[發明專利]一種高效耦合式膜蒸餾組件裝置及方法

無效

• 申請號: 201110242296.4
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102949936A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 董為毅;王麗;位永紅;叢凱麗
• 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;B01D63/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種分離裝置，具體涉及膜蒸餾組件裝置及方法。

背景技術

膜蒸餾(Membrane?Distillation以下簡稱MD)技術，兼具了蒸餾法和膜法的優點，是一種在脫鹽、濃縮、結晶、分離、水處理等領域具有廣泛應用前景的技術。

由于相變的原因MD被認為是一種熱耗較高的技術，在具備廢熱或廉價熱源的條件下具有成本優勢。為提高MD熱利用效率和生產效率，本發明研制出了一種兼具高效熱量回收功能的膜蒸餾組件裝置及方法，能夠顯著降低MD水處理過程中的熱耗和運行成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠顯著提高熱利用效率和膜效率的膜蒸餾組件裝置及方法。

本發明的技術方案包括膜蒸發和熱量回收兩個部分。

如圖1所示，膜蒸餾組件裝置的核心部分是由一個及一個以上并列排放的組件單元組組成的，其特征在于組件單元組是由一個及一個以上并列排放的組件單元組成的，組件單元是由一個及一個以上平行排列的疏水性中空纖維微孔膜層組成的膜蒸發單元和由兩個平行排放的平板式換熱層組成的熱回收單元共同構成的。

所述疏水性中空纖維微孔膜層是由多個疏水性中空纖維微孔膜平行排列而成的。

所述組件單元內平板式換熱層之間襯以網狀支撐層、中空纖維微孔膜層之間、平板式換熱層與中空纖維微孔膜層之間也可以襯以網狀支撐層；所述網狀支撐層內含有液體流道，且具有良好的耐溫性及耐腐蝕性能。

在組件單元的兩端，中空纖維微孔膜之間及其與平板式換熱層之間是密封的；組件單元內相鄰的平板式換熱層的兩側是密封的，形成密閉的液體通道。

所述的膜蒸餾組件裝置，其結構特征可表述為：在第一級組件單元組內所有組件單元中并列排放的膜蒸發單元的同側端口處設料液總進口，其中每個組件單元的膜蒸發單元另一端的料液出口與其同側的熱回收單元相連通，而熱回收單元的總料液出口與其同側第二級組件單元組的膜蒸發單元的料液進口相連通，該組件單元組所屬組件單元的膜蒸發單元的料液出口與其同側的熱回收單元相連通；以此類推，上一級組件單元組熱回收單元的料液出口與其下一級組件單元組內膜蒸發單元的料液進口相連通，每一級組件單元組內組件單元的膜蒸發單元的料液出口都與其同側的熱回收單元相連通；直到最后一級組件單元組，其熱回收單元的料液出口作為組件裝置的最終料液出口。

所述的組件裝置還包括設置于組件槽體上且位于熱回收單元下側的冷凝液排放口；不同的冷凝液排放口與一個冷凝液排放管道相連接。

所述組件裝置不僅能夠設計和制造成長方形、方形組件形式，而且能夠設計和制造成圓形組件及其它形狀的組件形式。

一種利用上述組件裝置的膜蒸餾方法，其特征在于包括以下過程：

經過預處理的料液被加熱裝置加熱至50-100℃后通過組件裝置的料液進口輸入到組件裝置內，料液在流過疏水性中空纖維微孔膜表面的過程中蒸發產生蒸氣，蒸氣通過膜孔到達相鄰的平板式換熱層，在此與熱回收單元內流動的更低溫度的料液進行熱交換，料液被加熱至更高的溫度，同時蒸氣被冷凝為液體，冷凝液從下側的冷凝液排放口排出。

料液在流經疏水性中空纖維微孔膜表面的過程中由于液體的蒸發，其溫度呈下降趨勢，同時沿料液流動方向蒸氣的溫度也呈下降趨勢，在膜蒸發單元的料液出口處料液溫度和蒸氣溫度都達到了最低；低溫料液從膜蒸發單元的料液出口進入相鄰的熱回收單元，與膜蒸發單元內的料液形成逆流，在熱回收單元內料液不斷被從中空纖維微孔膜內釋出的蒸氣所加熱提升至更高的溫度，從熱回收單元內流出的具有較高溫度的料液再次進入下一級組件單元組，進行著同樣的蒸發、冷凝、加熱的過程。

從最后一級組件單元組內排出的具有較高濃度的料液，可根據需要再次被加熱后循環進入組件裝置進一步蒸發、濃縮。

從組件裝置下側冷凝液排放口排出的冷凝液和少量低溫蒸氣可通過換熱裝置與補充料液、冷卻液進行換熱以回收更多的熱量和獲得更多的冷凝液。

在組件裝置運行過程中，真空裝置可與組件裝置冷凝液排放口處的換熱裝置相連接，使組件裝置內產生一定的負壓以提高膜蒸餾效率。

根據規模要求，可通過增加組件裝置內組件單元組及組件單元的數量以及組件單元內膜面積和熱回收單元的面積來提高單位組件裝置的料液處理量，通過并聯多套組件裝置實現較大規模的料液處理。

由此可知在本發明的組件裝置內同時進行著膜蒸餾和熱量回收的過程，具有蒸發效率和熱回收率高、節能、設備集成化程度高、操作成本低等優點。

附圖說明