[发明专利]一种化工产品浓缩分离装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工产品浓缩分离装置与方法，特别是使用膜蒸馏技术对化工产品进行浓缩分离的装置和方法。

背景技术

膜蒸馏(MD)是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程。该过程水蒸汽从被加热的原水一侧穿过疏水膜后再被冷凝为液态的分离过程。由于膜的疏水性，原水以及溶解在其中的非挥发性溶质无法穿过膜孔，因此在膜的孔口处形成汽/液两相界面。微孔疏水膜在膜蒸馏过程中起两相的支撑屏蔽作用。与常规的蒸馏(Distillation)过程相比，MD的操作温度低，无需将溶液加热至沸腾，而且蒸发面积大、蒸汽空间小；与反渗透膜分离过程相比，MD的操作压力低，浓缩倍数高，膜污染少。而且由于MD中的膜只作为汽-液相界面，因此受原料液水质影响较小，对原料液预处理要求低。

由于膜蒸馏的膜在操作过程中不易被污染，将其应用于化工产品浓缩的另一个突出优点是可以将化工产品浓缩到接近饱和浓度，从而由浓缩液可直接得到化工产品结晶体。

膜蒸馏技术的研究始于20世纪60年代的美国。80年代后期Enda推出了商品化的膜蒸馏系统，从80年代开始对于膜蒸馏的研究大都集中于膜蒸馏过程，分析流体温度、压力、流量等操作条件对过程的影响，建立了传质、传热机理模型。但直到今天，膜蒸馏作为一种水处理的方法仍未被商品化。

目前，化工产品的浓缩还大多采用减压蒸馏，但这种传统处理方法，不仅产品收率低，而且操作系统复杂、运行管理成本很高。

因此，研究新的化工产品浓缩技术，降低投资和运行费用，提高产品收率，减少污水排放，可以取得显著的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种采用膜蒸馏技术对化工产品进行浓缩分离的装置和方法。

通过本发明取得如下效果：

有些化工产品溶液在不同温度下溶解度相差较大，利用这个特点，将减压膜蒸馏工艺技术与冷却结晶相结合，实现化工产品的高效、低成本浓缩分离，减少生产废水排放。

浓缩倍数高、低能耗、废水排放少、高纯蒸馏水可回用。

附图说明

图1是本发明化工产品浓缩分离装置示意图；

图2是膜组件接口示意图；

图3是本发明具体实施例硫化钠浓缩过程示意图。

具体实施方式

图1是本发明化工产品浓缩分离装置示意图。如图1所示，本发明的化工产品浓缩分离装置包括由虚线框111和222所示的两级膜蒸发段，第一级膜蒸发单元111和第二级膜蒸发单元222。实际上，本发明的化工产品浓缩装置根据将要分离的化工产品的种类不同，可以由多级膜蒸发段构成，如四级或五级，或更多，但至少应包括两级膜蒸发段。

如图1所示，本发明的化工产品浓缩分离装置的组成为：原水槽2，其上设置有原液入口1，原液通过上述原液入口1进入原水槽2；原水槽2的出口连接有输送泵3，上述输送泵3对原水进行升压，输送到第一级膜蒸发单元111。原水在第一级膜蒸发单元中进行膜蒸馏，将第一次浓缩液排入到第二级膜蒸发单元222中。第一级膜蒸发单元和第二级膜蒸发单元之间通过一次浓缩液排出管10连接起来。

下面详细描述第一级膜蒸发单元的组成结构。第一级膜蒸发单元111包括加热换热器4，用于加热原水；疏水性中空纤维膜组件5、6、7，用于膜蒸馏原水。每一个疏水性中空纤维膜组件内部均包括管程空间和壳程空间。如图2所示，管程空间包括相对设置的管程入口41和管程出口42。壳程空间包括斜对角设置的渗液出口43和蒸汽出口44。上述疏水性中空纤维膜组件5的管程出口连接膜组件6的管程入口，膜组件6的管程出口连接膜组件7的管程入口。膜组件7的管程出口连接上述一次浓缩液排出管10。上述疏水性中空纤维膜组件5、6、7的各个渗出液出口串联至低位渗漏液排出管8，上述疏水性中空纤维膜组件5、6、7的各个蒸汽出口串联至蒸汽引出管9。

第二级膜蒸发单元222中包括：设置在一次浓缩液排出管10上的流量调节阀12，上述流量调节阀12用于调节从第一级膜蒸发单元111排向第二级膜蒸发单元222的一次浓缩液的流量；在一次浓缩液排出管10上管接有一次浓缩液回流管13，回流管13上设置流量调节阀11，并且上述回流管13的另外一端管接到原水槽2，上述一次浓缩液回流管13用于将一部分一次浓缩液通过管路13返回原液槽2，继续蒸发；上述一次浓缩液排出管连接至加热换热器14，对一次浓缩液再次加热。疏水性中空纤维膜组件15、16、17的连接方式与第一级膜蒸发单元111中的膜组件连接方式相同，另外也设置有低位渗漏液排出管18，以及蒸汽引出管19。