超重力反渗透溶液分离装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及动力设备技术领域，具体是一种超重力反渗透溶液分离装置及方法。
【背景技术】
[0002] 在空调、动力、化工技术领域中常常涉及对溶液中水的分离，如在海水淡化工程 中，要将水从海水中分离出来，这个分离过程可以靠反渗透来完成，其原理是利用高压提高 溶液中水的化学势，使得其可以通过渗透膜向膜的另外一侧转移，从而起到对溶液的分离 作用。
[0003] 在反渗透时，一般要将稀溶液加压到Mpa级的高压，稀溶液中的水通过渗透膜渗 透出去后剩下的浓溶液仍有较大的液体压力能，可以通过液体能量回收器来回收这部分能 量，提高系统效率，增加系统的技术经济性，但液体能量回收器价格昂贵，如在海水淡化工 程中，能量回收器的初投资费用就占总投资的10-15%，这使得液体能量回收器在反渗透溶 液分离中应用得并不多。
[0004] 这样，有必要对现有的反渗透溶液分离装置进行改进，使得其不要能量回收器，又 达到液体压力能的回收效果，以提高系统的技术经济价值和可行性。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的超重力反渗透溶液分离装置。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种超重力反渗透溶液分离装置；包括转轴， 所述转轴上设置有高压栗、反渗透器、溶液栗；所述溶液栗液体进口通过管道A设置有稀溶 液进口；所述溶液栗液体出口连接反渗透器液体进口；所述反渗透器出水口连接高压栗液 体进口；所述高压栗液体出口通过管道C设置有纯水出口；所述反渗透器液体出口通过管 道B设置有浓溶液出口。
[0007] 作为对本发明所述的超重力反渗透溶液分离装置的改进：所述纯水出口、稀溶液 进口、浓溶液出口布置在转轴的轴心位置；溶液栗布置在靠近转轴一侧；高压栗、反渗透器 布置在转轴的回转半径上。
[0008] 作为对本发明所述的超重力反渗透溶液分离装置的进一步改进：所述转轴上设置 有底座；所述底座上设置高压栗、反渗透器、溶液栗、管道A、管道B、管道C。
[0009] 作为对本发明所述的超重力反渗透溶液分离装置的进一步改进：反渗透器的数量 为一个或者多个。
[0010] 作为对本发明所述的超重力反渗透溶液分离装置的进一步改进：所述反渗透器的 数量为多于一个，所述多个反渗透器绕转轴的轴心对称布置。
[0011] 作为对本发明所述的超重力反渗透溶液分离装置的进一步改进：所述高压栗、反 渗透器、溶液栗之间分别通过管道相互连接。
[0012] -种超重力反渗透溶液分离方法；包括超重力反渗透溶液分离装置；所述转轴带 动高压栗、反渗透器、溶液栗一定角速度旋转；所述稀溶液进口通过管道A导入低压稀溶液 到溶液栗增压；所述溶液栗流出的稀溶液在离心力和压差的共同作用下被增压到超高压； 所述超高压液体进入反渗透器，在渗透膜的作用下，形成浓溶液和水；所述浓溶液从液体出 口流出，在管道B内经离心力和压差的共同作用下成为低压浓溶液，并通过浓溶液出口流 出；所述水从反渗透器出水口流出，进入高压栗增压到超高压；所述高压栗流出的水在离 心力和压差的共同作用下变成低压纯水，并通过纯水出口排出。
[0013] 作为对本发明所述的超重力反渗透溶液分离方法的改进：所述高压栗、反渗透器、 溶液栗通过底座实现平稳的旋转。
[0014] 本发明与现有反渗透装置相比，具有以下优点：
[0015] 1)无需能量回收器，液体压力能可自动高效回收。
[0016] 2)系统构造简单，具有更高的技术经济价值。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0018] 图1是本发明的主要结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 实施例1、图1给出了一种超重力反渗透溶液分离装置及方法。超重力反渗透溶液 分离装置包括转轴2,该转轴2上设置有底座1 ;在底座1上设置高压栗8、反渗透器7、溶液 栗6、管道A、管道B、管道C(通过底座1可以稳定设置在转轴2上的高压栗8、反渗透器7、 溶液栗6、管道A、管道B、管道C)。
[0020] 溶液栗6液体进口通过管道A设置有稀溶液进口 3 ;溶液栗6液体出口连接反渗 透器7液体进口；反渗透器7出水口连接高压栗8液体进口；高压栗8液体出口通过管道C 设置有纯水出口 5 ;反渗透器7液体出口通过管道B设置有浓溶液出口 4。
[0021 ] 纯水出口 5、稀溶液进口 3、浓溶液出口 4布置在转轴2的轴心位置；溶液栗6布置 在靠近转轴2的位置（如设置在转轴2的一侧）；高压栗8、反渗透器7布置在转轴2的回 转半径上，兼顾动平衡。。
[0022] 以上所述的反渗透器7的数量可以为一个或者多个。当反渗透器7的数量为多于 一个时，多个反渗透器7绕转轴2的轴心对称布置。以上所述高压栗8、反渗透器7、溶液栗 6之间分别通过管道相互连接，为了方便表述，将该管道统称为管道D。
[0023] 超重力反渗透溶液分离方法：具体如下：
[0024] 1、通过转轴2带动底座1以一定角速度旋转；通过底座1带动高压栗8、反渗透器 7、溶液栗6以一定的角速度稳定的旋转。
[0025] 2、稀溶液进口 3经管道A通过溶液栗6的稀溶液进口导入低压稀溶液，该低压稀 溶液通过溶液栗6增压，压力略增大用以克服流动过程中的阻力损失。
[0026] 3、从溶液栗6流出的稀溶液在管道D内，受到离心力和压差的共同作用，被增压到 超高压，并通过反渗透器7的液体进口进入到反渗透器7内；在反渗透器7内，该稀溶液中 的一部分水分通过渗透膜，稀溶液变为浓溶液；
[0027] 之后，浓溶液从反渗透器7的液体出口流出，在管道B内的离心力和压差的共同作 用下变成低压浓溶液，并通过浓溶液出口 4流出；
[0028] 另外通过渗透膜析出的水从反渗透器7的出水口流出后被高压栗8增压到超高 压，然后在管道C中通过离心力和压差的共同作用下变成低压纯水，并通过纯水出口 5排 出。
[0029] 如此循环，可实现稀溶液中水的连续分离过程。
[0030] 以上实施例1中所述的旋转角速度一般不需要限定，高可到10000转/分，低可几 百转/分，回转半径越大，旋转角速度可降低。
[0031] 而其被分离工质一般就是盐溶液，但其渗透压最好不要太高，如不超过15Mpa，否 则会损坏渗透膜。
[0032] 实施实例1的计算参数见表1 (针对1kg水）。设计条件为：系统回转半径0. 5m， 对海水进行反渗透，进料海水中妈离子含量为360ppm，镁离子含量为1176ppm，钠离子含量 为10065ppm，钾离子含量为366ppm，硫酸根离子含量为2480ppm，氯离子含量为18152ppm， 温度为25°C，海水渗透压为2. 4Mpa，系统产水率为25%，排出的浓海水的渗透压为3. 2Mpa， 反渗透过程的平均驱动压差为2. 95Mpa，系统转速为2004转/分，高压栗和溶液栗功耗分别 为6. 88kJ/kg和2. 5kJ/kg，系统火用效（定义为进料海水最小分离功和栗总功耗之比）为 32%。本系统无需能量回收器，海水增加的液体压力能全部回收，实施环节简单，技术经济 性好，有效实现了本发明的初衷。
[0033] 以上实施实例中，可综合考虑具体的使用条件与要求、技术经济性能等因素合理 确定系统的设计参数，以兼顾系统的适用性和经济性。
[0034] 表1实施实例1的计算结果（针对1kg水）
[0035]
[0036]
[0037] 最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明 不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直 接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种超重力反渗透溶液分离装置；其特征是：包括转轴（2)，所述转轴（2)上设置有 高压栗（8)、反渗透器（7)、溶液栗（6); 所述溶液栗（6)液体进口通过管道A设置有稀溶液进口（3); 所述溶液栗（6)液体出口连接反渗透器（7)液体进口； 所述反渗透器（7)出水口连接高压栗（8)液体进口； 所述高压栗（8)液体出口通过管道C设置有纯水出口（5); 所述反渗透器（7)液体出口通过管道B设置有浓溶液出口（4)。2. 根据权利要求1所述的超重力反渗透溶液分离装置，其特征是：所述纯水出口（5)、 稀溶液进口（3)、浓溶液出口（4)布置在转轴（2)的轴心位置； 溶液栗（6)布置在靠近转轴（2) -侧； 高压栗（8)、反渗透器（7)布置在转轴（2)的回转半径上。3. 根据权利要求2所述的超重力反渗透溶液分离装置，其特征是：所述转轴（2)上设 置有底座（1); 所述底座（1)上设置高压栗（8)、反渗透器（7)、溶液栗（6)、管道A、管道B、管道C。4. 根据权利要求3所述的超重力反渗透溶液分离装置，其特征是：反渗透器（7)的数 量为一个或者多个。5. 根据权利要求3所述的超重力反渗透溶液分离装置，其特征是：所述反渗透器（7) 的数量为多于一个，所述多个反渗透器（7)绕转轴（2)的轴心对称布置。6. 根据权利要求4或者5所述的超重力反渗透溶液分离装置，其特征是：所述高压栗 (8)、反渗透器（7)、溶液栗（6)之间分别通过管道相互连接。7. -种超重力反渗透溶液分离方法；包括超重力反渗透溶液分离装置；其特征是：所 述转轴（2)带动高压栗（8)、反渗透器（7)、溶液栗（6) -定角速度旋转； 所述稀溶液进口（3)通过管道A导入低压稀溶液到溶液栗（6)增压； 所述溶液栗（6)流出的稀溶液在离心力和压差的共同作用下被增压到超高压； 所述超高压液体进入反渗透器（7)，在渗透膜的作用下，形成浓溶液和水； 所述浓溶液从液体出口流出，在管道B内经离心力和压差的共同作用下成为低压浓溶 液，并通过浓溶液出口（4)流出； 所述水从反渗透器（7)出水口流出，进入高压栗（8)增压到超高压； 所述高压栗（8)流出的水在离心力和压差的共同作用下变成低压纯水，并通过纯水出 口（5)排出。8. 根据权利要求7所述的超重力反渗透溶液分离方法，其特征是：所述高压栗（8)、反 渗透器（7)、溶液栗（6)通过底座（1)实现平稳的旋转。
【专利摘要】本发明公开了一种超重力反渗透溶液分离装置；包括转轴(2)，所述转轴(2)上设置有高压泵(8)、反渗透器(7)、溶液泵(6)；所述溶液泵(6)液体进口通过管道A设置有稀溶液进口(3)；所述溶液泵(6)液体出口连接反渗透器(7)液体进口；所述反渗透器(7)出水口连接高压泵(8)液体进口；所述高压泵(8)液体出口通过管道C设置有纯水出口(5)；所述反渗透器(7)液体出口通过管道B设置有浓溶液出口(4)。
【IPC分类】C02F103/04, B01D61/12, B01D61/08, C02F1/44, C02F103/08
【公开号】CN105152269
【申请号】CN201510395652
【发明人】王厉
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月3日