В установках большой производительности целесообразно использовать аппараты первого или четвертого типа как наиболее компактные (ввиду высокой удельной поверхности мембран).Ориентируясь на отечественную аппаратуру, выберем аппараты рулонного типа. Среди них наиболее перспективны аппараты, каждый модуль которых состоит из нескольких совместно навитых рулонных фильтрующих элементов (РФЭ). Такая конструкция позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление дренажа потоку пермеата благодаря тому, что путь, проходимый пермеатом в дренаже, обратно пропорционален числу совместно навитых РФЭ. Выберем аппарат с РФЭ типа ЭРО-Э-6,5/900, выпускаемыми серийно отечественной промышленностью.
Аппарат (см. рисунок 3) состоит из корпуса 4, выполненного в виде трубы из нержавеющей стали, в которой размещается от одного до четырех рулонных модулей 8. Модуль формируется навивкой пяти мембранных пакетов на пермеатоотводящую трубку в. Пакет образуют две мембраны 11, между которыми расположен дренажный слой 13.
Мембранный пакет герметично соединен с пермеатоотводяшей трубкой, кромки его также герметизируют, чтобы предотвратить смешение разделяемого раствора с пермеатом. Для создания необходимого зазора между мембранными пакетами при навивке модуля вкладывают крупноячеистую сетку-сепаратор 12, благодарячему образуются напорные каналы для прохождения разделяемого раствора. Рисунок 3 — Схема устройства аппарата рулонного типа:
1 — накидное кольцо; 2 — упорное кольцо; 3 —крышка; 4 — корпус; 5 -решетка; 6 — трубка для отвода пермеата; 7 — резиновое кольцо; 8 — рулонный модуль; 9 — резиновая манжета, 10 -резиновое кольцо; 11 —мембраны; 12 — сетка-сепаратор; 13 — дренажный слой
Герметизация пермеатоотводящих трубок в аппарате обеспечивается резиновыми кольцами 7. Герметизация корпуса осуществляется с помощью крышек 3. резиновых колец 10 и упорных разрезных колец 2, помещаемых в прорези накидного кольца 1, привариваемого к корпусу 4. Исходный раствор через штуцер поступает в аппарат и проходит через витки модуля (напорные каналы) в осевом направлении. Последовательно проходя все модули, раствор концентрируется и удаляется из аппарата через штуцер отвода концентрата. Прошедший через мембраны пермеат транспортируется по дренажному слою к пермеатоотводящей трубке, проходит через отверстия в ее стенке и внутри трубки движется к выходному штуцеру. С целью предотвращения телескопического эффекта (возникающего вследствие разности давлений у торцов модулей и приводящего к сдвигу слоев навивки в осевом направлении) у заднего торца модуля устанавливают антителескопическую решетку 5, в которую он упирается. Байпасирование жидкости в аппарате предотвращено резиновой манжетой 9, перекрывающей зазор между рулонным модулем и внутренней стенкой корпуса. Основные характеристики аппарата ЭРО-Э-6,5/900 приведены в таблице 2. Таблица 2 — Основные характеристики аппарата ЭРО-Э-6,5/900Длина рулонного модуляlм, м0,90Длина пакета ln, м0,95Ширина пакета bn, м0,83Высота напорного канала, равная толщине сетки сепаратора δс, м5∙10−4Толщина дренажной сетки δд, м3∙10−4Толщина подложки δ1, м1∙10−4Толщина мембраны δ2, м1∙10−4Число элементов в модуле nэ5Материал корпуса
Сталь Х18Н10ТДиаметр корпуса, мм130×5Толщина крышки, м2,5∙10−2Диаметр крышки, м0,108Определим параметры аппарата, необходимые для расчетов. Поверхность мембран в одном элементе определяется произведением 2lnbn. Учитывая, что часть этой поверхности используется для склеивания пакетов (примерно на длине 0,05 м) и не участвует в процессе обратного осмоса, рабочую поверхность мембран в одном элементе Fэ определим по соотношению:
м2Рабочая поверхность мембран в одном модуле Fм равна произведению Fэ на число элементов в модуле: м2Сечение аппарата, по которому проходит разделяемый раствор:
Общее число аппаратов в мембранной установке:.
4 Заключение
В данном курсовой проектеизучена технологическая схема концентрирования растворов, в которой основным узлом является установка обратного осмоса. Определен только массовый расход водного раствора вещества, идущего на выпаривание, который составил 1,38 кг/с, и массовый расход выпариваемой воды, значение которой составило 1,25 кг/с.Так же осуществлен выбор мембраны на основании требования о допустимой потери соли с пермеатом, приближенный расчет рабочей поверхности мембран и определен общее количество аппаратов в установке.
Список литературы
1 Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. Часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. — М.: Химия, 1992.
406 с. 2 Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. — М.: Химия, 1992. ;
406 с. 3 Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. — Л.: Химия, 1987. 576 с. 4 Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю. И. Дытнерского. — М.: ООО ИД «Альянс», 2008.
— 496 с.
