一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用制造技术

本发明专利技术涉及一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用，该蒸发器包括左侧的进汽侧端板及右侧的出汽侧端板，在进汽侧端板和出汽侧端板之间由左至右依次排列安装有由二次蒸汽通道密封圈、板式膜板框、料液通道密封圈、换热片板框、加热器蒸汽通道密封圈、换热片板框、料液通道密封圈及板式膜板框联合构成的膜块，多个模块依次由二次蒸汽通道密封圈连接排列构成膜堆，该蒸发器的应用是将蒸发器联合组装成高效紧凑的多效板式膜蒸馏海水淡化系统，本发明专利技术实现了膜蒸馏汽化潜热的梯级利用和热效率的大幅提高，并使装置紧凑高效，热效率高、造水比大等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用
本专利技术属于海水淡化和膜分离
，特别是一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用。
技术介绍
淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，随着经济的发展和人口的增加以及水污染日益严重，很多国家和地区出现不同程度的缺水问题，全球正面临着日益严重的水资源危机。海水淡化是解决淡水资源危机的重要途径之一。目前常采用诸如多效蒸馏、多级闪蒸、反渗透和冷冻等技术进行海水脱盐。膜蒸馏(MD)作为新兴的膜分离技术，在海水淡化领域备受关注。与多效蒸馏、多级闪蒸等传统方法相比，MD具有潜在的竞争优势。膜蒸馏是以疏水微孔膜为介质，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膜孔，从而实现液质分离。因此，膜蒸馏技术是有机地结合了蒸馏与膜分离的特点，在膜蒸馏过程中既有常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程，又有分离物质扩散透过膜的膜分离过程，从而使该技术具有分离效率高、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低等优点，在海水淡化和工业废水处理领域有较好的应用前景。真空膜蒸馏(VMD)具有通量大、热损失小等优点，应用前景最为广阔。膜蒸馏是一个以蒸发为基础的膜分离过程，热量以相变传热的方式从料液侧传递到渗透则，因而能耗较高。此外，膜蒸馏后的高温淡水和浓盐水的输出，进一步加剧了热损失。这也是限制其工业化应用的关键问题之一。通过汽化潜热的回收利用可以提高膜蒸馏热效率，但常规方法是通过料液吸收显热的方式进行的，而潜热远大于显热，以致料液流量非常大，需要更多的动力消耗。如何从工艺上实现热量的回收和重复利用并降低动力消耗是目前膜蒸馏研究和应用的一个新热点。膜蒸馏技术与其他技术的耦合也是其发展应用的重点方向之一。多效蒸发技术是将前一级蒸发过程所产蒸汽作为后一级蒸发过程的加热蒸汽，实现热源(蒸汽)的汽化潜热以蒸发-冷凝方式多次传递的化工单元操作。将多效蒸发引入膜蒸馏过程，实施膜蒸馏过程的多效化，是实现膜蒸馏热量回收的发展方向。此外，膜蒸馏在海水淡化中的应用还需要解决膜组件不易扩展、不易清洗、产水规模小等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提出一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种板式真空膜蒸馏蒸发器，包括左侧的进汽侧端板及右侧的出汽侧端板，在进汽侧端板和出汽侧端板之间由左至右依次排列安装有由板式膜板框、料液通道密封圈、换热片板框、加热器蒸汽通道密封圈、换热片板框、料液通道密封圈及板式膜板框联合构成的膜块，多个模块依次由二次蒸汽通道密封圈连接排列构成膜堆；膜堆与进汽侧端板和出汽侧端板亦用二次蒸汽通道密封圈连接。其中，所述进汽侧端板包括设置在上部的加热蒸汽进口及设置在下部的冷凝水出口，冷凝水出口的上边开有不凝气出口，在进汽侧端板四角处开有拉杆定位孔，在进汽侧端板两侧开有对称的料液出口；其中，所述出汽侧端板包括设置在两侧的二次蒸汽出口、设置在下部两侧的料液进口及设置在四角处的拉杆定位孔，进汽侧端板四角处的拉杆定位孔与出汽侧端板四角处的拉杆定位孔位置对应，在位置对应的拉杆定位孔内穿装拉杆后将进汽侧端板与出汽侧端板之间的内核膜堆压紧；其中，所述板式膜板框及换热片板框均包括板框，在板框中间制有方孔，在方孔内制有与方孔边缘固接的网状支撑件，在网状支撑件上固装板式膜后构成板式膜板框，在网状支撑件上固装换热片后构成换热片板框，在板框的上部制有与进汽侧端板上加热蒸汽进口位置对应的加热蒸汽孔道，在板框的下部制有与进汽侧端板上不凝气出口及冷凝水出口位置对应的冷凝水/不凝气孔道，在板框的两侧分别制有与二次蒸汽出口、料液出口及料液进口位置对应的二次蒸汽孔道、出料孔道及进料孔道，在板框的四角处同样制有穿装拉杆的拉杆定位孔；其中，所述料液通道密封圈包括密封板式膜板框与换热片板框之间加热蒸汽孔道、二次蒸汽孔道、冷凝水/不凝气孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条；所述加热器蒸汽通道密封圈包括密封换热片板框与换热片板框之间二次蒸汽孔道、出料孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条；所述二次蒸汽通道密封圈包括密封进汽侧端板或出汽侧端板与板式膜板框之间加热蒸汽孔道、出料孔道、冷凝水/不凝气孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条。而且，所述板框由聚合物塑料或金属制成，所述网状支撑件由组合物塑料或金属制成，所述固装在网状支撑件上的板式膜及换热片是通过粘接或焊接方式固装在网状支撑件上，并且板式膜及换热片的边缘将板框中间方孔完全焊接封闭。一种上述板式真空膜蒸馏蒸发器的应用，该应用是将多个板式真空膜蒸馏蒸发器串联组装成高效紧凑的多效板式膜蒸馏海水淡化系统，该系统包括机械蒸汽压缩机、真空泵、海水进料泵、产品水泵、浓盐水排放泵、N个板式真空膜蒸馏蒸发器、N-1个联箱、N个浓水闪蒸罐、进汽封头和出汽封头，所述N个板式真空膜蒸馏蒸发器两两之间由联箱连接后串联构成，整个装置两端分别用进汽封头和出汽封头密封，然后由拉杆固定，形成多效板式真空膜蒸馏装置主体，机械压缩机蒸汽进口与出汽侧封头的蒸汽出口连接，机械压缩机蒸汽出口与进汽侧封头的蒸汽进口连接，构成蒸汽压缩再循环回路；首效蒸发器冷凝水出口通过管路经由进汽封头后与首个联箱冷凝水进口连接，首个联箱冷凝水出口通过管路与次个联箱冷凝水进口连接，如此连接，直至末个联箱冷凝水进口，末个联箱冷凝水出口通过管路与出汽侧封头冷凝水进口连接，出汽侧封头冷凝水出口通过管路与产品水泵连接；其他各效蒸发器冷凝水出口，敞口于对应的联箱，使冷凝水自流至对应的联箱内；海水进料泵通过管路经由出汽侧封头后与末效蒸发器的料液进口连接，末效蒸发器的料液出口通过管路经由联箱与次末效蒸发器的料液进口连接，如此连接，直至首效蒸发器，首效蒸发器的料液出口通过管路经由进汽侧封头与首个浓水闪蒸罐浓水进口连接，首个浓水闪蒸罐蒸汽出口通过管路与首个联箱侧壁闪蒸蒸汽进口连接，首个浓水闪蒸罐浓水出口与次个浓水闪蒸罐浓水进口连接，如此连接，直至末个浓水闪蒸罐，末个浓水闪蒸罐蒸汽出口通过管路与出汽侧封头侧壁闪蒸蒸汽进口连接，末个浓水闪蒸罐浓水出口通过管路与浓水排放泵连接；首效蒸发器不凝气出口通过管路经由进汽封头后与首个联箱的不凝气进口连接，次效蒸发器的不凝气出口通过管路经由联箱后与次个联箱的不凝气进口连接，如此连接，直至末个联箱不凝气进口，末效蒸发器的不凝气出口通过管路经由末个联箱后与真空泵连接。而且，在进汽封头冷凝水出口与首个联箱之间、后面的两两联箱之间以及末个联箱与真空泵之间的不凝气管路上进一步设置有真空调节阀。而且，在进汽封头与蒸发器之间、蒸发器与联箱之间以及蒸发器与出汽封头之间安装有连接密封圈。本专利技术的优点和积极效果是：(1)本专利技术通过一体化板框设计并配合不同功能的密封圈实现了加热蒸汽、料液、二次蒸汽、凝结水、不凝气等流道的高度集成，开发形成的板式真空膜蒸馏蒸发器不但具有结构紧凑、易于扩展、易于清洗等优点，更重要的是将膜蒸馏加热蒸汽凝结和料液蒸发过程相统一，热量以相变的方式从加热蒸汽传递至料液同时再以相变的方式传递至二次蒸汽，料液温度保持不变，因此需要的料液流量更小，动力消耗更少。(2)本专利技术将多效蒸发引入膜蒸馏过程，将多个板式真空膜蒸馏蒸发器依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板式真空膜蒸馏蒸发器，其特征在于：包括左侧的进汽侧端板及右侧的出汽侧端板，在进汽侧端板和出汽侧端板之间由左至右依次排列安装有由板式膜板框、料液通道密封圈、换热片板框、加热器蒸汽通道密封圈、换热片板框、料液通道密封圈及板式膜板框联合构成的膜块，多个模块依次由二次蒸汽通道密封圈连接排列构成膜堆；膜堆与进汽侧端板和出汽侧端板亦用二次蒸汽通道密封圈连接。其中，所述进汽侧端板包括设置在上部的加热蒸汽进口及设置在下部的冷凝水出口，冷凝水出口的上边开有不凝气出口，在进汽侧端板四角处开有拉杆定位孔，在进汽侧端板两侧开有对称的料液出口；其中，所述出汽侧端板包括设置在两侧的二次蒸汽出口、设置在下部两侧的料液进口及设置在四角处的拉杆定位孔，进汽侧端板四角处的拉杆定位孔与出汽侧端板四角处的拉杆定位孔位置对应，在位置对应的拉杆定位孔内穿装拉杆后将进汽侧端板与出汽侧端板之间的内核膜堆压紧；其中，所述板式膜板框及换热片板框均包括板框，在板框中间制有方孔，在方孔内制有与方孔边缘固接的网状支撑件，在网状支撑件上固装板式膜后构成板式膜板框，在网状支撑件上固装换热片后构成换热片板框，在板框的上部制有与进汽侧端板上加热蒸汽进口位置对应的加热蒸汽孔道，在板框的下部制有与进汽侧端板上不凝气出口及冷凝水出口位置对应的冷凝水/不凝气孔道，在板框的两侧分别制有与二次蒸汽出口、料液出口及料液进口位置对应的二次蒸汽孔道、出料孔道及进料孔道，在板框的四角处同样制有穿装拉杆的拉杆定位孔；其中，所述料液通道密封圈包括密封板式膜板框与换热片板框之间加热蒸汽孔道、二次蒸汽孔道、冷凝水/不凝气孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条；所述加热器蒸汽通道密封圈包括密封换热片板框与换热片板框之间二次蒸汽孔道、出料孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条；所述二次蒸汽通道密封圈包括密封进汽侧端板或出汽侧端板与板式膜板框之间加热蒸汽孔道、出料孔道、冷凝水/不凝气孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条。...

【技术特征摘要】
1.一种板式真空膜蒸馏蒸发器，其特征在于：包括左侧的进汽侧端板及右侧的出汽侧端板，在进汽侧端板和出汽侧端板之间由左至右依次排列安装有由板式膜板框、料液通道密封圈、换热片板框、加热器蒸汽通道密封圈、换热片板框、料液通道密封圈及板式膜板框联合构成的膜块，多个模块依次由二次蒸汽通道密封圈连接排列构成膜堆；膜堆与进汽侧端板和出汽侧端板亦用二次蒸汽通道密封圈连接。其中，所述进汽侧端板包括设置在上部的加热蒸汽进口及设置在下部的冷凝水出口，冷凝水出口的上边开有不凝气出口，在进汽侧端板四角处开有拉杆定位孔，在进汽侧端板两侧开有对称的料液出口；其中，所述出汽侧端板包括设置在两侧的二次蒸汽出口、设置在下部两侧的料液进口及设置在四角处的拉杆定位孔，进汽侧端板四角处的拉杆定位孔与出汽侧端板四角处的拉杆定位孔位置对应，在位置对应的拉杆定位孔内穿装拉杆后将进汽侧端板与出汽侧端板之间的内核膜堆压紧；其中，所述板式膜板框及换热片板框均包括板框，在板框中间制有方孔，在方孔内制有与方孔边缘固接的网状支撑件，在网状支撑件上固装板式膜后构成板式膜板框，在网状支撑件上固装换热片后构成换热片板框，在板框的上部制有与进汽侧端板上加热蒸汽进口位置对应的加热蒸汽孔道，在板框的下部制有与进汽侧端板上不凝气出口及冷凝水出口位置对应的冷凝水/不凝气孔道，在板框的两侧分别制有与二次蒸汽出口、料液出口及料液进口位置对应的二次蒸汽孔道、出料孔道及进料孔道，在板框的四角处同样制有穿装拉杆的拉杆定位孔；其中，所述料液通道密封圈包括密封板式膜板框与换热片板框之间加热蒸汽孔道、二次蒸汽孔道、冷凝水/不凝气孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条；所述加热器蒸汽通道密封圈包括密封换热片板框与换热片板框之间二次蒸汽孔道、出料孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条；所述二次蒸汽通道密封圈包括密封进汽侧端板或出汽侧端板与板式膜板框之间加热蒸汽孔道、出料孔道、冷凝水/不凝气孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条。2.根据权利要求1所述的板式真空膜蒸馏蒸发器，其特征在于：所述板框由聚合物塑料或金属制成，所述网状支撑件由组合物塑料或金属制成，所述固装在网状支撑件上的板式膜及换热片是通过粘接或焊接方式固装在网状支撑件上，并且板式膜及换热片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢玉雷，韩克鑫，薛喜东，冯厚军，张晓晨，王鑫，刘洪坤，李强，
申请(专利权)人：国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12