Dispositivo para filtrar y separar fluidos mediante membranas de hilos huecos.

Dispositivo (10) para filtrar y separar fluidos (15) mediante membranas (13) realizadas como membranas de hiloshuecos,

en particular según el método de la ultrafiltración, de la ósmosis inversa y de la nanofiltración, quecomprende una entrada (14) para el fluido (15) a separar conducido al dispositivo (10) y una salida (16) para evacuarel permeato (17) generado en el dispositivo (10) y una salida (18) para el retentato (19), que forma sustancialmenteuna unidad de separación (11), estando previsto un recipiente (20), en el que quedan alojadas al menos dosunidades de separación (11) conectadas entre sí, estando prevista una entrada (22) para la alimentación del fluido(21) a separar a las al menos dos unidades de separación (11), caracterizado porque cada unidad de separación(11) presenta una carcasa (12), en la que las membranas (13) que pueden realizarse como membranas de hiloshuecos o también como membranas capilares están dispuestas entre dos placas terminales (120, 121) dispuestas adistancia entre sí y porque está prevista una entrada (22) común para la alimentación del fluido (21) a separar a lostubos (122) que presentan taladros (123) y que pasan respectivamente por las dos unidades de separación (11), queestán conectados mediante los taladros (123) con el interior de la carcasa, evacuándose el retentato (19) en la salida(18) de un extremo del tubo (122) y el permeato (17) a través de los extremos abiertos de la membranas de hiloshuecos (13).

Dispositivo para filtrar y separar fluidos mediante membranas de hilos huecos La invención se refiere a un dispositivo para filtrar y separar fluidos mediante membranas realizadas como membranas de hilos huecos, en particular según el método de la ultrafiltración, de la ósmosis inversa y de la nanofiltración, que comprende una entrada para el fluido a separar conducido al dispositivo y una salida para evacuar el permeato generado en el dispositivo y una salida para el retentato, que forma sustancialmente una unidad de separación, estando previsto un recipiente en el que quedan alojadas al menos dos unidades de separación conectadas en serie, estando prevista una entrada para la alimentación del fluido a separar a las al menos dos unidades de separación.

Se conoce un dispositivo de este tipo (documento US-A-5 137 631) . En este dispositivo de separación por membranas conocido, al igual que en múltiples otros dispositivos de separación por membranas convencionales es conocido disponer en un tubo de presión una pluralidad de haces de membrana de hilos huecos separados, estando formadas distancias radiales, llamados allí “spaces” entre su haz periférico dispuesto más en el exterior y la pared interior del recipiente a presión. Los haces de membranas de hilos huecos no necesitan ninguna estabilización en el sentido de una envoltura con materiales elásticos, puesto que gracias a la ausencia de una envoltura es posible que el medio a separar alimentado pueda fluir desde todos lados alrededor de las distintas membranas de hilos huecos del haz correspondiente, sin barreras ni resistencias. El fluido a separar alimentado al dispositivo conocido entra en un orificio de entrada circular de un perno de tensión que pasa por el dispositivo y entra a través de perforaciones realizadas en las paredes en los haces correspondientes de membranas de hilos huecos, es decir, fluye allí al espacio entre la pared interior del recipiente a presión y la capa exterior del haz de membrana de hilos huecos correspondiente.

Los dispositivos de este tipo se conocen en las formas de realización más diversas en el estado de la técnica y se usan para las tareas de separación más diversas de distintas mezclas de fluidos en el campo industrial, en barcos, en plataformas de exploración en el mar, en buques de guerra, en la construcción de automóviles, en la construcción de aviones, pero también en el área privada, concretamente cuando se trata de descomponer las mezclas de fluidos en sus componentes. Por ejemplo se usan dispositivos del tipo indicado al principio de forma estacionaria, pero también en unidades móviles, como barcos y similares, cuando se trata, por ejemplo de desalinizar agua de mar, para obtener agua dulce como agua potable o agua sanitaria. No obstante, los dispositivos de este tipo, se usan también de forma estacionaria, para separar por ejemplo agua de infiltración que se forma en vertederos de componentes nocivos de la mezcla de tal modo que el agua depurada pueda dejarse salir sin dudas al entorno.

Un campo muy amplio para la aplicación de dispositivos de este tipo es la separación de mezclas de fluidos gaseosos, siendo un campo de aplicación importante la petroquímica, para separar por ejemplo del gas natural los gases inertes contenidos en distintas proporciones en el mismo o para separar de la mezcla gaseosa de aire e hidrocarburos gaseosos, como gasolina y similares la gasolina de forma licuada, formándose las mezclas de este tipo por ejemplo en grandes depósitos de gasolina o tanques por encima del nivel del líquido de la gasolina, siendo el objetivo recuperar la parte de gasolina mediante la separación por membranas.

Las membranas usadas para ello son por lo general membranas poliméricas, generalmente conocidas en el ámbito técnico, estando disponibles para la tarea de separación respectivamente deseada distintas membranas adecuadas, que pueden cumplir la tarea de separación deseada.

Los dispositivos del tipo indicado al principio se instalan sustancialmente de forma independiente del tipo de medio o mezcla de fluidos a separar por lo general en disposiciones conectadas en serie y/o en paralelo, para poner a disposición para la tarea de separación respectivamente deseada una superficie de membrana suficientemente grande. En el ámbito técnico, se habla en muchos casos de módulos de separación que deben estar conectados entre sí para la tarea de separación deseada. Esto requiere mucho trabajo para la planificación y construcción, puesto que cada dispositivo o cada módulo de separación debe conectarse con el otro módulo de separación, concretamente mediante costosas instalaciones de tubos, concretamente no sólo para el medio a separar, es decir la mezcla de fluidos, sino también para el permeato que sale de los múltiples dispositivos montados y conectados entre sí y también para el retentato, que también sale de los mismos.

En el caso de la ultrafiltración, el permeato se denomina también filtrado.

Estas uniones de tubos deben satisfacer unos requisitos muy estrictos de estanqueidad, puesto que deben ser estancas en todas las condiciones de presión y temperatura posibles que pueden producirse o han de esperarse al usarse dispositivos de este tipo, de modo que se evite una mezcla de los tres componentes, como del medio a separar alimentado, del permeato y del retentato. Si tiene lugar una mezcla de sólo dos componentes, el dispositivo o los múltiples dispositivos conectados entre sí no sirven y hay que desmontarlos, limpiarlos, estanqueizarlos nuevamente y volver a conectarlos, lo cual es muy costoso. Esto requiere mucho tiempo, lo cual influye directamente en los costes a invertir, además del grado inaceptable de falta de fiabilidad de las disposiciones de dispositivos de este tipo.

Por lo tanto, la presente invención tiene el objetivo de poner a disposición un dispositivo del tipo indicado al principio, en el que puedan unirse una pluralidad de dispositivos conectados de tal modo entre sí que puedan reducirse los costes para la conexión de estos dispositivos a un mínimo, pudiendo aumentarse significantemente la fiabilidad de los dispositivos de este tipo en el servicio en comparación con los dispositivos conocidos, también con el objetivo de minimizar los costes de fabricación de las disposiciones de dispositivos de este tipo y de minimizar también el espacio ocupado hasta ahora, de modo que puedan reducirse considerablemente los costes de fabricación y mantenimiento, y también los costes desmontaje y desmontaje, aumentándose en conjunto la seguridad en el servicio.

El objetivo se consigue según la invención porque cada unidad de separación presenta una carcasa, en la que están dispuestas las membranas que pueden realizarse como membranas de hilos huecos o también como membranas capilares entre dos placas terminales dispuestas a distancia entre sí y porque está prevista una entrada común para la alimentación del fluido a separar a las tubos que pasan respectivamente por las dos unidades de separación, que presentan taladros, que están conectados mediante los taladros con el interior de la carcasa, evacuándose el retentato en la salida de un extremo del tubo y el permeato mediante los extremos abiertos de la membranas de hilos huecos.

La ventaja de la solución según la invención es que pueden acoplarse o conectarse entre sí al menos dos unidades de separación sin esfuerzo de instalación para los tubos, sin que sean necesarias uniones de tubos independientes para la alimentación del medio a separar, es decir, del fluido, llamado entre los profesionales también “feed”. Las dos unidades de separación se introducen sólo en el recipiente y se acoplan a los medios de unión previamente instalados en el recipiente. Esta instalación garantiza que sea posible permanentemente una conexión estanca a presión entre la entrada para el medio a separar y desde allí a las dos unidades de separación. Además, para al menos dos unidades de separación no es necesario ningún esfuerzo de instalación, lo cual hace que se reduzcan drásticamente las posibilidades de la aparición de faltas de estanqueidad, además de conseguirse una reducción de peso considerable del dispositivo en conjunto en comparación con los dispositivos conocidos. La solución según la invención permite aplicaciones del dispositivo que hasta ahora no eran posibles, gracias a las medidas exteriores y el peso fuertemente reducidos, por ejemplo en unidades móviles, pero también en plataformas marítimas, donde se trata de reducir cualquier peso adicional, lo cual también es válido para el volumen en el espacio necesario para el dispositivo. El dispositivo según la invención puede conectarse nuevamente a modo de un principio modular con una pluralidad... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (10) para filtrar y separar fluidos (15) mediante membranas (13) realizadas como membranas de hilos huecos, en particular según el método de la ultrafiltración, de la ósmosis inversa y de la nanofiltración, que comprende una entrada (14) para el fluido (15) a separar conducido al dispositivo (10) y una salida (16) para evacuar el permeato (17) generado en el dispositivo (10) y una salida (18) para el retentato (19) , que forma sustancialmente una unidad de separación (11) , estando previsto un recipiente (20) , en el que quedan alojadas al menos dos unidades de separación (11) conectadas entre sí, estando prevista una entrada (22) para la alimentación del fluido

(21) a separar a las al menos dos unidades de separación (11) , caracterizado porque cada unidad de separación

(11) presenta una carcasa (12) , en la que las membranas (13) que pueden realizarse como membranas de hilos huecos o también como membranas capilares están dispuestas entre dos placas terminales (120, 121) dispuestas a distancia entre sí y porque está prevista una entrada (22) común para la alimentación del fluido (21) a separar a los tubos (122) que presentan taladros (123) y que pasan respectivamente por las dos unidades de separación (11) , que están conectados mediante los taladros (123) con el interior de la carcasa, evacuándose el retentato (19) en la salida

(18) de un extremo del tubo (122) y el permeato (17) a través de los extremos abiertos de la membranas de hilos huecos (13) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el recipiente (20) está realizado de tal modo que las unidades de separación (11) están dispuestas sustancialmente una tras otra en un eje del recipiente (23) .

3. Dispositivo según una o las dos reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la entrada (22) para el fluido (21) a separar está dispuesta de tal modo en el recipiente (20) que de la misma puede conducirse el fluido (21) al mismo tiempo tanto a una unidad de separación (11) como a la otra unidad de separación (110) .

4. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el recipiente (20) está realizado sustancialmente de forma tubular.

5. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recipiente (20) presenta una sección transversal sustancialmente circular.

6. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el recipiente (20) está realizado como tubo sustancialmente lineal.

7. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en lugares (24, 240) sustancialmente opuestos del recipiente (20) está prevista respectivamente una entrada (22, 220) para el fluido (21) a separar.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque los lugares (24, 240) de las entradas (22, 220) están posicionados sustancialmente de forma central respecto a la extensión longitudinal (25) del recipiente (20) .

9. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las salidas (26, 260) para el permeato (27) están dispuestas en extremos (28, 280) sustancialmente opuestos del recipiente (20) .

10. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las salidas (29, 290) para el retentato (30) estén dispuestas en la zona de extremos (28, 280) sustancialmente opuestos, en una dirección sustancialmente transversal respecto a la carcasa del recipiente (31) .

11. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el recipiente (20) está hecho de plástico.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el plástico es plástico reforzado con fibras de carbono y/o con fibras de vidrio.

13. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la carcasa (12) y/o los elementos terminales (120, 121) de los dos lados de la unidad de separación (11) están hechos de metal.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque al menos los dos elementos terminales (120, 121) a los dos lados están hechos de titanio.

15. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la carcasa del recipiente

(31) puede dividirse en al menos dos elementos de carcasa del recipiente (310, 311) , que están unidos entre sí mediante medios de unión.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque los medios de unión son zonas roscadas o uniones a bayoneta realizadas en los elementos de la carcasa del recipiente (310, 311) .

17. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque las entradas (22, 220) para el fluido (21) y/o las salidas (26, 260) para el permeato (27) y/o las salidas (29, 290) para el retentato (30) están hechas de metal.

18. Dispositivo según la reivindicación 17, caracterizado porque el metal es acero.

19. Dispositivo según la reivindicación 17, caracterizado porque el metal es titanio.