное пропускное отверстие 33а, а также центральную внутреннюю зону 40 область и, с другой стороны, по меньшей мере две содержащие соответствующий канал 17, 18 для пара и/или текучей среды области.

Как показано на фиг. 1-6, центральная внутренняя зона 40 рамного элемента 10₁-10₆ целесообразно снабжена, в частности, решетчатой распоркой 12.

На обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки 12 может быть расположена при необходимости пленка 27 или мембрана 26, в частности, приварена на наружной раме 39. При этом соответствующая пленка 27, соответственно, мембрана 26 предпочтительно перекрывает всю, в частности, решетчатую распорку 12, при этом, однако, пропускные отверстия 13-16 удерживаются свободными.

На противоположных друг другу сторонах, на фиг. 1-6 правой и левой стороне соответствующего рамного элемента 10₁-10₆ может быть предусмотрен по меньшей мере один канал 17, 18 для пара и/или текучей среды.

При этом модульная проточная система целесообразно выполнена так, что предусмотренные на соответствующей стороне каналы 17, 18 для пара и/или текучей среды собранных в соответствующий штабель рамных элементов лежат соосно друг с другом. То же относится целесообразно также к пропускным отверстиям 13-16 и вакуумному отверстию 33а.

Модульная проточная система может содержать, например, по меньшей мере один показанный на фиг. 1 рамный элемент 10₁ первого вида, который на первой, в данном случае, например, левой и противоположной ей второй, в данном случае, например, правой стороне, содержит соответствующий канал 17, соответственно, 18 для пара и/или текучей среды, соединяющее канал 18 для пара и/или текучей среды на правой стороне с центральной внутренней зоной 40 пропускное отверстие 22 для пара и текучей среды и, в частности, на нижней стороне пропускное отверстие 24 для конденсата, через которое центральная внутренняя зона соединена с ограниченным структурой 11 сварных перегородок коллекторным каналом 19 для конденсата, и в котором, в частности, для образования пространства 28 конденсации на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки 12 внутри структуры 11 сварных перегородок расположена пленка 27 (не изображена) так, что пропускные отверстия 13-16 остаются свободными. Предпочтительно, наружная рама 39 содержит вакуумное пропускное отверстие 33а и на противоположных друг другу сторонах (в данном случае снова левой и правой стороне) ограниченный структурой 11 сварных перегородок канал 20, соответственно, 21 для инертного газа. Эти каналы 20, 21 для инертного газа соединены через пропускное отверстие 25 для инертного газа с центральной внутренней зоной 40, соответственно, пространством 28 конденсации. Таким образом, например, в случае многофункциональной мембранной дистилляционной ступени (смотри фиг. 7) инертные газы могут проходить через все рамы, соответственно, ступени.

Модульная проточная система может содержать, например, по меньшей мере один показанный на фиг. 2 рамный элемент 10₂ второго вида, который на первой, соответственно, левой и противоположной ей второй, соответственно, правой стороне содержит канал 17, соответственно, 18 для пара и/или текучей среды и соединяющее канал 17 для пара и/или текучей среды на первой стороне с центральной внутренней зоной 40 пропускное отверстие 23 для пара и текучей среды, и в котором, в частности, для образования пространства 29 для пара, соответственно, текучей среды на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки внутри структуры 11 сварных перегородок расположена непроницаемая для воды, проницаемая для пара мембрана 26 (не изображена) так, что пропускные отверстия 13-16 остаются свободными. При этом наружная рама 39 предпочтительно содержит на противоположных друг другу сторонах, в данном случае первой, соответственно, левой и второй, соответственно, правой стороне ограниченный структурой 11 сварных перегородок канал 20, 21 для инертного газа и вакуумное пропускное отверстие 33а, при этом каналы 20, 21 для инертного газа и вакуумное пропускное отверстие 33а отделены от центральной внутренней зоны 40.

Модульная проточная система может содержать, например, по меньшей мере один показанный на фиг. 4 рамный элемент 10₄ четвертого вида, который на первой, соответственно, левой и противоположной ей второй, соответственно, правой стороне содержит канал 17, соответственно, 18 для пара и/или текучей среды, при этом в частности, решетчатая распорка 12 в данном случае не снабжена ни пленкой, ни мембраной. Наружная рама 39 предпочтительно содержит на противоположных друг другу сторонах, в данном случае левой и правой стороне, ограниченный структурой 11 сварных перегородок другой канал, например, канал 20, 21 для инертного газа и вакуумное пропускное отверстие 33а. Эти другие каналы, соответственно, каналы 20, 21 для инертного газа, и вакуумное пропускное отверстие 33а в данном случае отделены от центральной внутренней зоны 40. Таким образом, в данном случае рамный элемент является рамным элементом 10₄ четвертого вида без пропускных отверстий 22, 23, 24.

Модульная проточная система может содержать предпочтительно также по меньшей мере один показанный на фиг. 5 рамный элемент 10₅ пятого вида, который на первой и противоположной ей второй стороне содержит канал 17, соответственно, 18 для пара и/или текучей среды и соединяющее канал 17 для пара и/или текучей среды на первой стороне с центральной внутренней зоной 40 пропускное отверстие 23 для пара и/или текучей среды, и в котором, в частности, для образования пространства 29 для пара, соответственно, текучей среды на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки 12 внутри структуры 11 сварных перегородок расположена непроницаемая для воды, проницаемая для пара мембрана 26 так, что пропускные отверстия 13-16 остаются свободными. Наружная рама 39 предпочтительно содержит на противоположных друг другу сторонах ограниченный структурой 11 сварных перегородок канал 20, 21 для инертного газа и вакуумное пропускное отверстие 33а, при этом каналы 20, 21 для инертного газа и вакуумное пропускное отверстие 33а отделены от центральной внутренней зоны 40.

Пропускные отверстия 13-16 содержат по меньшей мере два первых пропускных отверстия 14, 15 и по меньшей мере два других пропускных отверстия 13, 16. При этом структура 11 сварных перегородок снабжена дополнительными фрагментами 11а, 11b сварных перегородок, с целью ограничения первых пропускных отверстий 14, 15 относительно других пропускных отверстий 13, 16.

Этот рамный элемент 10₅ пятого вида, который можно применять, например, в перфузионном модуле, соответственно, ступени, имеет конструкцию, аналогичную конструкции рамного элемента 10₂ второго вида, при этом, однако, введены дополнительные фрагменты 11а и 11b сварных перегородок, так что первые пропускные отверстия 14, 15 отделены от других пропускных отверстий 13, 16. За счет этого могут быть реализованы два раздельных контура текучей среды. Так, один контур текучей среды может быть образован через другие пропускные отверстия 13, 16 и один контур текучей среды - через первые пропускные отверстия 14, 15.

Модульная проточная система может содержать предпочтительно также, например, по меньшей мере один показанный на фиг. 6 рамный элемент 10₆ шестого вида, который на первой и противоположной ей второй стороне содержит канал 17, соответственно, 18 для пара и/или текучей среды, при этом на обеих сторонах, в частности, решетчатой распорки 12 внутри структуры 11 сварных перегородок расположена пленка 27 так, что пропускные отверстия 13-16 остаются свободными. Наружная рама 39 может содержать на противоположных друг другу сторонах ограниченный структурой 11 сварных перегородок другой канал, в частности, канал 20, 21 для инертного газа и вакуумное пропускное отверстие 33а, при этом эти другие каналы, в частности, каналы 20, 21 для инертного газа и вакуумное пропускное отверстие 33а отделены от центральной внутренней зоны 40.

Пропускные отверстия 13-16 содержат по меньшей мере два первых пропускных отверстия 14, 15 и по меньшей мере два других пропускных отверстия 13, 16. Структура 11 сварных перегородок снабжена дополнительными фрагментами 11а, 11b сварных перегородок, с целью ограничения первых пропускных отверстий 14, 15 относительно других пропускных отверстий 13, 16. Дополнительно к этому, наружная рама 39 снабжена проемами 14а, 15а для пропускных отверстий, через которые ограниченное пленкой 27 пространство 29 для пара, соответственно, текучей среды, соединено с первыми пропускными отверстиями 14, 15.

Этот рамный элемент 10₆ шестого вида можно также применять, например, в перфузионном модуле, соответственно, ступени. Он имеет конструкцию, аналогичную конструкции рамного элемента 10₄ четвертого вида, при этом, однако, он снабжен на обеих сторонах пленкой и дополнительно к этому предусмотрены фрагменты 11а и 11b сварных перегородок, а также проемы 14а и 15а для пропускных отверстий.

Мембраны 26 или пленки 27 могут быть приварены, в частности, к наружной раме 39.

Могут быть предусмотрены, в частности, не снабженные пропускным отверстием для конденсата рамные элементы с ограниченным сварной структурой 11 коллекторным каналом 19 для конденсата.

Как указывалось выше, каналы 17, 18 для пара и/или текучей среды соединенных в соответствующий штабель рамных элементов целесообразно выровнены друг с другом. То же относится целесообразно также к пропускным отверстиям 13-16, каналам, соответственно, другим каналам 20, 21 для инертного газа, вакуумному пропускному отверстию 33а и коллекторным каналам 19 для конденсата.

Как показано, в частности, на фиг. 1-6, пропускные отверстия 13, 14, а также вакуумное пропускное отверстие 33а могут быть предусмотрены, например, над каналами 17, 18 для пара и/или текучей среды, а каналы, соответственно, другие каналы 20, 21 для инертного газа могут быть расположены, например, под каналами 17, 18 для пара и/или текучей среды. Пропускные отверстия 15, 16 могут быть предусмотрены, например, по обе стороны коллекторного канала 19 для конденсата под, в частности, решетчатой распоркой 12.

На фиг. 7 схематично показан содержащий, например, четыре рамных элементов штабель для образования мембранной дистилляционной ступени 35, в котором содержаться чередующиеся рамные элементы 10₁, 10₂ первого и второго вида. При этом это может быть, в частности, многофункциональная ступень. Для лучшего распознавания различных пропускных отверстий для пара и конденсата не изображены, в частности, решетчатая распорка 12, мембраны 26 и пленки 27. Показаны относящиеся к обоим рамным элементам 10₁ первого вида пропускные отверстия 22 для пара, пропускные отверстия 24 для конденсата и пропускные отверстия 25 для инертного газа, а также относящиеся к обоим рамным элементам 10₂ второго вида пропускные отверстия 23 для пара. Между пленкой 27 и мембраной 26 может быть вложена, например, сетчатая распорка или прокладка, которая задает расстояние между пленкой 27 и мембраной 26.

На фиг. 7а схематично показано включение друг за другом, например, двух снабженных закрывающими пластинами 31 и 31' (см. фиг. 12 и 13) мембранных дистилляционных ступеней 35 согласно фиг. 7), в которых соответствующие стоки для конденсата соединены друг с другом через U-образные трубы 44. Однако в принципе можно включать друг за другом также больше чем две ступени.

Так, можно соединять, как показано на фиг. 7а, друг с другом коллекторные каналы 19 для конденсата соответствующих ступеней 35 через U-образные трубы 44. Это выполнение необходимо для сбора дистиллята, поскольку коллекторные каналы 19 для конденсата соответствующих ступеней лежат при работе на разном уровне давления. При прямом соединении друг с другом коллекторных каналов 19 для конденсата, это соединение продавливалось бы давлением ступени 35 с наибольшим уровнем давления, и появлялось бы короткое замыкание по давлению различных ступеней 35. В U-образной трубе происходит развязка между различными уровнями давления между двумя соответствующими коллекторными каналами 19 для конденсата за счет разницы высоты подъема конденсата в обоих плечах соединяющей U-образной трубы 44.

На фиг. 8 схематично показан содержащий, например, четыре рамных элемента штабель для образования парогенератора 36, в котором содержатся чередующиеся рамные элементы 10₂, 10₄ второго и четвертого вида. Для лучшего распознавания различных пропускных отверстий для пара изображены, в частности, решетчатая распорка 12 и мембраны 26. Показаны относящиеся к обоим рамным элементам 10₂ пропускные отверстия 23 для пара. В таком парогенераторе может отсутствовать пленка. Мембраны могут быть разделены с помощью рамного элемента четвертого вида.

На фиг. 9 схематично показан содержащий, например, четыре рамных элемента штабель для образования конденсатора 37, в котором содержатся чередующиеся рамные элементы 10₁, 10₄ первого и четвертого вида. Для лучшего распознавания различных пропускных отверстий для пара и конденсата не изображены, в частности, решетчатая распорка 12 и пленки 27. Показаны, в частности, относящиеся к обоим рамным элементам 10₁ первого вида пропускные отверстия 22 для пара, пропускные отверстия 24 для конденсата и пропускные отверстия 25 для инертного газа. В таком конденсаторе может отсутствовать мембрана. Пленки могут быть разделены с помощью рамного элемента четвертого вида.

На фиг. 10 схематично показан содержащий, например, четыре рамных элемента штабель для образования теплообменника 38, в котором содержатся чередующиеся рамные элементы 10₃, 10₄ третьего и четвертого вида. Для лучшего распознавания различных пропускных отверстий для пара и конденсата не изображены, в частности, решетчатая распорка 12 и пленки 27. Показаны, в частности, относящиеся к обоим рамным элементам 10₃ третьего вида пропускные отверстия 22 для текучей сред и пропускные отверстия 23 для текучей среды. В таком теплообменнике может отсутствовать мембрана. Пленки могут быть разделены с помощью рамного элемента четвертого вида.

На фиг. 11 схематично показан содержащий, например, несколько, в данном случае снова четыре рамных элемента штабель для образования перфузионной ступени или модуля. Этот перфузионный модуль содержит расположенные с чередованием рамные элементы 10₅ и 10₆ пятого и шестого вида. Если в соответствующем рамном элементе 10₅ пятого вида вместо перфузионной мембраны применяется мембрана как в мембранной дистилляционной ступени, то получается парогенератор с интегрированным нагревательным контуром.

Таким образом, можно создавать, как показано на фиг. 11, например, перфузионные модули (перфузионные ступени), соответственно, парогенераторы, с интегрированным нагревательным контуром, посредством поочередной сварки снабженного соответствующей мембраной рамного элемента 10₅ пятого вида согласно фиг. 5 со снабженным на обеих сторонах пленкой рамным элементом 10₆ шестого вида согласно фиг. 4 в штабель и сварки концов, например, с закрывающими пластинами 31, 31' согласно фиг. 12 и 13. Между двумя рамными элементами образуется за счет остаточной высоты удаленной при сварке структуры 11 сварных перегородок, включая фрагменты 11а, 11b сварных перегородок, соединенное с проходными отверстиями 13 и 16 пространство, которое ограничено на одной стороне пленкой 27 и на другой стороне мембраной 28. При этом целесообразно между пленкой 27 и мембраной 26 уложена, например, сетчатая распорка или прокладка, которая задает расстояние между пленкой 27 и мембраной 26. Такая распорка может быть предпочтительно предусмотрена также в этом пространстве во всех других ступенях, соответственно, модулях.

Проемы 14а и 15а для пропускных отверстий соединяют ограниченное пленками 27 пространство 29 для пара, соответственно, текучей среды рамных элементов 10₆ шестого вида с пропускными отверстиями 14 и 15. Ограниченное мембранами 26 пространство 29 для пара, соответственно, текучей среды рамных элементов 10₅ пятого вида соединено через пропускное отверстие 23 для пара и/или текучей среды с каналом 17 для пара и/или текучей среды.

Принцип действия образованного в качестве перфузионного модуля (перфузионной ступени) или парогенератора с интегрированным нагревательным контуром штабеля состоит в следующем.

Пространства 29 для текучей среды рамного элемента 10₆ шестого вида снабжаются через пропускные отверстия 14 и 15 нагревательной текучей средой.

Через пространство 30 для жидкости протекает подаваемая через пропускные отверстия 13 и 16 подлежащая концентрации жидкость. Она нагревается с помощью нагревательной текучей среды в пространствах 29 для текучей среды рамных элементов 10₆ шестого вида, и пар выходит через мембрану 26 в пространства 29 для пара рамных элементов 10₅ пятого вида и оттуда дальше через пропускные отверстия 23 для пара в канал 17, откуда он направляется дальше.

Если в этой конфигурации применяется мембрана 26, одинаковая с мембраной в мембранной дистилляционной ступени, то этот штабель работает в качестве парогенератора с интегрированным нагревательным контуром.

Если применяется перфузионная мембрана, которая имеет избирательную проницаемость относительно отдельных компонентов смеси, то обеспечивается возможность преодоления азеотропных точек смесей, поскольку с помощью перфузионной мембраны обеспечивается превосходящая возможности дистилляции избирательность.

Содержащий несколько соединенных вместе с помощью сварки рамных элементов штабель может быть соединен, в частности, сварен на своих обоих концах с соответствующей имеющей соединительные отверстия 41, 42 закрывающей пластиной 31, 31' (смотри, в частности, фиг. 12 и 13).

На фиг. 12 схематично показана в качестве примера закрывающая пластина 31 с указанными в качестве примера соединительными отверстиями 41, 42, которые могут быть согласованы, например, с пропускным отверстием 15, соответственно, каналом 17 для пара и/или текучей среды. Эта закрывающая пластина 31 снабжена вакуумным соединительным элементом 33. Кроме того, закрывающая пластина 31 снабжена окружающим соединительные отверстия 41, 42 и расположенным вдоль края крышки вакуумным уплотнением 32.

Если рамные элементы содержат уже упомянутое, отделенное с помощью структуры 11 сварных перегородок вакуумное пропускное отверстие 33а, то это вакуумное пропускное отверстие 33а может совпадать с вакуумным соединительным элементом 33 в закрывающих пластинах. За счет интегрирования лежащего перед этим снаружи вакуумного соединительного элемента от штабеля к штабелю внутрь штабеля, отпадают иначе необходимые снаружи вакуумные соединительные трубопроводы для снабжения закрывающих пластин вакуумом.

На фиг. 13 показана в качестве примера другая закрывающая пластина 31' с показанными в качестве примера соединительными отверстиями 41, 42.

С помощью расположенных противоположно друг другу, относящихся к следующим друг за другом штабелям закрывающих пластин 31, 31' можно соединять друг с другом следующие друг за другом штабели с минимальными затратами труда. В то время как в данном случае лишь одна из обеих закрывающих пластин, а именно, закрывающая пластина 31 снабжена вакуумным уплотнением 32, в принципе также каждая закрывающая пластина может быть снабжена уплотнением. Обе закрывающие пластины 31, 31' слегка прижимаются друг к другу. Через вакуумный соединительный элемент 33 на закрывающей пластине 31 согласно фиг. 12 можно подводить вакуум, за счет чего обе закрывающие пластины 31, 31' прижимаются друг к другу. Этот вакуум передается через вакуумные пропускные отверстия 33а рамных элементов в следующую закрывающую пластину и может тем самым через вакуумный соединительный элемент 33 сжимать следующий штабель с помощью вакуума. С помощью проходящих вокруг пропускных отверстий 41, 42 уплотнения 32 соединяются герметично друг с другом соответствующие соединения обеих штабелей. За счет различного выполнения пропускных отверстий можно соединять друг с другом с минимальными затратами труда различные функциональный блоки, такие как, например, парогенератор - мембранная дистилляционная ступень - мембранная дистилляционная ступень - мембранная дистилляционная ступень - конденсатор многофункциональной установки.

Так, например, можно например, как показано на фиг. 7, создавать многофункциональные ступени, т.е. отдельные ступени многофункциональной мембранной дистилляционной установки, посредством чередующейся сварки снабженного на обеих сторонах пленкой рамного элемента 10₁ первого вида согласно фиг. 1 со снабженным на обеих сторонах мембраной рамным элементом второго вида согласно фиг. 2 в штабель и сварки концов с закрывающими пластинами 31, 31' согласно фиг. 12 и 13. Между каждыми двумя рамными элементами получается за счет остаточной высоты удаленной при сварке структуры 11 сварных перегородок соединенное с пропускными отверстиями 13-16 пространство, которое на одной стороне ограничено пленкой 27, а на другой стороне - мембраной 26.

Принцип действия образованного в качестве многофункциональной ступени штабеля в рабочих условиях многофункциональной установки, описание которой приведено, например, в WO 2007/054311, состоит в следующем.

Пар вводится в канал 18 для пара и попадает через пропускные отверстия 22 для пара в пространства 28 конденсации. Через пространство для жидкости протекает подаваемая через пропускные отверстия 13-16 подлежащая концентрации жидкость, за счет чего введенный через канал 18 для пара пар конденсируется на пленках 27. Конденсат стекает через пропускные отверстия 24 для конденсата в коллекторный канал 19 для конденсата. Передаваемая в подлежащую концентрации жидкость энтальпия конденсации приводит ее к кипению, и возникающий пар проходит через пропускные отверстия 23 для пара в канал 17, откуда он затем направляется в следующую ступень. Вводимый с помощью подлежащей концентрации жидкости инертный газ выводится через каналы 20, 21 для инертного газа и пропускные отверстия 25 для инертного газа.

Дополнительно к этому, может быть образован согласно фиг. 8, например, парогенератор, посредством чередующейся сварки снабженных на обеих сторонах мембраной рамных элементов 10₂ второго вида согласно фиг. 2 и рамных элементов 10₄ четвертого вида согласно фиг. 4 в штабель и сварки концов с закрывающими пластинами 31, 31' согласно фиг. 12 и 13. Рамные элементы 10₄ четвертого вида согласно фиг. 4 расширяют ограниченное в данном случае двумя мембранами 26 пространство 30 для жидкости согласно фиг. 7 на толщину рамного элемента, так что через это пространство для жидкости может проходить значительно больший объемный поток подлежащей концентрации жидкости. Это требуется, поскольку энтальпия испарения должна обеспечиваться с помощью чувствительного тепла.

Принцип действия такого парогенератора состоит в следующем.

Через пространство для жидкости протекает подаваемая через пропускные отверстия 13 - 16 нагретая жидкость и кипит на основании давления. Возникающий пар проходит через мембрану 26 в пространства 29 для пара и оттуда через пропускные отверстия 22 для пара в канал 17, откуда он затем направляется дальше.

Дополнительно к этому, можно образовывать согласно фиг. 9, например, конденсаторы посредством сварки чередующихся, снабженных на обеих сторонах пленкой рамных элементов 10₁ первого вида согласно фиг. 1, и рамных элементов 10₄ четвертого вида согласно фиг. 4 в штабель и сварки концов с закрывающими пластинами 31, 31' согласно фиг. 12 и 13. Рамные элементы 10₄ четвертого вида согласно фиг. 4 расширяют ограниченное в данном случае двумя пленками 27 пространство 30 для жидкости согласно фигуре на толщину рамного элемента, так что через это пространство для жидкости может проходить значительно больший объемный поток охлаждающей жидкости. Это особенно предпочтительно, поскольку энтальпию конденсации необходимо выполнять с помощью чувствительного переноса тепла.

Принцип действия такого конденсатора состоит в следующем.

Через пространство для жидкости протекает подаваемая через пропускные отверстия 13 - 16 охлаждающая жидкость. Пар вводится в канал 18 для пара и попадает через пропускные отверстия 22 для пара в пространства 28 конденсации. Пар конденсируется на пленках 27, и конденсат проходит через пропускные отверстия 24 для конденсата в коллекторный канал 19 для конденсата. Вводимый с паром инертный газ удаляется через каналы 20, 21 для инертного газа и пропускные отверстия 25 для инертного газа.

Согласно фиг. 10 можно создавать, например, теплообменники посредством сварки чередующихся, снабженных на обеих сторонах пленкой рамных элементов 10₃ третьего вида согласно фиг. 3 и рамных элементов 10₄ четвертого вида согласно фиг. 4 в штабель и сварки концов с закрывающими пластинами согласно фиг. 12 и 13. Рамные элементы 10₄ четвертого вида согласно фиг. 4 расширяют ограниченные в данном случае двумя пленками 27 пространства 30 для жидкости согласно фиг. 7 на толщину рамы, так что через это пространство для жидкости может проходить значительно больший объемный поток.

Принцип действия такого теплообменника состоит в следующем.

Через пространство для жидкости протекает подаваемая через пропускные отверстия 13 - 16 жидкость. Через рамные элементы 10₃ третьего вида согласно фиг. 3 протекает через каналы 17 и 18 и через пропускные отверстия 22 и 23 вторая жидкость. Теплообмен осуществляется через пленки между жидкостями.

Дополнительно к этому, согласно фиг. 10 можно создавать, например, также фильтры посредством сварки чередующихся, снабженных на обеих сторонах фильтровальными мембранами рамных элементов 10₃ третьего вида согласно фиг. 3 и рамных элементов 10₄ четвертого вида согласно фиг. 4 в штабель и сварки концов с закрывающими пластинами, согласно фиг. 12 и 13. Основная конструкция соответствует конструкции теплообменника, при этом, однако, вместо пленок нанесены фильтровальные мембраны. Через соединения, аналогичные соединениям теплообменника, обеспечивается возможность легкого промывания фильтров, при этом возможно также частичное удаление из подлежащей фильтрации среды, за счет чего увеличивается срок службы фильтра.

Дополнительно к этому, как уже указывалось выше, можно создавать, например, перфузионные ступени или модули (смотри фиг. 11) посредством сварки чередующихся, снабженных на обеих сторонах пленкой рамных элементов и снабженных пленками рамных элементов в штабель и сварки концов с закрывающими пластинами согласно фиг. 12 и 13. Перфузионная мембрана используется, например, для преодоления при разделении состоящих из нескольких веществ смесей, таких как, например, спирт и вода, азеотропной точки, которую нельзя преодолевать с помощью обычных способов дистилляции. Перфузионная мембрана проницаема лишь для газовой фазы вещества, такого как, например, вода. Нагретая смесь проходит через пространство для жидкости, которое на одной стороне ограничено перфузионной мембраной и на другой стороне - пленкой. Через снабженные пленками рамные элементы протекает нагревательная среда, которая нагревает смесь через пленку. За счет давления пара одна газовая фаза проходит через перфузионную мембрану в пространство для пара снабженной мембраной рамы и отводится оттуда через пропускное отверстие 23 для пара и канал 17 для пара, так что смесь концентрируется относительно не пропускаемой доли.

Перечень ссылочных позиций:

10₁ Рамный элемент первого вида

10₂ Рамный элемент второго вида

10₃ Рамный элемент третьего вида

10₄ Рамный элемент четвертого вида

10₅ Рамный элемент пятого вида

10₆ Рамный элемент шестого вида

11 Структура сварных перегородок

11а Фрагмент сварных перегородок

11b Фрагмент сварных перегородок

12 В частности, решетчатая распорка

13 Пропускное отверстие

14 Пропускное отверстие

14а Проем для пропускного отверстия

15 Пропускное отверстие

15а Проем для пропускного отверстия

16 Пропускное отверстие

17 Канал для пара и/или текучей среды

18 Канал для пара и/или текучей среды

19 Коллекторный канал для конденсата

20 Канал для инертного газа, другой канал

21 Канал для инертного газа, другой канал

22 Пропускное отверстие для пара и/или текучей среды

23 Пропускное отверстие для пара и/или текучей среды

24 Пропускное отверстие для конденсата

25 Пропускное отверстие для инертного газа

26 Мембрана

27 Пленка

28 Пространство конденсации

29 Пространство для пара, соответственно, текучей среды

30 Пространство для жидкости

31 Закрывающая пластина

31' Закрывающая пластина

32 Вакуумное уплотнение

33 Вакуумный соединительный элемент

33а Вакуумное пропускное отверстие

34 Соединительный элемент для инертного газа

35 Мембранная дистилляционная ступень, в частности,

многофункциональная мембранная дистилляционная ступень

36 Парогенератор

37 Конденсатор

38 Теплообменник

39 Наружная рама

40 Центральная внутренняя зона

41 Соединительное отверстие

42 Соединительное отверстие

43 Внутренняя зона

44 U-образная труба.

Реферат

Модульная проточная система содержит множество рамных элементов, которые предназначены для создания различных функциональных блоков, таких как, в частности, мембранная дистилляционная ступень, парогенератор, конденсатор, теплообменник, фильтр и/или перфузионная ступень, посредством соединения с помощью структур (11) сварных перегородок в различные, содержащие по меньшей мере два, в частности, по меньшей мере десять рамных элементов штабели. При этом рамные элементы содержат снабженную проточными отверстиями и каналами для пара и/или текучей среды наружную раму и окруженную наружной рамой центральную внутреннюю зону. Дополнительно к этому, рамные элементы снабжены с обеих сторон структурой сварных перегородок, которые ограничивают, с одной стороны, содержащую пропускные отверстия, а также центральную внутреннюю зону область и, с другой стороны, по меньшей мере две содержащие канал для пара и/или текучей среды области. 23 н.п. ф-лы, 13 ил.

Формула