Recipiente de presión con módulos de múltiples membranas en paralelo.

Recipiente (1) de filtración que puede someterse a presión, particularmente de forma cilíndrica, que comprende:

- un elemento

(2) de filtro, compuesto por una pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración dispuestos verticalmente, particularmente módulos de membrana de ultrafiltración, estando compuesto cada uno de los módulos (3) de membrana de filtración por una pluralidad de elementos de fibra hueca cilíndricos para filtrar un fluido que ha de filtrarse;

- un distribuidor (205) en un extremo inferior conectado a una entrada (207) para distribuir un fluido de entrada al elemento (2) de filtro;

- un colector (105) conectado a una salida (107) para recolectar un fluido de salida del elemento (2) de filtro; en el que el elemento (2) de filtro está ubicado entre el distribuidor (205) y el colector (105),

en el que el distribuidor (205) está dispuesto para guiar fluido que ha de filtrarse a superficies exteriores cilíndricas de la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración,

en el que la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración están colocados en un primer extremo por medio de una placa (217) de soporte y en un segundo extremo por medio de una placa (109) de retención, en el que la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración están configurados de manera que se alimenta fluido que ha de filtrarse por medio de las superficies exteriores cilíndricas,

en el que se proporciona una placa (702) de limpieza por arrastre, proporcionando la placa (702) de limpieza por arrastre orificios (704) para aire dirigidos hacia una superficie de los módulos (3) de membrana de filtración

en el que la placa (702) de limpieza por arrastre proporciona perforaciones (120) vacías y en el que la placa (702) de limpieza por arrastre de aire tiene canales internos en paredes de las perforaciones (120) que son adecuados para guiar chorros de aire por medio de los orificios (704) para aire en perpendicular a los módulos (3) de membrana de filtración, caracterizado porque la placa (702) de limpieza por arrastre se alimenta de aire de limpieza por arrastre por medio de canales (701) de aire, en el que los canales (701) de aire se proporcionan desde una placa (903) de distribución inferior integrada en la placa (217) de soporte hasta la placa (702) de limpieza por arrastre.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/061406.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: DRIVARBEKK,KRISTIN HELEN BLUME, HUNTER,SCOTT, MEHLEN,MARI, OPHAUG,ARVID, STORLI,ANDREAS LIND.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D65/00 (Accesorios u operaciones auxiliares, en general, para los procedimientos o aparatos de separación que utilizan membranas semipermeables)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Aparatos en general para los procedimientos de separación... > B01D63/04 (que incluyen varios conjuntos con fibras huecas)

PDF original: ES-2536901_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Recipiente de presión con módulos de múltiples membranas en paralelo La invención se refiere a un recipiente de presión de múltiples membranas con sistema de colector superior y de distribución inferior integrado.

La ultrafiltración es un tipo de filtración, otros tipos de filtración pueden ser microfiltración o nanofiltración. La ultrafiltración se emplea para separar o retirar partículas de tamaños mayores de aproximadamente 0, 01-0, 1 µm, dependiendo de los tamaños de poro de la unidad de ultrafiltración, con el fin de purificar o reciclar un flujo de fluido. La ultrafiltración (abreviatura: UF) es una variedad de filtración por membrana en la que normalmente la presión hidrostática fuerza un líquido contra una membrana semipermeable. Los solutos y sólidos en suspensión de alto peso molecular quedan retenidos, mientras que el agua y los solutos de bajo peso molecular pasan a través de la membrana.

La ultrafiltración es un proceso de separación que usa membranas con tamaños de poro normalmente en el intervalo de 0, 1 a 0, 001 micrómetros.

La ultrafiltración permite purificar, separar y concentrar macromoléculas objetivo en sistemas continuos. Esto se realiza sometiendo a presión el flujo de disolución y guiando esta disolución a presión a través de una membrana de ultrafiltración. El disolvente y otros componentes disueltos que pasan a través de la membrana se conocen como "permeado". Los componentes que no pasan a través de la misma se conocen como "material retenido". Dependiendo de los tamaños de poro de la membrana usada en relación con los tamaños de partícula, las macromoléculas pueden purificarse, separarse o concentrarse en cualquier fracción.

En productos de la técnica anterior, el tratamiento del agua se realiza mediante una pluralidad de módulos de ultrafiltración, cada módulo puede ser sustancialmente un cilindro que comprende una o varias membranas de ultrafiltración. La membrana puede ser principalmente de tipo de fibra hueca y/o capilar. Cada módulo puede tener su propio alojamiento con conectores para el suministro de fluido o el drenaje de fluido.

Para sistemas de filtración industriales a gran escala, por ejemplo para purificar una gran cantidad de agua, se proporcionan una pluralidad de estos módulos para un sistema de filtración. Normalmente se disponen en filas y columnas, normalmente en configuración paralela, teniendo cada módulo tubos de entrada y salida separados para proporcionar un flujo de fluido a través del módulo. Una disposición típica puede verse esquemáticamente en la figura 1.

Para proporcionar un rendimiento de filtración suficiente, el sistema de filtración global requiere una gran superficie de filtrado que puede alcanzarse mediante un número de módulos de filtración necesarios. Esto puede conducir a una superficie ocupada grande del sistema de filtración global.

Por tanto, es un propósito proporcionar un sistema de ultrafiltración modificado que dé como resultado una disposición más compacta.

Las publicaciones de patente US 4.876.006 A y JP 2000 051670 A muestran disposiciones cilíndricas compactas de sistemas de filtración, que proporcionan ambas también una disposición de lavado a contracorriente para limpiar el sistema de filtración.

También es un propósito específico proporcionar una solución alternativa o mejorada para el lavado a contracorriente de un sistema de ultrafiltración cilíndrico de este tipo.

Sumario de la invención La presente invención pretende mitigar los inconvenientes mencionados.

Este objetivo se consigue mediante las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes describen desarrollos y modificaciones ventajosos de la invención.

Según la invención se proporciona un recipiente de filtración a presión, particularmente de forma cilíndrica, tal como se define en la reivindicación 1.

En más detalle y repitiéndose en parte, el elemento de filtro está compuesto por una pluralidad de módulos de membrana de filtración dispuestos verticalmente, particularmente módulos de membrana de ultrafiltración. Los módulos de membrana de filtración están compuestos cada uno por una pluralidad de elementos de fibra hueca

cilíndricos para filtrar un fluido que ha de filtrarse. El distribuidor está ubicado en un extremo inferior y está conectado a una entrada para distribuir un fluido de entrada al elemento de filtro. El colector está conectado a una salida para recolectar un fluido de salida del elemento de filtro. Como se ha expuesto, el elemento de filtro está ubicado entre el distribuidor y el colector. El distribuidor está dispuesto para guiar fluido que ha de filtrarse hacia superficies exteriores cilíndricas de la pluralidad de módulos de membrana de filtración. La pluralidad de módulos de membrana de filtración están configurados de manera que se alimenta fluido que ha de filtrarse por medio de las superficies exteriores cilíndricas. También se proporciona una placa de limpieza por arrastre, proporcionando la placa de limpieza por arrastre orificios para aire dirigidos hacia una superficie de los módulos de membrana de filtración. La placa de limpieza por arrastre se alimenta de aire de limpieza por arrastre por medio de canales de aire, en el que los canales de aire se proporcionan desde una placa de distribución inferior integrada en la placa de soporte hasta la placa de limpieza por arrastre.

Durante el funcionamiento, un fluido de múltiples fases o líquido que ha de filtrarse, el fluido de entrada, puede suministrarse a presión al distribuidor. El distribuidor puede disponerse de manera que el fluido se distribuye a toda la pluralidad de módulos de membrana de filtración. Preferiblemente se suministra la misma cantidad de fluido a todas las superficies de cada uno de los módulos de membrana de filtración.

En una realización preferida el distribuidor puede disponerse sustancialmente como un paraboloide elíptico con una abertura para la conexión a la entrada en una punta del paraboloide elíptico. En el momento de presentar esta solicitud de patente, puede verse un ejemplo de un paraboloide elíptico en la página web http://mathworld.wolfram.com/EllipticParaboloid.html o se conoce sustancialmente por la forma de antenas parabólicas para definir lo que se entiende por el término paraboloide elíptico.

Según la invención el distribuidor y el colector pueden estar construidos como una única pieza, es decir formados de manera solidaria. Específicamente puede considerarse que un sistema de tuberías no es un distribuidor o un colector según la invención. El distribuidor y el colector pueden estar libres de tuberías, es decir carecer de tuberías.

Cada uno de la pluralidad de módulos de membrana de filtración puede comprender una pluralidad de membranas de filtración para filtrar el fluido de entrada, cada una de las membranas de filtración puede tener forma cilíndrica y puede construirse a partir de carbono y/o fibra para proporcionar el efecto de filtrado. Preferiblemente el fluido de entrada que ha de filtrarse se proporciona a la membrana de filtración por medio de su superficie lateral cilíndrica de manera que el fluido puede pasar, en partes sin las partículas que han de filtrarse, radialmente hacia dentro al interior del cuerpo de la membrana de filtración.

El fluido purificado que pasa por las membranas de filtración, el fluido de salida, alcanzará el colector por medio del cual el fluido se recolecta y distribuye hacia la salida.

Esta disposición permite una filtración de un fluido con un diseño muy compacto, ya que todos los módulos de membrana de filtración están dispuestos en un único recipiente. Puede que sea necesario sólo un único... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Recipiente (1) de filtración que puede someterse a presión, particularmente de forma cilíndrica, que comprende:

- un elemento (2) de filtro, compuesto por una pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración dispuestos verticalmente, particularmente módulos de membrana de ultrafiltración, estando compuesto cada uno de los módulos (3) de membrana de filtración por una pluralidad de elementos de fibra hueca cilíndricos para filtrar un fluido que ha de filtrarse;

- un distribuidor (205) en un extremo inferior conectado a una entrada (207) para distribuir un fluido de entrada al elemento (2) de filtro;

-un colector (105) conectado a una salida (107) para recolectar un fluido de salida del elemento (2) de filtro;

en el que el elemento (2) de filtro está ubicado entre el distribuidor (205) y el colector (105) , en el que el distribuidor (205) está dispuesto para guiar fluido que ha de filtrarse a superficies exteriores cilíndricas de la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración, en el que la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración están colocados en un primer extremo por 15 medio de una placa (217) de soporte y en un segundo extremo por medio de una placa (109) de retención, en el que la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración están configurados de manera que se alimenta fluido que ha de filtrarse por medio de las superficies exteriores cilíndricas, en el que se proporciona una placa (702) de limpieza por arrastre, proporcionando la placa (702) de limpieza por arrastre orificios (704) para aire dirigidos hacia una superficie de los módulos (3) de membrana de filtración en el que la placa (702) de limpieza por arrastre proporciona perforaciones (120) vacías y en el que la placa (702) de limpieza por arrastre de aire tiene canales internos en paredes de las perforaciones (120) que son adecuados para guiar chorros de aire por medio de los orificios (704) para aire en perpendicular a los módulos (3) de membrana de filtración, caracterizado porque la placa (702) de limpieza por arrastre se alimenta de aire de limpieza por arrastre por medio de canales (701) de aire, en el que los canales (701) de aire se proporcionan desde una placa (903) de distribución inferior integrada en la placa (217) de soporte hasta la placa (702) de limpieza por arrastre.

2. Recipiente (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el distribuidor (205) está dispuesto sustancialmente como un paraboloide elíptico con una abertura para la conexión a la entrada (207) en una 30 punta del paraboloide elíptico; y/o el colector (105) está dispuesto sustancialmente como un paraboloide elíptico con una abertura para la conexión a la salida (107) en una punta del paraboloide elíptico.

3. Recipiente (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la placa (109) de retención y/o la placa (217) de soporte está (n) dispuesta (s) como un disco con rebajes (220) , teniendo cada rebaje (220) el tamaño de una sección transversal de uno de la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración, siendo la sección transversal perpendicular a un eje (A2) del respectivo módulo (3) de membrana de filtración.

4. Recipiente (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una placa (114) de guía está dispuesta como un disco con perforaciones (120) vacías, teniendo cada perforación (120) el tamaño de una sección transversal de uno de la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración, siendo la sección transversal perpendicular a un eje (A2) del respectivo módulo (3) de membrana de filtración.

5. Recipiente (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración tienen cada uno forma cilíndrica y están dispuestos en paralelo entre 45 sí, de manera que los módulos (3) de membrana de filtración se disponen en una estructura sustancialmente a modo de panal.

6. Recipiente (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el colector (105)

está dispuesto para guiar fluido filtrado descargado desde superficies superiores circulares de la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración hasta la salida (207) como el fluido de salida.

7. Recipiente (1) según la reivindicación 6, caracterizado porque la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración están configurados de manera que se filtra fluido que ha de filtrarse mediante membranas de la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración y de manera que el fluido filtrado se guía hacia las superficies superiores circulares de la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración para su descarga.

8. Recipiente (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el colector (105)

está dispuesto de manera que el fluido de salida se hace pasar a modo de embudo a una boquilla (207) 10 durante el funcionamiento.

9. Recipiente (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pluralidad de módulos (3) de membrana de filtración comprenden cada uno una pluralidad de membranas de filtración.

10. Recipiente (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada uno de los módulos (3) de membrana de filtración tiene forma cilíndrica.

11. Recipiente (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recipiente (1) comprende además canales (701) de aire para la limpieza por arrastre de aire y/o canales (700) para devolver fluido de limpieza durante el lavado a contracorriente.