一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置的制作方法

本技术涉及有机溶剂脱水处理，具体涉及一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置。

背景技术：

1、在石油化工、精细化工、医药化工、日用化工和新能源等领域中，将有机溶剂中少量或微量的水进行分离得到无水级有机溶剂是最重要且最常见的单元过程之一。对受到共沸平衡制约的有机溶剂和水的混合物，传统工艺采用恒沸蒸馏、萃取精馏、加压蒸馏或分子筛吸附等技术，蒸汽渗透膜技术由于其在有机溶剂脱水应用中表现的低能耗、不引入第三组分、排污少等优势，在有机溶剂脱水领域的应用越来越广泛，且取得了较好的分离效果，主要涉及到的常见有机溶剂分别为醇类、酮类、酯类、醚类等。

2、传统的蒸汽渗透膜有机溶剂脱水的工艺装置如图1所示，有机溶剂母液经预热器、蒸发器和过热器以过热蒸汽进入蒸汽渗透膜组件，渗透侧为水，截留侧得到的气态有机溶剂可用于预热器加热液相进料的母液，冷凝仍需要消耗循环冷却水，同时母液蒸发器和过热器需要消耗饱和水蒸气进行加热，以使母液达到进入蒸汽渗透系统的条件，该传统工艺中有机溶剂母液的加热和有机溶剂成品的冷凝成本都是巨大的，急需寻找一种减少饱和水蒸气和循环冷却水消耗的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水节能工艺与装置。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，该装置利用气态脱水有机溶剂成品，蒸发汽化循环水，利用被汽化的水蒸气去加热汽化有机溶剂母液，从而回收了气态脱水有机溶剂成品的汽化潜热。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，包括母液加热系统和与所述母液加热系统连通的蒸汽渗透系统，所述母液加热系统包含母液预热器、母液蒸发器和母液蒸发过热器，所述脱水装置还包括水蒸发器和热泵，水蒸发器与蒸汽渗透系统相连接，所述热泵位于水蒸发器和母液蒸发器之间。

4、进一步的，软水送入水蒸发器被加热汽化后，再经热泵升压升温后送入母液蒸发器。

5、进一步的，所述脱水装置还包括水罐、水泵，所述软水存于水罐内，软水经水泵泵入水蒸发器，经热泵升压升温后，汽化后的软水在母液蒸发器内对母液进行加热汽化，后又送入母液预热器内对母液进行预热后，冷凝回到水罐。

6、进一步的，所述蒸汽渗透系统包括蒸汽渗透装置、渗透液冷凝器和真空泵，所述渗透液冷凝器进口与蒸汽渗透装置的渗透侧管道相连，渗透冷凝器通过管道与真空泵相连接；蒸汽渗透装置的截留侧与水蒸发器相连接。

7、进一步的，蒸汽渗透装置中设有若干蒸汽渗透膜组件，所述蒸汽渗透膜组件至少为一组。

8、进一步的，所述蒸汽渗透膜组件有两组以上，由串联或并联或串联和并联混合的方式组合构成。

9、进一步的，所述蒸汽渗透膜组件有三组以上，由串联或并联或串联和并联混合的方式组合构成。

10、进一步的，蒸汽渗透膜为优先透水膜，所述的优先透水膜为分子筛膜、壳聚糖膜或pva膜。

11、进一步的，母液的含水量为1-30wt％，母液中的有机溶剂可以选自但不限于醇类，醛类，醚类，酯类，酮类，呋喃等。作为具体实施例，有机溶剂可以选自乙醇、四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯。

12、进一步的，热泵为压缩机，所述压缩机选自容积型压缩机或速度型压缩机，优选螺杆压缩机、离心压缩机或罗茨压缩机。

13、本实用新型的有益效果如下：

14、1.本实用新型经蒸汽渗透后得到的气态脱水有机溶剂间接通过加热汽化循环软水，对有机溶剂母液进行供热汽化，只消耗少量饱和水蒸气作补充，同时实现了气态脱水有机溶剂的冷凝，回收了有机溶剂成品的汽化潜热，提高了系统能量利用率，降低了有机溶剂脱水的加热负荷和有机溶剂成品的冷凝负荷；

15、2.本实用新型中的软水作为传热媒介，安全环保，同时软水循环使用，损耗少。

技术特征：

1.一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，包括母液加热系统和与所述母液加热系统连通的蒸汽渗透系统，所述母液加热系统包含母液预热器(e1)、母液蒸发器(e2)和母液蒸发过热器(e3)，其特征在于，所述脱水装置还包括水蒸发器(e6)和热泵(p4)，水蒸发器(e6)与蒸汽渗透系统相连接，所述热泵(p4)位于水蒸发器(e6)和母液蒸发器(e2)之间。

2.根据权利要求1所述的一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，其特征在于，软水送入水蒸发器(e6)被加热汽化后，再经热泵(p4)升压升温后送入母液蒸发器(e2)。

3.根据权利要求2所述的一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，其特征在于，所述脱水装置还包括水罐(v1)和水泵(p2)，所述软水存于水罐(v1)内，软水经水泵(p2)泵入水蒸发器(e6)，经热泵(p4)升压升温后，汽化后的软水在母液蒸发器(e2)内对母液进行加热汽化，后又送入母液预热器(e1)内，对母液进行预热后，冷凝回到水罐(v1)。

4.根据权利要求1所述的一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，其特征在于，所述蒸汽渗透系统包括蒸汽渗透装置(m1)、渗透液冷凝器(e5)和真空泵(p3)，所述渗透液冷凝器(e5)进口与蒸汽渗透装置(m1)的渗透侧管道相连，渗透液冷凝器(e5)通过管道与真空泵(p3)相连接；蒸汽渗透装置(m1)的截留侧与水蒸发器(e6)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，其特征在于，蒸汽渗透装置(m1)中设有若干蒸汽渗透膜组件，所述蒸汽渗透膜组件至少为一组。

6.根据权利要求5所述的一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，其特征在于，所述蒸汽渗透膜组件有两组以上，由串联或并联或串联和并联混合的方式组合构成。

7.根据权利要求5所述的一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，其特征在于，所述蒸汽渗透膜组件有三组以上，由串联或并联或串联和并联混合的方式组合构成。

8.根据权利要求1所述的一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，其特征在于，蒸汽渗透膜为优先透水膜，所述优先透水膜为分子筛膜、壳聚糖膜或pva膜。

9.根据权利要求1所述的一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，其特征在于，母液的含水量为1～30wt％，母液中有机溶剂选自醇类、醚类、酯类、醛类、酮类、呋喃。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，其特征在于，热泵(p4)为压缩机，所述压缩机选自容积型压缩机或速度型压缩机。

技术总结
本技术提供一种耦合热泵的有机溶剂蒸汽渗透膜脱水装置，包括依次连接的母液加热系统和蒸汽渗透系统，母液加热系统包括母液预热器、蒸发器和蒸发过热器。该装置还包括水蒸发器和热泵，水蒸发器与蒸汽渗透系统相连接，所述热泵位于水蒸发器和母液蒸发器之间，因而实现了回收气态脱水有机溶剂成品的汽化潜热，用于加热有机溶剂母液。利用本技术的装置实现了在有机溶剂母液液相进料的同时，能有效地节约有机溶剂脱水处理的能耗，且投资成本相对较低。

技术研发人员：王剑舟,王灿灿,庆珺,丁宏权,庆天
受保护的技术使用者：江苏峰科达技术股份有限公司
技术研发日：20230707
技术公布日：2024/1/15