專利名稱：一種減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離裝置，具體講涉及一種減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置。
技術(shù)背景膜蒸餾(Membrane Distillation, MD)是在上個(gè)世紀(jì)八十年代初發(fā)展起來的一種新型分離 技術(shù)，是膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)蒸發(fā)過程相結(jié)合的新型膜分離過程。在膜蒸餾過程中，膜的唯一 作用是作為兩相間的屏障，不直接參與分離作用，分離選擇性完全由氣一液平衡決定。膜蒸 餾過程是熱量和質(zhì)量同時(shí)傳遞的過程。根據(jù)揮發(fā)性組分在膜下游側(cè)冷凝方式的不同，膜蒸餾 可分為四種不同結(jié)構(gòu)和操作方式，即直接接觸式膜蒸餾(DCMD)、氣隙式膜蒸餾(AGMD)、 吹掃式膜蒸餾(SGMD)和真空膜蒸餾(VMD)(也稱減壓膜蒸餾)。其中，由于減壓膜蒸餾過程 具有膜通量大、設(shè)備簡單、操作方便，備受人們關(guān)注，成為實(shí)現(xiàn)膜蒸餾技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的首選。 在實(shí)際應(yīng)用過程中，膜組件內(nèi)原料液通過各種路徑泄漏到產(chǎn)品側(cè)是導(dǎo)致產(chǎn)品純度下降的主要 原因。由于減壓膜蒸餾具有過程推動(dòng)力大等特點(diǎn)，料液的泄漏現(xiàn)象在該過程中的表現(xiàn)尤為突 出。本發(fā)明根據(jù)減壓膜蒸餾的特點(diǎn)及存在的問題，發(fā)明了一種除霧提高淡水純度的方法。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置與方法，以防止減壓膜蒸餾過程中原 料液的污染，提高淡水純度，具有設(shè)備簡單、便于操作、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的， 一種減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置及方法，該裝置 包括加裝在膜蒸餾減壓系統(tǒng)蒸氣通道內(nèi)的除霧裝置以及在除霧裝置下側(cè)與膜蒸餾減壓系統(tǒng) 蒸氣通道相連接的液體收集裝置。所述的除霧裝置包括多種形式的除霧器，除霧器安裝于蒸氣被加壓或進(jìn)入冷凝裝置之前 的膜蒸餾減壓系統(tǒng)的蒸氣通道內(nèi)。加裝除霧器目的是將蒸氣中夾帶的霧滴除去，以達(dá)到凈化 蒸氣的目的。所述的液體收集裝置包括液體收集容器以及液體收集容器上設(shè)置的放空闊和排液口與 閥門。所述的液體收集容器通過液體導(dǎo)管同膜蒸餾減壓系統(tǒng)的蒸氣通道相連接，其位置在除霧 器的下側(cè)，液體導(dǎo)管上設(shè)有閥門，有利于將膜蒸餾減壓蒸氣系統(tǒng)內(nèi)的滲漏積液除去。所述的液體收集容器同膜蒸餾蒸氣通道之間設(shè)有壓力平衡管，壓力平衡管上設(shè)有閥門。 其目的是保持液體收集容器內(nèi)的壓力與膜蒸餾減壓系統(tǒng)液體排出口的壓力相當(dāng)，使?jié)B漏液能 夠順利排出。一種減壓膜蒸餾蒸氣凈化方法，其特征在于通過在膜蒸餾減壓系統(tǒng)蒸氣通道內(nèi)加裝除霧3器來實(shí)現(xiàn)對蒸氣中夾帶霧滴去除的目的，通過在除霧器下側(cè)與膜蒸餾減壓系統(tǒng)蒸氣通道相連 接的液體收集裝置來實(shí)現(xiàn)將滲漏積液移出膜蒸餾減壓系統(tǒng)的目的，最終實(shí)現(xiàn)凈化蒸氣和提高 冷凝液純度的目的。在減壓膜蒸餾過程中，在負(fù)壓的作用下透過膜的蒸氣從膜組件經(jīng)過除霧器流向低壓處， 當(dāng)夾帶霧滴的蒸氣通過除霧器時(shí)僅蒸氣能夠通過除霧器，而夾帶其中的霧滴被截留下來聚集 成較大液滴從除霧器上流到蒸氣通道的底部，在蒸氣通道底部積聚的液體則通過其底部的液 體導(dǎo)管進(jìn)入液體收集容器從而排出膜蒸餾減壓系統(tǒng)。為使蒸氣通道底部的液體能夠順利排入 液體收集容器，在蒸氣通道與液體收集容器之間接有壓力平衡管，其目的使液體收集容器和 蒸氣通道保持相同或相近的壓力。當(dāng)需要將液體收集容器內(nèi)的液體排出時(shí)，關(guān)閉液體導(dǎo)管和壓力平衡管上的闊門，打開液 體收集容器上的放空闊，放空后，打開其下側(cè)的排液閥門將液體排出液體收集容器。排放液 體后，關(guān)閉排液閥門和放空闊，緩慢打開壓力平衡管上的閥門，然后再緩慢打開液體導(dǎo)管上 的閥門，繼續(xù)收集漏出液。經(jīng)過上述除霧和除液工藝后，在后序的蒸氣冷凝過程中所獲得的冷凝液的純度會得到較大程度的提高。


圖1為減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖A: 1、膜組件，2、換熱器，3、蒸氣流動(dòng) 方向，4、除霧器，5、液體收集容器，6、液體導(dǎo)管，7、壓力平衡管，8、放空口， 9、排液 口， 10-1、 10-2、 10-3、 10-4、閥門。圖2為減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖B: 3、蒸氣流動(dòng)方向，4、除霧器，5、液 體收集容器，6、液體導(dǎo)管，7、壓力平衡管，8、放空口， 9、排液口， 10-1、 10-2、 10-3、 10-4、閥門，11、中空纖維膜，12、膜組件外殼，13、膜組件端蓋，14、膜組件端蓋上的蒸 氣出口。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，在膜組件(1)和換熱器(2)相互串聯(lián)的減壓膜蒸餾系統(tǒng)中，除霧器(4) 位于膜組件(1)和換熱器(2)之間，液體收集裝置位于除霧器(4)的下側(cè)。在減壓膜蒸 餾過程中，在負(fù)壓的作用下當(dāng)蒸氣從膜組件(1)經(jīng)過除霧器(4)流向換熱器(2)時(shí)，僅 蒸氣能夠通過除霧器(4)，而當(dāng)夾帶在蒸氣中的霧滴被除霧器(4)截留下來聚集成較大液 滴從除霧器上流到蒸氣通道的底部，在蒸氣通道底部積聚的液體則通過與其連接的液體導(dǎo)管 (6)進(jìn)入液體收集容器(5)排出膜蒸餾減壓系統(tǒng)。為使蒸氣通道底部的液體能夠順利排入 液體收集容器(5)，在蒸氣通道與液體收集容器(5)之間接有壓力平衡管(7)以使液體收 集容器(5)和蒸氣通道之間保持相同或相近的壓力。-4)將液體排出液體收集容器(5)。排放液體后，關(guān)閉排液閥門(10-4) 和放空閥(10-3)，緩慢打開壓力平衡管上的閥門(10-2)，然后，緩慢打開液體'導(dǎo)管(10-1)， 繼續(xù)收集漏出液。經(jīng)過上述除霧和除液工藝后，進(jìn)入換熱器的蒸氣冷凝后可獲得純度較高的冷凝液。圖2所示的減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置中除霧器(4)位于膜組件端蓋(13)的蒸氣出口(14)和中空纖維膜(11)的蒸氣出口之間，液體收集裝置位于膜組件端蓋(13)的下側(cè)。蒸氣從中空纖維膜(11)出來后經(jīng)過除霧器(4)的凈化到達(dá)膜組件端蓋(13)的蒸氣出口(14),膜組件端蓋(13)內(nèi)的積液通過液體收集裝置排出膜蒸餾減壓系統(tǒng)。 實(shí)施例l減壓膜蒸餾海水淡化膜組件中空纖維膜組件。實(shí)施條件海水流經(jīng)中空纖維外側(cè)，負(fù)壓施與中空纖維內(nèi)側(cè)，除霧器位于膜組件端蓋蒸 氣出口處，液體收集裝置位于除霧器下側(cè)端蓋內(nèi)低處。主要操作條件海水的膜組件進(jìn)口溫度為90"C，膜組件蒸氣出口壓力為0.05MPa。 淡水含鹽量0-10mg/L。 對比例1減壓膜蒸餾海水淡化 膜組件中空纖維膜組件。實(shí)施條件海水流經(jīng)中空纖維外側(cè)，負(fù)壓施與中空纖維內(nèi)側(cè)，減壓膜蒸餾系統(tǒng)內(nèi)沒有安 裝除霧器和液體收集裝置。主要操作條件海水的膜組件進(jìn)口溫度為9(fC，膜組件蒸氣出口壓力為0.05MPa。淡水含鹽量40-100mg/L。實(shí)施例2太陽能減壓膜蒸餾苦咸水脫鹽膜組件巻式膜組件。實(shí)施條件苦咸水脫鹽過程中，除霧器位于膜組件蒸氣出口處，液體收集裝置與除霧器 下側(cè)的蒸氣通道連接。主要操作條件苦咸水的膜組件進(jìn)口溫度為80°<:，膜組件蒸氣出口壓力為0.04MPa。淡水含鹽量0-5mg/L。 對比例2太陽能減壓膜蒸餾苦咸水脫鹽 膜組件巻式膜組件。實(shí)施條件減壓膜蒸餾苦咸水脫鹽系統(tǒng)中沒有安裝除霧器和液體收集裝置。主要操作條件苦咸水的膜組件進(jìn)口溫度為80。C,膜組件蒸氣出口壓力為0.04MPa。淡水含鹽量50-120mg/L。實(shí)施例3減壓膜蒸餾高鹽度有機(jī)廢水處理 膜組件中空纖維膜組件。實(shí)施條件廢水流經(jīng)中空纖維內(nèi)側(cè)，負(fù)壓施與中空纖維外側(cè)，除霧器位于膜組件與換熱 器之間，液體收集裝置接與除霧器下側(cè)。主要操作條件廢水的膜組件進(jìn)口溫度為70。C,膜組件蒸氣出口壓力為0.02MPa。淡水含鹽量為0-5mg/L， COD<10mg/L。對比例3減壓膜蒸餾高鹽度有機(jī)廢水處理 膜組件中空纖維膜組件。實(shí)施條件廢水流經(jīng)中空纖維內(nèi)側(cè)，負(fù)壓施與中空纖維外側(cè)，減壓膜蒸餾系統(tǒng)中沒有安 裝除霧器和液體收集裝置。主要操作條件同實(shí)施例3。淡水含鹽量為300-530mg/L， COD<208mg/L。
權(quán)利要求
1、一種減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置，其特征為，包括加裝在膜蒸餾減壓系統(tǒng)蒸氣通道內(nèi)的除霧裝置以及在除霧裝置下側(cè)與膜蒸餾減壓系統(tǒng)蒸氣通道相連接的液體收集裝置。
2、 按照權(quán)利要求1的減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置，其特征在于所述的除霧裝置包括 多種形式的除霧器，除霧器安裝于蒸氣被加壓或進(jìn)入冷凝裝置之前的膜蒸餾減壓系統(tǒng)的 蒸氣通道內(nèi)。
3、 按照扠利要求1的減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置，其特征在于所述的液體收集裝置 包括液體收集容器以及液體收集容器上設(shè)置的放空閥和排液口與閥門。 '
4、 按照權(quán)利要求3的液體收集裝置，其特征在于所述的液體收集容器通過液體導(dǎo) 管同膜蒸餾減壓系統(tǒng)的蒸氣通道相連接，其位置在除霧器的下側(cè)，液體導(dǎo)管上設(shè)有閥門。
5、 按照權(quán)利要求3的液體收集裝置，其特征在于所述的液體收集容器同膜蒸餾減 壓系統(tǒng)的蒸氣通道之間設(shè)有壓力平衡管，壓力平衡管上設(shè)有閥門。
6、 一種使用如權(quán)利要求1所述的減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置的方法，其特征在于通 過在膜蒸餾減壓系統(tǒng)蒸氣通道內(nèi)加裝除霧器來實(shí)現(xiàn)對蒸氣中夾帶霧滴去除的目的，通過 在除霧器下側(cè)與膜蒸餾減壓系統(tǒng)蒸氣通道相連接的液體收集裝置來實(shí)現(xiàn)將滲漏積液移 出膜蒸餾減壓系統(tǒng)的目的，最終實(shí)現(xiàn)凈化蒸氣和提高冷凝液純度的目的；在減壓膜蒸餾過程中，在負(fù)壓的作用下透過膜的蒸氣從膜組件經(jīng)過除霧器流向低壓 處，當(dāng)夾帶霧滴的蒸氣通過除霧器時(shí)僅蒸氣能夠通過除霧器，而夾帶其中的霧滴被截留 下來聚集成較大液滴從除霧器上流到蒸氣通道的底部，在蒸氣通道底部積聚的液體通過 其底部的液體導(dǎo)管進(jìn)入液體收集容器從而排出膜蒸餾減壓系統(tǒng)；為使蒸氣通道底部的液 體能夠順利排入液體收集容器，在蒸氣通道與液體收集容器之間接有壓力平衡管以使液 體收集容器和蒸氣通道保持相同或相近的壓力；當(dāng)需要將液體收集容器內(nèi)的液體排出時(shí)，關(guān)閉液體導(dǎo)管和壓力平衡管上的闔門，打 開液體收集容器上的放空閥，放空后，打開其下側(cè)的排液閥門將液體排出液體收集容器； 排放液體后，關(guān)閉排液闊門和放空閥，緩慢打開壓力平衡管上的閥門，然后再緩慢打開 液體導(dǎo)管上的閥門，繼續(xù)收集漏出液；經(jīng)過上述除霧和除液工藝后，在后序的蒸氣冷凝過程中所獲得的冷凝液的純度會得 到較大程度的提高。
全文摘要
一種減壓膜蒸餾蒸氣凈化裝置及方法，該裝置包括加裝在膜蒸餾減壓系統(tǒng)蒸氣通道內(nèi)的除霧裝置以及在除霧裝置下側(cè)與膜蒸餾減壓系統(tǒng)蒸氣通道相連接的液體收集裝置。經(jīng)過除霧和除液工藝后，所獲得的蒸氣冷凝液的純度會得到較大程度的提高。該裝置及方法具有設(shè)備簡單、便于操作、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B01D61/36GK101648115SQ200810054128
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者宋莎莎, 張鵬碩, 麗 王, 王宏濤 申請人:天津海之凰科技有限公司