一种管式膜组件密封结构、膜组件及在渗透汽化法溶剂脱水中的应用的制作方法

技术领域

本发明公开了一种管式膜组件密封结构、膜组件及在渗透汽化法溶剂脱水中的应用，属膜分离技术领域，主要用于管式膜组件。

背景技术：

膜技术是一种新型分离技术，具有高效节能、过程易于控制、操作方便、便于放大与集成等优点，在新能源开发、资源优化利用和环境保护等方面发挥着越来越重要的作用。近年来，随着膜材料制备技术的不断进步，面向多元液相体系的膜分离技术也得到了快速发展，成为21世纪最有前途的高新技术之一。

膜组件作为膜分离技术的关键设备，可分为板框式、卷式、管式及中空纤维式等几种。管式膜组件一般用于高温、腐蚀性强的苛刻环境，对密封要求较高，尤其是对密封材料要求更高。传统的管式膜密封结构使用密封圈进行密封，容易泄露。

技术实现要素：

本发明的第一个方面：

一种管式膜组件密封结构，包括有管式膜元件、花盘，花盘上设置开孔，管式膜元件套于开孔中，在管式膜元件与花盘之间设置卡环，环卡与管式膜元件之间设置第一密封元件；还包括有压板和压环，压环是由第一贴合面和第二贴合面相互连接而成，在花盘的下方设置压板，压板与第一贴合面相贴合，管式膜元件与第二贴合面相贴合，在第一贴合面与花盘之间设置第二密封元件；第二贴合面的上端贴紧于第一密封元件，卡环的下方与第二贴合面之间固定。

所述的第二密封元件嵌入于花盘上的凹槽中。

所述的卡环与花盘之间的贴合面是斜面，斜面的上端与管式膜元件的距离小于下端与管式膜元件的距离。

压板和花盘之间连接固定。

压板和花盘之间的连接固定点位于第二密封元件的侧方。

所述的第一密封元件和/或第二密封元件的材质是弹性材料。

所述的弹性材料是橡胶、聚四氟乙烯或者石墨。

管式膜元件的材料是NaA分子筛膜。

本发明的第二个方面：

包含有上述管式膜组件密封结构的膜组件。

本发明的第三个方面：

上述膜组件在渗透汽化法溶剂脱水中的应用。

所述的溶剂选自醇类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂、烃类溶剂中的一种或者几种的混合。

本发明的第四个方面：

一种溶剂体系中的管式膜组件密封方法，包括：

i.将管式膜元件套于花盘上的开孔中，并在花盘3和管式膜元件之间设置卡环，在卡环与管式膜元件之间设置第一密封元件；

ii.在花盘下方设置压板，并在压板与花盘之间设置第二密封元件；

iii.将花盘与压板之间固定，固定点位于第二密封元件的侧方；

iv.将卡环与管式膜元件之间的接触面设置为斜面，且斜面的上端与管式膜元件的距离小于下端与管式膜元件的距离。

有益效果

本发明提供的管式膜密封结构，密封效果好，成本低，能承受高温高压的工况。

附图说明

图1是提供的管式膜密封结构示意图。

图2是提供的另一种管式膜密封结构示意图。

1、管式膜元件；2、开孔；3、花盘；4、卡环、5、第一密封元件；6、压环；7、焊接点；8、凹槽；9、第二密封元件；10、压板；11、斜面；12、第一贴合面；第二贴合面。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在权利要求和说明书中使用的序数词例如“第一”、“第二”、“第三”等，用于修饰权利要求项而不是由于本身含有任何优先、在先或一项权利要求的顺序在另一权利要求之前或者执行方法步骤的时间顺序。但是，仅仅作为标签使用以区别例如带有特定名称的权利要求的元素与另外一个带有相同名称的元素（而不是用于顺序性的属于），来区分权利要求的元素。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

应理解的是，当一个元件被提及与另一个元件“连接”时，它可以与其他元件直接相连或者与其他元件间接相连，而它们之间插入有元件。除非有明确相反的说明，否则术语“包括”和“具有”应理解为表述包含所列出的元件，而非排除任意其他元件。

本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲涵盖非排它性的包括。例如，包括列出要素的工艺、方法、物品或设备不必受限于那些要素，而是可以包括其他没有明确列出或属于这种工艺、方法、物品或设备固有的要素。

更具体而言，本发明中的“上方”或类似语，是指图1中的朝上的位置，通常这个方向上的位置在使用过程中是含有水分的溶剂相接触。

本发明中的“下方”或类似语，是指图1中的朝下的位置，在使用于膜组件当中时，朝下这一侧通常是组件的渗透液出口方向。

本发明中的“侧方”，是用于描述花盘3和压板10的连接点的位置，“侧方”是指位于第二密封元件9的背向管式膜元件1的方向，在图中它是位于偏离管式膜元件1的方向，因此称之为侧方。

实施例1

如图1的管式膜密封结构，主要包括管式膜元件1、花盘3、第一密封元件5、第二密封元件9、卡环4、压环6和压板10。花盘3上设置开孔2，开孔2的作用是将管式膜元件1套接其中，并通过密封将花盘3的上侧与下侧之间相互隔绝密封，管式膜元件1套接于开孔2的一段的外部套接有卡环4，管式膜元件1与卡环4之间设置有第一密封元件5，第一密封元件5的材料为弹性材料（例如橡胶）；将管式膜元件1和卡环4都嵌套于花盘3上的开孔2中之后，卡环4的作用是将第一密封元件5向管式膜元件1的管壁上压紧，管式膜元件1的材料可以是陶瓷等。

在花盘3的下方设置有压板10，通过压板10的压合作用可以将管式膜元件1压紧并固定于开孔2中，并实现将膜元件的固定于组件当中，压板10与花盘3之间设置有压环6，压环6是由第一贴合面12和第二贴合面13相连接而成，第一贴合面12是与压板10相贴合，第二贴合面13是与管式膜元件1相贴合，并且在第一贴合面12与花盘3之间还设置有第二密封元件9，第二密封元件9嵌入花盘3上的凹槽8中，第二密封元件9的材料为聚四氟乙烯材料，压板10 起到将第一贴合面12、第二密封元件9、花盘3相互压紧即可，通过螺栓将压板10和花盘3进行固定，压板10压在第一贴合面12的下方，使第一贴合面12与花盘3贴合，可以地到将管式膜元件1与压板10的下方隔开密封的效果。

另外，第二贴合面13贴合于膜式膜元件1的外壁，并且第二贴合面13也与第一密封元件5相互顶紧，同时卡环4的下端与第二贴合面13之间通过焊接点7进行固定，由于卡环4的下端与第二贴合面13相固定，因此如果卡环4不与花盘3相贴合时，其本身仍然具有一定的弹性，使得卡环4上端向第一密封元件2压紧，实现第一密封元件2的对管式膜元件2的密封，这样可以进一步地使卡环4将管式膜元件1的进行密封，起到防止泄漏的作用。

管式膜密封结构安装时，先将第一密封元件5套在管式膜元件1外，再在第一密封元件5的下方安装压环6，使第二贴合面13顶紧于第一密封元件5上，接下来再将卡环4的下端与第二贴合面13通过焊接点7进行焊接固定，再将第二密封元件6放置于第二贴合面12上，将管式膜元件12以及其外部的卡环4整体推入花盘1上的开孔2中，再通过压板10将第二贴合面12压紧于第二密封元件9上，最后使用螺栓将压板10压紧到花盘3上的压环6上，使第二密封元件9被压紧，实现对管式膜元件1的密封。

上述的密封结构可以应用于渗透汽化法的脱水分离过程当中，将含有该密封结构的膜组件进行脱水过程时，可以采用分子筛渗透汽化管式膜，管式膜的外壁一侧为料液侧，而内部为渗透侧，其实可以收集透过的水。在使用时，由于第一、第二密封元件容易受到溶剂的影响，其耐久度容易降低。如在图2中，当花盘3与压板10的连接点固定点位于第二密封元件9的侧方时，若第二密封元件9容易老化后发生收缩，会导致压板10和花盘3朝着图中A点处压紧，这样的细微的运动将会导致花盘3与卡环4之间的贴合密封性下降，如果花盘3压紧于卡环4时，花盘3和焊接点7的共同作用可以更好地将第一密封元件3压紧于管式膜元件1上，花盘3与卡环4相分离之后，将管式膜元件1密封的作用完全集中于焊接点7时，会使第一密封元件3的密封性显著下降。

因此，在一个改进的实施方式中，采用的是如图2中的结构，在花盘3与卡环4的贴合面上，设置的是斜面11，斜面11的上端相对于下端更靠近管式膜元件1。采用这样的结构时，基花盘3与压板10的外侧发生相向着A点的运动时，在斜面11处的卡环4会偏向于斜面11的上方相对运动，而又因为其上方11更靠近管式膜元件1，因此，发生相对运动之后，仍然可以保持卡环4与花盘3之间沿着斜面的贴合，进而保证对第一密封元件4的焊接点7、花盘3的双重压紧，保证在溶剂环境下的密封元件的密封效果。