CN104014244A - 一种筒式膜蒸馏器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种筒式膜蒸馏器，包括筒盖、筒体、下封头、若干个中空膜组件，筒盖顶部开设有蒸汽出气口，下封头底部开设有压缩空气进气口、原水进液口和浓缩液出液口；本发明通过U型单头环氧树脂封装的中空纤维膜组件，可以增加膜丝面积，提高传质效率，同时，U型膜组件固定于孔板上，同时方便膜丝的拆卸和更换。

Description

一种筒式膜蒸馏器

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种筒式膜蒸馏器。

背景技术

膜蒸馏是一种将膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程，是一种以膜两侧的蒸汽压力差作为传质驱动力的膜分离过程。

膜蒸馏过程是膜的一侧与热的待处理的溶液直接接触(称为热侧)(膜疏水的本性使得水溶液不能透过膜孔，而在每个孔入口处形成气液接触)，另一侧直接或间接的与冷的水溶液接触(称为冷侧)，热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜进入冷侧并被冷凝成液相，其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物分离或提纯的目的，所以膜蒸馏过程理论上可以对离子、大分子、胶体、细胞和其它非挥发物实现100％的脱除。与渗透汽化过程一样，膜蒸馏是热量和质量同时传递的过程，是有相变的膜过程。

现有技术中，膜蒸馏器得到了已经广泛使用，但是普遍由于膜的限制，往往传质效率不高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种筒式膜蒸馏器，通过U型单头环氧树脂封装的中空纤维膜组件，可以增加膜丝面积，提高传质效率，同时，U型膜组件固定于孔板上，同时方便膜丝的拆卸和更换。

本发明的技术方案是：一种筒式膜蒸馏器，包括筒盖、筒体、下封头、若干个中空膜组件，筒盖顶部开设有蒸汽出气口，下封头底部开设有压缩空气进气口、原水进液口和浓缩液出液口；

所述筒盖和筒体之间安装有孔板；孔板上均匀开设有若干个通孔，每个通孔内固定安装一个将介质从筒体内传递到筒盖内的中空纤维膜组件；

所述中空纤维膜组件包括可拆卸式固定安装于通孔内的接头和两端固定于接头上呈“U”形设置的膜丝。

所述接头包括配套穿插于通孔内的带有过孔的螺栓和固定螺栓于孔板上的螺母，膜丝两端头部固定于螺栓的过孔内呈“U”形设置，方便膜组件的拆卸和更换。

优选的，所述接头包括配套穿插于通孔内的带有过孔的螺栓和固定螺栓于孔板上的螺母，且所述螺栓位于筒盖侧的端部突出，突出端侧壁开有若干个孔；所述膜丝呈“U”形设置、两端穿过螺栓到达筒盖内并通过绑线捆绑固定于螺栓顶部，方便膜丝的拆卸和更换。

进一步的，所述筒体下部腔体内固定安装有电加热器。

进一步的，所述原水进液口处设置有防冲板。

进一步的，所述筒体侧壁上安装有2-4个玻璃视镜。

进一步的，所述筒体下部设置有备用法兰接口。

进一步的，所述筒盖和筒体之间采用法兰连接。

进一步的，所述空气进气口内部设置布气板。

进一步的，所述膜丝的长度为2-3m。

本发明的有益效果是：

(1)采用U型单头环氧树脂封装的中空纤维膜组件，膜丝的长度为2-3m，可以增加膜丝面积，提高传质效率，U型膜组件固定于膜蒸馏器上部，同时方便膜丝的拆卸和更换。

(2)针对传统膜蒸馏中原水加热后输送到膜蒸馏器中所带来的热量损失，设计了一种具有加热功能的膜蒸馏器。在膜蒸馏器下端直接安装电加热器，设计此电加热器的功率变频可调，可以实现原水直接在膜蒸馏器中加热，并且可以根据具体的工艺要求来调节电加热器的功率，减少了在输液管道上的热量流失。

(3)在膜蒸馏器上设计多个玻璃视镜，通过视镜能时刻观察膜蒸馏器内的液位等情况。

(4)在膜蒸馏器的料液进口出设计了防冲板，可以有效防止实验运行过程中由于料液直接泵入膜蒸馏器对膜组件带来的影响。

(5)膜蒸馏器下端设计压缩空气进气口，并为压缩空气的进气口设置布气板，保证膜蒸馏器内部能够取得较高的气水比。

附图说明

图1为本发明筒式膜蒸馏器的整体结构示意图；

图2为本发明筒式膜蒸馏器顶部的放大图；

图3为本发明筒式膜蒸馏器底部的放大图；

图4为本发明筒式膜蒸馏器的俯视图；

图5为图1中A所指法兰接口放大图；

图6为防冲板与原水进液口3的安装示意图；

图7为防冲板的结构示意图；

图8为孔板的结构示意图；

图9为接头的局部放大图；

图10为替代方案接头的局部放大图；

图中，1为支座，2为压缩空气进气口，3为原水进液口，4为浓缩液出液口，5为下封头，6为防冲板，7为加热器，8为备用法兰接口，9为视窗，10为筒体，11为中空纤维膜组，12为孔板，13为蒸汽出气口，14法兰接口，15为筒盖，20为螺母，21为中空螺栓，22为纤维膜丝，23为孔板通孔，24为中空螺栓的突出端侧壁开孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1至5所示，一种筒式膜蒸馏器，包括采用法兰连接的筒体10和筒盖15。筒盖15顶部设置蒸汽出气口13，底部利用下封头5封闭连接，下封头5底部设置有压缩空气进气口2、原水进液口3和浓缩液出液口4，下部开设有备用法兰接口8。优选的，原水进液口3处设置有防冲板6，如图6、7所示，可以有效防止实验运行过程中由于料液直接泵入膜蒸馏器对膜组件带来的影响。空气进气口2内部设置布气板，保证膜蒸馏器内部能够取得较高的气水比。

如图2、8所示，筒盖15和筒体10之间安装有孔板12。孔板12上均匀开设有9个通孔23，每个通孔23内固定安装一个将介质从筒体内传递到筒盖内的中空纤维膜组件11。其中，如图9所示，中空纤维膜组件11包括可拆卸式固定安装于通孔内的接头和两端固定于接头上呈“U”形设置的长度为2.4m的膜丝22。所述接头包括配套穿插于通孔23内的带有过孔的螺栓21和固定螺栓于孔板上的螺母20，膜丝22两端头部固定于螺栓21的过孔内呈“U”形设置，方便膜组件的拆卸和更换。

作为一种替代的技术方案，在膜丝的固定上还可以是，如图10所示，接头设置为包括配套穿插于通孔23内的带有过孔的螺栓21和固定螺栓于孔板上的螺母20，且螺栓21位于筒盖15侧的端部突出，突出端侧壁开有若干个孔24。膜丝22呈“U”形设置、两端穿过螺栓21到达筒盖15内并通过绑线23捆绑固定于螺栓21顶部，方便膜丝的拆卸和更换。

筒体10下部腔体内固定安装有电加热器7。设计此电加热器的功率变频可调，可以实现原水直接在膜蒸馏器中加热，并且可以根据具体的工艺要求来调节电加热器的功率，减少了在输液管道上的热量流失。

同时，本蒸馏器筒体10侧壁上安装有3个玻璃视镜9。通过视镜能时刻观察膜蒸馏器内的液位等情况。

工作时，原料热从原水进液口3进入，同时通过压缩空气进气口2打入压缩空气，进行充分混合。原料液在电加热器7中进行了一次加热，蒸发的气体以蒸汽的形式通过膜丝进入到筒盖内，然后通过蒸汽出气口13连接冷凝器或换热器对蒸汽进行冷凝。对于部分浓缩液通过浓缩液出液口4排出或者循环。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：包括筒盖(15)、筒体(10)、下封头(5)、若干个中空膜组件(11)，筒盖(15)顶部开设有蒸汽出气口(13)，下封头(5)底部开设有压缩空气进气口(2)、原水进液口(3)和浓缩液出液口(4)；

所述筒盖(15)和筒体(10)之间安装有孔板(12)；孔板(12)上均匀开设有若干个通孔(23)，每个通孔(23)内固定安装一个将介质从筒体内传递到筒盖内的中空纤维膜组件(11)；

所述中空纤维膜组件(11)包括可拆卸式固定安装于通孔(23)内的接头和两端固定于接头上呈“U”形设置的膜丝(22)。

2.根据权利要求1所述的一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：所述接头包括配套穿插于通孔(23)内的带有过孔的螺栓(21)和固定螺栓于孔板上的螺母(20)，膜丝(22)两端头部固定于螺栓(21)的过孔内呈“U”形设置。

3.根据权利要求1所述的一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：所述接头包括配套穿插于通孔(23)内的带有过孔的螺栓(21)和固定螺栓于孔板上的螺母(20)，且所述螺栓(21)位于筒盖(15)侧的端部突出，突出端侧壁开有若干个孔(24)；所述膜丝(22)呈“U”形设置、两端穿过螺栓(21)到达筒盖(15)内并通过绑线(23)捆绑固定于螺栓(21)顶部。

4.根据权利要求1所述的一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：所述筒体(10)下部腔体内固定安装有电加热器(7)。

5.根据权利要求1所述的一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：所述原水进液口(3)处设置有防冲板(6)。

6.根据权利要求1所述的一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：所述筒体(10)侧壁上安装有2-4个玻璃视镜(9)。

7.根据权利要求1所述的一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：所述筒体(10)下部设置有备用法兰接口(8)。

8.根据权利要求1所述的一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：所述筒盖(15)和筒体(10)之间采用法兰(14)连接。

9.根据权利要求1所述的一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：所述空气进气口(2)内部设置布气板。

10.根据权利要求1所述的一种筒式膜蒸馏器，其特征在于：所述膜丝(22)的长度为2-3m。