[实用新型]一种空气隙膜蒸馏组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种空气隙膜蒸馏组件，属于膜分离和化工分离技术领域。

背景技术

膜蒸馏(MD)是一种新型的膜分离技术，以微孔疏水膜作为分离介质，在膜两侧蒸气压差推动下，水中挥发性组分以蒸汽形式透过膜孔，在组件内部的冷侧或外部的冷凝器中冷凝。MD主要有以下四种形式：直接接触膜蒸馏(DCMD)、减压膜蒸馏(VMD)、吹扫气膜蒸馏(SGMD)、空气隙式膜蒸馏(AGMD)，在这四种膜蒸馏形式中，热料液与微孔疏水膜均直接接触，但冷凝方式和渗透液收集的方式有所差异。

由于中空纤维微孔疏水膜具有比表面积大、无需支撑、填充密度高等优点，基于中空纤维微孔疏水膜的DCMD组件和VMD组件报道较多，而基于中空纤维微孔疏水膜的AGMD组件报道还较少。现有的中空纤维AGMD组件普遍采用中空纤维平行排列式填充结构，这种形式不仅不能保证空气隙的稳定存在，即中空纤维之间不可避免的存在直接接触，而且对水流的湍动效果差，不利于削弱温差极化和浓差极化现象；此外，平行排列使得换热管程较短，为了提高系统的换热管程和造水比，需要串联多个膜组件，增加了辅助设备和系统的复杂度。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种空气隙膜蒸馏组件。

本实用新型的技术方案概述如下：

一种空气隙膜蒸馏组件，包括壳体5，在壳体的上部设置有热料液进口6和冷料液出口7，在壳体的下部设置有热料液出口9和冷料液进口8，在壳体的底部设置有产水出口10，其特征是在壳体5的内部设置有圆柱状内芯1，中空纤维冷凝管3缠绕设置在内芯上形成中空纤维冷凝管层，在中空纤维冷凝管层外侧设置有隔网2，中空纤维微孔疏水膜4缠绕设置在隔网上形成中空纤维微孔疏水膜层，再在中空纤维微孔疏水膜层外侧设置有隔网，依次按中空纤维冷凝管层-隔网-中空纤维微孔疏水膜层-隔网继续设置，中空纤维微孔疏水膜的两端分别与热料液进口6和热料液出口9连接，中空纤维冷凝管的两端分别与冷料液出口7和冷料液进口8连接。

中空纤维微孔疏水膜在圆柱状内芯1上的缠绕角度为30-60°，所述中空纤维冷凝管在圆柱状内芯1上的缠绕角度为30-60°，中空纤维微孔疏水膜与中空纤维冷凝管的缠绕方向相反。

隔网的厚度为0.5～1mm，孔隙率大于80％。

中空纤维微孔疏水膜和中空纤维冷凝管的数量比为1:2～4。

本实用新型的优点：

1.本实用新型空气隙膜蒸馏组件的中空纤维微孔疏水膜和中空纤维冷凝管均呈螺旋缠绕，料液的流动路径呈螺旋状，一方面增加了径向剪切力，减小边界层厚度，削弱极化现象，另一方面螺旋错流提供了更大的流体流通直径，从而有助于降低轴向的沿程压降，降低中空纤维微孔疏水膜中蒸汽迁移推动力的衰减程度。

2.本实用新型的空气隙膜蒸馏组件，在内芯长度一定的条件下，中空纤维微孔疏水膜和中空纤维冷凝管的螺旋缠绕使得其长度远大于圆柱状内芯长度，增加了换热管程。

3.本实用新型的空气隙膜蒸馏组件的中空纤维微孔疏水膜和中空纤维冷凝管被隔网隔开，隔网保证了空气隙的稳定存在，空气隙的厚度即为隔网的厚度，通过隔网的厚度来调节空气隙的厚度，使得空气隙厚度便于精确控制。

4.本实用新型的空气隙膜蒸馏组件的可根据处理料液量的要求，可适当增加或减少中空纤维微孔疏水膜和中空纤维冷凝管的缠绕数量，在单个装置中可灵活调节膜面积和填充率，具有结构紧凑、占地面积小和组装方便等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为一种空气隙膜蒸馏组件的工作工程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

一种空气隙膜蒸馏组件(见图1)，包括壳体5，在壳体的上部设置有热料液进口6和冷料液出口7，在壳体的下部设置有热料液出口9和冷料液进口8，在壳体的底部设置有产水出口10，其特征是在壳体5的内部设置有圆柱状内芯1，中空纤维冷凝管3缠绕设置在内芯上形成中空纤维冷凝管层，在中空纤维冷凝管层外侧设置有隔网2，中空纤维微孔疏水膜4缠绕设置在隔网上形成中空纤维微孔疏水膜层，再在中空纤维微孔疏水膜层外侧设置有隔网，依次按中空纤维冷凝管层-隔网-中空纤维微孔疏水膜层-隔网继续设置，根据要处理的物料及性质，确定缠绕的层数；中空纤维微孔疏水膜的两端分别与热料液进口6和热料液出口9连接，中空纤维冷凝管的两端分别与冷料液出口7和冷料液进口8连接。