[发明专利]一种多效膜蒸馏装置、系统及方法

说明书

本发明提供了一种多效膜蒸馏装置、系统及方法，涉及膜蒸馏分离技术领域。本发明包括多效膜蒸馏单元和压缩机，多效膜蒸馏单元包括若干个串联的膜蒸馏组件；每个膜蒸馏组件均设置有蒸汽换热装置，前一个膜蒸馏组件产生的蒸汽通过蒸汽换热装置进行冷凝，其相变热用于加热后一个膜蒸馏组件的料液；并且，利用蒸汽压缩机对二次蒸汽进行压缩，使增温增压的蒸汽再用于对进料液加热。利用本发明多效膜蒸馏装置，前一效膜蒸馏产生的蒸汽相变产生的热量可以作为后一效膜蒸馏的热源，同时使用蒸汽压缩机对末效膜蒸馏产生的二次蒸汽进行增温增压后再利用，使热量充分利用，减少外界热源的输入，有效解决了现有膜蒸馏技术热源利用率低、运行成本高的技术问题。

技术领域

本发明涉及膜蒸馏分离技术领域，尤其是涉及一种多效膜蒸馏装置、系统及方法。

背景技术

膜蒸馏(MD)是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，该技术以疏水膜孔膜作为汽-液分离介质，在膜两侧蒸汽压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸汽形式透过疏水微孔膜，从而实现分离的目的。与其他常用分离过程相比，膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求不高等优点。

传统的膜蒸馏技术需要使用大量的低品质热源对待处理原液进行加热，因而所需热能耗较大。膜蒸馏过程中，水蒸汽的相变热约为2600kJ/kg，远大于水的比热4kJ/kg，因此在常规膜蒸馏过程中，需要使用大量的冷却水来冷凝膜蒸馏的蒸汽，而水蒸汽冷凝的相变热则被冷却水直接带走，造成了热量的损失。鉴于上述原因，膜蒸馏通常被认为是一种热耗较高的技术，因而在一定程度上限制了该技术的推广应用。

目前工程上大多通过寻找价格低廉的低品质热源来进行膜蒸馏过程，但是这种方式不适合于热源紧缺地区；也有通过增加换热器的方式回收膜蒸馏过程中的余热的，这种方法虽然在一定程度上能够减少热损失，但是系统安装复杂，设备投资费用高。

基于以上原因，寻找到合适的方式回收膜蒸馏过程中的热损失，提高热利用率，将对膜蒸馏的推广应用有着非常大的实际价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多效膜蒸馏装置、系统及方法，以解决现有技术中存在的膜蒸馏热源利用效率低，热量损失大以及膜蒸馏设备运行成本高的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果(设备结构简单，体积小，成本低等)详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种多效膜蒸馏装置，包括至少一个多效膜蒸馏单元，所述多效膜蒸馏单元包括若干个串联的膜蒸馏组件；所述膜蒸馏组件设置有蒸汽换热装置，前一个所述膜蒸馏组件产生的蒸汽在后一个所述膜蒸馏组件的蒸汽换热装置处发生冷凝相变，相变产生的热量至少一部分作为后一个所述膜蒸馏组件的热源；蒸汽压缩机，与所述多效膜蒸馏单元的最后一个所述膜蒸馏组件连接，用于压缩最后一个所述膜蒸馏组件产生的蒸汽；所述蒸汽压缩机输出端连接所述多效膜蒸馏单元的第一个所述膜蒸馏组件，被压缩的蒸汽在第一个所述膜蒸馏组件的蒸汽换热装置处发生冷凝相变，作为第一个所述膜蒸馏组件的热源。

优选地，所述蒸汽换热装置设置为冷凝箔。

本发明还提供一种膜蒸馏系统，包括料液罐、加热装置、输料泵、膜蒸馏装置，所述加热装置用于对料液进行加热，所述料液罐与所述输料泵通过管道连接；所述膜蒸馏装置设置为上述的多效膜蒸馏装置，所述输料泵与所述多效膜蒸馏装置进料口通过管道连接。

优选地，所述多效膜蒸馏装置上还设置有产水口，用于收集膜蒸馏过程中的产水；所述料液罐与所述进料口之间的管路上设置换热器，所述产水口与换热器连接，使所述产水与所述料液进行热交换。

优选地，还设置有除气罐，设置于所述料液罐与所述进料口之间，用于除去加热后的料液中的不凝气体。

优选地，还设置有真空泵，连接于所述加热装置，用于使系统工作气压低于外界大气压。