膜分离装置以及膜分离方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能减少能耗的膜分离装置以及膜分离方法。本发明专利技术的膜分离装置（10）包括：膜分离器（20），其中供给含成分A和成分B的流体X，使用分离膜将流体X分离成成分A的浓度高于流体X的流体Y、和成分A的浓度低于流体X的流体Z；第1压缩机（21），其对流体Y进行绝热压缩；第1热交换器（11），其中导入作为热源的由第1压缩机（21）进行绝热压缩后的流体Y；以及第2热交换器（12），其中导入作为热源的流体Z。流体X被分支为第1和第2供给管线（31）、（32）进行输送，分支后的该流体X分别通过第1和第2热交换器（11）、（12）被加热，然后再次合流，之后被供给到膜分离器（20）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用分离膜将流体分离的。
技术介绍
专利文献I中记载了一种加热模块，其具有单元操作部、热交换器、以及设置在单元操作部的输出侧和热交换器之间的压缩机。单元操作部通过单元操作来输出由输入流体生成的输出流体。所输出的输出流体通过压缩机被压缩。输入流体通过热交换器与压缩后的输出流体进行热交换。在此，作为单元操作部的一个例子，有膜分离器。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2010 — 36056号公报(第9页、图1 (C))
技术实现思路
一般地，膜分离器输出未透过分离膜的流体和透过分离膜的流体这两种流体。然而，在专利文献I记载的技术中，该单元操作部(膜分离器)的输出流体仅为一种，未提及残留的流体。本专利技术的目的在于提供一种，其利用分别从膜分离器的非透过侧和透过侧排出的流体Y、z，对向膜分离器供给的流体X进行加热，由此能够减少装置整体的能耗。围绕上述目的的第I专利技术的膜分离装置包括膜分离器，其中供给含成分A和成分B的流体X，使用分离膜将所述流体X分离成所述成分A的浓度高于该流体X的流体Y、和所述成分A的浓度低于该流体X的流体Z ;第I压缩机，其对从所述膜分离器排出的所述流体Y进行绝热压缩；第I热交换器，其中导入由所述第I压缩机进行绝热压缩后的所述流体Y作为热源；以及第2热交换器，其中导入所述流体Z作为热源。所述流体X被分流至第I供给管线和第2供给管线进行输送，由该第I供给管线和第2供给管线输送的所述流体X分别通过所述第I热交换器和第2热交换器被加热，然后再次合流，之后被供给到所述膜分离器。在第I专利技术的膜分离装置中，在所述膜分离器和所述第2热交换器之间还可以具有对从所述膜分离器排出的所述流体Z进行绝热压缩的第2压缩机；可以将由所述第2压缩机进行绝热压缩后的所述流体Z导入所述第2热交换器。围绕上述目的的第2专利技术的膜分离装置包括膜分离器，其中供给含成分A和成分B的流体X，使用分离膜将所述流体X分离成所述成分A的浓度高于该流体X的流体Y、和所述成分A的浓度低于该流体X的流体Z ;第2压缩机，其对从所述膜分离器排出的所述流体Z进行绝热压缩；第I热交换器，其中导入从所述膜分离器排出的所述流体Y作为热源；以及第2热交换器，其中导入由所述第2压缩机进行绝热压缩后的所述流体Z作为热源。所述流体X被分流至第I供给管线和第2供给管线进行输送，由该第I供给管线和第2供给管线输送的所述流体X分别通过所述第I热交换器和第2热交换器被加热后，在该第I供给管线和该第2供给管线合流的合流点再次合流，然后通过设置在该合流点和所述膜分离器之间的第3压缩机被绝热压缩，之后被供给到所述膜分离器。在第2专利技术的膜分离装置中，在所述膜分离器和所述第I热交换器之间还可以具有膨胀机。在第I专利技术和第2专利技术的膜分离装置中，还可以包括第I阀门，其调节流过所述第I供给管线的所述流体X的流量；以及控制装置，其控制所述第I阀门。由所述第2热交换器加热后的所述流体X、与作为热源导入该第2热交换器的所述流体Z的温度差ΛΤ2为基准值TS2以上时，所述控制装置可以根据所述温度差ΛΤ2与所述基准值TS2的差，调节所述第I阀门的开度，以控制在所述第2热交换器中交换的热量。在第I专利技术和第2专利技术的膜分离装置中，还可以包括第2阀门，其调节流过所述第2供给管线的所述流体X的流量；由所述第I热交换器加热后的所述流体X、与作为热源导入该第I热交换器的所述流体Y的温度差ΛΤ1为基准值TSl以上时，所述控制装置可以根据所述温度差Λ Tl与所述基准值TSl的差，调节所述第2阀门的开度，以控制利用所述第I热交换器进行交换的热量。在第I专利技术和第2专利技术的膜分离装置中，优选所述基准值TS1、TS2分别为2 50。。。在第I专利技术和第2专利技术的膜分离装置中，还可以包括驱动所述第2压缩机的变频器；所述变频器可以控制所述第2压缩机的转速，使从所述膜分离器排出的所述流体Z的压力在预定范围内。在第I专利技术和第2专利技术的膜分离装置中，在所述第I供给管线和所述第2供给管线合流的合流点与所述 膜分离器之间，还可以具有利用外部热源来调节所述流体X的温度的第3热交换器。在第2专利技术的膜分离装置中，在所述合流点和所述第3压缩机之间还可以具有过热器，其以由该第3压缩机进行压缩后的所述流体X为热源，对在该合流点合流后的所述流体X进行加热；以及冷却器，其调节由所述过热器加热后的该流体X的温度。进入所述第3压缩机的所述流体X也可以通过所述过热器被加热后，利用所述冷却器进行温度调节。在第2专利技术的膜分离装置中，优选设置有旁路管线，其连接所述过热器的被加热流体的入口侧和对所述被加热流体进行加热的加热流体的出口侧；启动该膜分离装置时，优选利用所述旁路管线来连接所述入口侧和所述出口侧，使得空气或惰性气体在所述过热器和所述第3压缩机之间循环。在第I专利技术的膜分离装置中，在所述膜分离器和所述第2热交换器之间还可以具有以外部蒸汽为热源的加热器；所述流体Z可以通过所述加热器进行升温升压，可以将升温升压后的该流体Z导入所述第2热交换器。在第I专利技术和第2专利技术的膜分离装置中，优选所述流体Y和所述流体Z分别为气体，所述分离膜为沸石膜或聚酰亚胺膜。在第I专利技术和第2专利技术的膜分离装置中，优选所述成分A为乙醇，所述成分B为水。围绕上述目的的第3专利技术的膜分离方法，包括工序α，使用膜分离器，将含成分A和成分B的流体X分离成所述成分A的浓度高于该流体X的流体Y、和所述成分A的浓度低于该流体X的流体Z ;以及工序β，对通过所述工序α分离后的所述流体Y进行升温升压。所述流体X被分支为第I供给管线和第2供给管线进行输送，由该第I供给管线和第2供给管线输送的所述流体X，分别与在所述工序β中升温升压后的所述流体Y和从所述膜分离器排出的所述流体Z进行热交换而被加热，然后再次合流，之后被供给到所述膜分离器。在第3专利技术的膜分离方法中，还可以包括对从所述膜分离器排出的所述流体Z进行升温升压的工序Y ;可以将分支为所述第2供给管线的所述流体X与升温升压后的所述流体Z进行热交换,从而进行加热。围绕上述目的的第4专利技术的膜分离方法包括工序α，使用膜分离器，将含成分A和成分B的流体X分离成所述成分A的浓度高于该流体X的流体Y、和所述成分A的浓度低于该流体X的流体Z ;工序ε，使通过所述工序α分离后的所述流体Y膨胀；以及工序Y，使通过所述工序α分离后的所述流体Z升温升压。所述流体X被分支为第I供给管线和第2供给管线进行输送，由该第I供给管线和第2供给管线输送的所述流体X，分别与在所述工序ε中膨胀后的所述流体Y和在所述工序Y中升温升压后的所述流体Z进行热交换而被加热后，再次合流，然后被绝热压缩，之后被供给到所述膜分离器。在第I方面以及从属于第I方面的第2、5 14方面的膜分离装置中，由于利用并列设置的第I热交换器和第2热交换器，从膜分离器排出的流体Y、Z中回收热，因此，与不包括本专利技术的结构的情况相比，能够减少能耗。在第3方面以及从属于第3方面的第4 14方面的膜分离装置中，由于增加了推动力，因此，能够减小需要的分离膜的面积。在第4方面的膜分离 装置中，通过设置膨胀机，在使从膜分离器排出的高压流体Y变为低压的过程中，能够以膨胀能量为动力进行回收。在第5 7方面的膜分离装置中，仅通过设置阀门，能够根据流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.05 JP 2010-1764991.一种膜分离装置，其特征在于，包括膜分离器，其中供给含成分A和成分B的流体X，使用分离膜将所述流体X分离成所述成分A的浓度高于该流体X的流体Y、和所述成分A的浓度低于该流体X的流体Z ；第I压缩机，其对从所述膜分离器排出的所述流体Y进行绝热压缩；第I热交换器，其中导入由所述第I压缩机进行绝热压缩后的所述流体Y作为热源；以及第2热交换器，其中导入所述流体Z作为热源，所述流体X被分流至第I供给管线和第2供给管线进行输送，由该第I供给管线和第 2供给管线输送的所述流体X分别通过所述第I热交换器和第2热交换器被加热，然后再次合流，之后被供给到所述膜分离器。2.根据权利要求1所述的膜分离装置，其特征在于，在所述膜分离器和所述第2热交换器之间，还具有对从所述膜分离器排出的所述流体Z进行绝热压缩的第2压缩机；将由所述第2压缩机进行绝热压缩后的所述流体Z导入所述第2热交换器。3.一种膜分离装置，其特征在于，包括膜分离器，其中供给含成分A和成分B的流体X，使用分离膜将所述流体X分离成所述成分A的浓度高于该流体X的流体Y、和所述成分A的浓度低于该流体X的流体Z ；第2压缩机，其对从所述膜分离器排出的所述流体Z进行绝热压缩；第I热交换器，其中导入从所述膜分离器排出的所述流体Y作为热源；以及第2热交换器，其中导入由所述第2压缩机进行绝热压缩后的所述流体Z作为热源，所述流体X被分流至第I供给管线和第2供给管线进行输送，由该第I供给管线和第 2供给管线输送的所述流体X分别通过所述第I热交换器和第2热交换器被加热后，在该第I供给管线和该第2供给管线合流的合流点再次合流，然后通过设置在该合流点和所述膜分离器之间的第3压缩机被绝热压缩，之后被供给到所述膜分离器。4.根据权利要求3所述的膜分离装置，其特征在于，在所述膜分离器和所述第I热交换器之间还具有膨胀机。5.根据权利要求1 4中任意一项所述的膜分离装置，其特征在于，还包括第I阀门，其调节流过所述第I供给管线的所述流体X的流量；以及控制装置，其控制所述第I阀门，由所述第2热交换器加热后的所述流体X、与作为热源导入该第2热交换器的所述流体 Z的温度差ΛΤ2为基准值TS2以上时，所述控制装置根据所述温度差ΛΤ2与所述基准值TS2的差，调节所述第I阀门的开度，以控制在所述第2热交换器中交换的热量。6.根据权利要求5所述的膜分离装置，其特征在于，还包括第2阀门，其调节流过所述第2供给管线的所述流体X的流量；由所述第I热交换器加热后的所述流体X、与作为热源导入该第I热交换器的所述流体 Y的温度差Λ Tl为基准值TSl以上时，所述控制装置根据所述温度差△!!与所述基准值TSl的差，调节所述第2阀门的开度，以控制利用所述第I热交换器进行交换的热量。7.根据权利要求6所述的膜分离装置，其特征在于，所述基准值TS1、TS2分别为2 50。。。8.根据权利要求2 4中任意一项所述的膜分离装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：木内崇文，日高亮太，石桥洋一，甘蔗寂树，堤敦司，
申请(专利权)人：新日铁住金工程技术株式会社，国立大学法人东京大学，
类型：
国别省市：