Фільтруючі елементи й устаткування

Сьогодні розроблено і впроваджено у виробництво серію вітчизняних і закор­донних фільтруючих елементів- мембран різного призначення. Для спиртової про­мисловості мембрани повинні задовольняти такі основні вимоги:

- велика питома потужність (проникність);

- висока розділююча властивість (селективність);

- хімічна стійкість до впливу компонентів суміші, яка розділяється, та темпе­
ратури;

- нешкідливість для організму людини (якщо мембрана призначена для роз­
ділення суміші в харчовій або медичній промисловості);

- висока механічна стійкість;

- можливість досягнення заданих кінцевих результатів (для розділення повітря
більше 95% азоту, для розділення водно-спиртової суміші більше 96% об. спирту),

Для виготовлення мембран використовують різні матеріали: скло, полімери, кераміку, металокераміку та інші.

Сьогодні розроблено 4 типи апаратів з мембранними фільтруючими елементами:

1) апарати з плоскими фільтруючим елементами (ПФЕ);

2) апарати з трубчастими фільтруючими елементами (ПФЕ);

3) апарати з рулонними фільтруючими елементами (РФЕ);

4) апарати з половолоконними фільтруючими елементами (ГТВФЕ).

За формою мембрани виробляються плоскі, циліндричні та поліволокнисті. За призначенням - для розділення повітряних сумішей та для розділення рідинних сумішей. За конструкцією - ізотропні та анізотропні (асиметричні) мембрани. Ізо­тропні мембрани характеризуються однорідною структурою по всій товщині, ані­зотропні - двошарової конструкцією, тобто тонкий селективний шар покриває тов­стий основний шар з порівняно великими капілярами, який виконує функції фун­даменту (опори) селективного шару.

Якість і ефективність мембранної технології визначаються як конструкцією самої мембрани, так і конструкцією устаткування, які разом складають апаратуру для розділення сумішей. Для конкретної суміші якість і ефективність мембранної технології визначається також такими показниками як оптимальний тиск, оптима­льна швидкість суміші в міжмембранних каналах, склад і концентрація суміші та ін.

Для проведення ультрафільтрації на апараті будь-якої конструкції необхідно очистити суміш від твердої фази. Крім того, суспензії, які розшаровуються, розді­лити на мембранних фільтрах неможливо.

Апарат з трубчастими фільтруючими елементами (ТФЕ) може бути найбільш ефективним при розділенні вод но-спиртов их сумішей на воду і спирт (технічний). На рис. 16.8. показано апаратурно-технологічну схему апарата з трубчастими філь­труючими елементами, до складу якої входять циліндричні напівпровідні мембра­ни 1, насос 2, збірник псрмеату (води) З та турбіна рекуперації енергії 4.

Для збільшення поверхні фільтрування сумішей в одиниці об'єму апарата роз­роблені і застосовуються в основному для демінералІзації води установки з рулон­ними фільтруючими елементами (РФЕ). При модернізації такі апарати можуть бути використані для розділення водно-спиртової суміші в режимі зворотного осмосу. Робочим фільтруючим елементом є труба діаметром від 70 до 200 мм, завдовжки від 1 до 10 м, в яку вставлені рулонні мембрани. Посередині труби встановлена фільтрові дві дна трубка, на яку накручена рулонна мембрана. Для утворення дренаж­них каналів між мембраною, по яким проходить вхідна суміш, пакет-мембрану на­кручують на сітку-сепаратор.

Рис. 16.8 Апаратурно-технологічна схема апарата з трубчастими фільтруючими елементами

В апаратах з половолоконними фільтруючими елементами (ПВФЕ) всередині кожуха знаходяться джути тонких волокон діаметром 45-200 мкм. Апарат працює за принципом зворотного осмосу і може бути застосований для розділення водно-спиртової суміші.