CN101147845A - 中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置及方法，包括多孔非极性中空纤维膜、液体分流管(板)、组件外壳以及含有流体进出口的尾帽；在不同结构形式的膜组件内中空纤维膜平行均匀地排列在组件外壳内，而液体分流管(板)与中空纤维膜平行地内置于组件外壳内部，组件外壳的两端分别与含有流体进出口的尾帽相连结。本发明的减压膜蒸馏装置蒸气通量高、脱盐率高、淡水回收率高、应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种分离装置，具体讲涉及一种中空纤维减压膜蒸馏(VMD)分离装置。
背景技术
膜蒸馏(MD)是一种新型的膜分离技术，有机地集蒸发过程和膜过程于一体。膜蒸馏过程的推动力是膜两侧的蒸气压差。膜蒸馏中所用的膜是多孔的和不被料液润湿的疏水膜，膜的一侧是与膜直接接触的待处理的热水溶液，由于膜的疏水性，水溶液不会从膜孔中通过，但由于膜两侧挥发性组份蒸气压差的存在，使挥发性组份在料液(高温)侧膜表面汽化，蒸气通过膜孔传递到膜的另一侧(低蒸气压侧)并冷凝为液体。根据蒸气冷凝方式不同，膜蒸馏可分为直接接触式(DCMD)、气隙式(AGMD)、减压式(VMD)和气扫式(SGMD)四种形式。DCMD是热料液和冷却水与膜两侧直接接触；AGMD是用空气间隙使膜与冷却水分开，水蒸气需要通过一层气隙到达冷凝板上才能冷凝下来；VMD中，透过膜的水蒸气被真空泵抽到冷凝器中冷凝；SGMD是利用非凝聚的吹扫气将水蒸气带入冷凝器中冷凝。其中，VMD法能够获得最大的膜两侧蒸气压差(亦即最大的驱动力)、最小的膜孔内蒸气传质阻力和最小的通过膜的传导热，因而也最易获得高的蒸气通量。图1简述了中空纤维减压膜蒸馏的基本原理，热物料液(d)流过中空纤维膜壁(b)的外侧表面(e)，可挥发组份在物料液—气相界面(f)上蒸发，蒸气通过膜孔(a)到达中空纤维的内侧，在真空负压(c)下，蒸气流入外置的冷凝器中冷凝成液体。即在分离可挥发组份的同时，物料液被进一步浓缩。
MD的特点是在接近常压下操作的膜蒸馏具有设备简单、投资少的优点；其次，疏水膜的抗污染能力较强，对原料水溶液的预处理要求相对较简单；另外MD过程是在较低温度下进行的，可以利用各种工业废热、余热、太阳能、地热等低品位的能源，这些无疑使MD技术更具市场竞争力。但是迄今MD尚未得到大规模工业应用，其主要原因包括目前还没有开发出价格合理的可市场化的高效MD膜组件和与之相适应的膜蒸馏过程与工艺。其中，膜组件内所包含的膜应具有较高的蒸气通量和具备大规模生产的条件以及合理的价格，虽然在利用较大内径、厚度和具备较大孔径和高孔隙率中空纤维膜进行表面复合超薄皮层的方法可制得蒸气通量高和抗污染性强的MD膜，但其制备工艺复杂、生产成本高的缺点使其难于大规模生产和应用，因此开发蒸气通量高、生产工艺简单、价格低和性能优良的MD膜是目前发展的方向；另外，膜组件的结构与设计应能够最大限度地克服膜两侧溶液的温度极化效应和浓度极化效应，以及有利于最大限度地发挥膜的优点和产生最高的蒸气通量；膜蒸馏过程与工艺的设计除保障膜效能的最佳实现和膜过程实用化之外，还应保障项目的实施具备最低的成本和最大的收益(比如：MD的设计要有利于能量的最低消耗等)。本发明就是兼顾了以上三个因素(即：膜、膜组件和应用工艺)，研发出了高效中空纤维VMD膜组件装置以及与之相应的VMD分离方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种蒸气通量高、浓缩比例高、脱盐率高和淡水回收率高(如果应用于脱盐淡化过程)、成本低、操作简单、应用范围广和能够大规模应用的中空纤维减压膜蒸馏(VMD)膜组件装置。
本发明的另一目的是提供一种中空纤维减压膜蒸馏分离方法。
以上的设备和方法同样适用于任何以分离为目的的减压膜蒸馏工艺过程。
本发明VMD膜组件的设计与制造着重考虑的几个方面是：(1)中空纤维膜是多孔和非极性的；(2)该中空纤维膜有高的空隙率、适宜的孔径；(3)较小的厚度和适当的内径；(4)通过膜组件设计以实现热物料液相对于中空纤维膜的错流；(5)通过膜组件设计以保证单位膜组件高的VMD效能。
为实现上述发明目的，本发明提供的中空纤维减压膜蒸馏(VMD)膜组件装置A(图2所示)包括组件外壳以及固定在外壳内的空心多孔管、中空纤维膜；空心多孔管固定在组件的中央，空心多孔管的一端开放而另一端被封堵，空心多孔管上的孔在靠近开放端处最小，且随着与开放端距离的增加而逐渐增大；中空纤维膜平行均匀地排列在空心多孔管周围，且中空纤维膜层与外壳内壁之间存在一定间隙，空心多孔管和中空纤维膜的两端被粘合剂固定在组件外壳内，组件外壳在接近空心多孔管的封堵端设有一个液体的进出口，组件外壳的两端分别与两个有气/液进出口的尾帽相连结，其中一个尾帽有一个气/液进出口，而另一个尾帽有两个气/液进出口，其中的一个口与空心多孔管相连接。
本发明提供的中空纤维减压膜蒸馏(VMD)膜组件装置B(图3所示)包括组件外壳以及固定在外壳内的空心多孔管、中空纤维膜；空心多孔管固定在组件的中央，空心多孔管的两端开放，其二分之一处的内部空心通道被封堵成为两个部分，空心多孔管上的孔在靠近开放一端和另一部分的封堵处最小，并逐渐增大；中空纤维膜平行均匀地排列在空心多孔管周围，中空纤维膜之间以及空心多孔管与中空纤维膜之间自长度的二分之一处也被堵隔成两个部分(也可根据需要堵隔为多个部分，与之相应的空心多孔管也被封堵为多个部分)，中空纤维膜层与外壳的内壁之间存在一定间隙；空心多孔管和中空纤维膜的两端被粘合剂固定在组件外壳内，组件外壳的两端分别与两个尾帽相连结，每一个尾帽上有两个气/液进出口，其中一个口与空心多孔管相连接。
本发明提供的中空纤维减压膜蒸馏(VMD)膜组件装置C(图4所示)包括槽体(外壳)以及在槽内排列的中空纤维膜和多孔板，两个相同的多孔板分别设置在中空纤维膜层的上下两侧，槽体内的中空纤维膜在相互平行的平面上平行排列，并且相邻层与层之间中空纤维膜的空间排列位置相互错开，中空纤维膜和多孔板的两端分别被固定密封在槽体的两端，槽体的两端分别与两个有蒸气出口的尾帽相连结，槽体(外壳)的上下部位分别设有一个液体的进出口，多孔板上设有多个孔，在外壳液体入口处附近的孔径最小，并且随着与液体入口距离的增加而逐渐增大，孔径为0.05-2厘米，由此而形成一个垂直错流中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置。
所述的圆筒状组件外壳(槽体)的内径为1-100厘米、长度5-200厘米、外壳厚度不大于10厘米。
所述的膜组件内多孔非极性中空纤维膜内径为100-1500微米，中空纤维膜的壁厚为5-500微米，膜的孔隙率40-80％，孔径0.02-0.8微米，有效长度为5-180厘米；组件内中空纤维的填装密度在0.05-0.75之间。
所述的多孔非极性中空纤维膜的材质可为聚偏二氟乙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚三氟氯乙烯、全氟二甲基间二氧杂环戊烯-四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等材料中的一种或其中几种的混合物、改性材料或复合材料，也可为具有一定亲水性的高分子材料，但在其成膜后，须经过非极性表面处理以获得膜表面的憎水性能。
所述的膜组件除中空纤维膜之外的其它部分(包括：壳体、空心多孔管、多孔板、尾(侧)帽、接口等)可由大多数高分子材料、无机和金属材料中的一种或几种的混合物或复合材料制备而成，比如：聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、有机玻璃、尼龙、聚丙烯酸、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、不锈钢等。
所述的粘合剂应具备耐温性好、强度高、与中空纤维、空心多孔管、多孔板、外壳材料之间良好的粘结性等特点。
-种减压膜蒸馏分离方法，其特征在于包括如下步骤：
A物料液预处理
物料液须经过恰当的预处理以除去其中的固体颗粒、悬浮物、凝胶等可能对中空纤维膜造成污染的成分，并加热至50-＜100℃。
B热物料液的减压膜蒸馏分离
经过预处理和加热的物料液进入膜组件后沿垂直于中空纤维膜的方向流过中空纤维膜的外侧表面；可挥发组份在物料液—膜的界面上蒸发，蒸气通过膜孔到达中空纤维的内侧，在真空负压下，流入外置的冷凝器中冷凝成液体。
通常情况下，经过膜组件后物料液的温度有所下降，在经过补充热量提升至较高的温度后重新进入膜组件进一步分离可挥发组份，如此循环往复以达到最佳分离目的。
中空纤维膜内侧的真空度可控制在1-755毫米汞柱。中空纤维内侧的真空度越高，所造成膜两侧的蒸气压差越大，相应的膜的蒸气通量也越大。
所述的热物料液的间隙流速为10-1000厘米/分钟。
所述的间隙流速＝液体通过膜组件的流量/单层膜纤维之间可以通过液体的面积。
如上所述中空纤维减压膜蒸馏(VMD)膜组件装置的主要组成部分是非极性多孔中空纤维膜，中空纤维膜的非极性能够保持物料液在膜的一侧、使膜孔不被湿润和具备一定的抗污染性，多孔非极性中空纤维膜的多孔性为蒸气由物料液侧到达膜的另一侧(蒸气低压侧)提供了传质通道。该减压膜蒸馏用中空纤维膜的特点是具有较大的内径、较小厚度、适宜的孔径结构和较高的空隙率。这些膜的物理特性能够有效地降低蒸气从高压侧到低压侧通过膜的传质阻力，为水蒸气通过膜提供大的有效传质面积。膜组件的错流设计能够有效地强化热物料液侧过渡层的传热系数和传质系数，降低温度极化效应和浓度极化效应。与物料液相对应的膜的另一侧的真空低压能够有效阻止通过膜的热传导，提高膜的热效率。实践表明，利用该发明的减压膜蒸馏膜组件装置能够得到很高的蒸气通量。当氯化钠盐溶液浓度为3％和温度为90℃时膜的产水通量可达85kg/m2-h(注：以下所有膜的蒸气通量都使用膜的内表面积进行计算)。即使当盐溶液的浓度为15％时，该减压膜蒸馏装置也能够提供较高的稳定的产水通量。长期的运行表明，该减压膜蒸馏装置具有良好的抗污染性。
本发明的减压膜蒸馏装置在分离方面具有许多优点，比如在海水脱盐淡化方面：
1、产品水质量高，可以达到几乎100％的脱盐率；淡水的回收率高，可达75％或更高(高于任何现有淡化技术)；产水通量高，可达35kg/m2-h以上；盐溶液浓度对产水通量的影响相对较小，当盐浓度达到20％时产水通量仅下降约20-35％；如果该膜蒸馏脱盐过程同传统的蒸馏过程和反渗透相结合能够显著提高净水的回收率和整个系统的效率，得到高浓度的盐溶液。因此，利用本发明技术及设备进行海水淡化不但能够得到高纯度淡水，而且同时可获得具有很高利用价值的高浓缩海水，综合效益非常显著。
2、膜材料的非极性减弱了盐溶液和膜之间的相互作用，与常规膜过程反渗透相比具有良好的抗污染性能。
3、环保型技术，由于整个装置均是由高分子材料制备的，避免了传统蒸馏过程因设备腐蚀所造成的环境污染。
4、节能型技术，减压膜蒸馏具有耗电量低的特点，且同时可利用次级热源，比如：太阳能、地热、工业废热或传统脱盐的余热。
5、与传统的蒸发过程相比，减压膜蒸馏的蒸发空间非常小，设备体积大为减小。
6、组件式的膜系统具有设备体积小、重量轻、容易维护的特点，产水规模可根据需要适时调整。
7、一项新技术平台，该减压膜蒸馏技术除应用于海水淡化及其资源的综合利用外，也可用于工业废水处理和可利用资源回收，广泛应用于制药工业、化学工业、石油化工、食品工业和军事航天工业等。
8、本发明的中空纤维减压膜蒸馏装置制造成本低、工艺简单，适合于大规模应用。
附图说明
图1是中空纤维减压膜蒸馏原理示意图：a、膜孔，b、中空纤维膜壁，c、减压蒸气出口，d、热物料液，e、憎水膜表面，f、热物料液-气相界面。
图2是错流中空纤维减压膜蒸馏膜组件示意图A：1、中空纤维，2、组件外壳，3、密封胶，4、尾帽，5、减压蒸气出口，6、物料液出口，7、物料液进口，8、空心多孔管，9、孔，10、液体流道，11、物料液相对于中空纤维的流动方向。
图3是错流中空纤维减压膜蒸馏膜组件示意图B：1、中空纤维，2、组件外壳，3、密封胶，4、尾帽，5、减压蒸气出口，6、物料液出口，7、物料液进口，8、空心多孔管，9、孔，10、液体流道，11、物料液相对于中空纤维的流动方向，12、隔板，14、错流室M，15、错流室N。
图4是垂直错流中空纤维减压膜蒸馏膜组件示意图C：1、中空纤维，2、组件外壳，3、密封胶，4、尾帽，5、减压蒸气出口，6、物料液出口，7、物料液进口，11、物料液相对于中空纤维的流动方向，13、多孔板，16、多孔板上的孔。
具体实施方式
图1概要描述了中空纤维减压膜蒸馏的基本工作原理，热物料液(d)流过中空纤维膜壁(b)的外侧表面(e)，可挥发组份在物料液—气相界面f上蒸发，蒸气通过膜孔(a)到达中空纤维的内侧，在真空负压(c)下，蒸气流入外置的冷凝器中冷凝成液体。即在分离可挥发组份的同时，物料液被进一步浓缩。
如图2所示，在此错流中空纤维VMD膜组件A中，一根周围带孔的空心多孔管(8)被固定在柱形膜组件的中央，空心多孔管(8)的一端开放(7)而另一端被封堵，空心多孔管(8)上的孔(9)在靠近开放端(7)处最小，且随着距物料液进口(7)处的距离的增加而逐渐增大，其目的是有利于获得均匀的流体分布；中空纤维膜(1)平行均匀地排列在空心多孔管(8)周围，中空纤维膜(1)层与外壳(2)的内壁之间存在一定间隙(10)，空心多孔管(8)和中空纤维膜(1)的两端被粘合剂(3)固定在组件外壳(2)内，组件外壳(2)在接近空心多孔管(8)的封堵端设有一个液体的进出口(6)，组件外壳(2)的两端分别与两个有气/液进出口的尾帽(4)相连结，其中一个尾帽(4)有一个气/液进出口(5)，而另一个尾帽(4)有两个气/液进出口(5，7)，其中的一个口(7)与空心多孔管(8)相连接。被加热的物料液从入口(7)进入膜组件，然后从空心管(8)壁上的小孔(9)流出，形成相对于中空纤维膜(1)的错流(11)，穿过中空纤维层的物料液在靠近组件外壳(2)处的流体通道(10)会集，沿壳壁经出口(6)流出组件。外置的真空系统通过接口(5)同膜组件相连，亦即将真空施加于中空纤维膜的内侧。在中空纤维膜(1)外侧表面液—气相界面蒸发的蒸气通过膜孔扩散至低压侧(中空纤维内侧)，然后经出口(5)流出膜组件被外置的冷却系统冷凝为液体。该形式膜组件的特点是由于存在相对于中空纤维膜的错流，能够有效地克服膜壁外侧的温度极化现象和浓度极化现象，而有利于提高膜的蒸气通量。
图3所示为另一不同结构形式的错流中空纤维VMD膜组件B。与图2所示组件A的不同之处是空心多孔管(8)的两端都敞开，在其长度的1/2处被封堵为两个部分(14，15)；空心多孔管上的孔(9)在靠近开放一端(7)和另一部分的封堵处(12)最小，并逐渐增大；与之相应，中空纤维膜(1)之间以及空心多孔管(8)与中空纤维膜(1)之间自长度的二分之一处也被堵隔(12)成两个部分(14，15)(也可根据需要堵隔为多个部分，与之相应的空心多孔管也被封堵为多个部分)，中空纤维膜(1)层与外壳(2)的内壁之间存在一定间隙(10)；组件外壳(2)的两端分别与两个尾帽(4)相连结，每一个尾帽(4)上有两个气/液进出口，其中一个口与空心多孔管(8)相连接。组件外壳(2)上则没有开口。被加热的物料液从入口(7)进入膜组件，然后从空心管(8)壁上的小孔(9)流出，进入错流室M(14)，形成相对于中空纤维(1)的错流(11)，穿过中空纤维(1)层的物料液在通过通道(10)后进入错流室N(15)，再以相对于中空纤维(1)的错流通过小孔(9)汇集于空心多孔管(8)的内腔，经出口(6)流出组件。外置的真空系统通过接口(5)同膜组件相连。在中空纤维膜(1)外侧表面液—气相界面蒸发的蒸气通过膜孔扩散至低压侧(中空纤维内侧)，然后经出口(5)流出膜组件被外置的冷却系统冷凝为液体。该结构形式适合于大型膜组件的设计，多个错流室的设置有利于达到最佳的VMD效果。
图4是垂直错流中空纤维VMD膜组件装置C的结构示意图。为实现物料液相对于中空纤维膜的垂直错流，物料液通过位于组件外壳(2)中心部位的进口(7)，经过多孔板(13)的均匀分配之后，以均匀的流速垂直(11)通过中空纤维膜(1)层，在到达中空纤维膜(1)层的另一面后则通过另外一个相同的多孔板(13)，最后汇集并通过出口(6)流出组件。外置的真空系统通过设置于组件槽体两端的尾帽(4)上的两个接口(5)同膜组件相连。在中空纤维膜(1)外侧表面液—气相界面蒸发的蒸气通过膜孔扩散至低压侧(中空纤维内侧)，然后经出口(5)流出膜组件被外置的冷却系统冷凝为液体。在该型膜组件内，中空纤维膜(1)在相互平行的平面上平行排列，并且相邻层与层之间中空纤维膜的空间排列位置相互错开；两个相同的多孔板(13)上设有多个孔(16)，在外壳液体入口处附近的孔径最小，并且随着与液体入口距离的增加而逐渐增大；两个多孔板(13)平行置于中空纤维膜(1)层的两侧。该型结构的膜组件能够完全实现物料液相对于中空纤维的垂直错流，最大限度地克服中空纤维外侧的温度极化和浓度极化效应。
在下述实施例中，真空度是指膜组件真空接入口(5)处的真空度；蒸气通量的计算是根据被外置的冷凝装置把从膜组件内抽出的蒸气冷凝为液体的重量而计算的。
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实施例1
中空纤维膜：材质聚4-甲基-1-戊烯，内径900微米，膜厚100微米，膜的孔隙率58％，有效长度60厘米。
膜组件：垂直错流膜组件结构C(如图4所示)，膜层厚度30厘米。
操作条件：物料液8％维生素C水溶液，进口温度60℃，真空度110毫米汞柱。
蒸汽通量：28kg/m2-h。
对比例1
中空纤维膜：同实施例1。
膜组件：错流膜组件结构B(如图3所示)，多孔管外侧膜层厚度29厘米。
操作条件：同实施例1。
膜的蒸汽通量：25kg/m2-h。
实施例2
中空纤维膜：材质聚四氟乙烯，内径540微米，膜厚86微米，膜的孔隙率76％，有效长度40厘米。
膜组件：垂直错流膜组件结构C(如图4所示)，膜层厚度50厘米。
操作条件：物料液8％(NaCl)浓海水，进口温度91℃，真空度50毫米汞柱。
蒸汽通量：106kg/m2-h。
对比例2
中空纤维膜：同实施例2。
膜组件：错流膜组件结构A(如图2所示)，多孔管外侧膜层厚度47厘米。
操作条件：同实施例2。
膜的蒸汽通量：93kg/m2-h。
实施例3
中空纤维膜：材质聚乙烯，内径1300微米，膜厚320微米，膜的孔隙率64％，有效长度120厘米。
膜组件：错流膜组件结构B(如图3所示)，多孔管外侧膜层厚度84厘米。
操作条件：物料液6％NiSO4水溶液，进口温度80℃，真空度243毫米汞柱。
蒸汽通量：32kg/m2-h。
对比例3
中空纤维膜：同实施例3。
膜组件：错流膜组件结构A(如图2所示)，多孔管外侧膜层厚度77厘米。
操作条件：同实施例2。
膜的蒸汽通量：22kg/m2-h。
实施例4
中空纤维膜：材质有机硅改性聚丙稀氰，内径210微米，膜厚50微米，膜的孔隙率51％，有效长度12厘米。
膜组件：错流膜组件结构B(如图3所示)，多孔管外侧膜层厚度3厘米。
操作条件：物料液3％KNO3水溶液，进口温度70℃，真空度355毫米汞柱。
蒸汽通量：27kg/m2-h。
实施例5
中空纤维膜：材质聚偏二氟乙烯，内径605微米，膜厚425微米，膜的孔隙率75％，有效长度80厘米。
膜组件：错流膜组件结构B(如图3所示)，多孔管外侧膜层厚度21厘米。
操作条件：物料液5％稀醋酸溶液，进口温度65℃，真空度550毫米汞柱。
蒸气通量：15kg/m2-h(醋酸含量78％)。
实施例6
中空纤维膜：材质全氟二甲基间二氧杂环戊烯-四氟乙烯，内径460微米，膜厚125微米，膜的孔隙率77％，有效长度28厘米。
膜组件：错流膜组件结构A(如图2所示)，多孔管外侧膜层厚度25厘米。
操作条件：物料液混合多元醇水溶液，进口温度85℃，真空度65毫米汞柱。
蒸气通量：77kg/m2-h。
实施例7
中空纤维膜：材质聚丙烯，内径305微米，膜厚96微米，膜的孔隙率80％，有效长度36厘米。
膜组件：垂直错流膜组件结构C(如图4所示)，膜层厚度31厘米。
操作条件：物料液5％柠檬酸钠水溶液，进口温度79℃，真空度30毫米汞柱。
蒸汽通量：105kg/m2-h。
图5是多孔板示意图。
Claims (9)
1.一种中空纤维减压膜蒸馏(VMD)膜组件装置，包括多孔非极性中空纤维膜、液体分流管(板)、组件外壳以及含有流体进出口的尾帽；该中空纤维膜组件装置有三种基本的错流结构形式；在不同形式的膜组件内中空纤维膜平行均匀地排列在组件外壳内，而液体分流管(板)与中空纤维膜平行地内置于组件外壳内部，中空纤维膜以及液体分流管(板)的两端被固定密封在组件外壳内，但中空纤维膜的两端完全开放，组件外壳的两端分别与含有流体进出口的尾帽相连结。
2.按照权利要求1的中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置，其特征在于所述的膜组件外壳内的中空纤维膜是多孔和非极性的，中空纤维膜的内径为100-1500微米，中空纤维膜的壁厚为5-500微米，膜的孔隙率40-80％，孔径0.02-0.8微米；膜组件内中空纤维膜的有效长度为5-180厘米，膜层总厚度为1-100厘米，中空纤维的填装密度在0.05-0.75之间。
3.按照权利要求1的中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置，所述的圆筒状组件外壳的内径以及矩形槽体外壳的宽和高为1-100厘米、长度为5-200厘米、外壳厚度不大于10厘米。
4.按照权利要求1的中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置，其错流膜组件的结构可表述为一根空心多孔管固定在组件的中央，空心多孔管的一端开放而另一端被封堵，空心多孔管上的孔在靠近开放端处最小，且随着与开放端距离的增加而逐渐增大，中空纤维膜平行均匀地排列在空心多孔管周围，且中空纤维膜层与外壳内壁之间存在一定间隙，空心多孔管和中空纤维膜的两端被粘合剂固定在组件外壳内，组件外壳在接近空心多孔管的封堵端设有一个液体的出口，组件外壳的两端分别与两个有气/液进出口的尾帽相连结，其中一个尾帽有一个蒸气出口，置于外壳有液体出口的一端，而另一个尾帽有两个气/液进出口，其中的一个口为液体进口与空心多孔管相连接，而另一个口设为蒸气出口，由此而构成了一个完整的错流中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置。
5.在权利要求4所述错流膜组件的基础上，空心多孔管的两端开放，其二分之一处的内部空心通道被封堵成为两个部分，空心多孔管上的孔在靠近开放一端和另一部分的封堵处最小，并逐渐增大；中空纤维膜平行均匀地排列在空心多孔管周围，中空纤维膜之间以及空心多孔管与中空纤维膜之间自长度的二分之一处也被堵隔成两个部分(也可根据需要堵隔为多个部分，与之相应的空心多孔管也被封堵为多个部分)，组件外壳的两端分别与两个尾帽相连结，每一个尾帽上有两个气/液进出口，其中一个口为液体进出口与空心多孔管相连接，而另一个口为蒸气出口，由此而构成了另一个完整的错流中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置。
6.按照权利要求1的中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置，其错流膜组件的结构也可表述为两个相同的多孔板分别平行设置在中空纤维膜层的上下两侧，槽体(外壳)内的中空纤维膜在相互平行的平面上平行排列，并且相邻层与层之间中空纤维膜的空间排列位置相互错开，中空纤维膜和多孔板的两端分别被固定在槽体的两端，槽体的两端分别与两个含有一个蒸气出口的尾帽相连结，槽体的上下部位分别设有一个液体的进出口，多孔板上设有多个孔，在距外壳液体入口最近处的孔径最小，并且随着与液体入口距离的增加而逐渐增大，孔径为0.05-2厘米，由此而形成一个垂直错流中空纤维减压膜蒸馏膜组件装置。
7.一种减压膜蒸馏分离方法，其特征在于包括如下步骤：
A物料液预处理
物料液须经过恰当的预处理以除去其中的固体颗粒、悬浮物、凝胶等可能对中空纤维膜造成污染的成分，并加热至50-＜100℃。
B热物料液的减压膜蒸馏分离
经过预处理和加热的物料液进入膜组件后沿垂直于中空纤维膜的方向流过中空纤维膜的外侧表面，而真空施加于中空纤维膜的内侧；可挥发组份在物料液-膜的界面上蒸发，蒸气通过膜孔到达中空纤维的内侧，在真空负压下，流入外置的冷凝器中冷凝成液体。
经过膜组件后的物料液在经过补充热量提升至确定的温度后重新进入膜组件进一步分离可挥发组份，如此循环往复以达到最佳分离目的。
8.按照权利要求7的方法，其特征在于所述的真空度为1-755毫米汞柱。
9.按照权利要求7的方法，其特征在于所述的热物料液的间隙流速为10-1000厘米/分钟。
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