MÓDULOS DE MEMBRANA.

Módulos de membrana.

La invención se refiere a módulos de membrana y aplicaciones para ello.

En particular, la invención se refiere a la construcción de módulos de membrana para su uso en procesos de destilación, ósmosis directa e intercambio de calor.

Módulos de membrana Campo de la invención En general, la invención se refiere a los módulos de membrana y, más particularmente, a la fabricación y disposición de módulos de membrana y usos para ello.

Antecedentes Los sistemas de separación de fluidos basados en membranas (por ejemplo, ósmosis y pervaporación) en general son conocidos en la técnica anterior. En general, estos sistemas incluyen una cantidad de componentes que se conectan entre sí, lo que puede aumentar la complejidad y tamaño general de los sistemas. De manera adicional, la necesidad de conectar los varios componentes entre sí da como resultado la necesidad de aún más componentes (por ejemplo, válvulas, accesorios, etc.) y da como resultado inconvenientes adicionales para dichos sistemas (por ejemplo, costos de componentes adicionales y fugas de conexión) .

Además, estos sistemas convencionales tienden a disponerse para aplicaciones simples (por ejemplo, un tipo de proceso o pase simple) . Entonces, en los casos en los que se deben realizar múltiples procesos y/o se desean etapas adicionales de un único tipo de proceso, se requieren componentes y tuberías adicionales, aumentando así la complejidad y tamaño de los sistemas. Específicamente, se deberían conectar múltiples módulos en serie y/o en paralelo para adaptarse a una aplicación particular, y una vez que se construyen, no serían fáciles de modificar para, por ejemplo, dar cabida a un cambio en los requisitos del sistema o reparar un defecto.

Sumario Por consiguiente, puede ser deseable integrar múltiples procesos basados en membranas en módulos únicos para reducir las conexiones y el tamaño total de los sistemas. Los varios módulos de membrana de la presente invención permiten la fabricación y disposición de una variedad de sistemas basados en membranas en módulos únicos y simplificados que se montan fácilmente, minimizan las conexiones y dan como resultado unas plantas totales menores. El carácter modularizado de estos módulos de membrana permite además la posibilidad de intercambiar las membranas y/o montajes de membrana, facilitando el mantenimiento, la reparación y/o la adaptación de los módulos.

En un aspecto, la invención se refiere a un módulo de membrana que incluye una variedad de primeras placas de membrana, una variedad de segundas placas de membrana, una variedad de láminas de membrana y primera y segunda placas de recubrimiento. Cada placa de membrana incluye un mecanismo de interbloqueo ubicado alrededor de al menos una parte de una periferia de este y que define una entrada, una salida y una vía de flujo entre estas y una superficie plana que define una abertura formada allí. Se ubica al menos una lámina de membrana sobre la superficie plana de cada una de las primeras y segundas placas de membrana y corresponde a las aberturas formadas allí. La variedad de primeras y segundas placas de membrana se sujetan entre sí mediante sus mecanismos de interbloqueo y se disponen en un patrón alterno. La primera placa de cubierta se ubica debajo de las placas de membrana montadas y se sujeta a al menos una de las placas de membrana y la segunda placa de membrana se ubica sobre las placas de membrana montadas y se sujeta a al menos una de las placas de membrana.

En otro aspecto, la invención se refiere a un módulo de membrana que incluye una variedad de placas de membrana, una variedad de placas de membrana, una variedad de láminas de membrana y primera y segunda placas de recubrimiento. Cada placa de membrana incluye un cuerpo alargado con un primer extremo y un segundo extremo y una superficie básicamente plana que define una abertura ubicada generalmente en el centro, una primera entrada formada en la superficie básicamente plana y ubicada próxima al primer extremo del cuerpo alargado, una primera salida formada en la superficie básicamente plana y ubicada próxima al segundo extremo del cuerpo alargado, una segunda entrada formada en la superficie básicamente plana, una segunda salida formada en la superficie básicamente plana, un primer mecanismo de interbloqueo ubicado alrededor de al menos una parte de una periferia de un primer lado del cuerpo alargado y que define una primera vía de flujo entre la primera entrada y la primera salida, y un segundo mecanismo de interbloqueo ubicado alrededor de al menos una parte de la periferia de un segundo lado del cuerpo alargado y que define una segunda vía de flujo entre la segunda entrada y la segunda salida. Se ubica al menos una lámina de membrana sobre cada una de las placas de membrana y corresponde a las aberturas definidas por las superficies planas de estas. La variedad de placas de membrana se sujetan entre sí mediante los mecanismos de interbloqueo y se disponen desfasadas 180º en un patrón alterno, de modo que las primeras entradas y primeras salidas alternas estén en comunicación fluida y que las segundas entradas y segundas salidas alternas estén en comunicación fluida y que las primera y segunda vías de flujo alternen consecutivamente. La primera placa de cubierta se ubica debajo de las placas de membrana montadas y se sujeta a al menos una de las placas de membrana y la segunda placa de membrana se ubica debajo de las placas de membrana montadas y se sujeta a al menos una de las placas de membrana. En una realización, la segunda entrada se ubica próxima al primer extremo del cuerpo alargado y la segunda salida se ubica próxima al segundo extremo del cuerpo alargado. En otra realización, la segunda entrada se ubica próxima al segundo extremo del cuerpo alargado y la segunda salida se ubica próxima al primer extremo del cuerpo alargado.

En varias realizaciones de los siguientes aspectos, el módulo de membrana incluye al menos un montaje de distribuidor sujeto a las placas de membrana montadas para dirigir al menos dos corrientes de proceso dentro y fuera del módulo de membrana mediante las primeras y segundas entradas y salidas. En algunas realizaciones, al menos un montaje de distribuidor incluye un primer montaje de distribuidor ubicado en al menos una de las placas de recubrimiento y en comunicación fluida con las primeras y segundas entradas de las placas de membrana y un segundo montaje de distribuidor ubicado en al menos una de las placas de recubrimiento y en comunicación fluida con las primeras y segundas salidas de las placas de membrana. Los módulos de membrana pueden incluir entradas y salidas adicionales para adaptar múltiples corrientes de proceso y se puede usar cualquier cantidad de montajes de distribuidor para adaptarlas.

De manera alternativa o adicional, un montaje de módulo de membrana puede incluir una cubierta con primeras y segundas entradas y primeras y segundas salidas, donde el módulo de membrana se ubica dentro de la cubierta, de modo que la primera entrada y la primera salida de la cubierta estén en comunicación fluida con las primeras entradas de placa de membrana y las primeras salidas de placa de membrana y la segunda entrada y la segunda salida de la cubierta estén en comunicación fluida con las segundas entradas de placa de membrana y las segundas salidas de placa de membrana. En una o más realizaciones, la cubierta se puede fabricar de un material flexible o extensible de otro modo. Una cubierta flexible puede ser deseable en aplicaciones en las que se sumerge el módulo de membrana y se pueden “burbujear” fluidos a través del módulo. Los módulos de membrana también pueden incluir una variedad de láminas de malla, donde se ubica al menos una lámina de malla entre las placas de membrana contiguas, por ejemplo, pares de primeras y segundas placas de membrana. Las primera y segunda placas de recubrimiento se pueden sujetar entre sí mediante sujetadores mecánicos, fijando así el montaje de las primeras y segundas placas de membrana. En algunas realizaciones, las primeras y segundas placas de membrana pueden tener superficies superiores e inferiores y mecanismos de interbloqueo ubicados sobre las superficies tanto superior como inferior de cada placa de membrana.

En realizaciones adicionales, cada una de la variedad de placas de membrana puede incluir un material polimérico. La variedad de láminas de membrana puede incluir una o más membranas de ósmosis directa, membranas de intercambio de calor, membranas de contacto, membranas evaporadoras, membranas condensadoras y membranas absorbentes. En una realización, cada una de las membranas de ósmosis directa comprende un lado de alimentación y un lado de permeado que se orientan en las placas de membrana de modo que para cualesquiera dos placas de membrana contiguas, los lados de permeado estén enfrentados entre sí o los lados de alimentación estén enfrentados entre sí. En otra realización, una variedad de membranas de intercambio de calor se ubican en la variedad de primeras...

1. Un módulo de membrana que comprende:

una variedad de primeras placas de membrana, comprendiendo cada placa:

un mecanismo de interbloqueo ubicado alrededor de al menos una parte de una periferia de este y que define una entrada, una salida y una vía de flujo entre estas; y una superficie plana que define una abertura formada allí;

una variedad de segundas placas de membrana, comprendiendo cada placa:

un mecanismo de interbloqueo ubicado alrededor de al menos una parte de una periferia de este y que define una entrada, una salida y una vía de flujo entre estas; y una superficie plana que define una abertura formada allí;

una variedad de láminas de membrana, colocada cada lámina sobre la superficie plana de cada una de las primeras y segundas placas de membrana y que corresponde a las aberturas formadas allí, donde la variedad de primeras y segundas placas de membrana están fijadas las unas con las otras a través de sus mecanismos de interbloqueo y dispuestas en un patrón alterno; una primera placa de cubierta colocada debajo de las placas de membrana montadas y fijada a al menos una de las placas de membrana; y una segunda placa de cubierta colocada sobre las placas de membrana montadas y fijada a al menos una de las placas de membrana.

2. Un módulo de membrana que comprende:

una variedad de primeras placas de membrana, comprendiendo cada placa:

un cuerpo alargado que tiene un primer extremo, un segundo extremo y una superficie sustancialmente plana entre ellos que define una abertura ubicada generalmente en el centro de estos; una primera entrada formada en la superficie sustancialmente plana y colocada cerca del primer extremo del cuerpo alargado; una primera salida formada en la superficie sustancialmente plana y colocada cerca del segundo extremo del cuerpo alargado; una segunda entrada formada en la superficie sustancialmente plana; una segunda salida formada en la superficie sustancialmente plana; un primer mecanismo de interbloqueo dispuesto alrededor de al menos una parte de una periferia de un primer lado del cuerpo alargado y que define una primera vía de flujo entre la primera entrada y la primera salida; un segundo mecanismo de interbloqueo dispuesto alrededor de al menos una parte de la periferia de un segundo lado del cuerpo alargado y que define una segunda vía de flujo entre la segunda entrada y la segunda salida;

una variedad de láminas de membrana con al menos una lámina de membrana colocada sobre cada una de las placas de membrana y que corresponden a las entradas definidas por las superficies planas de estas; donde la variedad de placas de membrana se fijan entre sí mediante los mecanismos de interbloqueo y se disponen desfasadas 180º en un patrón alterno, de modo que las primeras entradas y primeras salidas alternas estén en comunicación fluida y que las segundas entradas y segundas salidas alternas estén en comunicación fluida y que las primera y segunda vías de flujo alternen consecutivamente; una primera placa de cubierta colocada debajo de las placas de membrana montadas y fijada a al menos una de las placas de membrana; y una segunda placa de cubierta colocada sobre las placas de membrana montadas y fijada a al menos una de las placas de membrana.

3. El módulo de membrana de la reivindicación 1 o 2, que comprende además al menos un montaje de distribuidor sujeto a las placas de membrana montadas para dirigir al menos dos corrientes de proceso dentro y fuera del módulo de membrana mediante las primeras y segundas entradas y salidas.

4. El módulo de membrana de la reivindicación 3, donde el al menos un montaje de distribuidor comprende:

un primer montaje de distribuidor colocado sobre al menos una de las placas de recubrimiento y en comunicación fluida con las primeras y segundas entradas de las placas de membrana; y un segundo montaje de distribuidor colocado sobre al menos una de las placas de recubrimiento y en comunicación fluida con las primeras y segundas salidas de las placas de membrana.

5. El módulo de membrana de la reivindicación 1, que comprende además una cubierta que comprende primeras y segundas entradas y primeras y segundas salidas, donde el módulo de membrana se ubica dentro de la cubierta, de modo que la primera entrada y la primera salida de la cubierta estén en comunicación fluida con las primeras entradas de placa de membrana y las primeras salidas de placa de membrana y la segunda entrada y la segunda salida de la cubierta estén en comunicación fluida con las segundas entradas de placa de membrana y las segundas salidas de placa de membrana.

6. El módulo de membrana de la reivindicación 1 o 2 que comprende además una variedad de láminas de malla colocadas entre placas de membrana adyacentes.

7. El módulo de membrana de la reivindicación 1 o 2, donde la primera y segunda placas de recubrimiento están fijadas entre sí mediante sujetadores mecánicos.

8. El módulo de membrana de la reivindicación 1 o 2, donde cada una de la variedad de placas de membrana comprende un material polimérico.

9. El módulo de membrana de la reivindicación 1 o 2, donde la variedad de láminas de membrana comprende membranas de ósmosis directa.

10. El módulo de membrana de la reivindicación 9, donde cada una de las membranas de ósmosis directa comprende un lado de alimentación y un lado de permeado y se orientan en las placas de membrana de modo que para cualesquiera dos placas de membrana contiguas, o bien los lados de permeado estén enfrentados o bien los lados de alimentación estén enfrentados.

11. El módulo de membrana de la reivindicación 1, donde la variedad de láminas de membrana comprenden una variedad de membranas de intercambio de calor y una variedad de membranas de contacto.

12. El módulo de membrana de la reivindicación 11, donde la variedad de membranas de intercambio de calor se ubican en la variedad de primeras placas de membrana y la variedad de membranas de contacto se ubican en la variedad de segundas placas de membrana.

13. El módulo de membrana de la reivindicación 2, donde la variedad de láminas de membrana comprende una variedad de membranas de intercambio de calor y una variedad de membranas de contacto, donde el intercambio de calor y las membranas de contacto se ubican sobre las placas de membrana en una forma alterna.

14. El módulo de membrana de la reivindicación 1 o 2, donde la variedad de láminas de membrana comprende al menos una de una membrana evaporadora, una membrana condensadora, una membrana absorbedora y una membrana de intercambio de calor.

15. El módulo de membrana de la reivindicación 1, donde cada una de las primeras y segundas placas de membrana comprende una superficie superior y una superficie inferior y los mecanismos de interbloqueo respectivos están colocados sobre las superficies tanto superior como inferior de cada placa de membrana.

16. Un módulo de membrana de devanado en espiral que comprende:

un tubo central que tiene un cuerpo alargado que define una entrada y una luz interna; un montaje de membrana que define una superficie interna y una superficie externa, donde la superficie interna está en comunicación fluida con la luz interna del tubo central; un tubo de extremo que tiene un cuerpo alargado que define una salida y una luz interna, donde la luz interna del tubo de extremo está en comunicación fluida con la superficie interna del montaje de membrana; y una cubierta que comprende una entrada y una salida y que define una cámara para recibir el tubo central, el montaje de membrana y el tubo de extremo, donde la cámara está en comunicación fluida con la superficie externa del montaje de membrana y está en aislamiento fluido de la entrada de tubo central y de la salida de tubo de extremo.

17. Un módulo de membrana que comprende:

una variedad de primeras placas de membrana, definiendo cada una una entrada, una salida y una abertura formada en una superficie plana de estas; una variedad de membranas de intercambio de calor, cada una fijada a una de la variedad de primeras placas de membrana y orientada para que cubra la abertura formada en la superficie plana de esta; una variedad de segundas placas de membrana, definiendo cada una una entrada, una salida y una abertura formada en una superficie plana de estas; y una variedad de membranas de contacto, cada una fijada a una de la variedad de segundas placas de membrana y orientada para que cubra la abertura formada en la superficie plana de esta; donde las primeras y segundas placas de membrana se montan de una manera alterna.

18. El módulo de membrana de la reivindicación 17, donde las primeras entradas de placa de membrana están en comunicación fluida.

19. El módulo de membrana de la reivindicación 17, donde las primeras salidas de placa de membrana están en comunicación fluida.

20. El módulo de membrana de la reivindicación 17, donde las segundas entradas de placa de membrana están en comunicación fluida. 10

21. El módulo de membrana de la reivindicación 17, donde las segundas salidas de placa de membrana están en comunicación fluida.