撞击流振动膜分离组件及分形装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种撞击流振动膜分离组件及分形装置。包括分离柱和原料输送泵；分离柱从上至下依次为回流区、分离区、撞击流区、沉降区；回流区位于分离柱上端，顶部设置非均相流体出口与原料输送泵的入口连接；分离区设置有振动膜分离组件，两侧面设置分离产物出口；撞击流区两侧面设置非均相流体入口，处于同一平面并相向设置，均与原料输送泵出口连接；沉降区位于分离柱下端通过隔板与撞击流区部分隔离，底部设置凝聚相流体出口。通过原料输送泵使原料分成两股流体进入膜组件撞击区，形成撞击流。流体通过相向撞击既产生涡流使固体颗粒在分离过程时处于运动状态，同时流体产生的振动可以使流体经过膜管内处于微振动状态。

Vibration Membrane Separation Component and Fractal Device of Impinging Stream

The invention discloses an impinging stream vibration membrane separation component and a fractal device. It includes separation column and material conveying pump; separation column is in turn reflux zone, separation zone, impinging stream zone and settlement zone from top to bottom; reflux zone is located at the upper end of separation column, and heterogeneous fluid outlet is connected with the inlet of material conveying pump at the top; separation zone is equipped with vibration membrane separation component and separation product outlet on both sides; and heterogeneous fluid inlet is set on both sides of impinging flow zone. The settling zone is located at the lower end of the separation column, partially isolated from the impinging stream zone through the baffle, and the condensate fluid outlet is set at the bottom. The raw material is divided into two streams through the feed pump into the impinging zone of the membrane assembly to form an impinging stream. The eddy current generated by the fluid through the opposite impact makes the solid particles move in the separation process, and the vibration generated by the fluid can make the fluid in the micro-vibration state through the membrane tube.

【技术实现步骤摘要】
撞击流振动膜分离组件及分形装置
本专利技术属于非均相分离
，具体涉及一种撞击流振动膜分离组件及分形装置。
技术介绍
非均相分离是包括固液分离、固气分离或液气分离三种体系。这三种类型的分离过程均是非常重要的单元操作，在国民经济各部门如化工、轻工、制药、矿山、冶金、能源、环境保护等应用非常广泛。在许多生产过程中，分离技术水平的高低，质量的优劣直接影响到许多过程实现工业化规模生产的可能性、工艺过程的先进性和可靠性、制品质量和能耗、环境保护等经济和社会效益。如燃烧过程产生的烟尘和工业生产、加工工序产生的各种粉尘是大气中危害最久、最严重的一种污染物。随排放的气体进入大气中的粉尘是造成雾霾现象的主要因素，也直接威胁着人们的生命，尤其身处粉尘污染的环境会引起多种心血管、呼吸道疾病等。传统的固气分离装备多采用电除尘器或布袋除尘器，若在现有技术上进行改造实现超低排放，因投资、运营、维护成本过高，导致实施时有一定的阻力。非均相固液分离可分为沉降和过滤两个过程。在实际应用中，为了提高固液分离的效果，需要从多方面考虑，确定合理的固液分离工艺，主要有以下几种措施：①采用联合流程，即把两种或两种以上的固液分离手段合理搭配，优化配置，如沉降与过滤的组合，旋流器与过滤及沉降分离的组合等，这种方式在矿物加工中应用非常广泛；②利用凝聚与絮凝等手段及助剂以提高沉降速度及过滤速度；③利用预涂层、助滤剂等改善过滤性能，提高过滤速度；④利用电场、磁场等辅助手段促进过滤分离。撞击流(ImpingingStreams,IS)是化工新技术。自1961年Elperin提出撞击流的概念以来，已进行了众多的研究与开发；液相反应或以液体为连续相的多相反应是化工、石油化工、医药、轻工、湿法冶金等多种过程工业中广泛涉及的一大类反应体系。这类反应当然在分子尺度上进行，装置中的微观混合状况对过程的效率有重大影响。撞击流这种新颖的技术方法，其基本原理是：两股等量两相流沿同轴相向流动，并在中点处撞击并产生振荡。其结果是在两根加速管之间造成一个高度湍动的撞击区，大大地强化了传递过程。分形结构是自然界中普遍存在的一种结构，具有以非整数维形式充填空间的形态特征。通常被定义为“一个粗糙或零碎的几何形状，可以分成数个部分，且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状”，即具有自相似的性质。自相似原则和迭代生成原则是分形理论的重要原则。分形形体中的自相似性可以是完全相同，也可以是统计意义上的相似。标准的自相似分形是数学上的抽象，迭代生成无限精细的结构，如科赫曲线(Kochsnowflake)、谢尔宾斯基地毯(Sierpinskicarpet)等。这种有规分形只是少数，绝大部分分形是统计意义上的无规分形，如宏观天体结构与微观分子原子结构具有典型的自相似性、大树的整体形状与树枝、人体血管分布等。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高效非均相分离装置，使凝聚态颗粒远离膜孔，缓解其在膜孔中的堵塞，同时还能通过不停机自动反洗对装置进行清理。为达到上述目的，采用技术方案如下：一种撞击流振动膜分离组件，包括分离柱和原料输送泵；所述分离柱从上至下依次为回流区、分离区、撞击流区、沉降区；所述回流区位于分离柱上端，顶部设置非均相流体出口，出口与原料输送泵的入口连接，并设置有控制阀；所述分离区设置有振动膜分离组件，分离区两侧面设置分离产物出口，两出口汇集后通过阀门控制排出；同时在汇集出口处采用并联的方式设置压缩气体入口和药剂反洗入口并设置控制阀；所述撞击流区两侧面设置非均相流体入口，两个入口处于同一平面并相向设置，两个入口均与原料输送泵出口连接并设置有控制阀；所述沉降区位于分离柱下端通过隔板与撞击流区部分隔离，底部设置凝聚相流体出口、药剂出口，两出口并列分布并设置有控制阀；所述振动膜分离组件由树脂密封层和若干膜管组成；所述树脂密封层分别位于回流区和分离区的横截面、以及分离区和撞击流区的横截面上；所述膜管两端开口穿过树脂密封层、连通回流区和撞击流区的空间，其与树脂密封层粘接固定。按上述方案，所述膜管为中空纤维膜、有机管式膜、无机管式膜、金属粉末烧结管、活性炭烧结管。按上述方案，所述膜管管壁微孔孔径在0.01um～50um之间，膜管内径0.3mm～50mm，外径在0.5mm～200mm之间。按上述方案，所述的非均相流体包括连续相和凝聚相；其中，连续相为气体，凝聚相为固体颗粒或者液体颗粒；或者连续相为液体，凝聚相为固体颗粒。一种撞击流振动膜分离装置，由两个上述撞击流振动膜分离组件并联组成撞击流振动膜分离分形单元；再由若干个撞击流振动膜分离分形单元按照分形原理组装成撞击流振动膜分离装置。本专利技术涉及的撞击流振动膜分离组件是基于膜分离的基本原理设计的一种新型膜分离结构组件。通过原料输送泵使原料分成两股流体进入膜组件撞击区，形成撞击流。流体通过相向撞击既产生涡流使固体颗粒在分离过程时处于运动状态，同时流体产生的振动可以使流体经过膜管内处于微振动状态。在分离过程中，凝聚态颗粒远离膜孔，缓解了其在膜孔中的堵塞。由于装置设计了凝聚态颗粒物通道，在分离过程中，颗粒物聚集并沉降到组件下端，从凝聚相出口排除。撞击流振动膜分离组件和传统分离膜组件比较，具有如下优势。本专利技术撞击流振动膜分离组件及分形装置和传统分离膜组件比较，具有如下优势。利用撞击流技术使凝聚态颗粒远离膜孔，缓解了其在膜孔中的堵塞。撞击流振动膜分离分形装置可通过分离产物出口流量或原料进口压力与产物出口压力差来判断膜孔堵塞情况，分离产物出口流量越小或原料进口压力与产物出口压力差越大膜孔堵塞情况越严重，通过自动控制系统控制阀门状态即可实现四种方式的不停机反冲。采用一进两出的设计理念，使固、液从不同通道流出，避免了凝聚态颗粒的累积。本设计理念适用于中空纤维膜、陶瓷膜、有机管式膜等各种分离膜。仿自然分形理论中微观和宏观的自相似性原理，实现撞击流分形振动膜组件的分形布置，既可实现装备的大型化，又能使流体均匀分布。附图说明图1：本专利技术撞击流振动膜分离组件结构示意图；图2：2个撞击流振动膜分离组件组成的分形单元结构示意图；图3：8个撞击流振动膜分离组件组成的分形单元结构示意图；图4：本专利技术撞击流振动膜分离分形装置结构示意图。其中，1-回流区；2-分离区；3-撞击流区；4-沉降区；5-膜管；6-挡板；7-树脂密封层；P1-原料输送泵；C11-原料入口控制阀；C12-回流控制阀；C13-压缩气体入口控制阀；C14-分离产物出口控制阀；C15-凝聚相出口控制阀；C16-药剂反洗入口控制阀；C17-药剂反洗出口控制阀。具体实施方式以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制。如图1所示一种撞击流振动膜分离组件，包括分离柱和原料输送泵P1；所述分离柱从上至下依次为回流区1、分离区2、撞击流区3、沉降区4；所述回流区1位于分离柱上端，顶部设置非均相流体出口，出口与原料输送泵P1的入口连接，并设置有控制阀(C12-回流控制阀)；所述分离区2设置有振动膜分离组件，分离区两侧面设置分离产物出口，两出口汇集后通过阀门(C14-分离产物出口控制阀)控制排出；同时在汇集出口处采用并联的方式设置压缩气体入口和药剂反洗入口并设置控制阀(C13-压缩气体入口控制阀、C16-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种撞击流振动膜分离组件，其特征在于包括分离柱和原料输送泵；所述分离柱从上至下依次为回流区、分离区、撞击流区、沉降区；所述回流区位于分离柱上端，顶部设置非均相流体出口，出口与原料输送泵的入口连接，并设置有控制阀；所述分离区设置有振动膜分离组件，分离区两侧面设置分离产物出口，两出口汇集后通过阀门控制排出；同时在汇集出口处采用并联的方式设置压缩气体入口和药剂反洗入口并设置控制阀；所述撞击流区两侧面设置非均相流体入口，两个入口处于同一平面并相向设置，两个入口均与原料输送泵出口连接并设置有控制阀；所述沉降区位于分离柱下端通过隔板与撞击流区部分隔离，底部设置凝聚相流体出口、药剂出口，两出口并列分布并设置有控制阀；所述振动膜分离组件由树脂密封层和若干膜管组成；所述树脂密封层分别位于回流区和分离区的横截面、以及分离区和撞击流区的横截面上；所述膜管两端开口穿过树脂密封层、连通回流区和撞击流区的空间，其与树脂密封层粘接固定。

【技术特征摘要】
1.一种撞击流振动膜分离组件，其特征在于包括分离柱和原料输送泵；所述分离柱从上至下依次为回流区、分离区、撞击流区、沉降区；所述回流区位于分离柱上端，顶部设置非均相流体出口，出口与原料输送泵的入口连接，并设置有控制阀；所述分离区设置有振动膜分离组件，分离区两侧面设置分离产物出口，两出口汇集后通过阀门控制排出；同时在汇集出口处采用并联的方式设置压缩气体入口和药剂反洗入口并设置控制阀；所述撞击流区两侧面设置非均相流体入口，两个入口处于同一平面并相向设置，两个入口均与原料输送泵出口连接并设置有控制阀；所述沉降区位于分离柱下端通过隔板与撞击流区部分隔离，底部设置凝聚相流体出口、药剂出口，两出口并列分布并设置有控制阀；所述振动膜分离组件由树脂密封层和若干膜管组成；所述树脂密封层分别位于回流区和分离区的横截面、以及分离区和撞击流区的横截面上；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军，王存文，程健，
申请(专利权)人：武汉工程大学，武汉艾斯发特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42