減壓多效膜蒸餾方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種減壓多效膜蒸餾方法及其裝置，裝置包括多級膜蒸餾組合元件、循環(huán)水泵、真空泵、循環(huán)加熱水槽、換熱器、產(chǎn)水泵、氣液分離容器及連接管；膜蒸餾組合元件中設(shè)自上而下垂直流路的疏水膜和自下而上垂直流路的換熱管；各個膜蒸餾組合元件間設(shè)料液連接管和產(chǎn)水連通管；方法包括料液流過膜蒸餾組合元件疏水膜流路時，在殼程負壓作用下，發(fā)生膜蒸餾；蒸發(fā)的水蒸氣進入殼程與換熱管管壁接觸，釋放出相變熱被冷凝，成為膜蒸餾產(chǎn)水；疏水膜流路中未蒸發(fā)料液，被蒸發(fā)降溫后，流過換熱管，吸熱升溫后進下級膜蒸餾組合元件疏水膜流路；由此逐級進行，使料液逐級濃縮后排放；同步實現(xiàn)料液濃縮與蒸發(fā)相變熱充分利用，完成減壓多效膜蒸餾。
【專利說明】減壓多效膜蒸餾方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜蒸餾方法及其裝置，尤其涉及一種用于水凈化處理、化工分離濃縮液體與水淡化的減壓多效膜蒸餾方法及其裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]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下的腐蝕問題。與反滲透相比，膜蒸餾是熱驅(qū)動過程，操作壓力低，因此設(shè)備費用也低，而且，膜蒸餾的操作壓力低，脫鹽率高，膜污染程度輕，對預(yù)處理的要求低。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。在膜蒸餾的過程中，同時發(fā)生傳熱與傳質(zhì)兩種過程，溫差極化與溫差極化現(xiàn)象也會同時產(chǎn)生，從而對膜蒸餾的過程產(chǎn)生不利的影響。
[0003]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)臏夭?，膜蒸餾過程就可以進行，可以利用太陽能、地?zé)?、溫泉、工廠余熱和溫?zé)岬墓I(yè)廢水等廉價能源。
[0004]膜蒸餾技術(shù)具有操作壓力低，可得到99.99%的脫鹽率和在良好操作條件下高于反滲透的水通量，顯示了它作為反滲透技術(shù)的替代(大規(guī)模純水制備)或補充技術(shù)(如用于船舶飲用水等)的應(yīng)用潛力，在降低投資和運行費用，提高水的利用率，減少濃水排放方面，可望取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0005]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，至今為止，膜蒸餾技術(shù)都存在能耗高、疏水膜潤濕后難以干燥等問題。如直接接觸式膜蒸餾雖然工藝設(shè)備簡單，但由于冷熱源直接接觸，使設(shè)備運行能耗較高；減壓膜蒸餾雖然膜通量較大，但對疏水膜強度要求較高，并且容易產(chǎn)生疏水膜親水化滲漏問題；氣隙式膜蒸餾和氣流吹掃式膜蒸餾則通量較低；吸收膜蒸餾則存在吸收劑的再利用等問題。
[0006]膜蒸餾過程中水蒸氣的相變熱約為2600kJ/kg，遠大于水的比熱4kJ/kg.K。因此，膜蒸餾過程需要大量的外加冷卻水來冷凝膜蒸餾的蒸汽，若以料液作為冷卻水，將膜蒸餾過程中產(chǎn)生的水蒸氣通過換熱器與料液直接交換，如氣隙式膜蒸餾，則料液不能全部吸收蒸汽潛熱，為了提高造水比，必須降低疏水膜面與換熱壁面間的溫度差，這樣則導(dǎo)致膜蒸餾通量低。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，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】

[0007]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點，而提供一種減壓多效膜蒸餾方法及其裝置，借鑒氣隙式膜蒸餾原理，將膜蒸餾過程中的水蒸汽冷凝與料液加熱過程耦合，回收膜蒸餾過程中水蒸氣的相變熱，利用液體減壓多效蒸發(fā)原理，實現(xiàn)料液的蒸發(fā)降溫、吸收相變熱升溫、再次蒸發(fā)降溫、再次吸收相變熱升溫……，由此多級循環(huán)，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。
[0008]本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0009]本發(fā)明減壓多效膜蒸餾裝置，其特征在于，包括多級膜蒸餾組合元件、循環(huán)水泵、真空泵、循環(huán)加熱水槽、換熱器、產(chǎn)水泵、氣液分離容器以及相互之間的連接管；該膜蒸餾組合元件中設(shè)置自上而下垂直流路的疏水膜和自下而上垂直流路的換熱管；各個膜蒸餾組合元件之間設(shè)有料液連接管和產(chǎn)水連通管。
[0010]前述的減壓多效膜蒸餾裝置，其中，所述循環(huán)水泵設(shè)置在循環(huán)加熱水槽出水口與第一級膜蒸餾組合元件進水口之間的料液連接管上；循環(huán)加熱水槽進水口與末級膜蒸餾組合元件換熱管出水口之間設(shè)有料液連接管；
[0011]該末級膜蒸餾組合元件與外接換熱器管程借助膜蒸餾產(chǎn)水連通管連接；外接換熱器殼程進口與原水管連接，殼程出口通過連接管與末級膜蒸餾組合元件換熱管進口接通；末級膜蒸餾組合元件設(shè)有濃水排出口連接濃水排出管；
[0012]所述氣液分離容器分別通過產(chǎn)水連通管與外接換熱器管程出口和真空泵連接，且設(shè)有產(chǎn)水口連接膜蒸餾產(chǎn)水排出管，該膜蒸餾產(chǎn)水排出管上設(shè)有產(chǎn)水泵。
[0013]前述的減壓多效膜蒸餾裝置，其中:所述多級膜蒸餾組合元件為2至50。
[0014]前述的減壓多效膜蒸餾裝置，其中:所述每一級膜蒸餾組合元件殼程內(nèi)的產(chǎn)水連通管進出口液位存在高度差。
[0015]前述的減壓多效膜蒸餾裝置，其中:所述每隔三至五級膜蒸餾組合元件之間的料液連接管上設(shè)置一個增壓泵。
[0016]前述的減壓多效膜蒸餾裝置，其中:所述倒數(shù)第2或3級膜蒸餾組合元件料液出口位置設(shè)置一個旁路。
[0017]本發(fā)明減壓多效膜蒸餾工藝方法，其特征在于:包括料液流過膜蒸餾組合元件中的疏水膜流路時，在殼程的負壓作用下，發(fā)生膜蒸餾；蒸發(fā)出的水蒸氣進入殼程，與換熱管管壁接觸，釋放出相變熱被冷凝，成為膜蒸餾產(chǎn)水；疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，被蒸發(fā)降溫后，流過換熱管，吸熱升溫，然后進入下一級膜蒸餾組合元件的疏水膜流路；由此逐級進行，使料液逐級濃縮后排放。
[0018]前述的減壓多效膜蒸餾方法，其中:還包括原水經(jīng)外接換熱器吸收膜蒸餾產(chǎn)水的余熱后，直接補充進入末級膜蒸餾組合元件的換熱管入口。
[0019]前述的減壓多效膜蒸餾方法，其中:所述各級膜蒸餾組合元件中的膜蒸餾產(chǎn)水，通過連通管依次連通，最后由產(chǎn)水泵抽出；通過每級膜蒸餾組合元件中，產(chǎn)水連通管的進出口液位差與真空泵，實現(xiàn)各級膜蒸餾組合元件殼程的真空度控制；所述每一級膜蒸餾組合元件中，疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，被蒸發(fā)降溫幅度為5至20°C。
[0020]前述的減壓多效膜蒸餾方法，其中:所述料液為經(jīng)過加熱的原水，該原水為自來水、海水、冷卻系統(tǒng)排出的熱水或者需要濃縮或淡化處理的化工產(chǎn)品溶液。
[0021]本發(fā)明是借鑒氣隙式膜蒸餾原理，將膜蒸餾過程中的水蒸汽冷凝與料液加熱過程耦合，回收膜蒸餾過程中水蒸氣的相變熱，利用液體減壓多效蒸發(fā)原理，實現(xiàn)料液的蒸發(fā)降溫、吸收相變熱升溫，再次蒸發(fā)降溫、再次吸收相變熱升溫……，由此多級循環(huán)，同步實現(xiàn)料液的濃縮與蒸發(fā)相變熱的充分利用，從而完成減壓多效膜蒸餾過程，達到在高造水比條件下，保持較高的膜蒸餾通量，實現(xiàn)高效低能耗膜蒸餾，熱量回收率高的功效。
[0022]本發(fā)明減壓多效膜蒸餾方法的工作原理:從循環(huán)加熱水槽出來的料液，經(jīng)循環(huán)水泵，送入第一級膜蒸餾組合元件中的疏水膜流路中，自上而下流經(jīng)疏水膜流路，在第一級膜蒸餾組合元件殼程的負壓作用下，發(fā)生膜蒸餾，蒸發(fā)出的水蒸氣透過疏水膜的膜孔，進入第一級膜蒸餾組合元件殼程，然后與換熱管壁接觸，加熱換熱管中的料液，水蒸氣自身則被冷凝，釋放相變熱，成為第一級膜蒸餾產(chǎn)水。疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，被蒸發(fā)降溫后，則在第一級膜蒸餾組合元件中，自下而上流過換熱管，因其溫度低于相同水平高度位置的換熱管外的水蒸氣溫度，因而吸熱升溫，然后，流出第一級膜蒸餾組合元件。通過本發(fā)明的膜蒸餾組合元件設(shè)計，從第一級膜蒸餾組合元件中流出的料液溫度，僅稍低于進入第一級膜蒸餾組合元件的進口溫度。
[0023]從第一級膜蒸餾組合元件中流出的料液，繼續(xù)進入第二級膜蒸餾組合元件，同樣，自上而下流經(jīng)疏水膜流路，在第二級膜蒸餾組合元件殼程的負壓作用下，發(fā)生膜蒸餾，蒸發(fā)出的水蒸氣透過疏水膜的膜孔，進入第二級膜蒸餾組合元件殼程，然后與換熱管壁接觸，力口熱換熱管中的料液，水蒸氣自身則被冷凝，釋放相變熱，成為第二級膜蒸餾產(chǎn)水。疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，被蒸發(fā)降溫后，則在第二級膜蒸餾組合元件中，自下而上流過換熱管，因其溫度低于相同水平高度位置的換熱管外的水蒸氣溫度，因而吸熱升溫，然后，流出第二級膜蒸餾組合元件。從第二級膜蒸餾組合元件中流出的料液溫度，僅稍低于進入第二級膜蒸懼組合元件的進口溫度。
[0024]由此逐級進行，料液逐級降溫，并得到濃縮。
[0025]原水經(jīng)外接換熱器吸收膜蒸餾產(chǎn)水的余熱后，直接補充進入末級膜蒸餾組合元件的換熱管入口。
[0026]第一級膜蒸餾組合元件中的膜蒸餾產(chǎn)水通過連通管進入第二級膜蒸餾組合元件殼程，第二級膜蒸餾組合元件中的膜蒸餾產(chǎn)水通過連通管進入第三級膜蒸餾組合元件殼程，以此類推，最后進入末級膜蒸餾組合元件中，再由產(chǎn)水泵抽出，經(jīng)外接換熱器與原水換熱后，由氣液分離容器，分別連接產(chǎn)水管和真空泵。在每級膜蒸餾組合元件中，產(chǎn)水連通管的進口液位都要高于產(chǎn)水連通管的出口液位。類似低溫多效蒸發(fā)裝置的產(chǎn)水管設(shè)置。通過每級膜蒸餾組合元件中產(chǎn)水連通管的進出口液位差與真空泵設(shè)置，實現(xiàn)各級膜蒸餾組合元件殼程的真空度梯級控制。
[0027]依據(jù)實際需要，可以設(shè)置多級膜蒸餾組合元件，但至少需要兩級?？梢詾?至50級，通過適當(dāng)?shù)募墧?shù)設(shè)置，可以兼顧得到高造水比與高膜蒸餾通量。
[0028]由于料液管道輸送路徑較長，需要在膜蒸餾組合元件級間適當(dāng)?shù)奈恢门渲靡粋€或多個增壓水泵。一般在3至5級膜蒸餾組合元件級間配置一個增壓水泵。
[0029]為了提高裝置的總體功效，可以在倒數(shù)第2或3級膜蒸餾組合元件料液出口位置，設(shè)置旁路，使部分較高溫度的料液直接返回加熱水槽，另一部分料液依舊進入下一級膜蒸餾組合元件，對料液進行進一步濃縮。在末級膜蒸餾組合元件，膜蒸餾后的料液，30至100%作為濃水排出系統(tǒng)，其余料液與新補充的原水混合降溫后，進入換熱管。
[0030]膜蒸餾過程冷熱端，即疏水膜兩側(cè)溫差越大，同時，真空度越高，膜蒸餾通量越大。由此工藝，保障了在每一級膜蒸餾過程中都具有較高的冷熱端溫度差，同時，通過真空度控制可以獲得較高的膜蒸餾通量。通過多級設(shè)置，實現(xiàn)膜蒸餾相變熱的充分回收，從而可獲得較高造水比。克服現(xiàn)有氣隙式膜蒸餾工藝中，為提高造水比，只能降低每一級膜蒸餾過程中的冷熱端溫度差，導(dǎo)致膜蒸餾通量較低的問題。
[0031]換熱管可以采用金屬材料，也可以采用塑料空心纖維，如聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯空心纖維材料等。
[0032]本發(fā)明使用的疏水膜，可以是中空纖維膜、管式膜、板框平板膜、卷式平板膜。
[0033]換熱管如采用塑料空心纖維，最好采用導(dǎo)熱性能更好的、具有空隙結(jié)構(gòu)的塑料空心纖維。如通過濕法紡絲得到的聚偏氟乙烯塑料空心纖維，具有可高達80%以上的空隙率，使用時，在空隙率中填充液體水，可顯著提高聚偏氟乙烯塑料空心纖維的導(dǎo)熱性能，提高換熱效率。
[0034]本發(fā)明提出的減壓多效膜蒸餾方法，將膜蒸餾過程中的水蒸汽冷凝與料液加熱過程耦合，在高造水比條件下，具有較高的膜蒸餾通量，同時，無需外加冷卻水。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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明減壓多效膜蒸餾裝置一種工藝流程示意圖。
[0036]圖2為本發(fā)明減壓多效膜蒸餾裝置另一種工藝流程示意圖。
[0037]圖中主要標(biāo)號說明:I為原水進水管，2為外接換熱器，3為循環(huán)加熱水槽，5為循環(huán)水泵，6和7為增壓水泵，8為產(chǎn)水泵，9為真空泵。11為第一級膜蒸餾組合元件、12為第二級膜蒸餾組合元件、13為第三級膜蒸餾組合元件，14為流程當(dāng)中某一級膜蒸餾組合元件，其料液出口設(shè)置有旁路管53，15為末級膜蒸餾組合元件。21為第一級膜蒸餾組合元件中的換熱管，23為第三級膜蒸餾組合元件中的換熱管，24為流程當(dāng)中某一級膜蒸餾組合元件中的換熱管，其料液出口設(shè)置有旁路管53，25為末級膜蒸餾組合元件中的換熱管。31為第一級膜蒸餾組合元件中的疏水膜、32為第二級膜蒸餾組合元件中的疏水膜、33為第三級膜蒸餾組合元件中的疏水膜，34為流程當(dāng)中某一級膜蒸餾組合元件中的疏水膜，35為末級膜蒸餾組合元件中的疏水膜。41為第一級與第二級膜蒸餾組合元件之間的膜蒸餾產(chǎn)水連通管，42為第二級與第三級膜蒸餾組合元件之間的膜蒸餾產(chǎn)水連通管，43為第三級與第四級膜蒸餾組合元件之間的膜蒸餾產(chǎn)水連通管，44為流程當(dāng)中某兩級膜蒸餾組合元件中之間的膜蒸餾產(chǎn)水連通管，45為末級膜蒸餾組合元件與產(chǎn)水泵之間的膜蒸餾產(chǎn)水連通管。50為氣液分離容器，51為裝置膜蒸餾產(chǎn)水排出管，52為裝置濃水排出管，53旁路，A原水，B產(chǎn)水，C濃水。

【具體實施方式】
[0038]本發(fā)明提出的多效膜蒸餾方法，依據(jù)實際需要，可以設(shè)置多級膜蒸餾組合元件，但至少需要兩級。下面根據(jù)本發(fā)明的多效膜蒸餾裝置工藝流程示意圖進行說明。圖1、圖2均是本發(fā)明的多效膜蒸餾裝置工藝流程示意圖，二者的管路連接稍有不同。
[0039]如圖1所示，從循環(huán)加熱水槽3出來的料液，溫度為60至95°C，經(jīng)循環(huán)水泵5，送入第一級膜蒸餾組合元件11中的疏水膜流路中，自上而下流經(jīng)疏水膜流路31，在第一級膜蒸餾組合元件11殼程的負壓作用下，發(fā)生膜蒸餾，蒸發(fā)出的水蒸氣透過疏水膜的膜孔，進入第一級膜蒸餾組合元件殼程，然后與換熱管21管壁接觸，加熱換熱管中的料液，水蒸氣自身則被冷凝，釋放相變熱，成為第一級膜蒸餾產(chǎn)水。疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，被蒸發(fā)降溫5至20°C后，則在第一級膜蒸餾組合元件11中，自下而上流過換熱管21，因其溫度低于相同水平高度位置的換熱管外的水蒸氣溫度，因而吸熱升溫，然后，流出第一級膜蒸餾組合元件11。通過本發(fā)明的膜蒸餾組合元件設(shè)計，從第一級膜蒸餾組合元件中流出的料液溫度，僅稍低于進入第一級膜蒸餾組合元件的進口溫度，溫度差為5至10°C。
[0040]從第一級膜蒸餾組合元件11換熱管21中流出的料液，繼續(xù)進入第二級膜蒸餾組合元件12中的疏水膜流路中，同樣，自上而下流經(jīng)疏水膜流路，在第二級膜蒸餾組合元件12殼程的負壓作用下，發(fā)生膜蒸餾，蒸發(fā)出的水蒸氣透過疏水膜的膜孔，進入第二級膜蒸餾組合元件殼程，然后與換熱管管壁接觸，加熱換熱管中的料液，水蒸氣自身則被冷凝，釋放相變熱，成為第二級膜蒸餾產(chǎn)水。疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，被蒸發(fā)降溫5至20°C后，則在第二級膜蒸餾組合元件12中，自下而上流過換熱管，因其溫度低于相同水平高度位置的換熱管外的水蒸氣溫度，因而吸熱升溫，然后，流出第二級膜蒸餾組合元件，進入第三級膜蒸餾組合元件。從第二級膜蒸餾組合元件中流出的料液溫度，僅稍低于進入第二級膜蒸餾組合元件的進口溫度，溫度差為5至10°C。
[0041]由此逐級進行，料液逐級降溫，并得到濃縮。
[0042]原水A經(jīng)外接換熱器2吸收膜蒸餾產(chǎn)水的余熱后，直接補充進入末級膜蒸餾組合元件15的換熱管25入口。
[0043]第一級膜蒸餾組合元件11中的膜蒸餾產(chǎn)水通過連通管41進入第二級膜蒸餾組合元件12殼程，第二級膜蒸餾組合元件12中的膜蒸餾產(chǎn)水通過連通管42進入第三級膜蒸餾組合元件13殼程，以此類推，最后進入末級膜蒸餾組合元件15中，由產(chǎn)水管45，經(jīng)外接換熱器2與原水換熱后，經(jīng)過氣液分離容器50，再由產(chǎn)水泵8抽出，由氣液分離容器50，分別連接產(chǎn)水管51、產(chǎn)水泵8和真空泵9。在每級膜蒸餾組合元件中，產(chǎn)水連通管的進口液位都要高于產(chǎn)水連通管的出口液位，類似低溫多效蒸發(fā)裝置的產(chǎn)水管設(shè)置。通過每級膜蒸餾組合元件中產(chǎn)水連通管的進出口液位差與真空泵9，實現(xiàn)各級膜蒸餾組合元件殼程的真空度梯級控制。
[0044]依據(jù)實際需要，可以設(shè)置多級膜蒸餾組合元件，但至少需要兩級，可以為2至50級，通過適當(dāng)?shù)募墧?shù)設(shè)置，可以兼顧得到高的造水比與高的膜蒸餾通量。
[0045]由于料液管道輸送路徑較長，需要在膜蒸餾組合元件級間適當(dāng)?shù)奈恢门渲靡粋€或多個增壓水泵，如圖中所示的增壓水泵6和7。
[0046]為了提高總體裝置功效，可以在適當(dāng)?shù)哪骋患壞ふ麴s組合元件14料液出口位置，設(shè)置旁路53，使部分較高溫度的料液直接返回循環(huán)加熱水槽3，另一部分料液依舊進入下一級膜蒸餾組合元件，對料液進行進一步濃縮。在末級膜蒸餾組合元件15，膜蒸餾后的料液，部分作為濃水C，由濃水管52排出系統(tǒng)，另一部分料液與新補充的原水混合降溫后，進入換熱管25。
[0047]如圖2所示，只是管路的連接方法與圖1稍有區(qū)別。從循環(huán)加熱水槽3出來的60至95°C料液，經(jīng)循環(huán)水泵5，送入第一級膜蒸餾組合元件11中的疏水膜流路中，發(fā)生膜蒸餾，疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，被蒸發(fā)降溫5至20°C后，直接進入第二級膜蒸餾組合元件12的疏水膜管路中，繼續(xù)進行膜蒸餾，疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，再次被蒸發(fā)降溫5至20°C后，回到第一級膜蒸餾組合元件中，作為冷卻液體自下而上流過換熱管，吸熱升溫后，進入第三級膜蒸餾組合元件疏水膜流路中，繼續(xù)進行膜蒸餾。這樣，從第一級膜蒸餾組合元件開始，其換熱管中冷卻液體來自下一級膜蒸餾組合元件，與圖1管路連接方法相比具有更低的溫度，因而具有更好的降溫作用；從第三級膜蒸餾組合元件開始，其疏水膜流路中的料液，是被前兩級更高溫度的蒸氣所加熱，與圖1管路連接方法相比具有更高的溫度，因而具有更好的蒸發(fā)作用。即圖2管路連接方法與圖1相比，可以使蒸發(fā)料液與冷卻料液之間具有更大的溫度差。
[0048]在末級膜蒸餾組合元件中，疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，分為三路，其一作為濃水排出，其二作為冷卻液體進入本級換熱管，其三作為冷卻液體返回上一級的換熱管。
[0049]圖2中的其余部分，與圖1相同。
[0050]在本發(fā)明的膜蒸餾裝置中，料液經(jīng)加熱的自來水、海水、冷卻系統(tǒng)排出的熱水或者需要濃縮或淡化處理的化工產(chǎn)品溶液。
[0051 ] 本發(fā)明實施例中未進行說明的內(nèi)容為現(xiàn)有技術(shù)，故，不再進行贅述。
[0052]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種減壓多效膜蒸餾裝置，其特征在于，包括多級膜蒸餾組合元件、循環(huán)水泵、真空泵、循環(huán)加熱水槽、換熱器、產(chǎn)水泵、氣液分離容器以及相互之間的連接管；該膜蒸餾組合元件中設(shè)置自上而下垂直流路的疏水膜和自下而上垂直流路的換熱管；各個膜蒸餾組合元件之間設(shè)有料液連接管和產(chǎn)水連通管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減壓多效膜蒸餾裝置，其特征在于，所述循環(huán)水泵設(shè)置在循環(huán)加熱水槽出水口與第一級膜蒸餾組合元件進水口之間的料液連接管上；循環(huán)加熱水槽進水口與末級膜蒸餾組合元件換熱管出水口之間設(shè)有料液連接管； 該末級膜蒸餾組合元件與外接換熱器管程借助膜蒸餾產(chǎn)水連通管連接；外接換熱器殼程進口與原水管連接，殼程出口通過連接管與末級膜蒸餾組合元件換熱管進口接通；末級膜蒸餾組合元件設(shè)有濃水排出口連接濃水排出管； 所述氣液分離容器分別通過料液連接管與外接換熱器殼程出口和真空泵連接，且設(shè)有產(chǎn)水口連接膜蒸餾產(chǎn)水排出管，該膜蒸餾產(chǎn)水排出管上設(shè)有產(chǎn)水泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減壓多效膜蒸餾裝置，其特征在于:所述多級膜蒸餾組合元件為2至50。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減壓多效膜蒸餾裝置，其特征在于:所述每一級膜蒸餾組合元件殼程內(nèi)的產(chǎn)水連通管進出口液位存在高度差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減壓多效膜蒸餾裝置，其特征在于:所述每隔三至五級膜蒸餾組合元件之間的料液連接管上設(shè)置一個增壓泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減壓多效膜蒸餾裝置，其特征在于:所述倒數(shù)第2或3級膜蒸餾組合元件料液出口位置設(shè)置一個旁路。
7.一種減壓多效膜蒸餾工藝方法，其特征在于:包括料液流過膜蒸餾組合元件中的疏水膜流路時，在殼程的負壓作用下，發(fā)生膜蒸餾；蒸發(fā)出的水蒸氣進入殼程，與換熱管管壁接觸，釋放出相變熱被冷凝，成為膜蒸餾產(chǎn)水；疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，被蒸發(fā)降溫后，流過換熱管，吸熱升溫，然后進入下一級膜蒸餾組合元件的疏水膜流路；由此逐級進行，使料液逐級濃縮后排放。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減壓多效膜蒸餾方法，其特征在于:還包括原水經(jīng)外接換熱器吸收膜蒸餾產(chǎn)水的余熱后，直接補充進入末級膜蒸餾組合元件的換熱管入口。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減壓多效膜蒸餾方法，其特征在于:所述各級膜蒸餾組合元件中的膜蒸餾產(chǎn)水，通過連通管依次連通，最后由產(chǎn)水泵抽出；通過每級膜蒸餾組合元件中，產(chǎn)水連通管的進出口液位差與真空泵，實現(xiàn)各級膜蒸餾組合元件殼程的真空度控制；所述每一級膜蒸餾組合元件中，疏水膜流路中未蒸發(fā)的料液，被蒸發(fā)降溫幅度為5至20°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減壓多效膜蒸餾方法，其特征在于:所述料液為經(jīng)過加熱的原水，該原水為自來水、海水、冷卻系統(tǒng)排出的熱水或者需要濃縮或淡化處理的化工產(chǎn)品溶液。
【文檔編號】C02F1/44GK104190259SQ201410479625
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】呂曉龍, 王晟林, 武春瑞, 高啟君, 劉超, 王月 申請人:天津工業(yè)大學(xué)