[實(shí)用新型]一種新型恒溫管式膜組件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920008991.2
• 申請(qǐng)日: 2009-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201543385U
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小明;雷騫;呂高孟;索繼栓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中科院嘉興中心成都有機(jī)所分中心;中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司
• 主分類號(hào): B01D63/06
• 分類號(hào): B01D63/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種新型恒溫管式膜組件，適用于滲透汽化、蒸汽滲透、微濾、超濾、反滲透、納濾、電滲析等膜分離過(guò)程，也可適用與膜分離與催化反應(yīng)相結(jié)合以強(qiáng)化酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)等的催化膜反應(yīng)器。

背景技術(shù)

滲透汽化(pervaporation，簡(jiǎn)稱PV，又稱為滲透蒸發(fā))和蒸汽滲透(Vapor?Permeation，簡(jiǎn)稱VP)是一種新型膜分離技術(shù)。該技術(shù)用于液體混合物的分離，其突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠以低能耗實(shí)現(xiàn)蒸餾、萃取、吸附等傳統(tǒng)的方法難于完成的分離任務(wù)。它特別適于蒸餾法難于分離或不能分離的近沸點(diǎn)、恒沸點(diǎn)混合物以及同分異構(gòu)體的分離；對(duì)有機(jī)溶劑及混合溶劑中少量、微量水的脫除及廢水中少量有機(jī)污染物的分離具有明顯的技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)；還可以同生物及化學(xué)反應(yīng)耦合，將反應(yīng)生成物不斷脫除，使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率明顯提高。所以，滲透汽化技術(shù)在醫(yī)藥化工及相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景及市場(chǎng)。它是目前處于發(fā)展期的新型分離技術(shù)，國(guó)際學(xué)術(shù)界的專家們稱之為二十一世紀(jì)最有前途的高技術(shù)之一。

滲透汽化膜分離過(guò)程研究和應(yīng)用比較成熟的大部分是有機(jī)高分子膜，但是由于有機(jī)膜在熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性等方面具有很大的局限性，其應(yīng)用范圍受到很大的限制。與有機(jī)膜相比，無(wú)機(jī)陶瓷膜在這些方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，近20多年以來(lái)，無(wú)機(jī)膜的制備和滲透汽化分離過(guò)程的開(kāi)發(fā)是國(guó)內(nèi)外膜科學(xué)家和工程技術(shù)人員的研究熱點(diǎn)。在眾多無(wú)機(jī)膜中，沸石分子篩膜因具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和強(qiáng)的吸附性能而備受關(guān)注。如JP2003-210950，CN1597072，CN1274396C等均報(bào)道了高性能NaA分子篩膜的制備方法，所制備的NaA分子篩膜可以用于含水共沸有機(jī)物的滲透汽化脫水。

無(wú)機(jī)陶瓷膜，特別是分子篩膜大多數(shù)情況下是以氧化鋁管或其它陶瓷管為載體通過(guò)水熱合成法制備得到的。在滲透汽化膜分離過(guò)程中，透過(guò)組分蒸發(fā)所需要的熱量來(lái)自于原料液，由于膜的滲透汽化分離性能與溫度密切相關(guān)，隨著溫度的降低，膜的通量和處理能力將大幅度降低。因此，膜組件的形式直接影響分離過(guò)程的效率。一般情況下，原料液預(yù)熱到一定溫度后進(jìn)入膜組件，隨著原料液在膜表面和組件中的流動(dòng)，滲透組分汽化帶走熱量導(dǎo)致原料液的溫度降低和膜分離效率的衰減。通常是將通過(guò)一個(gè)或數(shù)個(gè)膜組件的原料液再次進(jìn)行加熱以保持高的分離效率。這種膜組件的缺點(diǎn)是需要額外換熱器，溫度極化效應(yīng)導(dǎo)致膜分離性能的降低，從而增加了分離的成本和設(shè)備。滲透汽化或汽化滲透過(guò)程是一個(gè)傳質(zhì)和傳熱同時(shí)存在的分離過(guò)程，和其他過(guò)程類似，也將產(chǎn)生濃度極化和溫度極化現(xiàn)象，所以原料液在膜面上的流動(dòng)狀態(tài)是影響分離過(guò)程的重要因素。增加料液流動(dòng)的湍流程度，減少濃度邊界層和溫度邊界層，保證流體在膜面分布更均勻，可以減少濃度和溫度極化對(duì)膜分離性能的影響。為了降低管式膜滲透汽化分離過(guò)程中的溫度極化和濃度極化效應(yīng)導(dǎo)致分子性能的降低，設(shè)計(jì)和改進(jìn)膜組件顯得尤為重要，CN1795041、JP2003-93843和JP2003-93844均提出了新型的滲透汽化膜組件，部分的降低了了分離過(guò)程中的溫度極化對(duì)分離性能的影響，但是并未降低膜分離過(guò)程中的濃度極化，同時(shí)單位膜組件體積裝填的膜面積低，這將增加膜分離設(shè)備的體積，增加制備成本。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)無(wú)機(jī)膜，特別是分子篩膜滲透汽化分離過(guò)程中的溫度極化和濃度極化效應(yīng)導(dǎo)致膜分離性能降低和操作成本增加等技術(shù)問(wèn)題，提供一種新型恒溫管式膜組件，該膜組件可以用于滲透汽化、蒸汽滲透、微濾、超濾、反滲透、納濾、電滲析等膜分離過(guò)程，也可以用于膜分離與催化反應(yīng)相結(jié)合以強(qiáng)化酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)等的催化膜反應(yīng)器。

本實(shí)用新型提供一種新型恒溫管式膜組件，其特征在于膜組件由管狀膜16、組件封頭11、組件外殼17和組件加熱腔33等部分構(gòu)成。其中管狀膜16與密封墊圈15緊密連接，然后由法蘭14固定在組件法蘭13上。原料液通過(guò)進(jìn)口21進(jìn)入分離腔體23和由管狀膜16與加熱腔33形成的環(huán)形夾層24中。管狀膜及原料液通過(guò)加熱腔33中的恒溫加熱介質(zhì)直接加熱，供給滲透組分汽化所需要的熱量。滲余液由出口23排除進(jìn)入下一級(jí)膜組件，透過(guò)管狀膜的滲透蒸汽通過(guò)驅(qū)動(dòng)腔體12排出。加熱腔中的加熱介質(zhì)通過(guò)外部的換熱器加熱后經(jīng)由進(jìn)口31和出口32在腔體內(nèi)高速循環(huán)流動(dòng)以保持恒溫狀態(tài)。

本實(shí)用新型提供一種新型恒溫管式膜組件，其特征在于所述膜組件的材質(zhì)可以為不銹鋼材料，也可以為有機(jī)玻璃，工程塑料，ABS樹(shù)脂等任何易于加工和成型的材料。

本實(shí)用新型提供一種新型恒溫管式膜組件，其特征在于所述管狀膜可以為分子篩膜，也可以其它任何無(wú)機(jī)陶瓷膜。