[發(fā)明專利]一種減壓多效膜蒸餾方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010050560.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111111451B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂劍陽
• 申請（專利權(quán)）人: 呂劍陽
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明的目的是提供一種減壓多效膜蒸餾方法及其裝置，在膜蒸餾組合元件的內(nèi)部，熱料液自上而下流動，流動過程中發(fā)生負(fù)壓蒸發(fā)并被降溫；產(chǎn)生的蒸汽通過換熱壁對冷流體進行加熱而自身被冷凝；同時冷料液自下而上流動，在被換熱壁加熱的同時，發(fā)生負(fù)壓蒸發(fā)。熱料液的蒸發(fā)降溫與冷料液的被加熱升溫，是連續(xù)無級過程，可以實現(xiàn)高效的多效蒸發(fā)。本發(fā)明提出的減壓多效膜蒸餾方法，通過將膜蒸餾過程中產(chǎn)生水蒸汽的冷凝與料液的加熱過程相耦合,在高造水比條件下，具有較高的膜蒸餾通量，同時，可以顯著減少外加冷卻水用量。通過本發(fā)明設(shè)計的多效膜蒸餾過程，可以實現(xiàn)高效、低能耗的膜蒸餾過程，熱量回收率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜蒸餾方法及其裝置，尤其涉及一種用于高鹽度廢水濃縮處理、工業(yè)物料分離濃縮的減壓多效膜蒸餾方法及其裝置。

背景技術(shù)

膜蒸餾技術(shù)是膜技術(shù)與傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)相結(jié)合的新型液體分離技術(shù)，與普通蒸發(fā)器比較，膜蒸餾的一個最顯著的特征是單位體積內(nèi)的有效蒸發(fā)面積大，因而可以使裝置在常壓、較低溫度的蒸發(fā)過程中高效地運行，且設(shè)備采用塑料材料，避免了金屬材料在高鹽度物料處理時的腐蝕問題。膜蒸餾是一種采用疏水微孔膜，以膜兩側(cè)蒸汽壓力差為傳質(zhì)驅(qū)動力的膜分離過程。在微孔疏水膜兩側(cè)的蒸汽壓差的驅(qū)動下，水蒸汽從被加熱的料液一側(cè)穿過疏水膜后再被冷凝為液態(tài)的分離過程。由于膜的疏水性，只有水蒸汽能透過膜孔，料液以及溶解在其中的非揮發(fā)性溶質(zhì)無法穿過膜孔，所以膜蒸餾過程理論上可以對離子、大分子、膠體、細(xì)胞和其它非揮發(fā)物實現(xiàn)100％的脫除。微孔疏水膜在膜蒸餾過程中起兩相之間的支撐屏蔽作用。膜蒸餾過程可以處理濃度極高的水溶液，只要膜兩側(cè)維持適當(dāng)?shù)恼羝謮翰睿ふ麴s過程就可以進行，可以利用太陽能、地?zé)帷厝⒐S余熱和溫?zé)岬墓I(yè)廢水等廉價能源。

目前已經(jīng)發(fā)展出五種常見的膜蒸餾操作方式，有直接接觸式膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、氣掃式膜蒸餾、減壓膜蒸餾和吸收膜蒸餾。但是，由于分離過程中存在相變過程，至今為止，膜蒸餾技術(shù)都存在能耗高的問題。膜蒸餾過程中水蒸氣的相變熱約為2500kJ/kg，遠(yuǎn)大于水的比熱4.2kJ/kg.K。因此，膜蒸餾過程不僅需要外加熱源，還需要大量的外加冷卻水來冷凝膜蒸餾的蒸汽。因此，以適當(dāng)方式回收膜蒸餾過程中水蒸氣的相變熱，將其用于對料液的加熱，并減少冷卻水用量，是膜蒸餾技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用需要解決的關(guān)鍵問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點，提供一種減壓多效膜蒸餾方法及其裝置。利用化工多效蒸發(fā)原理，將膜蒸餾過程中產(chǎn)生水蒸汽的冷凝與料液的加熱過程相耦合,在大量減少冷卻水用量的同時，回收膜蒸餾過程中水蒸氣的相變熱，同步實現(xiàn)料液的濃縮與蒸發(fā)相變熱的充分利用，從而完成本發(fā)明的減壓多效膜蒸餾過程。

本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種減壓多效膜蒸餾裝置，包括膜蒸餾組合元件，所述膜蒸餾組合元件為疏水膜、換熱壁、疏水膜依次排列組成。

圓柱形膜蒸餾組合元件，中心是自上而下垂直流路的內(nèi)層疏水膜，所述的內(nèi)層疏水膜為中空纖維疏水膜或管式疏水膜，內(nèi)層疏水膜外面是換熱管，換熱管外面是自下而上流路的外層疏水膜，所述的外層疏水膜為管式疏水膜，三者由內(nèi)而外依次排列，構(gòu)成一個組合，一個或多個組合平行排列構(gòu)成一個管式膜蒸餾組合元件。

板框式膜蒸餾組合元件，由外層平板式疏水膜、換熱板、內(nèi)層平板式疏水膜、內(nèi)層平板式疏水膜、換熱板、外層平板式疏水膜依次平行排列構(gòu)成一個組合，一個或多個組合平行排列構(gòu)成一個平板式膜蒸餾組合元件。

無論是圓柱形膜蒸餾組合元件，還是板框式膜蒸餾組合單元，都可以將一個或多個膜蒸餾組合元件串聯(lián)，形成連續(xù)的長流道。