一种并联式多效真空膜蒸馏装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种并联式多效真空膜蒸馏装置，属于膜蒸馏领域。该第能耗装置包括n级并联的膜蒸馏单元，第一级料液罐、增压泵、中空纤维膜组件的管程构成第一闭合循环回路；第二级至第n级中的中空纤维膜组件的管程与前级管壳式换热器的壳程、本级料液罐和增压泵构成第二至第n闭合循环回路。第n级管壳式换热器的壳程与冷却器连通。每一级中，空纤维膜组件的壳程出口和成品收集罐均与管壳式换热器的管程进口连通，增压泵与中空纤维膜组件的连接管线上设有温度计。第一级至第n‑1级中的管壳式换热器的管程出口与下一级中空纤维膜组件的壳程出口相连通后再与下一级管壳式换热器的管程进口相连通，第n级管壳式换热器的管程出口与真空泵连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及膜蒸馏领域，特别涉及一种并联式多效真空膜蒸馏装置及方法。
技术介绍
真空膜蒸馏技术是一种新型膜分离技术，其基于将待分离物质的热料液通过分离膜的一侧(即热侧)，而在分离膜的另一侧抽真空(即真空侧)，从而在分离膜两侧形成传递蒸气压差，热料液中的水在分离膜的一侧汽化后形成蒸气，蒸气在该传递蒸气压差的驱动下将通过分离膜的膜孔传递到分离膜的真空侧，并在真空侧被冷凝成纯净的水，进而实现料液中水和其他物质的分离。其中，上述的分离膜多以板式、卷式、管式、或者中空纤维式膜组件的形式存在。由于真空膜蒸馏以真空系统作为增强驱动力，其不仅具有其他膜蒸馏技术的优点，而且具有分离效率高，膜通量大等优点，在海水淡化、水处理、溶液浓缩、超纯水制备等方面具有极大的应用前景。基于上述可知，针对真空膜蒸馏技术提供一种真空膜蒸馏装置是十分必要的。现有技术提供了这样一种真空膜蒸馏装置，其包括料液罐、增压泵、加热器、计量泵、温度计、中空纤维膜组件、冷凝管、真空泵、淡水收集瓶、低温恒温水槽。其中，料液罐、增压泵、加热器、计量泵、温度计、中空纤维膜组件的管程顺次连通，中空纤维膜组件的壳程、冷凝管的壳程、淡水收集瓶顺次连通，同时，真空泵与冷凝器的壳程和淡水收集瓶之间的连接管线相连通，同时，冷凝管的管程与低温恒温水槽连通。其中，中空纤维膜组件包括管式外壳、沿轴向设置在管式外壳内部的多条疏水性中空纤维膜丝，并且中空纤维膜丝通过树脂固定在所述管式外壳的两端，同时，管式外壳的两端分别设置有端盖。其中，端盖上设置有与中空纤维膜丝的中心孔相连通的盖孔，以配合形成中空纤维膜组件的管程，管式外壳靠近两端的外壁上设置有与其内腔相连通的管孔，以配合形成中空纤维膜组件的壳程。设计人发现现有技术至少存在以下问题：由于真空膜蒸馏过程中所需能耗主要是补充水分蒸发所消耗的料液显热，而水的蒸发潜热较大，现有技术采用冷凝水来冷凝水分蒸发后得到的蒸气，需要大量的冷凝水，造成其能耗过大。
技术实现思路
本技术实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种能够回收利用水的蒸发潜热，有效降低其能耗的并联式多效真空膜蒸馏装置。具体技术方案如下：本技术实施例提供了一种并联式多效真空膜蒸馏装置，包括料液罐、增压泵、真空泵、中空纤维膜组件、成品收集罐和温度计，进一步地，所述装置还包括管壳式换热器和冷却器，并且所述料液罐中设置有加热棒；一个所述中空纤维膜组件、一个所述管壳式换热器、一个所述料液罐、一个所述增压泵、一个所述成品收集罐配合构成一级膜蒸馏单元，并且所述膜蒸馏单元并联设置有n级，其中n大于或者等于2；第一级所述膜蒸馏单元中，所述料液罐、所述增压泵、所述中空纤维膜组件的管程顺次连通，构成第一闭合循环回路；第二级直至第n级膜蒸馏单元中的所述中空纤维膜组件的管程与前级膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器的壳程、本级膜蒸馏单元中的所述料液罐和所述增压泵顺次连通，构成第二至第n闭合循环回路；并且第n级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器的壳程进口和壳程出口分别与所述冷却器的出水口和进水口连通，以构成冷却循环回路；每一级所述膜蒸馏单元中的所述中空纤维膜组件的壳程出口与所述管壳式换热器的管程进口相连通；第一级至第n-1级膜蒸馏单元中，所述管壳式换热器的管程出口与下一级所述膜蒸馏单元中的所述中空纤维膜组件的壳程出口相连通后再与下一级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器的管程进口相连通，并且，第n级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器的管程出口与所述真空泵连接；每一级所述膜蒸馏单元中，所述管壳式换热器的管程进口还与所述成品收集罐连通，同时，所述增压泵与所述中空纤维膜组件的连接管线上设置有所述温度计。具体地，作为优选，所述装置还包括过滤器，所述过滤器设置在所述料液罐的进料管线上。具体地，作为优选，所述装置还包括不凝气换热器，所述不凝气换热器设置在第n级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器的管程出口与所述真空泵之间的连接管线上。具体地，作为优选，所述装置还包括真空压力表，所述真空压力表设置在所述不凝气换热器与所述真空泵之间的连接管线上。具体地，作为优选，所述中空纤维膜组件的管程进口管线上均设置有流量计。具体地，作为优选，所述冷却器为水冷器或者空冷器。具体地，作为优选，所述管壳式换热器为聚合物换热器，所述聚合物换热器包括管式外壳、多条聚合物换热管、端盖；所述聚合物换热管呈中空纤维结构，同时管壁致密无孔，多条所述聚合物换热管沿轴向间隔设置在所述管式外壳内部，并通过固化树脂固定在所述管式外壳的两端；所述端盖可拆卸地固定在所述管式外壳的两端，并且所述端盖上设置有与所述聚合物换热管的中心通孔相连通的盖孔，从而配合形成所述聚合物换热器的管程；所述管式外壳靠近两端的外壁上分别设置有与所述管式外壳的内腔相连通的进液管和出液管，从而配合形成所述聚合物换热器的壳程。作为优选，所述聚合物换热管为聚四氟乙烯管，外径为0.5-0.9mm，内径为0.3-0.5mm。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本技术实施例提供的膜蒸馏装置，通过使料液在各级管壳式换热器中与蒸气进行换热冷凝，不仅实现了对蒸气潜热的回收，同时减少了对料液的热能供给以及对蒸气冷凝的能量供给，如此将有效降低膜蒸馏过程的能耗，进而提高膜蒸馏过程的热效率。此外，将料液分离后得到浓液分别在本级膜蒸馏单元中的中空纤维膜组件中进行再循环，不仅利于上述换热冷凝过程的进行，还能够提高料液的分离效果，进而提高膜蒸馏过程的造水比。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的并联式多效真空膜蒸馏装置的结构示意图。附图标记分别表示：1料液罐，2增压泵，3真空泵，4中空纤维膜组件，5成品收集罐，6温度计，7管壳式换热器，8冷却器，9加热棒，10不凝气换热器，11真空压力表。需要说明的是，图1中所示的MD表示中空纤维膜组件，HE表示管壳式换热器，相应地，MD1、MD2、以及MDn分别表示第一级膜蒸馏单元、第二级膜蒸馏单元以及第n级膜蒸馏单元中的中空纤维膜组件；HE1、HE2、以及HEn分别表示第一级膜蒸馏单元、第二级膜蒸馏单元以及第n级膜蒸馏单元中的管壳式换热器。第二级膜蒸馏单元与第n级膜蒸馏单元之间的虚线表示省略的第3级直至第n-1级膜蒸馏单元，它们的排布结构以此类推。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。第一方面，本技术实施例提供了一种并联式多效真空膜蒸馏装置，如附图1所示，该装置包括料液罐1、增压泵2、真空泵3、中空纤维膜组件4、成品收集罐5和温度计6，进一步地，该装置还包括管壳式换热器7和冷却器8，并且料液罐1中设置有加热棒9。其中，一个中空纤维膜组件4、一个管壳式换热器7、一个料液罐1、一个增压泵2、一个成品收集罐5配合构成一级膜蒸馏单元，并且膜蒸馏单元并联设置有n级，其中n大于或者等于2。第一级膜蒸馏单元中，料液罐1、增压泵2、中空纤维膜组件4的管程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联式多效真空膜蒸馏装置，包括料液罐(1)、增压泵(2)、真空泵(3)、中空纤维膜组件(4)、成品收集罐(5)和温度计(6)，其特征在于，所述装置还包括管壳式换热器(7)和冷却器(8)，并且所述料液罐(1)中设置有加热棒(9)；一个所述中空纤维膜组件(4)、一个所述管壳式换热器(7)、一个所述料液罐(1)、一个所述增压泵(2)、一个所述成品收集罐(5)配合构成一级膜蒸馏单元，并且所述膜蒸馏单元并联设置有n级，其中n大于或者等于2；第一级所述膜蒸馏单元中，所述料液罐(1)、所述增压泵(2)、所述中空纤维膜组件(4)的管程顺次连通，构成第一闭合循环回路；第二级直至第n级膜蒸馏单元中的所述中空纤维膜组件(4)的管程与前级膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器(7)的壳程、本级膜蒸馏单元中的所述料液罐(1)和所述增压泵(2)顺次连通，构成第二至第n闭合循环回路；并且第n级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器(7)的壳程进口和壳程出口分别与所述冷却器(8)的出水口和进水口连通，以构成冷却循环回路；每一级所述膜蒸馏单元中的所述中空纤维膜组件(4)的壳程出口与所述管壳式换热器(7)的管程进口相连通；第一级至第n‑1级膜蒸馏单元中，所述管壳式换热器(7)的管程出口与下一级所述膜蒸馏单元中的所述中空纤维膜组件(4)的壳程出口相连通后再与下一级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器(7)的管程进口相连通，并且，第n级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器(7)的管程出口与所述真空泵(3)连接；每一级所述膜蒸馏单元中，所述管壳式换热器(7)的管程进口还与所述成品收集罐(5)连通，同时，所述增压泵(2)与所述中空纤维膜组件(4)的连接管线上设置有所述温度计(6)。...

【技术特征摘要】
1.一种并联式多效真空膜蒸馏装置，包括料液罐(1)、增压泵(2)、真空泵(3)、中空纤维膜组件(4)、成品收集罐(5)和温度计(6)，其特征在于，所述装置还包括管壳式换热器(7)和冷却器(8)，并且所述料液罐(1)中设置有加热棒(9)；一个所述中空纤维膜组件(4)、一个所述管壳式换热器(7)、一个所述料液罐(1)、一个所述增压泵(2)、一个所述成品收集罐(5)配合构成一级膜蒸馏单元，并且所述膜蒸馏单元并联设置有n级，其中n大于或者等于2；第一级所述膜蒸馏单元中，所述料液罐(1)、所述增压泵(2)、所述中空纤维膜组件(4)的管程顺次连通，构成第一闭合循环回路；第二级直至第n级膜蒸馏单元中的所述中空纤维膜组件(4)的管程与前级膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器(7)的壳程、本级膜蒸馏单元中的所述料液罐(1)和所述增压泵(2)顺次连通，构成第二至第n闭合循环回路；并且第n级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器(7)的壳程进口和壳程出口分别与所述冷却器(8)的出水口和进水口连通，以构成冷却循环回路；每一级所述膜蒸馏单元中的所述中空纤维膜组件(4)的壳程出口与所述管壳式换热器(7)的管程进口相连通；第一级至第n-1级膜蒸馏单元中，所述管壳式换热器(7)的管程出口与下一级所述膜蒸馏单元中的所述中空纤维膜组件(4)的壳程出口相连通后再与下一级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器(7)的管程进口相连通，并且，第n级所述膜蒸馏单元中的所述管壳式换热器(7)的管程出口与所述真空泵(3)连接；每一级所述膜蒸馏单元中，所述管壳式换热器(7)的管程进口还与所述成品收集罐(5)连通，同时，所述增...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永刚，彭跃莲，晋彩兰，邱浩然，
申请(专利权)人：北京惠源三达水处理设备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11