一种平板型膜蒸馏装置、蒸馏方法及应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种平板型膜蒸馏装置、蒸馏方法及应用，所述平板型膜蒸馏装置由若干个蒸馏单元组成，所述蒸馏单元包括若干个膜框架和若干个流道格栅；本发明专利技术提供的平板型蒸馏装置，可任意组装拆卸，通过增加或减少膜框架与流道格栅的组合层数，以达到最佳组合和最佳的蒸馏效率；并且通过蒸馏膜与冷凝膜的合理设置，建立起冷、热液体各自独立的流动通道，使得两种液体相反方向的流动，极大的增加了流体之间的热交换效率，提升了蒸馏效率，使得蒸馏液体的产出效率大大提升，产出效率可达到2.0升/平方米/小时左右，实际应用价值高。

A Flat Plate Membrane Distillation Unit, Distillation Method and Its Application

The invention provides a flat-plate membrane distillation device, a distillation method and an application. The flat-plate membrane distillation device consists of several distillation units, the distillation unit includes several membrane frames and several runner grids. The flat-plate distillation device provided by the invention can be assembled and disassembled arbitrarily to achieve the maximum by increasing or reducing the number of combined layers of the membrane frame and runner grids. Optimum combination and distillation efficiency; and through the reasonable setting of distillation and condensation membranes, independent flow channels of cold and hot liquids are established, which makes the two liquids flow in opposite directions, greatly increases the heat exchange efficiency between liquids, and improves the distillation efficiency, so that the production efficiency of distilled liquids is greatly improved, and the output efficiency can reach 2.0 liters/square meters/small. Around the time, the practical application value is high.

【技术实现步骤摘要】
一种平板型膜蒸馏装置、蒸馏方法及应用
本专利技术属于化工分离领域，涉及一种平板型膜蒸馏装置、蒸馏方法及应用。
技术介绍
利用溶液中溶剂和溶质的不同温度特性，如蒸汽压，来实现溶剂与溶质的分离，这是蒸馏的基本原理。传统的蒸馏方法是将溶液加温到溶剂的沸点附件温度，再将溶剂蒸气冷凝收集，从而达到溶剂与溶质分离的目的。随着人们对水资源的不断要求，海水淡化技术已日趋发展成熟。传统的海水淡化方法有1)加热蒸馏；2)膜分离技术(超滤和反渗透膜)。近年来，随着材料科学的发展，另一种技术，即膜蒸馏(membranedistillation,下面简称MD)技术有了很大的进展。膜蒸馏(淡化海水)就是利用一种疏水的多孔膜，其特性是在一定的压力下，水无法通过它，但水蒸气能够顺利通过。这样，膜的一侧水温并不需要很高，其蒸气能透过膜而到达膜的另一侧。在化工生产中往往会产生大量的有机溶剂与水的混合溶液。如果在适当的温度下有机溶液与水的蒸汽压有较大的差别，膜蒸馏技术则可以用于有机溶剂的浓缩。通常有4种膜蒸馏的运行方式有如下几种：1)直接膜蒸馏(DCMD)，即在疏水膜的一侧联通温度较高的蒸馏介质(海水淡化应用中为原始海水)，而蒸气透过的一侧直接与温度较低的冷却介质(通海水淡化应用中通常是淡水)接触，因此蒸气直接凝结在冷却介质中。运行中保持高温一侧和低温一侧的液体流动。由于蒸气冷凝过程中将放热，导致蒸馏介质的温度下降而冷却介质的温度增加。因此需要通过加热和冷却装置以保持蒸馏膜两侧液体的温度差。2)空气间隙膜蒸馏(AGMD)，即在蒸馏膜蒸气透过的一侧，蒸气经过一个空气间隙后凝结在一层不通透的薄膜上(冷凝膜)，而冷凝膜的另一侧，有保持较低温度的液体介质流动。同样，运行需保持高温介质和低温介质的温度差。但是，低温介质不一定是纯净的蒸馏冷凝液体，这对海(岛)上的海水淡化应用有特殊的吸引力：可以用低温的海水来作为冷端介质。另外，这一方法对于有机溶剂和水的混合溶液的膜蒸馏浓缩十分有利。3)工作气体吹扫膜蒸馏(SWMD)，即在蒸馏膜的蒸气透过一侧通过与不通透膜或其它材料组合，建立起一个空气通道，在通道的一端吹入工作气体如干氮气，将水蒸气带出膜蒸馏装置，带出的含水蒸气的工作气体再经冷凝器凝结去水(产水)，工作气体重新吹入膜蒸馏装置。4)真空汲取膜蒸馏(VSMD)，工作原理与SWMD相似，不同的是，它在蒸气透过一侧的空气通道的一端接上真空泵，将蒸气抽出膜蒸馏装置，再将抽出的蒸气冷凝制水。膜蒸馏的效率取决于膜的疏水性能和孔径大小，-运行时冷/热介质之间的温差，以及膜表面蒸馏气体的移走速率。因此，如何开发一种提升冷热水之间的热量传递效率、膜的蒸馏效率装置，对于提升膜蒸馏法的蒸馏效率具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种空气间隙法(AGMD)平板型膜蒸馏装置、蒸馏方法及应用，以达到使用简单、装配和拆卸简便、蒸馏效率高的效果。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种平板型膜蒸馏装置，所述平板型膜蒸馏装置由若干个蒸馏单元组成，所述蒸馏单元包括若干个膜框架和若干个流道格栅；所述膜框架的相对两面分别设置有蒸馏膜和冷凝膜，所述膜框架相邻的两个角位置上分别设置有膜框架液体通道，所述膜框架液体通道包括热膜框架液体通道和冷膜框架液体通道；所述流道格栅内部包括若干个直线栏杆，直线栏杆分隔流道格栅内部形成若干条液体流道，所述流道格栅的相对两个角的位置上设置有流体入口，与流体入口相邻的任选一个角的位置设置有流道格栅液体通道；设置于膜框架一面的冷凝膜与下一个膜框架的冷凝膜之间设置有流道格栅，并且设置于膜框架另一面的蒸馏膜与上一个膜框架的蒸馏膜之间设置有流道格栅，所述膜框架液体通道与流道格栅液体通道相互连通，若干个膜框架与若干个流道格栅交替设置组成蒸馏单元。本专利技术提供的平板型蒸馏装置，可任意组装拆卸，通过增加或减少膜框架与流道格栅的组合层数，以达到最佳组合和最佳的蒸馏效率；并且通过蒸馏膜与冷凝膜的合理设置，建立起冷、热液体各自独立的流动通道，使得两种液体相反方向的流动，极大的增加了流体之间的热交换效率，提升了蒸馏效率，使得蒸馏液体的产出效率大大提升。在本专利技术中，膜框架与流道格栅交替间隔排布，同一膜框架的两面分别设置蒸馏膜和冷凝膜，其蒸馏膜与下一片膜框架的蒸馏膜相对排布，中间的空隙间夹有流道格栅，这样，两个蒸馏膜与中间的流道格栅共同组成了热水流道；而膜框架的另一面所设置的具有不通透性的冷凝膜，与另外一片膜框架的冷凝膜相对排布，中间的空隙同样夹有流道格栅，这样，两个冷凝膜与中间的流道格栅共同组成了冷水通道。因此，在蒸馏单元中，冷水通道与热水通道相隔而分开流动，保证每一个膜框架上的蒸馏膜间为热水通道，冷凝膜之间为冷水通道；而蒸馏单元的叠加排布，即可组成整个膜蒸馏装置。优选地，所述膜框架的蒸馏膜与冷凝膜之间设置有支撑格栅，支撑格栅位于膜框架的中央。支撑格栅用以支撑膜框架上的蒸馏膜与冷凝膜。优选地，所述膜框架的边缘侧面设置有若干个产水小孔。膜框架边缘侧面设置多个产水小孔，蒸馏产生的冷凝液体从这些小孔流出，收集即可得到蒸馏液。优选地，所述膜框架的边缘设置有膜框架装配孔。装配孔一般为对称地设置在膜框架的边缘，这样对于装置的组装更为方便。优选地，所述流道格栅内部的直线栏杆尾端厚度交替减小。直线栏杆的尾端厚度交替减小，这样的设计可以使得液体在流道内按照固定的流道方向进行流动。优选地，所述流道格栅的边缘设置有流道格栅装配孔。优选地，所述蒸馏膜为聚四氟乙烯膜或聚偏氟乙烯膜。在本专利技术中，蒸馏膜并不局限于上述两种材料的膜，任何具有疏水功能的材料制成的膜，均可应用作为本专利技术中的蒸馏膜。优选地，所述冷凝膜为乙烯-四氟乙烯共聚物膜或聚酯膜。冷凝膜是一种具有不透过性的膜，液体与气体均不透过。同一个膜框架上的冷凝膜与蒸馏膜之间形成空气间隙。优选地，所述蒸馏膜的厚度为100～150μm，例如可以是100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm或150μm等。优选地，所述冷凝膜的厚度为40～60μm，例如可以是40μm、45μm、50μm、55μm或60μm等。优选地，所述膜框架的长度为200～300mm，例如可以是200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm或300μm等，优选为250mm。优选地，所述膜框架的宽度为200～300mm，例如可以是200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm或300μm等，优选为250mm。第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的平板型膜蒸馏装置的蒸馏方法，所述方法包括：冷却液体由流道格栅的流体入口流入，经过位于对角处的流体入口流出，流出的冷却液体穿过膜框架的冷膜框架液体通道、(热)流道格栅液体通道和下一级冷膜框架液体通道后，进入下一级(冷)流道格栅的流体入口，此时冷却液体由位于这一级流道格栅对角处的流体入口流出，继续经过相类似的液体通道，流入下一级，进行循环；蒸馏液体由与冷却液体不同的流道格栅的流体入口流入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平板型膜蒸馏装置，其特征在于，所述平板型膜蒸馏装置由若干个蒸馏单元组成，所述蒸馏单元包括若干个膜框架和若干个流道格栅；所述膜框架的相对两面分别设置有蒸馏膜和冷凝膜，所述膜框架相邻的两个角位置上分别设置有膜框架液体通道，所述膜框架液体通道包括热膜框架液体通道和冷膜框架液体通道；所述流道格栅内部包括若干个直线栏杆，直线栏杆分隔流道格栅内部形成若干条液体流道，所述流道格栅的相对两个角的位置上设置有流体入口，与流体入口相邻的任选一个角的位置设置有流道格栅液体通道；设置于膜框架一面的冷凝膜与下一个膜框架的冷凝膜之间设置有流道格栅，并且设置于膜框架另一面的蒸馏膜与上一个膜框架的蒸馏膜之间设置有流道格栅，所述膜框架液体通道与流道格栅液体通道相互连通，若干个膜框架与若干个流道格栅交替设置组成蒸馏单元。

【技术特征摘要】
1.一种平板型膜蒸馏装置，其特征在于，所述平板型膜蒸馏装置由若干个蒸馏单元组成，所述蒸馏单元包括若干个膜框架和若干个流道格栅；所述膜框架的相对两面分别设置有蒸馏膜和冷凝膜，所述膜框架相邻的两个角位置上分别设置有膜框架液体通道，所述膜框架液体通道包括热膜框架液体通道和冷膜框架液体通道；所述流道格栅内部包括若干个直线栏杆，直线栏杆分隔流道格栅内部形成若干条液体流道，所述流道格栅的相对两个角的位置上设置有流体入口，与流体入口相邻的任选一个角的位置设置有流道格栅液体通道；设置于膜框架一面的冷凝膜与下一个膜框架的冷凝膜之间设置有流道格栅，并且设置于膜框架另一面的蒸馏膜与上一个膜框架的蒸馏膜之间设置有流道格栅，所述膜框架液体通道与流道格栅液体通道相互连通，若干个膜框架与若干个流道格栅交替设置组成蒸馏单元。2.根据权利要求1所述的平板型膜蒸馏装置，其特征在于，所述膜框架的蒸馏膜与冷凝膜之间设置有支撑格栅，支撑格栅位于膜框架的中央。3.根据权利要求1或2所述的平板型膜蒸馏装置，其特征在于，所述膜框架的边缘侧面设置有若干个产水小孔。4.根据权利要求1-3中任一项所述的平板型膜蒸馏装置，其特征在于，所述膜框架的边缘设置有膜框架装配孔。5.根据权利要求1-4中任一项所述的平板型膜蒸馏装置，其特征在于，所述流道格栅内部的直线栏杆尾端厚度交替减小；优选地，所述流道格栅的边缘设置有流道格栅装配孔。6.根据权利要求1-5中任一项所述的平板型膜蒸馏装置，其特征在于，所述蒸馏膜为聚四氟乙烯膜或聚偏氟乙烯膜；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀芳，方渡飞，
申请(专利权)人：上海洁晟环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31