雙潛膜蒸餾組件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及水處理領域的膜蒸餾組件，特別是涉及一種雙潛膜蒸餾組件。
【背景技術】
[0002] 膜分離法、蒸餾法等物理方法可以有效除鹽，但是膜分離法膜成本昂貴，對預處理 要求高，且存在嚴重的資源浪費和二次污染的問題；利用蒸餾法可以回收高鹽污水中的無 機鹽，但設備投資巨大，運行成本較高。膜蒸餾（Membrane Distillation, MD)是一種采用 疏水微孔膜以膜兩側蒸汽壓力差為傳質驅動力的膜分離過程，是傳統(tǒng)蒸餾工藝與膜分離技 術相結合的一種液體分離技術。在膜蒸餾過程中，疏水微孔膜并不直接參與分離作用，其唯 一的作用就是作為兩相間的屏障，選擇性完全由汽-液平衡決定。膜蒸餾的傳質過程一般 包含以下三個步驟：熱流體側汽-液界面處蒸發(fā)；蒸汽分子通過疏水膜微孔傳遞；蒸汽在低 溫側冷凝（或被帶走）。同其他的分離過程相比，膜蒸餾具有截留率高、操作溫度比傳統(tǒng)的 蒸餾低、操作壓力低、能處理高濃度廢水等優(yōu)點；然而膜蒸餾的能耗高依然是阻礙其發(fā)展的 主要因素，目前對于多效、高效的膜蒸餾工藝方法和系統(tǒng)設計有很多，相同點是都對膜蒸餾 產生的二次蒸汽進行回收利用，將冷凝釋放的熱量用來加熱原料液，再利用熱的原料液自 身的溫降進行膜蒸餾的蒸發(fā)。這個利用蒸汽冷凝加熱原料液的過程可能是在膜組器內部進 行，也可能在膜組器外部進行。
[0003] 申請?zhí)枮?00810053905. X -種熱回收式減壓膜蒸餾組件裝置及方法的專利申請 公開了由多組間隔排列、相互串聯(lián)的框式膜蒸餾組件單元和框式熱交換組件組成。熱料液 在膜蒸餾組件單元內蒸發(fā)出的蒸汽在熱交換組件上冷凝，而達到提高效率的目的。
[0004] 申請?zhí)枮?00910170615. 8熱回收膜蒸餾裝置和系統(tǒng)的專利申請公開了組件中填 充可透氣的膜蒸餾疏水膜和不透氣的熱交換膜，運行時疏水膜運行熱料液，熱交換膜運行 冷料液，熱料液膜蒸餾的蒸汽會在冷料液的實壁熱交換膜上冷凝，而達到提高效率的目的。 實壁熱交換膜，高分子材料制備的無孔致密中空纖維絲。水和蒸汽都無法通過，可以進行熱 交換但傳熱損失大，傳熱速率慢，傳熱效果差。
[0005] 申請?zhí)枮?01210072721. 4多效膜蒸餾裝置與方法的專利申請公開了本發(fā)明提供 一種多效膜蒸餾裝置與方法。蒸餾裝置包括主蒸發(fā)區(qū)、多效蒸發(fā)區(qū)；其中：主蒸發(fā)區(qū)設置 循環(huán)槽以及主蒸發(fā)區(qū)膜蒸餾組件，循環(huán)槽出口連接主蒸發(fā)區(qū)膜蒸餾組件管程入口，主蒸發(fā) 區(qū)膜蒸餾組件的管程出口連接循環(huán)槽入口；多效蒸發(fā)區(qū)中設置至少一級換熱蒸餾裝置，每 一級換熱蒸餾裝置包括膜蒸餾組件和換熱器，上述每一級膜蒸餾組件與換熱器順次管程串 聯(lián)，各級膜蒸餾組件之間殼程并聯(lián)。本發(fā)明提出多效膜蒸餾方法，將膜蒸餾過程中的水蒸汽 冷凝與原水加熱過程耦合，回收膜蒸餾過程中水蒸氣的相變熱。
[0006] 框式組件無法做到蒸發(fā)與冷凝的結合，并且根據(jù)蒸發(fā)原理蒸汽的溫度與真空度有 關并低于蒸發(fā)液，專利申請200810053905. X中公開的的系統(tǒng)工藝的效率也是極其低下。
[0007] 柱式疏水膜和熱交換膜混合裝填，專利申請200910170615. 8中公開的的運行方 式也沒有做到蒸發(fā)與冷凝的結合。如果熱交換絲內通蒸汽，腔體通熱料液，疏水膜內部抽蒸 汽，理論上是勉強可以做到蒸發(fā)與冷凝的結合的，但是蒸汽在較長、較纖細的膜絲內的壓降 會更大，并且高分子的熱損失會更大，這種結構熱交換絲數(shù)量比例要非常大才能提供足夠 的熱交換和均勻的熱環(huán)境，而熱交換絲比例過大會導致有效膜面積減少，以上情況都會導 致整體效率低下。
[0008] 專利申請201210072721. 4公開的將膜蒸餾過程中的水蒸汽冷凝與原水加熱過程 耦合，膜蒸餾蒸發(fā)過程的熱量需求仍然是依靠熱料液自身的溫度降低提供，膜效率非常低。 系統(tǒng)的能量回收在"效數(shù)"無限的情況下，即投資成本無限大的情況下，相對于蒸發(fā)的能耗 僅能降低50%。
[0009] 綜上所述，目前膜蒸餾的研究非常多，大多采用對膜蒸餾產生的二次蒸汽進行回 收利用，將二次蒸汽冷凝釋放的熱量用來加熱原料液，再利用熱的原料液自身的溫降進行 膜蒸餾的蒸發(fā)過程，然而由于組件的放大效應，這種熱量回收利用的方法在放大后的熱效 率極其低下，消耗能量高，限制了膜蒸餾的工業(yè)應用。

【發(fā)明內容】

[0010] 有鑒于上述現(xiàn)有技術所存在的缺陷，本實用新型的目的在于，提供一種雙潛膜蒸 餾組件，使其提高能效，降低能量消耗，可適用于工業(yè)化應用。
[0011] 為了實現(xiàn)上述目的，依據(jù)本實用新型提出的一種雙潛膜蒸餾組件，包括膜殼、金屬 管、疏水膜絲；其中所述膜殼上設置有二次蒸汽出口、料液出口、冷凝液出口、加熱蒸汽入 口、料液入口；金屬管位于膜殼內且其軸線與膜殼的軸線平行；疏水膜絲裝填于金屬管內 且其軸線與金屬管軸線平行；加熱蒸汽入口、冷凝液出口、膜殼與金屬管之間形成的密閉空 間組成加熱蒸汽通路；料液入口、料液出口、金屬管與疏水膜絲之間形成的密閉空間組成處 理料液通路；二次蒸汽出口、疏水膜絲內部空間組成二次蒸汽通路。
[0012] 本實用新型還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
[0013] 前述的雙潛膜蒸餾組件，其中所述膜殼內距離上下端蓋一定距離焊接有兩個金屬 多孔板，金屬管兩端或兩端外邊緣與金屬多孔板焊接密封，形成金屬管內部和金屬管外部 兩部分隔離空間，兩個空間構成了雙潛同步結構，使蒸汽冷凝的潛熱釋放與熱水汽化的潛 熱吸收可同步進行。
[0014] 前述的雙潛膜蒸餾組件，其中所述疏水膜絲略長于金屬管；疏水膜絲下端采用復 合封膠技術饒筑密封于膜殼下端蓋。上端在距離膜殼上端蓋一定距離處饒筑，在疏水膜絲 內與上端蓋之間形成互通的空間。
[0015] 前述的雙潛膜蒸餾組件，其中所述疏水膜絲略長于金屬管；疏水膜絲上下兩端在 距離膜殼上下端蓋一定距離處饒筑，在疏水膜絲內與上端蓋之間、疏水膜絲與下端蓋之間 形成互通的空間。
[0016] 前述的雙潛膜蒸餾組件，其中所述膜殼的長徑比為1-1. 5。
[0017] 前述的雙潛膜蒸餾組件，其中所述疏水膜絲的裝填密度為8% -15%。
[0018] 前述的雙潛膜蒸餾組件，其中所述金屬管內徑為6mm-10mm。
[0019] 前述的雙潛膜蒸餾組件，其中所述疏水膜絲內徑為0. 6mm-2mm，壁厚為 0.0 lmm-0.0 5mm〇
[0020] 前述的雙潛膜蒸餾組件，其中所述膜殼材質包括聚氯乙烯、ABS塑料、不銹鋼、無規(guī) 共聚聚丙烯、鑄鐵、鋁合金、鈦合金、銅、塑料的一種或多種組合。
[0021] 前述的雙潛膜蒸餾組件，其中所述疏水膜絲的材質包括聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙 烯、聚氯乙烯、纖維素、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯的一種或多種組合。
[0022] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術方案，本 實用新型的雙潛膜蒸餾組件，至少具有下列優(yōu)點：
[0023] -、本實用新型的雙潛膜蒸餾組件，采用二次蒸汽通過蒸汽壓縮機提高溫度和壓 強，作為加熱蒸汽循環(huán)回到膜組件內膜殼與金屬管之間，與原料液蒸發(fā)過程換熱，冷凝成產 品收集。膜蒸餾蒸發(fā)過程與加熱蒸汽冷凝過程的有效結合，加熱蒸汽的冷凝潛熱剛好提供 膜蒸餾的蒸發(fā)潛熱需求，避免了龐大的熱料液流量和大的熱料液溫差，可以高效的進行膜 蒸餾熱量的回收，可以大大提高膜蒸餾系統(tǒng)的效率，降低膜蒸餾運行成本。
[0024] 二、本實用新型的雙潛膜蒸餾組件，可以減少現(xiàn)有技術熱回收系統(tǒng)的多組設備投 入，降低設備占地面積。
[0025] 三、本實用新型的雙潛膜蒸餾組件，膜絲污染物沉積在疏水膜絲的表面，而非疏水 膜絲內部，清洗方便，有效降低疏水膜絲的損耗量。
[0026] 四、本實用新型的雙潛膜蒸餾組件，膜組件膜面積大，密封嚴密，制造成本低。
[0027] 五、本實用新型的雙潛膜蒸餾組件，提出了一種雙潛同步結構，即蒸汽冷凝室與熱 水汽化室由金屬管分開，使蒸汽冷凝的潛熱釋放與熱水汽化的潛熱吸收可同步進行。
[0028] 六、本實用新型的雙潛膜蒸餾組件，采用復合封膠技術澆筑膜絲，既保證了膜絲端 的強度要求，又給予膜絲足夠的保護，避免斷絲風險
【附圖說明】
[0029] 圖1是本實用新型雙潛膜蒸餾組件較佳實施例的膜蒸餾組件示意圖。
[0030] 圖2是本實用新型雙潛膜蒸餾組件較佳實施例的膜蒸餾組件橫切面示意圖。
[0031] 圖3是本實用新型雙潛膜蒸餾組件較佳實施例的膜蒸餾系統(tǒng)示意圖。
[0032] 1二次蒸汽出口 9蒸汽壓縮機
[0033] 2料液出口 10換熱器
[0034] 3冷凝液出口 11循環(huán)栗
[0035] 4疏水膜絲 12真空栗
[0036] 5加熱蒸汽入口 13濃料液儲罐
[0037] 6金屬管 14料液儲罐
[0038] 7膜殼 15純水罐
[0039] 8料液入口
【具體實施方式】
[0040] 為更進一步闡述本實用新型為達成預定實用新型目的所采取的技術手段及功效， 以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提