[發明專利]一種利用非金屬導熱中空纖維的壓汽蒸餾裝置及方法

無效

• 申請號: 201010031340.2
• 申請日: 2010-01-12
• 公開（公告）號: CN102125804A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 王麗;張鵬碩;董為毅
• 申請（專利權）人: 天津海之凰科技有限公司
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36;B01D3/00;C02F1/04
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技術領域

本發明涉及一種蒸發分離裝置，具體涉及壓汽蒸餾裝置及方法。

背景技術

壓汽蒸餾(Vapor?Compression?Distillation，VCD)技術是根據蒸汽被壓縮時溫度升高這一特性將蒸發器中沸騰溶液蒸發出來的二次蒸汽通過壓縮機的絕熱壓縮或利用其它方式(蒸汽噴射器等)將二次蒸汽加壓升溫作為加熱蒸汽再送回蒸發器的加熱室加熱物料液，而蒸汽本身則冷凝為液體水，蒸汽的潛熱得到了反復利用，其顯著優點是熱功效率高。壓汽蒸餾設備簡單、緊湊、造水比高、節能，應用于海水淡化、化工蒸發、廢水處理和蒸餾水生產等。但是由于其設備成本太高、易結垢、耐腐蝕性差等缺點妨礙了壓汽蒸餾技術的廣泛使用。為克服這些缺點，本發明研制出了一種利用非金屬導熱中空纖維的VCD裝置及方法，將能夠推動VCD技術的廣泛應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠顯著提高VCD效率、設備耐腐蝕性和降低其制造成本的技術與方法。

通常情況下，VCD裝置主要包括加熱/冷凝及蒸發系統、除霧設備、蒸汽增壓設備(如：蒸汽壓縮機、蒸汽噴射器等)、排出液(冷凝水及濃縮液)熱回收/補充料液預熱系統、熱量補充系統、泵及循環系統、監測控制系統、真空系統以及相關附屬設備。

本發明的技術方案主要包括：

1、VCD加熱/冷凝及蒸發系統中的加熱/冷凝器為非金屬中空纖維管式加熱器/冷凝器。

2、VCD冷凝水及濃縮液熱回收與補充料液預熱系統和熱量補充系統中的換熱器為非金屬中空纖維管式換熱器。

以上所述的非金屬中空纖維管式加熱器/冷凝器是指以非金屬導熱中空纖維為主體而構成的管式加熱器/冷凝器。

以上所述的非金屬中空纖維管式換熱器是指以非金屬導熱中空纖維為主體而構成的管式換熱器。

所述的非金屬導熱中空纖維的材質包括具有備良好導熱性、耐溫性、耐腐蝕性和良好機械性能的高分子材質、無機非金屬材料以及其復合材料、以及其與金屬所形成的復合材料。

所述的非金屬導熱中空纖維的的內徑為50～5000微米，厚度為0.01～3000微米。

所述的非金屬導熱中空纖維VCD能夠根據需要設計成多種不同形式，能夠單獨使用，也能夠同其它裝置與技術集成聯用，比如各種分離技術與設備、反應過程等，如：多效蒸發(餾)、多級閃蒸、精餾設備、結晶裝置、化學分離設備、樹脂分離裝置、萃取分離裝置、膜分離設備、化學以及生物反應工藝過程等。

一種利用上述非金屬導熱中空纖維VCD的方法，其特征在于包括以下過程：

如果被處理的液體含有大量懸浮物、凝膠、固體顆粒等不溶物，在進入非金屬導熱中空纖維VCD裝置前需要分離移除。

被加熱至預設溫度的料液在蒸發系統內蒸發，經除霧或未經除霧的蒸汽被增壓設備增壓增溫后進入非金屬中空纖維管式加熱器/冷凝器內加熱料液至較高溫度，同時蒸汽冷凝為蒸餾水；溫度提升后的料液在蒸發器內部分蒸發，與此同時料液也降至較低溫度，然后再被具有較高溫度的水蒸氣通過非金屬中空纖維管式加熱器/冷凝器加熱至較高溫度，繼續進行料液的蒸發、蒸汽的增壓增溫、料液加熱和蒸汽冷凝的過程，如此過程連續重復進行，料液被不斷濃編，冷凝水不斷產生。

在料液的VCD過程中能夠同時獲得蒸餾水和濃縮液甚至部分固體結晶物。

從VCD主體裝置中排出的蒸餾水和濃縮液都具有較高的溫度，為回收這部分熱量利用非金屬中空纖維管式換熱器同補充料液進行熱交換，料液被加熱至較高的溫度后進入VCD系統進行蒸發。

VCD系統所需的補充熱量可通過附設的加熱器或引入蒸汽而得到補充。

本發明的非金屬導熱中空纖維VCD裝置和方法能夠有效克服常規VCD易腐蝕、結垢的問題，同時能夠顯著降低設備成本、減小體積?和較大程度地提高工作效率。

具體實施方式

本實施方式中列舉了5種代表性的非金屬導熱中空纖維VCD裝置，具體見附圖1至5，而實際應用中不僅限于此5種形式。

附圖說明：1、中空纖維加熱器；2、蒸發室；3、蒸汽壓縮機；4、中空纖維換熱器；5、蒸餾水；6、原料液；7、濃排液；8、真空裝置；9、U型管；10、加熱器；11、噴淋器；12、噴射器；13、高壓蒸汽；14、除霧器。

圖1是一種內置式非金屬導熱中空纖維換熱器VCD工藝裝置示圖。

圖2是一種外置式非金屬導熱中空纖維換熱器VCD工藝裝置示圖。

圖3是一種非金屬導熱中空纖維噴淋式VCD工藝裝置示圖。

圖4是一種非金屬導熱中空纖維多效VCD工藝裝置示圖。