一种脱盐系统，其中，由跨膜蒸馏(MD)模块上的温度梯度所产生的冷凝的潜热被直接传递到在液态流体流的脱盐期间的汽化的潜热。该脱盐系统包括MD模块，其设置在对象内且构造成接收用于脱盐的输入原料流并产生产品的输出流体流。该系统还包括蒸气压缩机，其与MD模块流体连通且构造成将热蒸汽引入到MD模块的高温侧并从MD模块的低温侧提取具有小于热蒸汽的温度的冷蒸汽，从而跨MD模块形成温度梯度。还提出了一种脱盐方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体上涉及脱盐系统和方法。更具体地，本公开涉及使用膜蒸馏和包括蒸气压缩、膜和热传递表面的新颖配置的脱盐系统和方法。
技术介绍
地球表面上的水中不到百分之一适合作为用于在民用或工业应用中直接消耗的合格水源。考虑到合格水源有限，通常称为脱盐的、废水、海水或淡盐水的去离子化或除盐成为生产淡水的一种选择。目前采用诸如蒸馏、汽化、反渗透和部分冷冻的不同的脱盐工艺来对水源去离子化或除盐。尤其受关注的是作为新兴技术的膜蒸馏。膜蒸馏(MD)具有与常规热脱盐方法竞争的潜力。迄今为止，膜蒸馏的的常见配置是直接接触MD、气隙MD和真空MD。为了使MD有效利用能量，蒸馏物(distillate)的冷凝的潜热必须被回收和再循环到工艺中。在这些MD配置的所有已知的实施方式中，冷凝潜热的回收一直是通过液体水流以显热形式吸收而进行。液体随后被暴露于MD膜以便进行汽化。由于需要相对于所产生的蒸馏物的较高的液体流率和高的能耗，这样的工艺可具有低效率和蒸馏物从给水中的低回收率的缺点，这会限制此类工艺的广泛实施。因此，需要用于利用膜蒸馏进行脱盐的新的且改进的脱盐系统和方法。
技术实现思路
根据一个实施例提供了一种脱盐系统。该脱盐系统包括膜蒸馏模块和与膜蒸馏模块流体连通的蒸气压缩机。膜蒸馏模块设置在对象内且构造成接收用于脱盐的输入原料流并产生产品的输出流体流。蒸 气压缩机与膜蒸馏模块流体连通且构造成将热蒸汽引入到膜蒸馏模块的高温侧并从膜蒸馏模块的低温侧提取具有小于该热蒸汽的温度的冷蒸汽，从而形成跨MD模块的温度梯度。在操作期间，由跨MD模块的温度梯度所产生的冷凝的潜热被直接传递到在输入原料流和输出流体流之间的液态流体流的脱盐期间的汽化的潜热。根据另一个实施例提供了一种脱盐方法。该脱盐方法包括:在输入原料流中供应未净化的液体；提供膜蒸馏模块，该膜蒸馏模块设置在对象内且构造成接收用于脱盐的输入原料流并产生至少部分地净化的液体的输出流体流；提供与膜蒸馏模块流体连通的蒸气压缩机；使输入原料流作为流体流行进通过膜蒸馏模块，同时从膜蒸馏模块的低温侧抽出蒸汽；压缩所抽出的蒸汽以产生具有比所抽出的蒸汽更高的温度的热蒸汽；以及将热蒸汽引入到膜蒸馏模块的高温侧，从而形成跨MD模块的温度梯度，并且其中由跨MD模块的温度梯度产生的冷凝的潜热被直接传递到在脱盐工艺期间的汽化的潜热。根据结合附图提供的本专利技术的优选实施例的以下详细描述，将更好地理解这些和其它优点及特征。附图说明图1是根据一个示例性实施例的脱盐系统的示意 图2是根据一个示例性实施例的包括热交换器的脱盐系统的示意 图3是根据一个示例性实施例的包括结晶器(crystallizer)的脱盐系统的示意图；以及 图4是根据一个示例性实施例的脱盐系统的能量效率vs压力比的图示。具体实施例方式下面将结合附图描述本公开的优选实施例。在以下描述中，不详细描述熟知的功能或构造，以免以不必要的细节模糊了本公开。图1是根据一个示例性实施例的利用蒸气压缩多效膜蒸馏的脱盐系统10的示意图。对于所示的示例来说，脱盐系统10包括膜蒸馏(MD)模块12，该模块包括布置成交替或交错配置的多个MD膜14和多个热传递薄膜16。脱盐系统10还包括与其流体连通的蒸气压缩机18。在示例性实施例中，MD模块12设置在诸如板和框架组件等的对象20内，且构造成接收未净化的液体的输入原料流22，该液体具有不期望的物质，例如盐或其它溶质、溶解的气体、有机化合物或来自液体原料源(未示出)的其它杂质。当用于脱盐时，输入原料流22可以是海水或淡盐水。虽然本文中未示出液体原料源，但可以预料，该原料源可以是罐或任何其它合适的液体原料源，例如来自与诸如水体(诸如海洋或湖泊)的原料源连通的另一系统或入口的原料流。脱盐系统10且更具体地蒸气压缩多效膜蒸馏产生输出流体流(产品流)24，其可以是从MD模块12出来的稀释液体，可具有相比输入原料流22较低浓度的不期望物质。在一些示例中，输出流体流24可循环到附加的MD模块中以便进一步脱盐。在一些实施例中，MD模块12可包括与第一热传递薄膜30和第二热传递薄膜32交错的第一 MD膜26和第二 MD膜28。MD膜26和28可由多孔疏水性聚合物薄膜形成，例如多孔疏水性聚丙烯或聚四氟乙烯膜，其具有至少0.01kg/m2h mbar的水蒸气渗透通量。MD膜26、28各自具有原料表面27和渗透表面29。MD膜26、28可具有任何合适尺寸的孔，但约0.01至约0.5微米的孔尺寸是合适的，并且在优选实施例中，约0.1至约0.45微米的孔尺寸是合适的。MD膜26、28可包括单个膜层或多个层，包括支承和活性层且具有任何合适的形状，包括可提供更稳健的MD膜的平坦或其它配置。在优选的实施例中，MD膜26、28形成为具有单个活性层。本文可使用任何常规的多孔疏水性膜，但一个示例为可从密苏里州堪萨斯市通用电气公司商购获得的Aspire微量过滤膜。第一热传递薄膜30和第二热传递薄膜32可由金属箔或聚合物薄膜形成。根据与输入原料流22的相容性，由不锈钢、钛、镍、铝、铜和相关合金制成的金属箔是合适的。金属箔可具有任何合适尺寸的厚度，但约0.001至0.01英寸的厚度是合适的，并且在一个优选实施例中，约0.002至0.004英寸的厚度是优选的。由聚丙烯、聚四氟乙烯、尼龙、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙二烯构成的聚合物薄膜是合适的。聚合物薄膜可具有任何合适尺寸的厚度，但约0.001至0.005英寸的厚度是合适的，并且在一个优选实施例中约0.002至0.004英寸的厚度是优选的。带有诸如碳和金属的热传递增强添加剂的聚合物薄膜也是合适的。MD模块12以有助于 流体流23通过输入原料流22和输出流体流24而流入和流出的方式设置在罐20内。MD膜26、28和薄膜30、32定位在距彼此一定距离处，从而在MD模块12内限定多个通道。更具体而言，MD模块12构造成包括在其中的多个液体流动通道和蒸气流动通道。在一个实施例中，第一末端蒸气流动通道34形成于罐20的侧壁21和第一MD膜26之间且由侧壁21和第一 MD膜26界定。第一液体流动通道36形成于第一 MD膜26和第一热传递薄膜30之间且由第一 MD膜26和第一热传递薄膜30界定。中间蒸气流动通道38形成于第一热传递薄膜30和第二 MD膜28之间且由第一热传递薄膜30和第二MD膜28界定。第二液体流动通道40形成于第二 MD膜28和第二热传递薄膜32之间且由第二 MD膜28和第二热传递薄膜32界定。第二末端蒸气流动通道42形成于第二热传递薄膜32和罐20的侧壁21之间且由第二热传递薄膜32和侧壁21界定。交错的膜26、28和薄膜30、32形成MD模块12。蒸气压缩机18的入口 17联接到第一末端蒸气通道34，并且蒸气压缩机18的出口 19联接到第二末端蒸气通道42。蒸气压缩机18与通道34和42的联接有助于将热蒸汽引入到MD模块12的一侧并从MD模块12的另一侧抽出较冷的蒸汽。在脱盐工艺期间，诸如输入原料流22的液体行进通过MD模块12，如由流体流23所指示地，并且脱盐后的产品作为输出(产品)流体流24离开MD模块12。更具体而言，要脱盐的液体经由输入原料流22引入到形成于MD膜26和热传递薄膜30之间的第一液体流动通道本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.31 US 12/8725021.一种脱盐系统，包括: 膜蒸馏模块，其设置在对象内且构造成接收用于脱盐的输入原料流并产生产品的输出流体流；以及 蒸气压缩机，其与所述膜蒸馏模块流体连通且构造成将热蒸汽引入到所述膜蒸馏模块的高温侧并从所述膜蒸馏模块的低温侧提取具有小于所述热蒸汽的温度的冷蒸汽，从而形成跨所述MD模块的温度梯度， 其中，由跨所述MD模块的温度梯度所产生的冷凝的潜热被直接传递到在所述输入原料流和所述输出流体流之间的液态流体流的脱盐期间的汽化的潜热。2.根据权利要求1所述的脱盐系统，其特征在于，还包括热交换器，所述热交换器与所述输入原料流和所述输出流体流流体连通，且构造成将热能从所述输出流体流传递到所述输入原料流。3.根据权利要求1所述的脱盐系统，其特征在于，还包括结晶器，所述结晶器与液态流体流流体连通，且构造成从所述液态流体流带走沉淀物。4.根据权利要求1所述的脱盐系统，其特征在于，还包括:热交换器，所述热交换器与所述输入原料流和所述输出流体流流体连通且构造成将热能从所述输出流体流传递到所述输入原料流；以及结晶器，所述结晶器与液态流体流流体连通且构造成从所述液态流体流带走沉淀物。5.根据权利要求1所述的脱盐系统，其特征在于，所述膜蒸馏模块还包括多个重复对，每个重复对由膜蒸馏膜和热传递薄膜构成。6.根据权利要求1所述的脱盐系统，其特征在于，所述膜蒸馏模块还包括与多个热传递薄膜交错的多个膜蒸馏膜，所述多个膜蒸馏膜和所述多个热传递薄膜构造成间隔开以限定在两者间的多个通道。7.根据权利要求6所述的脱盐系统，其特征在于，还包括各自由膜蒸馏膜和热传递薄膜界定的多个液体流动通道。8.根据权利要求7所述的脱盐系统，其特征在于，还包括第一末端蒸气流动通道和第二末端蒸气流动通道，所述第一末端蒸气流动通道形成于膜蒸馏膜和其中设置所述膜蒸馏模块的所述对象的表面之间且由所述膜蒸馏膜和所述表面界定，所述第二末端蒸气流动通道形成于热传递薄膜和其中设置所述膜蒸馏模块的所述对象的表面之间且由所述热传递薄膜和所述表面界定。9.根据权利要求6所述的脱盐系统，其特征在于，所述多个膜蒸馏膜由至少一种多孔疏水性聚合物薄膜形成。10.根据权利要求6所述的脱盐系统，其特征在于，所述多个热传递薄膜由金属箔或聚合物薄膜中的一种形成...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·P·夏皮罗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。