[实用新型]双潜膜蒸馏组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及水处理领域的膜蒸馏组件，特别是涉及一种双潜膜蒸馏组件。

背景技术

膜分离法、蒸馏法等物理方法可以有效除盐，但是膜分离法膜成本昂贵，对预处理要求高，且存在严重的资源浪费和二次污染的问题；利用蒸馏法可以回收高盐污水中的无机盐，但设备投资巨大，运行成本较高。膜蒸馏(MembraneDistillation,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，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。在膜蒸馏过程中，疏水微孔膜并不直接参与分离作用，其唯一的作用就是作为两相间的屏障，选择性完全由汽-液平衡决定。膜蒸馏的传质过程一般包含以下三个步骤：热流体侧汽-液界面处蒸发；蒸汽分子通过疏水膜微孔传递；蒸汽在低温侧冷凝(或被带走)。同其他的分离过程相比，膜蒸馏具有截留率高、操作温度比传统的蒸馏低、操作压力低、能处理高浓度废水等优点；然而膜蒸馏的能耗高依然是阻碍其发展的主要因素，目前对于多效、高效的膜蒸馏工艺方法和系统设计有很多，相同点是都对膜蒸馏产生的二次蒸汽进行回收利用，将冷凝释放的热量用来加热原料液，再利用热的原料液自身的温降进行膜蒸馏的蒸发。这个利用蒸汽冷凝加热原料液的过程可能是在膜组器内部进行，也可能在膜组器外部进行。

申请号为200810053905.x一种热回收式减压膜蒸馏组件装置及方法的专利申请公开了由多组间隔排列、相互串联的框式膜蒸馏组件单元和框式热交换组件组成。热料液在膜蒸馏组件单元内蒸发出的蒸汽在热交换组件上冷凝，而达到提高效率的目的。

申请号为200910170615.8热回收膜蒸馏装置和系统的专利申请公开了组件中填充可透气的膜蒸馏疏水膜和不透气的热交换膜，运行时疏水膜运行热料液，热交换膜运行冷料液，热料液膜蒸馏的蒸汽会在冷料液的实壁热交换膜上冷凝，而达到提高效率的目的。实壁热交换膜，高分子材料制备的无孔致密中空纤维丝。水和蒸汽都无法通过，可以进行热交换但传热损失大，传热速率慢，传热效果差。

申请号为201210072721.4多效膜蒸馏装置与方法的专利申请公开了本发明提供一种多效膜蒸馏装置与方法。蒸馏装置包括主蒸发区、多效蒸发区；其中：主蒸发区设置循环槽以及主蒸发区膜蒸馏组件，循环槽出口连接主蒸发区膜蒸馏组件管程入口，主蒸发区膜蒸馏组件的管程出口连接循环槽入口；多效蒸发区中设置至少一级换热蒸馏装置，每一级换热蒸馏装置包括膜蒸馏组件和换热器，上述每一级膜蒸馏组件与换热器顺次管程串联，各级膜蒸馏组件之间壳程并联。本发明提出多效膜蒸馏方法，将膜蒸馏过程中的水蒸汽冷凝与原水加热过程耦合，回收膜蒸馏过程中水蒸气的相变热。

框式组件无法做到蒸发与冷凝的结合，并且根据蒸发原理蒸汽的温度与真空度有关并低于蒸发液，专利申请200810053905.x中公开的的系统工艺的效率也是极其低下。

柱式疏水膜和热交换膜混合装填，专利申请200910170615.8中公开的的运行方式也没有做到蒸发与冷凝的结合。如果热交换丝内通蒸汽，腔体通热料液，疏水膜内部抽蒸汽，理论上是勉强可以做到蒸发与冷凝的结合的，但是蒸汽在较长、较纤细的膜丝内的压降会更大，并且高分子的热损失会更大，这种结构热交换丝数量比例要非常大才能提供足够的热交换和均匀的热环境，而热交换丝比例过大会导致有效膜面积减少，以上情况都会导致整体效率低下。

专利申请201210072721.4公开的将膜蒸馏过程中的水蒸汽冷凝与原水加热过程耦合，膜蒸馏蒸发过程的热量需求仍然是依靠热料液自身的温度降低提供，膜效率非常低。系统的能量回收在“效数”无限的情况下，即投资成本无限大的情况下，相对于蒸发的能耗仅能降低50％。

综上所述，目前膜蒸馏的研究非常多，大多采用对膜蒸馏产生的二次蒸汽进行回收利用，将二次蒸汽冷凝释放的热量用来加热原料液，再利用热的原料液自身的温降进行膜蒸馏的蒸发过程，然而由于组件的放大效应，这种热量回收利用的方法在放大后的热效率极其低下，消耗能量高，限制了膜蒸馏的工业应用。

发明内容

有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本实用新型的目的在于，提供一种双潜膜蒸馏组件，使其提高能效，降低能量消耗，可适用于工业化应用。