一种管式膜设备组件制造技术

本发明专利技术公开了一种管式膜设备组件，包括有：进液口、筒体、法兰盘、压板、花盘、渗透液出口、拉杆、膜管、卡槽、中柱、隔板、出液口、通道、封头，通道由筒体、隔板、中柱和花盘隔成的空间，膜管安装固定于膜组件筒体中的各通道内，膜管外侧为原料侧，膜管内侧为渗透液侧，隔板是与膜管平行安装的，在各通道的内部还安装有与膜管平行的拉杆，拉杆外表面有螺纹。本发明专利技术的管式膜组件既保留膜分离“错流式过滤”的分离特性，又有效地改善原料在各通道中的流动状态，提升了膜通量增强了膜组件设备的集成度；降低膜组件安装维护保养的难度，避免膜管被隔板碰伤等。

A Tubular Membrane Equipment Component

【技术实现步骤摘要】
一种管式膜设备组件
本专利技术属于膜分离
，具体涉及一种适用于渗透汽化及气体分离纯化等膜分离过程的管式膜设备组件。
技术介绍
渗透汽化膜分离技术是一种新兴的分离纯化技术，可适用于有机物与水分离、有机物-有机物体系分离，其中有机物脱水研究最为深入广泛并已部分成功实现工业化生产应用。其分离原理是利用物质在膜两侧的化学势差为驱动力实现传质，利用膜对物料中不同组分化合物亲和性及传质阻力的差异实现选择性。渗透汽化膜组件正是利用这种原理来工作的，膜管的孔隙尺寸介于有机溶剂分子动力学直径和水分子动力学直径之间，有机溶剂和水构成的高温高压混合气体从膜管外表面流过时，由于膜管内部存在高真空，膜管内外存在的压力差产生推动力使得动力学直径小于膜管孔隙尺寸的水分子进入膜管内部，而动力学直径更大一些的有机溶剂则被截留在膜管外侧，因而水分子和有机溶剂分子得到有效分离。而传统的膜组件由于膜元件渗透通量不高严重影响分离效率，导致膜设备所需膜管数量增加，设备外形整体尺寸变大，管路连接多，焊接部件数量也较多，最终造成设备投资成本高，场地空间要求大，不利于膜设备的应用推广。究其原因就在于高温高压的混合汽体在膜组件中的流动速度快滞留时间变短，与膜表面接触时间也就很短，单位时间单位面积的膜通量小，所需的膜面积随之增加。一般情况下，可以考虑增加混合气体在膜组件中的湍流程度来增加气体与膜表面的接触达到提升单位时间膜通量的目的。第一类解决方案是采用在膜壳中加入垂直于膜管方向的阻流隔板，能在一定程度上减弱上述存在的问题。但同时带来了新的问题，如果增加的阻流隔板数量不够多，其效果并不明显，存在的问题基本得不到解决；如果增加的阻流隔板数量太多的话，加工和安装的难度会非常大，要求膜管依次穿过这些隔板，各隔板上的对应孔就必须完全对准在同一直线上，也即多个孔的同心度加工精度和安装要求就非常高。满足此类复杂结构设计也会导致膜壳中安装的膜管数量相对受限，单位体积膜设备具有的膜面积不多，设备整体集成度不高，与此同时隔板过多的话，膜分离特有的“错流式过滤”模式将转换为“死端过滤”模式，对减小膜表面的浓差极化和防止膜孔的污堵并没有好处。第二类解决方案是在膜组件柱筒内部顺膜管方向加装纵向折流板，使原料在膜组件柱筒内往返折回流动，延长了原料在膜组件柱筒内停留时间，克服了第一类解决方案中的安装与加工方面的问题，保留了膜分离固有的“错流式过滤”特性。但对原料在柱筒内的湍流程度无改变，另外也增加了新的问题，加装的多个相互平行的纵向折流板是顺膜管方向设置于柱筒中的，每一分割部分的膜管数量分布严重不均匀，而越靠近原料进液前端分离除水的负荷越重，现有的分布方式不能保证负荷重的地方膜管数量多，造成负荷重的膜管分离效率急剧下降容易污堵，膜管清洗和更换频率加快，最终导致生产周期效率下降，使用成本增加。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种管式膜设备组件，实现单位膜面积的通量提升，同时提高膜组件的集成度，减少设备投资成本和占地面积，并且易于安装检修。本专利技术主要通过改变结构设计实现膜管数量分布更趋合理，增加拉杆提高原料的湍流程度，所述管式膜设备组件包括壳体、膜管、隔板和中柱，所述中柱位于壳体内空间的中心，所述隔板在中柱周向均匀安装，将壳体内空间分若干份，每相邻两隔板之间顺中柱方向安装有若干根膜管，形成以每相邻两块隔板为边界的分离通道，沿中柱周向的第一个通道至最后一个通道，相邻两通道首尾相通，第一个通道与壳体上设置的进液口相通，最后一个通道与壳体上设置的出液体口相通，所述每个分离通道的膜管与壳体上设置的渗透液出口相通。进一步地，所述壳体为圆筒形，由圆筒形壳体本体和壳体两端的封头构成。进一步地，所述中柱为圆柱，沿柱轴向开设有与隔板安装边缘匹配的卡槽，所述壳体内壁上设置有与隔板对应的卡槽，隔板通过卡槽安装在中柱和壳体内壁之间，隔板所在平面即为壳体的径向，将壳体内空间等分成若干份。进一步地，所述壳体本体两端设置有与壳体截面形状匹配的花盘，所述花盘上设置有与隔板的端面匹配的卡槽，沿中柱方向从第一块隔板至最末一块隔板，隔板的端面左右间隔地通过卡槽安装在两花盘上。即，每块隔板仅有一端安装在花盘上，上一隔板若安装在左花盘上，下一隔板则安装在右花盘上，保障相邻来两个分离通道之间是连通的。进一步地，原料流入的第一个通道和原料流出的最后一个通道间的隔板，其两端均安装在花盘上，且密封，是两通道完全分隔开。进一步地，所述分离通道中平行于膜管安装有若干拉杆，所述拉杆与膜管间隔分布。进一步地，所述拉杆和膜管两端均安装在花盘上。所述膜管、拉杆均平行于隔板固定安装。进一步地，所述拉杆表面设置有螺纹。进一步地，壳体本体两端设置有压板，所述花盘上设置与拉杆和膜管管经匹配安装孔，所述拉杆和膜管两端通过安装孔固定在花盘上，所述压板与花盘背面贴合和压紧共同固定拉杆和膜管。优选地，膜管端部各设置一个外凸的O型圈，膜管穿过花盘，通过外凸的O型圈卡住，同时压板压紧在花盘的背面(不临壳体内空间的另一面)。更有选的，花盘背面设置有与O型圈匹配的凹槽内，使平整的压板可紧密贴合在花盘背部。进一步地，所述壳体为椭圆形截面或多面形截面，隔板对应安装，满足能将壳体内空间分成若干份即可。进一步地，所述隔板为3-8块，隔板数目与中柱上的卡槽数目相等。进一步地，所述封头通过法兰与壳体主体连接。进一步地，所述进液口和出液口设置在壳体上，所述渗透液出口设置在封头上。进一步地，所述膜管靠近渗透液出口的一端通过管路连通汇聚成同一管路，再与封头上的渗透液出口连通。所述渗透液出口再与渗透液储罐相连。本专利技术提供管式膜设备组件的膜分离方法，其特征在于，包括以下步骤：膜组件进料温度为80～150℃，进料量为0.5～180L/h，操作压力为50～600kPa，经渗透汽化膜分离后，有机溶剂被提纯至纯度≥99.9wt％。工作时，原料由所述进液口进入，依次折返于各所述通道中，同时通过膜管进行分离，从最后一个所述通道上安装的所述出液口流出，通过储罐上的真空设备，在真空作用下水蒸气透过膜管，汇聚到膜管内部，很快降温冷却成液态水，在重力和真空的作用下自然往下端流出，所有膜管流出的水汇聚到封头部位，再经管道流入到渗透液储罐。该膜组件主要用于外压式管式膜等膜分离过程，尤其适用于渗透汽化及气体分离纯化等膜分离过程。与现有技术相比，本专利技术具有以下益效果：1.本专利技术所述膜组件，隔板平行于膜管安装，降低了加工的高精度要求，也避免了膜管穿孔可能被划伤的风险，以及横向安装隔板因快速气流带来的扰动而挤压碰伤膜管，便于膜管的安装拆卸。2.本专利技术所述膜组件，既保留膜分离“错流式过滤”的分离特性，又有效地改善原料在各通道中的流动状态，提升了单位体积膜组件的膜管面积，同时提升了膜通量，增强了膜组件设备的集成度，减少设备投资成本和占地面积，并且易于安装检修。3.本专利技术所述膜组件，拉杆表面是整根的螺纹形状，原料流经拉杆表面时，由于表面螺纹的影响，顺膜管方向的汽流会发生流动方向的改变而产生各个不定方向的扰动，增强了原料在膜管表面的湍流程度，显著减小膜管表面浓差极化现象，同样提升了单位膜面积的通量。4.本专利技术所述管式膜组件，可以根据膜分离设计结果显示的除水载荷分布情况自由调整通道的数量和各通道中所需的膜管数量，对应调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管式膜设备组件，其特征在于，结构包括壳体、膜管、隔板和中柱，所述中柱位于壳体内空间的中心，所述隔板在中柱周向均匀安装，将壳体内空间分若干份，每相邻两隔板之间顺中柱方向安装有若干根膜管，形成以每相邻两块隔板为边界的分离通道，沿中柱周向的第一个通道至最后一个通道，相邻两通道首尾相通，第一个通道与壳体上设置的进液口相通，最后一个通道与壳体上设置的出液体口相通，所述每个分离通道的膜管与壳体上设置的渗透液出口相通。

【技术特征摘要】
1.一种管式膜设备组件，其特征在于，结构包括壳体、膜管、隔板和中柱，所述中柱位于壳体内空间的中心，所述隔板在中柱周向均匀安装，将壳体内空间分若干份，每相邻两隔板之间顺中柱方向安装有若干根膜管，形成以每相邻两块隔板为边界的分离通道，沿中柱周向的第一个通道至最后一个通道，相邻两通道首尾相通，第一个通道与壳体上设置的进液口相通，最后一个通道与壳体上设置的出液体口相通，所述每个分离通道的膜管与壳体上设置的渗透液出口相通。2.根据权利要求1所述管式膜设备组件，其特征在于，所述壳体为圆筒形，由圆筒形壳体本体和壳体两端的封头构成。3.根据权利要求2所述管式膜设备组件，其特征在于，所述中柱为圆柱，沿柱轴向开设有与隔板安装边缘匹配的卡槽，所述壳体内壁上设置有与隔板对应的卡槽，隔板通过卡槽安装在中柱和壳体内壁之间，将壳体内空间等分成若干份。4.根据权利要求2所述管式膜设备组件，其特征在于，所述壳体本体两端设置有与壳体截面形状匹配的花盘，所述花盘上设置有与隔板的端面匹配的卡槽，沿中柱方向从第一块隔板至最末一块隔板，隔板的端面左右间隔地通过卡槽安装在两花盘上。5.根据权利要求4所述管式膜设备组件，其特征在于，原料流入的...

【专利技术属性】
技术研发人员：文丹明，徐晓辉，
申请(专利权)人：成都格莱高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51