CN102512962A

CN102512962A - 一种多管程无机分离膜组件

Info

Publication number: CN102512962A
Application number: CN2011104358661A
Authority: CN
Inventors: 丁晓斌; 赵祥强; 相里粉娟; 邢卫红
Original assignee: Nanjing Jiusi High Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Jiusi High Technology Co Ltd
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-06-27

Abstract

一种多管程无机分离膜组件，由管式膜管、花盘板、管板、外壳和封盖组成，花盘板的外径和外壳的内径相适应，管板和花盘板上分别设有若干孔，管式膜管穿过两块花盘板及管板上的孔，搁置在两块花盘板及管板上，管式膜管固定在管板之间；所述封盖和外壳的左右两端密封连接，在其中一端的封盖上设有抽真空口；在多管程无机分离膜组件的两端，管板和花盘板之间的空间构成物料分程腔，在外壳的下方和物料分程腔位置对应处设有进料口，在外壳的上方和物料分程腔位置对应处设有料液出口，在物料分程腔内的管式膜管的套管上、下端开有渗透孔，在物料分程腔内间隔设置有挡板；在外壳的上方两个花盘板之间位置设有热介质进口，在外壳的下方设有冷凝水出口。

Description

一种多管程无机分离膜组件

技术领域

本发明涉及一种用于单管或多管的多管程无机分离膜组件。

背景技术

有机溶剂的脱水或水中脱有机溶剂是目前膜分离研究领域的热点之一。十多年来，应用该技术脱除有机溶剂或混合溶剂中的水以及从废水、废气中回收有机溶剂已经成为一种新的工艺技术，在石油化工及相关工业领域的节能降耗，促进传统工艺的技术提升改造中发挥了重要的作用，充分显示出作为“清洁工艺”的优势和竞争力。有机溶剂脱水分离在液(气)体混合物中组分蒸汽分压差的推动下，利用组分通过致密膜对进料物种的选择性和扩散速度的不同实现分离的过程，其突出优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取和吸收等传统方法难以完成的分离任务。与蒸馏等传统的分离技术相比，膜组件的分离具有高效、能耗低、操作方便、便于放大等优点。特别适于有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除、废水中少量有机污染物的分离及水溶液中高价值有机组分的回收具有明显的技术和经济上的优势。膜组件脱水分离还可以同生物及化学反应藕合，构成膜反应器，将反应生成物不断脱除，使反应转化率明显提高。根据不同的体系，膜组件的分离技术的应用主要集中在有机溶剂脱水、水中脱除有机物的分离两个方面。分离原理不受热力学平衡限制，它取决于膜和渗透物组分之间的相互作用，因而特别适合于恒沸物或近沸物体系的分离。酯化反应是可逆反应，转化率受热力学控制。及时有效的移除其中一种组分，能破平衡使反应向酯化反应方向进行。膜催化酯化反应与渗透蒸发同时进行，可以有效提高反应的转化率，并且回收有价值的物质。

一般情况下，膜分离装置是将一个膜组件或数个组件连在一体，原料组分预热到一定的温度后进入膜组件，随着物料在管路中的流动及物料的汽化，会损失大量的热量，因而导致膜分离效率的降低，如要保持原有的分离效果，需额外的补充换热器，这样会增加温度的极化现象，从而也会导致膜分离效率，设备的运行成本及能耗大幅度上升。膜组件的溶剂分离是一个传质及和传热同时存在的分离过程，与其它过程类似，有着浓度极化和温度极化、膜管的两端的温度不一致的现象，所以膜的接触面上物料的流动方式及流动状态是影响膜分离效率的直接影响因素，增加物料的流动程度，保证流体在膜面上分布更均匀，为了降低膜分离过程中的温度极化和浓度极化现象，分离膜组件的设计尤为重要。

发明内容

本发明针对有机溶剂和水的分离过程中温度不稳定及物料分布不均匀的现象导致膜分离效率降低及能耗增加等技术问题，提出了一种多管程无机分离膜组件。

本发明提供的一种多管程无机分离膜组件，由管式膜管、花盘板、管板、外壳和封盖组成，所述外壳为横卧的中空柱状体，外壳的左右两端分别设有所述管板，管板的边缘将外壳的两边出口密封，在两端的管板内侧、隔一小段距离分别设有和管板平行的所述花盘板，所述花盘板的外径和外壳的内径相适应，或是花盘板的外缘与外壳相连，管板和花盘板上分别设有若干孔，一个或一个以上的管式膜管穿过两块花盘板及管板上的孔，搁置在两块花盘板及管板上，每个管式膜管的两端伸出两块管板外，管式膜管的两端分别套上与膜管直径相当的密封圈，将管式膜管固定在管板之间，并用螺母压紧密封圈；所述封盖和外壳的左右两端密封连接，在其中一端的封盖上设有抽真空口；在多管程无机分离膜组件的两端，管板和花盘板之间的空间构成物料分程腔，在外壳的下方和物料分程腔位置对应处设有进料口，在外壳的上方和物料分程腔位置对应处设有料液出口，在物料分程腔内的管式膜管的套管上、下端开有直径为5～10mm的渗透孔，在物料分程腔内间隔设置有挡板，挡板的两端分别连接管板和花盘板，隔断物料上下的直接流通，改变物料流向；在外壳的上方两个花盘板之间位置设有热介质进口，在外壳的下方两个花盘板之间位置设有冷凝水出口。

所述管式膜管是指膜管外设有套管的膜管。所述管式膜管为无机膜，膜管数量为1～500根。

作为本发明的进一步改进，进料口配置与物料进管直径相同的防冲板。

作为本发明的进一步改进，加热介质进口配置与加热介质进管直径相同的防冲板。

作为本发明的进一步改进，在外壳内的热介质进口和冷凝水出口之间设有一个或以上的折流板，折流板在外壳内垂直向上或向下延伸，将热介质进口和冷凝水出口之间的水平空间分隔为两段或两段以上隔断，使热介质在热介质进口和冷凝水出口之间呈S形流通，均匀加热膜管的套管。所述加热介质为热水、蒸汽或导热油，其流动方式采用折流式，使加热介质在组件中的分布更均匀。

本发明中，物料由有机液进口进入，通过套管上开的直径渗透孔进入管式膜管，并沿着套管的内侧与膜管的外侧之间流动，通过物料分程腔中间的挡板来改变流向，同时进行热交换过程，渗透余液通过料液出口流出料腔，进入下一级组件。管式膜管采用恒温加热介质，与管式膜管管的套管相接触，供给组分汽化所需的热量，渗透组分由出口真空抽出；加热介质进入膜组件沿折流板进行扩散，均匀加热膜管的套管，冷凝水由组件外壳中的出口排出。本发明具有分离效率高、低能耗、传热均匀且稳定、同时机械强度适应性较好等优点。

附图说明

图1为膜组件的剖面图；

图2为膜管密封结构的剖面图；

其中： 1-封盖；2-膜管；3-密封圈；4-管板；5-料液出口；6-花盘；7-外壳；8-套管；9-折流板；10-热介质进口；11-物料分程腔；12-法兰螺栓；13-抽真空口；14-分程隔板；15-集液腔壳；16-冷凝水出口；17-进料口；18-进料防冲分程隔板；19-丝头；20-密封圈；21-螺母；23-密封腔；24-真空腔；25-渗透孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例做进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种多管程无机分离膜组件，由管式膜管2、花盘板6、管板4、外壳7和封盖1组成，外壳7为横卧的中空柱状体，外壳7的左右两端分别设有管板4，管板4的边缘将外壳7的两边出口密封。在两端的管板内侧、隔一小段距离分别设有和管板平行的花盘板6，花盘板6的外缘与外壳7连为一体，管板4和花盘板7上分别设有若干相对应的孔，一个或一个以上的管式膜管2穿过两块花盘板6及管板4上的孔，搁置在两块花盘板6及管板4上，每个管式膜管2的两端伸出两块管板外。管板4的一端由密封圈3与封盖1通过螺栓组件形成一个密封腔23，另一侧管板同样形成一个真空腔24，留有一抽真空口13。在多管程无机分离膜组件的两端，管板4和花盘板6之间的空间构成物料分程腔11，在外壳7的下方和物料分程腔11位置对应处设有进料口17，进料口17配置与物料进管直径相同的防冲板18。在外壳7的上方和物料分程腔位置11对应处设有料液出口5。在物料分程腔11内的管式膜管的套管上、下端开有直径为5～10mm的渗透孔25，在物料分程腔内间隔设置有分程隔板14，分程隔板14的两端分别连接管板4和花盘板6。在外壳7的上方两个花盘板6之间位置设有热介质进口10，加热介质进口10配置与加热介质进管直径相同的防冲板18。在外壳的下方两个花盘板之间位置设有冷凝水出口16。

如图 2所示，膜管穿过两块管板，在膜管2的两端分别设置丝头19，并在丝头19上套上2个与膜管直径相当的密封圈20，将无机分离膜管固定于两个管板之间，螺母21压紧密封圈，形成两侧管板和花盘板之间的两个空间体系，管板上孔的分别与花盘板上的孔分布相对应。

物料由有机液进口17进入物料分程腔11，通过套管8上开的直径为5～10mm的渗透孔，然后沿着套管的内侧与膜管的外侧之间流动，通过物料分程腔11中间的分程隔板来改变流向，同时进行热交换过程，渗透余液通过料液出口5流出料腔，进入下一级组件。

图1中两块管板中间竖直排列着两块相同的花盘6，花盘板端左侧与组件外壳7相连，右侧分别与两个集液腔壳15相连，中间穿插数根的套管8，与两端的花盘相连。无机分离膜管2的数量为230根，套管上4块穿插的折流板9，折流板等距离排布。外壳上设有蒸汽进口10，进入部件中的蒸汽沿折流板9进行扩散，冷凝水由组件外壳出口16排出。管板4与集液腔壳15相连分别形成物料的物料分程腔11，在进料口处布有物料的防冲板。物料进入进料腔后，沿着套管的内侧与膜管的外侧之间流动，直至料液出口5流出。

Claims

1.一种多管程无机分离膜组件，由管式膜管、花盘板、管板、外壳和封盖组成，其特征是，所述外壳为横卧的中空柱状体，外壳的左右两端分别设有所述管板，管板的边缘将外壳的两边出口密封，在两端的管板内侧、隔一小段距离分别设有和管板平行的所述花盘板，所述花盘板的外径和外壳的内径相适应，或是花盘板的外缘与外壳相连，管板和花盘板上分别设有若干孔，一个或一个以上的管式膜管穿过两块花盘板及管板上的孔，搁置在两块花盘板及管板上，每个管式膜管的两端伸出两块管板外，管式膜管的两端分别套上与膜管直径相当的密封圈，将管式膜管固定在管板之间，并用螺母压紧密封圈；所述封盖和外壳的左右两端密封连接，在其中一端的封盖上设有抽真空口；在多管程无机分离膜组件的两端，管板和花盘板之间的空间构成物料分程腔，在外壳的下方和物料分程腔位置对应处设有进料口，在外壳的上方和物料分程腔位置对应处设有料液出口，在物料分程腔内的管式膜管的套管上、下端开有直径为5～10mm的渗透孔，在物料分程腔内间隔设置有挡板，挡板的两端分别连接管板和花盘板，隔断物料上下的直接流通，改变物料流向；在外壳的上方两个花盘板之间位置设有热介质进口，在外壳的下方两个花盘板之间位置设有冷凝水出口。

2.根据权利要求1所述的多管程无机分离膜组件，其特征是，所述管式膜管为无机膜，膜管数量为1～500根。

3.根据权利要求1所述的多管程无机分离膜组件，其特征是，所述进料口配置与物料进管直径相同的防冲板。

4.根据权利要求1所述的多管程无机分离膜组件，其特征是，所述加热介质进口配置与加热介质进管直径相同的防冲板。

5.根据权利要求1所述的多管程无机分离膜组件，其特征是，在外壳内的热介质进口和冷凝水出口之间设有一个或以上的折流板，折流板在外壳内垂直向上或向下延伸，将热介质进口和冷凝水出口之间的水平空间分隔为两段或两段以上隔断，使热介质在热介质进口和冷凝水出口之间呈S形流通。