[实用新型]一种换热器式膜蒸馏组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及膜蒸馏技术。

背景技术

膜蒸馏(Membrane Distillation,，MD)是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种液体分离技术，膜蒸馏过程是热侧液体的水分子蒸发汽化，穿过疏水膜的微孔，水相中非挥发性的离子和分子等溶质则不能透过疏水膜，从而实现溶液分离、浓缩或提纯的目的。现有技术中，由于膜蒸馏工艺中热能回收不充分，运行过程中能耗较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种换热器式膜蒸馏组件，提高膜蒸馏过程中热能回收效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种换热器式膜蒸馏组件，包括筒形的外壳，所述的外壳沿轴向依次设有上料液腔、换热腔、下料液腔和蒸汽腔，所述的换热腔中装填有换热管，所述的换热管中设有疏水性中空纤维膜束，中空纤维膜束上端伸入上料液腔中，中空纤维膜束下端与中空纤维膜束浇注头固定，中空纤维膜束浇注头密封安装在蒸汽腔中，所述外壳顶端设有与上料液腔连通的原料液进口，所述外壳下部设有与下料液腔连通的原料液出口，所述外壳上部设有与换热腔上部连通的热水进口，所述外壳下部设有与换热腔下部连通的热水出口，所述外壳底端设有与蒸汽腔连通的产水出口。

优选的，所述的外壳材质为PP、ABS、不锈钢或者碳钢。

优选的，所述的换热管为石墨管、石墨改性PP管、不锈钢管或者铜管。

优选的，所述的换热管外径为10～32mm，内径为8～30mm，换热管数量为1～500根。

优选的，所述的疏水性中空纤维膜束采用的膜丝材质为PP、PVDF、PTFE，膜丝内径为0.8～2.0mm，膜丝外径为1.0～2.5mm，膜丝的过滤孔孔径为0.1～1.0μm。

优选的，所述的中空纤维膜束浇注头材质为ABS、不锈钢或者聚四氟乙烯。

本实用新型采用的技术方案，充分利用膜蒸馏过程的余热，提高了膜蒸馏过程中热能回收效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

图1为换热器式膜蒸馏组件结构示意图；

图2为多效膜蒸馏装置结构原理图。

具体实施方式

下面结合图1对本实用新型专利的换热器式膜蒸馏组件做出具体说明。

一种换热器式膜蒸馏组件1，包括筒形的外壳，所述的外壳沿轴向依次设有上料液腔11、换热腔12、下料液腔13和蒸汽腔14，所述的换热腔中装填有换热管15，所述的换热管中设有疏水性中空纤维膜束16，中空纤维膜束上端伸入上料液腔中，中空纤维膜束下端与中空纤维膜束浇注头17固定，中空纤维膜束浇注头密封安装在蒸汽腔中，所述外壳顶端设有与上料液腔连通的原料液进口111，所述外壳下部设有与下料液腔连通的原料液出口131，所述外壳上部设有与换热腔上部连通的热水进口121，所述外壳下部设有与换热腔下部连通的热水出口122，所述外壳底端设有与蒸汽腔连通的产水出口141。

所述的外壳材质为PP、ABS、不锈钢或者碳钢。所述的换热管为石墨管、石墨改性PP管、不锈钢管或者铜管。所述的换热管外径为10～32mm，内径为8～30mm，换热管数量为1～500根。所述的疏水性中空纤维膜束采用的膜丝材质为PP、PVDF、PTFE，膜丝内径为0.8～2.0mm，膜丝外径为1.0～2.5mm，膜丝的过滤孔孔径为0.1～1.0μm。所述的中空纤维膜束浇注头材质为ABS、不锈钢或者聚四氟乙烯。

下面结合图2对本实用新型专利的一种多效膜蒸馏装置做出具体说明。

其包括三个换热器式膜蒸馏组件，依次为第一膜蒸馏组件，第二膜蒸馏组件，第三膜蒸馏组件，加热水箱2，原料液储罐(原水箱)3，冷凝换热器4，冷水箱41，产水罐5，真空泵51以及管路中的水泵。

第一膜蒸馏组件原料液出口与第二膜蒸馏组件的原料液进口连接，第二膜蒸馏组件的原料液出口与第三膜蒸馏组件的原料液进口连接，第一膜蒸馏组件的产水出口与第二膜蒸馏组件热水(汽)进口连接，第二膜蒸馏组件的产水出口与第三膜蒸馏组件的热水(汽)进口连接，第二、第三膜蒸馏组件的热水(汽)出口与第三膜蒸馏组件的产水出口并联接入冷凝换热器进气口，冷凝换热器产水出水口与产水罐进水口连接，产水罐抽气口与真空泵连接。

第一膜蒸馏组件热水(汽)进口与热水泵连接，第一膜蒸馏组件热水(汽)出口与加热水箱连接。第一膜蒸馏组件原料液进口与原水泵连接。第三膜蒸馏组件原料液出口与原料液储罐和原水泵通过切换阀门连接，冷凝换热器冷却水进口与冷却水泵连接，冷凝器冷却水出口与冷水箱连接。

原料液经原水泵增压后依次，流经膜蒸馏组件，最后回流至原料液储罐，待所有组件内充满原料液后，通过调节切换阀门，实现原料液在三支组件内形成内循环。加热水箱中的热水加热至60～90℃后通过热水泵在组件A换热腔内循环流动，提供系统运行所需热量。启动真空泵，调节负压至-0.08～0.095Mpa，组件A产生的蒸汽进入组件B的换热腔发生冷凝，同时冷凝产生潜热实现对组件B中的原料液的加热，同理组件B产生的蒸汽对组件C中的原料液进行加热。在此过程中产生的冷凝液即产水经过冷凝器完全冷凝后进入产水罐。