出的雙潛膜蒸餾組件其【具體實施方式】、 步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效詳細說明。
[0041] 本實用新型主要涉及以下技術(shù)用語。
[0042] 膜蒸餾：利用微孔濾膜形成氣液界面，通過熱推動進行液體蒸發(fā)與難揮發(fā)物質(zhì)分 離的過程。
[0043] 疏水膜絲：一種中空纖維膜絲，通過特殊的材料和工藝，使膜呈現(xiàn)疏水性，液態(tài)水 不會通過，蒸汽可以通過，實現(xiàn)膜蒸餾過程。
[0044] 顯熱：液體升高或降低溫度時交換的熱量，如每千克水升高或降低1度時交換的 顯熱為4. 2kJ。
[0045] 潛熱：液體蒸發(fā)或蒸汽冷凝時交換的熱量，兩者在同等條件下數(shù)量相同。每千克水 蒸發(fā)的潛熱為2300kJ左右，是顯熱的550倍左右，即要想蒸發(fā)一千克水需要550千克水降 低一度，或55千克水降低10度，或冷凝一千克蒸汽。
[0046] 雙潛膜蒸餾組件：一種膜組件結(jié)構(gòu)，將中空纖維膜絲裝填在金屬管中，膜絲的數(shù)量 視情況而定，將此種金屬管裝填在膜殼中，金屬管數(shù)量視情況而定，由金屬管與膜絲形成套 管，金屬管在膜殼內(nèi)形成列陣的結(jié)構(gòu)的膜蒸餾組件。
[0047] 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有膜蒸餾技術(shù)都是"顯熱-潛熱-顯熱"的傳熱方式。如毛細管膜 內(nèi)流動熱濃鹽水，通過自身的降溫，提供熱量給蒸發(fā)成蒸汽通過膜，蒸汽來到毛細管膜與金 屬管之間接觸冷的金屬管被冷卻成水，而金屬管與膜殼之間的冷卻水要通過自身的升溫帶 走這些熱量；現(xiàn)有技術(shù)都是將膜蒸餾過程的蒸汽冷凝過程與料液預(yù)熱過程或原料液加熱過 程集成，其實膜蒸餾過程已經(jīng)完成，沒有與冷凝過程有效結(jié)合，無論是在膜組件內(nèi)部還是膜 組件外部，都無法有效的進行能量利用。冷凝的大量潛熱用于預(yù)熱，是無法高效回收的，因 為需要大量的冷料液顯熱接收這部分蒸汽冷凝的潛熱。另外，膜蒸餾的蒸發(fā)時所需的大量 潛熱僅僅由外部加熱的熱料液自身的溫降顯熱提供，同樣效率低下。這種技術(shù)方法沒有將 蒸發(fā)潛熱與冷凝潛熱有效結(jié)合，能效低，是其無法工業(yè)化應(yīng)用的根本原因。
[0048] 下面通過理論計算來說明采用"潛熱-潛熱"的處理工藝比采用"顯熱一潛熱一顯 熱"的處理工藝具有更高的能效。
[0049] "顯熱一潛熱一顯熱"處理工藝理論產(chǎn)水量：
[0050] 設(shè)毛細管膜內(nèi)流動著lkg/h的70°C的濃鹽水；真空度為0.08MPa，溫度下降到 60°C通量為零，不考慮膜本身的阻力，水的比熱4. 2kJ/kg*°C，水的汽化熱平均2300kJ/kg， 則系統(tǒng)的理論最大產(chǎn)水量為：
[0051] 4. 2kJ/kg*°C *lkg/h*(70°C -60°C )/2300kJ/kg = 0. 018kg/h
[0052] "潛熱一潛熱"處理工藝理論產(chǎn)水量：
[0053] 設(shè)疏水膜絲與金屬管之間流動著lkg/h的70°C的濃鹽水；真空度0. 08MPa，這種方 法中濃鹽水溫度不會降低，不考慮膜本身的阻力，水的汽化熱平均2300kJ/kg，則系統(tǒng)的理 論最大產(chǎn)水量為：
[0054] 2300kJ/kg*lkg/h/2300kJ/kg = lkg/h
[0055] 綜上所述，兩種方法的極限理論效率比值為"潛熱一潛熱"是"顯熱一潛熱一顯 熱"的55. 5倍，實際上隨著溫度的降低膜的產(chǎn)水量會急劇下降，所以綜合效率比值會差距更 大。
[0056] 在"顯熱一潛熱一顯熱"的工藝方法中，濃鹽水通過膜組件后溫度降低了，就需要 再加熱回來，需要熱量為[4. 2kJ/kg*°C *lkg/h*(70°C _60°C )] = 42kJ/h ;冷卻水通過自身 的升溫帶走了熱量也要釋放，但冷卻水的溫度太低，所以基本上只能排到空氣中。"潛熱一 潛熱"的工藝方法中，濃鹽水通過膜組件后溫度沒有變化，不需要額外加熱；熱量來源是膜 蒸餾組件的新生二次蒸汽的冷凝提供，所以對冷卻水的需求也很小，排到空氣中浪費的熱 量也微乎其微。目前膜的性能研究已經(jīng)能夠得到產(chǎn)水量較大的膜，但是應(yīng)用到組件、系統(tǒng)中 的時候就效率非常低，主要原因就是"顯熱一潛熱一顯熱"這種傳熱方法的先天限制。本實 用新型采用"潛熱-潛熱"同時進行的工藝，當加熱蒸汽在膜殼7與金屬管6之間被冷卻而 形成冷凝水的同時，熱量傳遞給金屬管7與疏水膜絲4之間的料液，這些熱量剛好使料液中 的水蒸發(fā)成二次蒸汽透過疏水膜絲4,從疏水膜絲4內(nèi)被抽出膜組件，可以使膜蒸餾過程中 蒸發(fā)潛熱與冷凝潛熱有效結(jié)合，并通過提高二次蒸汽溫度和壓強作為加熱蒸汽循環(huán)利用， 極大的降低膜蒸餾能耗。
[0057] 請參閱圖1所示，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。膜蒸餾組件具有膜殼7,膜殼7上設(shè)置有二次蒸汽出口 1、料液出口 2、冷凝液出口 3、 加熱蒸汽入口 5、料液入口 8,膜殼7內(nèi)設(shè)置有金屬管6,金屬管6的軸線與膜殼7的軸線平 行，膜殼7內(nèi)距離上下端蓋一定距離焊接有兩個金屬多孔板，金屬管6兩端外邊緣與金屬多 孔板焊接密封，形成金屬管內(nèi)部和金屬管外部兩部分隔離空間；金屬管6內(nèi)裝填不定量的 疏水膜絲4,疏水膜絲4軸線與金屬管6軸線平行，疏水膜絲4略長于金屬管6,疏水膜絲4 下端采用復(fù)合封膠技術(shù)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4內(nèi)與上端蓋之間形成互通的空間，膜殼7、金屬管6和疏水膜絲4三者相互之 前的位置關(guān)系如圖2所示；加熱蒸汽入口 5、冷凝液出口 3、膜殼7與金屬管6之間形成的密 閉空間組成加熱蒸汽通路；料液入口 8、料液出口 2、金屬管6與疏水膜絲4之間形成的密閉 空間組成處理料液通路；二次蒸汽出口 1、疏水膜絲4內(nèi)部空間組成二次蒸汽通路。優(yōu)選膜 殼7為圓柱體型，金屬管6在膜殼7內(nèi)陣列分布，疏水膜絲4上下兩端采用復(fù)合封膠技術(shù)密 封。所述復(fù)合封膠技術(shù)是指配置硬質(zhì)環(huán)氧膠固定膜絲后，再配置軟質(zhì)硅膠澆筑與環(huán)氧膠之 上，硬質(zhì)環(huán)氧膠保證組件澆筑端的強度，軟質(zhì)硅膠保證膜絲與封膠接觸處的安全，給予膜絲 足夠的保護，防止斷絲。
[0058] 疏水膜絲4的尺寸優(yōu)選為直徑0.1 mm - 10m，長度0.1 mm-IOm ;
[0059] 膜殼7的厚度優(yōu)選為0· Imm-Im ;
[0060] 金屬管 6 直徑 0· lmm-10m，長度 0· Imm-IOm ;
[0061] 膜殼7內(nèi)金屬管6的數(shù)量優(yōu)選為1-100000根；
[0062] 金屬管6內(nèi)疏水膜絲的數(shù)量優(yōu)選為1-1000000根；
[0063] 疏水膜絲4的封膠厚度優(yōu)選為0.1 mm -lm。
[0064] 膜殼7材質(zhì)包括但不限于PVC、ABS、不銹鋼、PPR、鑄鐵、鋁合金、鈦合金、銅等金屬 或塑料的單一材質(zhì)或多種組合。
[0065] 金屬管6的材質(zhì)包括但不限于不銹鋼、鑄鐵、鋁合金、鈦合金、銅等單一材質(zhì)或多 種組合。
[0066] 疏水膜絲4的材質(zhì)包括但不限于聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、纖維素、聚 酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯等單一材質(zhì)或多種組合。
[0067] 實施例一：
[0068] 組件結(jié)構(gòu)：雙潛膜蒸餾組件Al，組件尺寸：Φ 200mm*500mm。膜：中空纖維膜絲。長 徑比：1· 5 ;裝填密度：15% ;金屬管內(nèi)徑：10mm ;膜絲內(nèi)徑：2mm ;膜絲壁厚：0· 05mm ;膜殼厚 度：2mm，其內(nèi)填充金屬管的數(shù)量：100根，材質(zhì)：鈦合金，形狀：圓形，排布形式；平均分布。
[0069] 測試條件：熱濃鹽水溫度80°C，流速100L/min，真空度0. 08MPa，加熱蒸汽溫度 105 cC 〇
[0070] 運行條件：膜殼與金屬管之間運行加熱蒸汽，金屬管與膜絲之間運行熱濃鹽水，膜 絲內(nèi)抽真空、運行新生蒸汽。
[0071] 實施例二：
[0072] 常規(guī)膜蒸餾組件B，組件尺寸：〇200mm*500mm。膜：中空纖維膜絲。膜組件形式： 常規(guī)，僅有膜絲和膜殼，沒有中間的金屬管，長徑比：1. 5,裝填密度：15%，膜絲內(nèi)徑：2mm， 膜絲壁厚：〇. 05mm，膜殼厚度2mm。
[0073] 測試條件：熱濃鹽水溫度80°C，流速100L/min，真空度0. 08MPa。
[0074] 運行條件：膜殼與膜絲之間運行熱濃鹽水，膜絲內(nèi)抽真空、運行新生蒸汽，熱濃鹽 水在膜殼外的換熱器中被加熱。
[0075] 實施例三：
[0076] 柱式疏水膜和熱交換膜混合裝填組件C，組件尺寸：i>200mm*500mm。膜：中空纖維 膜絲。組件結(jié)構(gòu)：膜殼內(nèi)部裝填柱式疏水膜和熱交換膜，無金屬管。
[0077] 測試條件：熱濃鹽水溫度80°C，流速100L/min ;冷凝水25°C。
[0078] 運行條件：疏水膜絲內(nèi)運行熱濃鹽水，熱交換膜內(nèi)運行冷凝水，熱濃鹽水在膜殼外 的換熱器中被加熱。
[0079] 實例四：
[0080] 組件結(jié)構(gòu)：雙潛膜蒸餾組件A2,組件尺寸：〇200mm*500mm。膜：中空纖維膜絲。 長徑比：1· 0,裝填密度15 %，金屬管內(nèi)徑10mm，膜絲內(nèi)徑2mm，膜絲壁厚0· 05mm。膜殼厚度 2mm、其內(nèi)填充金屬管的數(shù)量：100根、材質(zhì)：鈦合金、形狀：圓形、排布形式；平均分布。
[0081] 測試條件：熱濃鹽水溫度80°C，