CN106823804A - 内循环膜系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及膜分离技术领域，尤其是一种内循环膜系统，包括原料罐、过滤器、原料泵、增压泵、循环泵及膜分离组件，原料罐的出口通过出料管与原料泵的进口连通，原料泵的出口通过外接管路与过滤器的进口连通，过滤器的出口通过外接管路与增压泵的进口连通，增压泵的出口通过连接管路与循环泵的进口连通，循环泵的出口通过外接管路与膜分离组件的进口连通；膜分离组件的浓相出口与连接管路之间通过循环管道连通，本发明提高了原料液浓缩、分离的效率；另外调节流量控制阀可以实时调节浓缩比，由于该系统的运行压力由增压泵提供，膜分离组件内的流速由循环泵提供，循环泵只需较小的压力，浓缩比越大，节约的电能越大。

Description

内循环膜系统

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其是一种内循环膜系统。

背景技术

膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。

如图1所示，传统的膜分离采用的为外循环膜系统，该外循环膜系统采用原料罐1与原料泵2连通，原料泵2与过滤器3连通，过滤器3与增压泵4连通，增压泵4与膜分离组件6连通，膜分离组件6的浓相出口与原料罐1连通，原料液从原料罐1经过膜分离组件6的浓缩、分离，浓缩液重新返回原料罐1，往复进行，形成外循环，该膜系统存在的缺陷是浓缩比不可以调节，需要将浓相返回到原料罐1，原料罐1浓度逐渐提高，膜的运行压力、压差也逐渐提高，需要不断调整阀门，而且到后期由于原料罐1浓度很容易过高，导致膜的寿命较短，为保证膜内的流速选用的增压泵4其流量、扬程及功率均需较大，耗电量大，成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中外循环膜系统的浓缩比不可调及泵的选用规格高，耗电量大的问题，现提供一种内循环膜系统，该系统通过在原有外循环系统的基础上简单优化，实现浓缩比可调，稳定的操作运行，提高了膜分离组件的使用寿命，节约电能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内循环膜系统，包括原料罐、过滤器、原料泵、增压泵、循环泵及膜分离组件，所述原料罐的出口通过出料管与原料泵的进口连通，所述原料泵的出口通过外接管路与过滤器的进口连通，所述过滤器的出口通过外接管路与增压泵的进口连通，所述增压泵的出口通过连接管路与循环泵的进口连通，所述循环泵的出口通过外接管路与膜分离组件的进口连通；

所述膜分离组件上具有浓相出口和淡相出口，所述膜分离组件的浓相出口与连接管路之间通过循环管道连通，所述循环管道上连通有浓相收集管，所述浓相收集管上串联有流量控制阀。

为了便于检测膜分离组件经过浓相收集管的流量，进一步地，所述浓相收集管上串联有第一流量计。

进一步地，所述浓相收集管的远离循环管道的一端连通有浓相收集支管和浓相返回支管，所述浓相返回支管远离浓相收集管的一端连通有清洗釜，所述清洗釜的底部与出料管之间通过外接管路连通。

进一步地，所述膜分离组件的淡相出口连通有淡相收集管，所述淡相收集管远离所述淡相出口的一端连通有淡相收集支管和淡相返回支管，所述淡相返回支管与所述清洗釜连通。

为了便于检测膜分离组件的淡相流量，进一步地，所述淡相收集管上串联有第二流量计。

进一步地，所述膜分离组件包括膜管及设置在膜管内的膜芯。

本发明的有益效果是：本发明的内循环膜系统与传统的外循环膜系统相比增加了一台循环泵及一条循环管道，保证内部循环速度的同时，提高了原料液浓缩、分离的效率；另外调节流量控制阀可以实时调节浓缩比，由于该系统的运行压力由增压泵提供，保证膜分离组件内有较高的渗透压，膜分离组件内的流速由循环泵提供，循环泵只需较小的压力，在相同的浓缩比小可节约电能，浓缩比越大，节约的电能越大，本发明具有占地少，成本低及连续操作性强的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是外循环膜系统的示意图；

图2是本发明内循环膜系统的示意图。

图中：1、原料罐，2、原料泵,3、过滤器,4、增压泵,5、循环泵，6、膜分离组件，61、膜管，62、膜芯，7、出料管，8、连接管路，9、循环管道，10、浓相收集管，10-1、浓相收集支管，10-2、浓相返回支管，11、流量控制阀，12、第一流量计，13、清洗釜，14、淡相收集管，14-1、淡相收集支管，14-2、淡相返回支管，15、第二流量计。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

实施例1

如图2所示，一种内循环膜系统，包括原料罐1、过滤器3、原料泵2、增压泵4、循环泵5及膜分离组件6，原料罐1的出口通过出料管7与原料泵2的进口连通，原料泵2的出口通过外接管路与过滤器3的进口连通，过滤器3的出口通过外接管路与增压泵4的进口连通，增压泵4的出口通过连接管路8与循环泵5的进口连通，循环泵5的出口通过外接管路与膜分离组件6的进口连通；

膜分离组件6上具有浓相出口和淡相出口，膜分离组件6的浓相出口与连接管路8之间通过循环管道9连通，循环管道9上连通有浓相收集管10，浓相收集管10上串联有流量控制阀11。

浓相收集管10上串联有第一流量计12，浓相收集管10的远离循环管道9的一端连通有浓相收集支管10-1和浓相返回支管10-2，浓相返回支管10-2远离浓相收集管10的一端连通有清洗釜13)，清洗釜13的底部与出料管7之间通过外接管路连通，膜分离组件6的淡相出口连通有淡相收集管14，淡相收集管14远离淡相出口的一端连通有淡相收集支管14-1和淡相返回支管14-2，淡相返回支管14-2与清洗釜13连通，淡相收集管14上串联有第二流量计15，膜分离组件6包括膜管6及设置在膜管61内的膜芯62，对不同大小分子量的物料膜芯62可选用微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜或者组合实用，实际生产中，需要根据实验验证，选用最佳的膜种类，保证最佳的分离效率、流通量。

清洗釜13设置的目的是为了清洗整个内循环膜系统，具体过程如下：当原料过膜结束时，向清洗釜13内加清洗剂，浓相收集浓相收集支管10-1关闭，淡相淡相收集支管14-1关闭，浓相和淡相分别通过浓相返回支管10-2及淡相返回支管14-2返回清洗釜13，循环使用，让其在膜系统内循环，清洗液里面含有药剂等可以循环使用，洗净膜系统。

本发明的内循环膜系统的工作原理如下：

原料液泵入原料罐1，调节原料液的PH值和控制一定的温度；

原料泵2从原料罐1中抽取原料液进入过滤器3过滤，过滤其中的杂质；

经过过滤器3过滤后的原料液经增压泵4的增压通过连接管路8输送至循环泵5，循环泵5控制膜分离组件6内的流速；

循环泵5将原料液抽取至膜分离组件6进行浓缩、分离，原料液中被分离的淡相液体进入淡相收集管14，淡相收集管14中的淡相液体可经过淡相收集支管14-1直接收集，也可以经过淡相返回支管14-2返回进清洗釜13；原料液中被分离的浓相液体进入循环管道9，循环管道9中的浓相液体一部分进入浓相收集管10，另一部分进入连接管路8由循环泵5抽取至再次经过膜分离组件6的浓缩、分离，根据所需收集的原料液浓缩比，控制浓相收集管10上的流量控制阀11改变浓相收集管10中的流量，实现所需收集的原料液浓缩比的控制，浓相收集管10中的浓缩液体可以经浓相收集支管10-1直接收集，也可以经过浓相返回支管10-2返回进清洗釜13，其中，循环管道9中的浓相液体进入连接管路8中与连接管路8中的原料液一并被循环泵5泵入膜分离组件6中进行浓缩分离，构成内循环，通过流量控制阀11去控制，关小阀门，浓相收集量少，其余浓相会返回循环泵5再次过膜分离组件6。

该内循环膜系统目前在石油、化工、中药、西药行业均有成功的应用经验，适用用对种物料的分离、浓缩和提纯，配备自控系统，用于控制流量、压力及温度。保证运行稳定，在线检测、清洗方便，出现故障及时报警，现场操作简单。另外由于系统可靠性好，膜分离组件6的使用寿命可以达到3年以上，膜分离组件6的维修也较为简单。

以传统的外循环膜系统与本发明的内循环膜系统为示例，如需分离或浓缩料液浓缩比为10倍，产能为浓相液0.1立方米/小时，淡相液为0.9立方米/小时，分离压力需2.5MPa，则：

内循环膜系统的泵配置为：原料泵2，1立方米/小时，30米扬程，0.55KW；增压泵4，1立方米/小时，220米扬程，3KW；循环泵5，10-20立方米/小时，15米扬程，2.2KW；

外循环膜系统的泵配置为：原料泵2，15立方米/小时，30米扬程，4KW；增压泵4，15立方米/小时，220米扬程，22KW；

两者的装机总功率分别为5.75KW和26KW，浓缩倍数越高，两者总功率相差越大。

经过上述分析，通过在膜分离组件6的进口与增压泵4之间增加一相对较小功率的循环泵5，循环泵5与增压泵4之间通过连接管路8连通，膜分离组件6的浓相出口与连接管路8之间增加一循环管道9，构成原料液的内循环，该变动结构简单，成本低，但是却节约了大量的电能，其而实现了原料液的浓缩比可调，提高了膜分离组件6的使用寿命。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种内循环膜系统，其特征在于：包括原料罐(1)、过滤器(3)、原料泵(2)、增压泵(4)、循环泵(5)及膜分离组件(6)，所述原料罐(1)的出口通过出料管(7)与原料泵(2)的进口连通，所述原料泵(2)的出口通过外接管路与过滤器(3)的进口连通，所述过滤器(3)的出口通过外接管路与增压泵(4)的进口连通，所述增压泵(4)的出口通过连接管路(8)与循环泵(5)的进口连通，所述循环泵(5)的出口通过外接管路与膜分离组件(6)的进口连通；

所述膜分离组件(6)上具有浓相出口和淡相出口，所述膜分离组件(6)的浓相出口与连接管路(8)之间通过循环管道(9)连通，所述循环管道(9)上连通有浓相收集管(10)，所述浓相收集管(10)上串联有流量控制阀(11)。

2.根据权利要求1所述的内循环膜系统，其特征在于：所述浓相收集管(10)上串联有第一流量计(12)。

3.根据权利要求1或2所述的内循环膜系统，其特征在于：所述浓相收集管(10)的远离循环管道(9)的一端连通有浓相收集支管(10-1)和浓相返回支管(10-2)，所述浓相返回支管(10-2)远离浓相收集管(10)的一端连通有清洗釜(13)，所述清洗釜(13)的底部与出料管(7)之间通过外接管路连通。

4.根据权利要求3所述的内循环膜系统，其特征在于：所述膜分离组件(6)的淡相出口连通有淡相收集管(14)，所述淡相收集管(14)远离所述淡相出口的一端连通有淡相收集支管(14-1)和淡相返回支管(14-2)，所述淡相返回支管(14-2)与所述清洗釜(13)连通。

5.根据权利要求4所述的内循环膜系统，其特征在于：所述淡相收集管(14)上串联有第二流量计(15)。

6.根据权利要求1所述的内循环膜系统，其特征在于：所述膜分离组件(6)包括膜管(61)及设置在膜管(61)内的膜芯(62)。