专利名称：一种减压膜蒸馏蒸气净化装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种分离装置，具体讲涉及一种减压膜蒸馏蒸气净化装置。
技术背景膜蒸馏(Membrane Distillation, MD)是在上个世纪八十年代初发展起来的一种新型分离 技术，是膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程。在膜蒸馏过程中，膜的唯一 作用是作为两相间的屏障，不直接参与分离作用，分离选择性完全由气一液平衡决定。膜蒸 馏过程是热量和质量同时传递的过程。根据挥发性组分在膜下游侧冷凝方式的不同，膜蒸馏 可分为四种不同结构和操作方式，即直接接触式膜蒸馏(DCMD)、气隙式膜蒸馏(AGMD)、 吹扫式膜蒸馏(SGMD)和真空膜蒸馏(VMD)(也称减压膜蒸馏)。其中，由于减压膜蒸馏过程 具有膜通量大、设备简单、操作方便，备受人们关注，成为实现膜蒸馏技术产业化的首选。 在实际应用过程中，膜组件内原料液通过各种路径泄漏到产品侧是导致产品纯度下降的主要 原因。由于减压膜蒸馏具有过程推动力大等特点，料液的泄漏现象在该过程中的表现尤为突 出。本发明根据减压膜蒸馏的特点及存在的问题，发明了一种除雾提高淡水纯度的方法。 发明内容本发明的目的是提供一种减压膜蒸馏蒸气净化装置与方法，以防止减压膜蒸馏过程中原 料液的污染，提高淡水纯度，具有设备简单、便于操作、效果显著等优点。本发明是通过下述技术方案加以实现的， 一种减压膜蒸馏蒸气净化装置及方法，该装置 包括加装在膜蒸馏减压系统蒸气通道内的除雾装置以及在除雾装置下侧与膜蒸馏减压系统 蒸气通道相连接的液体收集装置。所述的除雾装置包括多种形式的除雾器，除雾器安装于蒸气被加压或进入冷凝装置之前 的膜蒸馏减压系统的蒸气通道内。加装除雾器目的是将蒸气中夹带的雾滴除去，以达到净化 蒸气的目的。所述的液体收集装置包括液体收集容器以及液体收集容器上设置的放空阔和排液口与 阀门。所述的液体收集容器通过液体导管同膜蒸馏减压系统的蒸气通道相连接，其位置在除雾 器的下侧，液体导管上设有阀门，有利于将膜蒸馏减压蒸气系统内的渗漏积液除去。所述的液体收集容器同膜蒸馏蒸气通道之间设有压力平衡管，压力平衡管上设有阀门。 其目的是保持液体收集容器内的压力与膜蒸馏减压系统液体排出口的压力相当，使渗漏液能 够顺利排出。一种减压膜蒸馏蒸气净化方法，其特征在于通过在膜蒸馏减压系统蒸气通道内加装除雾3器来实现对蒸气中夹带雾滴去除的目的，通过在除雾器下侧与膜蒸馏减压系统蒸气通道相连 接的液体收集装置来实现将渗漏积液移出膜蒸馏减压系统的目的，最终实现净化蒸气和提高 冷凝液纯度的目的。在减压膜蒸馏过程中，在负压的作用下透过膜的蒸气从膜组件经过除雾器流向低压处， 当夹带雾滴的蒸气通过除雾器时仅蒸气能够通过除雾器，而夹带其中的雾滴被截留下来聚集 成较大液滴从除雾器上流到蒸气通道的底部，在蒸气通道底部积聚的液体则通过其底部的液 体导管进入液体收集容器从而排出膜蒸馏减压系统。为使蒸气通道底部的液体能够顺利排入 液体收集容器，在蒸气通道与液体收集容器之间接有压力平衡管，其目的使液体收集容器和 蒸气通道保持相同或相近的压力。当需要将液体收集容器内的液体排出时，关闭液体导管和压力平衡管上的阔门，打开液 体收集容器上的放空阔，放空后，打开其下侧的排液阀门将液体排出液体收集容器。排放液 体后，关闭排液阀门和放空阔，缓慢打开压力平衡管上的阀门，然后再缓慢打开液体导管上 的阀门，继续收集漏出液。经过上述除雾和除液工艺后，在后序的蒸气冷凝过程中所获得的冷凝液的纯度会得到较大程度的提高。
图1为减压膜蒸馏蒸气净化装置结构示意图A: 1、膜组件，2、换热器，3、蒸气流动 方向，4、除雾器，5、液体收集容器，6、液体导管，7、压力平衡管，8、放空口， 9、排液 口， 10-1、 10-2、 10-3、 10-4、阀门。图2为减压膜蒸馏蒸气净化装置结构示意图B: 3、蒸气流动方向，4、除雾器，5、液 体收集容器，6、液体导管，7、压力平衡管，8、放空口， 9、排液口， 10-1、 10-2、 10-3、 10-4、阀门，11、中空纤维膜，12、膜组件外壳，13、膜组件端盖，14、膜组件端盖上的蒸 气出口。
具体实施方式
如图1所示，在膜组件(1)和换热器(2)相互串联的减压膜蒸馏系统中，除雾器(4) 位于膜组件(1)和换热器(2)之间，液体收集装置位于除雾器(4)的下侧。在减压膜蒸 馏过程中，在负压的作用下当蒸气从膜组件(1)经过除雾器(4)流向换热器(2)时，仅 蒸气能够通过除雾器(4)，而当夹带在蒸气中的雾滴被除雾器(4)截留下来聚集成较大液 滴从除雾器上流到蒸气通道的底部，在蒸气通道底部积聚的液体则通过与其连接的液体导管 (6)进入液体收集容器(5)排出膜蒸馏减压系统。为使蒸气通道底部的液体能够顺利排入 液体收集容器(5)，在蒸气通道与液体收集容器(5)之间接有压力平衡管(7)以使液体收 集容器(5)和蒸气通道之间保持相同或相近的压力。-4)将液体排出液体收集容器(5)。排放液体后，关闭排液阀门(10-4) 和放空阀(10-3)，缓慢打开压力平衡管上的阀门(10-2)，然后，缓慢打开液体'导管(10-1)， 继续收集漏出液。经过上述除雾和除液工艺后，进入换热器的蒸气冷凝后可获得纯度较高的冷凝液。图2所示的减压膜蒸馏蒸气净化装置中除雾器(4)位于膜组件端盖(13)的蒸气出口(14)和中空纤维膜(11)的蒸气出口之间，液体收集装置位于膜组件端盖(13)的下侧。蒸气从中空纤维膜(11)出来后经过除雾器(4)的净化到达膜组件端盖(13)的蒸气出口(14),膜组件端盖(13)内的积液通过液体收集装置排出膜蒸馏减压系统。 实施例l减压膜蒸馏海水淡化膜组件中空纤维膜组件。实施条件海水流经中空纤维外侧，负压施与中空纤维内侧，除雾器位于膜组件端盖蒸 气出口处，液体收集装置位于除雾器下侧端盖内低处。主要操作条件海水的膜组件进口温度为90"C，膜组件蒸气出口压力为0.05MPa。 淡水含盐量0-10mg/L。 对比例1减压膜蒸馏海水淡化 膜组件中空纤维膜组件。实施条件海水流经中空纤维外侧，负压施与中空纤维内侧，减压膜蒸馏系统内没有安 装除雾器和液体收集装置。主要操作条件海水的膜组件进口温度为9(fC，膜组件蒸气出口压力为0.05MPa。淡水含盐量40-100mg/L。实施例2太阳能减压膜蒸馏苦咸水脱盐膜组件巻式膜组件。实施条件苦咸水脱盐过程中，除雾器位于膜组件蒸气出口处，液体收集装置与除雾器 下侧的蒸气通道连接。主要操作条件苦咸水的膜组件进口温度为80°<:，膜组件蒸气出口压力为0.04MPa。淡水含盐量0-5mg/L。 对比例2太阳能减压膜蒸馏苦咸水脱盐 膜组件巻式膜组件。实施条件减压膜蒸馏苦咸水脱盐系统中没有安装除雾器和液体收集装置。主要操作条件苦咸水的膜组件进口温度为80。C,膜组件蒸气出口压力为0.04MPa。淡水含盐量50-120mg/L。实施例3减压膜蒸馏高盐度有机废水处理 膜组件中空纤维膜组件。实施条件废水流经中空纤维内侧，负压施与中空纤维外侧，除雾器位于膜组件与换热 器之间，液体收集装置接与除雾器下侧。主要操作条件废水的膜组件进口温度为70。C,膜组件蒸气出口压力为0.02MPa。淡水含盐量为0-5mg/L， COD<10mg/L。对比例3减压膜蒸馏高盐度有机废水处理 膜组件中空纤维膜组件。实施条件废水流经中空纤维内侧，负压施与中空纤维外侧，减压膜蒸馏系统中没有安 装除雾器和液体收集装置。主要操作条件同实施例3。淡水含盐量为300-530mg/L， COD<208mg/L。
权利要求
1、一种减压膜蒸馏蒸气净化装置，其特征为，包括加装在膜蒸馏减压系统蒸气通道内的除雾装置以及在除雾装置下侧与膜蒸馏减压系统蒸气通道相连接的液体收集装置。
2、 按照权利要求1的减压膜蒸馏蒸气净化装置，其特征在于所述的除雾装置包括 多种形式的除雾器，除雾器安装于蒸气被加压或进入冷凝装置之前的膜蒸馏减压系统的 蒸气通道内。
3、 按照扠利要求1的减压膜蒸馏蒸气净化装置，其特征在于所述的液体收集装置 包括液体收集容器以及液体收集容器上设置的放空阀和排液口与阀门。 '
4、 按照权利要求3的液体收集装置，其特征在于所述的液体收集容器通过液体导 管同膜蒸馏减压系统的蒸气通道相连接，其位置在除雾器的下侧，液体导管上设有阀门。
5、 按照权利要求3的液体收集装置，其特征在于所述的液体收集容器同膜蒸馏减 压系统的蒸气通道之间设有压力平衡管，压力平衡管上设有阀门。
6、 一种使用如权利要求1所述的减压膜蒸馏蒸气净化装置的方法，其特征在于通 过在膜蒸馏减压系统蒸气通道内加装除雾器来实现对蒸气中夹带雾滴去除的目的，通过 在除雾器下侧与膜蒸馏减压系统蒸气通道相连接的液体收集装置来实现将渗漏积液移 出膜蒸馏减压系统的目的，最终实现净化蒸气和提高冷凝液纯度的目的；在减压膜蒸馏过程中，在负压的作用下透过膜的蒸气从膜组件经过除雾器流向低压 处，当夹带雾滴的蒸气通过除雾器时仅蒸气能够通过除雾器，而夹带其中的雾滴被截留 下来聚集成较大液滴从除雾器上流到蒸气通道的底部，在蒸气通道底部积聚的液体通过 其底部的液体导管进入液体收集容器从而排出膜蒸馏减压系统；为使蒸气通道底部的液 体能够顺利排入液体收集容器，在蒸气通道与液体收集容器之间接有压力平衡管以使液 体收集容器和蒸气通道保持相同或相近的压力；当需要将液体收集容器内的液体排出时，关闭液体导管和压力平衡管上的阖门，打 开液体收集容器上的放空阀，放空后，打开其下侧的排液阀门将液体排出液体收集容器； 排放液体后，关闭排液阔门和放空阀，缓慢打开压力平衡管上的阀门，然后再缓慢打开 液体导管上的阀门，继续收集漏出液；经过上述除雾和除液工艺后，在后序的蒸气冷凝过程中所获得的冷凝液的纯度会得 到较大程度的提高。
全文摘要
一种减压膜蒸馏蒸气净化装置及方法，该装置包括加装在膜蒸馏减压系统蒸气通道内的除雾装置以及在除雾装置下侧与膜蒸馏减压系统蒸气通道相连接的液体收集装置。经过除雾和除液工艺后，所获得的蒸气冷凝液的纯度会得到较大程度的提高。该装置及方法具有设备简单、便于操作、效果显著等优点。
文档编号B01D61/36GK101648115SQ200810054128
公开日2010年2月17日 申请日期2008年8月14日 优先权日2008年8月14日
发明者宋莎莎, 张鹏硕, 丽 王, 王宏涛 申请人:天津海之凰科技有限公司