一种新型高效单级或多级罐式气液接触膜吸收单元制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型高效单级罐式气液接触膜吸收单元，包括多组柱式疏水性中空纤维膜元件、罐式壳体和水平地设置在所述罐式壳体中的膜清洗部件；每组柱式疏水性中空纤维膜元件中的中空纤维膜经过纱线编织后卷成柱状，两端密封浇铸，每组柱式疏水性中空纤维膜元件之间相对独立，多组所述柱式疏水性中空纤维膜元件的上端和下端设有柱式疏水性中空纤维膜元件的导流支撑或支撑结构；所述膜清洗部件包括多个清洗管，所述清洗管的管壁上设置有多个喷嘴，所述多个清洗管集成连接至所述给水管上。本实用新型专利技术不仅降低了中空纤维束造成高气相阻力，还避免了传统管式膜吸收单元放大后中空纤维膜组件封装浇铸的部位收缩或膨胀而易损坏破裂的问题。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气液接触膜吸收单元，尤其用于膜吸收法脱除酸性、碱性或有毒等气体组份，也包括从液体中脱气或向液体中充气等方面的应用。
技术介绍
通常气体吸收设备(如填料塔、液柱塔和喷淋塔等)，在吸收设备当中，液体经分布板自上而下经塔中填料表面均勻流下，而气体由下而上吹入塔中，借助塔内填料，为气液接触提供表面积。但是由于吸收过程中气液两相直接接触，使得该工艺易受液泛、沟流和雾沫夹带等流体力学条件的限制，导致吸收液体和气体分布不均勻，传质效率低。虽然传统气体吸收工艺和设备有诸多改进，目的在于使吸收液滴细小增大比表面，使气流场更加均勻优化，强化气液传质，提升吸收效率。然而其缺陷是设备体积庞大，工艺控制复杂，投资和运行维护成本高。近年来出现的气液膜吸收单元(膜接触器)可以通过疏水性的中空纤维膜将气液两相介质分开，解决了常规气体吸收器不能使气相和液相独立操作的问题，避免了填充塔在高流速下溢流和低流速下漏液和沟流的出现，而且接触面积大，传质效率高。但是现有膜接触器在实际工程化应用过程中发现还有很多问题亟待解决。公开号CN1642628A，其公开日为2005年7月20日的中国专利申请公开了一种中空纤维膜接触器，使用大量的导流管和挡板增加介质流动均勻性，提高传质效率，两相介质流速可在一定范围内任意变化，但中空纤维膜丝束造成气相压降较大。公开号为CN1680006A，其公开日为2005年10月12日的中国专利申请公开了一种膜接触器，采用编织中空纤维和配备了中心管以提高传质过程，但以上专利所述管式膜接触器随着其直径的放大，很容易在中空纤维封装浇铸的部位收缩或膨胀而破裂，而且纤维束造成的气阻会随着气相流量的增加而变大，难以实现工程化的应用。公开号为CN1689690，其公开日为2005年11月2日的中国专利申请公开了一种中空纤维膜接触器，虽气液两相介质是可独立操作，但气相流速不能任意调整，因为气相始终是在一端封死的中空纤维内流动。公开号为CN101121099A，其公开日为2008年2月13日的中国专利申请公开了一种中空纤维膜接触器的制备方法，是采用旋转离心力下形成环形壁后固化成型，不用脱出铸模具这一步骤就可以保持中空纤维构件末端是开放的，虽然省去了拆模、组装的步骤， 但是当膜接触器的直径变大时，因为浇铸件是一次成型，不仅要求旋转成型设备大、固化时间延长，更不便于拆卸、安装和运输。与中空纤维束式或柱式膜组件相关报道的中国专利及专利申请还有如下公告号或公开号所对应的技术方案(均为日前所公告或公开)C拟869001Y、CN101007675A、 CN2835231Y、CN101254978A、CN201473385U等。但目前未见束式或柱式疏水性中空纤维膜组件应用于气液膜吸收过程的专利报道。特别是针对膜法烟气脱硫技术应用，要处理烟气不仅流量大，而且压力低，目前所见的膜吸收单元形式难以满足要求。
技术实现思路
针对上述现有技术，本技术提供一种新型高效罐式气液接触膜吸收单元，不仅气液两相流速可以独立地在较宽的范围内变化，并适合于处理大流量低阻力气相介质。 主要是改进传统膜吸收单元的组装形式，将多组柱式膜元件装填于大圆罐体内。不仅降低了中空纤维束造成高气相阻力，还避免了传统管式膜吸收单元放大后中空纤维膜组件封装浇铸的部位收缩或膨胀而易损坏破裂的问题。为了解决上述技术问题，本技术一种新型高效单级罐式气液接触膜吸收单元予以实现的技术方案是包括中空纤维膜元件，一罐式壳体和水平地设置在所述罐式壳体中的膜清洗部件；所述中空纤维膜元件为柱式疏水性中空纤维膜元件；所述罐式壳体中均勻布置有多组所述的柱式疏水性中空纤维膜元件，每组柱式疏水性中空纤维膜元件中设有与一中心管平行的支撑杆，所述中心管的管壁上均勻分布一定数量的孔，所有的该孔所占据的区域面积要大于或等于所述中心管的横截面积，所述中心管的顶端设有堵头；每组柱式疏水性中空纤维膜元件中的中空纤维膜经过纱线编织后卷成柱状，两端密封浇铸；每组柱式疏水性中空纤维膜元件之间相对独立；一部分所述柱式疏水性中空纤维膜元件的上端和下端设置有双通封头，另一部分所述柱式疏水性中空纤维膜元件的上端和下端设置有三通封头；多组所述柱式疏水性中空纤维膜元件上的双通封头的管端与三通封头的管端分别在同一水平面上相互连接装配并形成通路；设置有三通封头的柱式疏水性中空纤维膜元件均位于贴近所述罐式壳体的内壁处；其中，对角线上的两组对称的三通封头柱式膜元件的上端和下端的封头均各设有一自由管端；罐式壳体的壁上在与每个自由管端对正的位置处设有一孔口，所述自由管端从与之对正的孔口中伸出壳体；多组所述柱式疏水性中空纤维膜元件的上端和下端设有柱式疏水性中空纤维膜元件的导流支撑或支撑结构；所述膜清洗部件包括水平地设置在罐体中的一清洗给水管和多个清洗管，所述清洗管的管壁上设置有多个喷嘴，所述多个清洗管集成连接至所述给水管上。本技术一种新型高效多级罐式气液接触膜吸收单元的予以实现的技术方案是，由多级上述高效单级罐式气液接触膜吸收单元并联和/或串联集成；其中，相互串联的罐式气液接触膜吸收单元的中心管连通，两两串联的罐式气液接触膜吸收单元之间设置有导流支撑结构。本技术与现有形式膜接触器相比，所具有的有益效果是由于本技术一种新型高效罐式气液接触膜吸收单元中的中心管管壁是多孔的，方便于气相从中心管的管壁孔处自由穿梭流动，气阻低，处理气体流量大，效率高；柱式膜元件以一定的填充密度、均勻分布于罐式壳体内；气液两相均勻分布、有效接触面积大、 传质速率快；气液两相流速独立控制，可在较宽范围内操作；可实现对中空纤维膜内、外表面的在线清洗，减缓膜污染；膜吸收单元可形成模块化，易于多级集成放大，便于工程化应用。附图说明图Ia是本技术罐式气液接触膜吸收单元中柱式疏水性中空纤维膜元件示意图；图Ib是带有三通封头的柱式疏水性中空纤维膜元件示意图；图Ic是带有双通封头的柱式疏水性中空纤维膜元件示意图；图Id是一单级罐式膜吸收单元中的9组柱式膜元件的封头连接方式示意图；图加是本技术中导流支撑板的结构示意图；图2b是本技术中膜清洗部件的结构示意图；图2c是本技术中底板的结构示意图；图3a是本技术中单级罐式膜吸收单元运行模式示意图；图北为本技术单级罐式膜吸收单元的反冲洗运行模式示意图；图3c为本技术多级罐式膜吸收单元由一两级串联集成后的示意图。图中1——中空纤维膜2——纱线3——中心管4——饶铸材料5——支撑杆6、7通封头8——管壁孔9、10——三通封头11——导流支撑板12——卡槽孔13——孔ロ14——膜清洗部件15——清洗管16——喷嘴17——给水管18——底板19——清洗剂出口20——罐式壳体21——清洗剂进ロ22、23、25、洸——液相进出口24-堵头I——第一级罐式膜吸收单元II——第二级罐式膜吸收单元A——液相B——清洗剂C——气相具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细地描述。本技术一种新型高效单级罐式气液接触膜吸收单元包括柱式疏水性中空纤维膜元件，一罐式壳体和水平地设置在所述罐式壳体中的膜清洗部件；如图3a所示，所述罐式壳体20中均勻疏松的布置有多组所述的柱式疏水性中空纤维膜元件，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种新型高效单级罐式气液接触膜吸收单元，包括中空纤维膜元件，其特征在于：所述中空纤维膜元件为柱式疏水性中空纤维膜元件；还包括一罐式壳体和水平地设置在所述罐式壳体中的膜清洗部件；所述罐式壳体中均匀布置有多组所述的柱式疏水性中空纤维膜元件，每组柱式疏水性中空纤维膜元件中设有与一中心管平行的支撑杆，所述中心管的管壁上均匀分布一定数量的孔，所有的该孔所占据的区域面积要大于或等于所述中心管的横截面积，所述中心管的顶端设有堵头；每组柱式疏水性中空纤维膜元件中的中空纤维膜经过纱线编织后卷成柱状，两端密封浇铸；每组柱式疏水性中空纤维膜元件之间相对独立；一部分所述柱式疏水性中空纤维膜元件的上端和下端设置有双通封头，另一部分所述柱式疏水性中空纤维膜元件的上端和下端设置有三通封头；多组所述柱式疏水性中空纤维膜元件上的双通封头的管端与三通封头的管端分别在同一水平面上相互连接装配并形成通路；设置有三通封头的柱式疏水性中空纤维膜元件均位于贴近所述罐式壳体的内壁处；其中，对角线上的两组对称的三通封头柱式膜元件的上端和下端的封头均各设有一自由管端；罐式壳体的壁上在与每个自由管端对正的位置处设有一孔口，所述自由管端从与之对正的孔口中伸出壳体；多组所述柱式疏水性中空纤维膜元件的上端和下端设有柱式疏水性中空纤维膜元件的导流支撑或支撑结构；所述膜清洗部件包括水平地设置在罐体中的一清洗给水管和多个清洗管，所述清洗管的管壁上设置有多个喷嘴，所述多个清洗管集成连接至所述给水管上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖，张召才，郭春刚，关毅鹏，刘国昌，李晓明，
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：实用新型
国别省市：12