CN107551605A - 溶剂除水装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分离技术领域，具体涉及一种溶剂除水装置，包括箱壳，箱壳内设有初滤室、过渡室和再滤室；初滤室内设有进液管、水轮、齿轮、上齿条、下齿条、与上齿条连接的渗透膜一和与下齿条连接的渗透膜二；上齿条与箱壳之间连接有复位件一，下齿条与箱壳之间连接有复位件二；初滤室与过渡室之间设有带有单向阀的开口一；过渡室内设有与箱壳滑动连接的活塞，活塞与箱壳之间设有复位件三，过渡室与再滤室之间设有带有单向阀的开口二；再滤室上设有带有单向阀的开口三，再滤室和真空室一之间设有渗透膜三，再滤室内设有支撑板。采用本技术方案不仅能让水更容易穿过渗透膜，还能进行多次的渗透膜过滤，提高溶剂除水效果。

Description

溶剂除水装置

技术领域

本发明涉及分离技术领域，具体涉及一种溶剂除水装置

背景技术

在有机化工生产过程中，经常会用到很多有机溶剂。这些有机溶剂在使用后经常会混入水等杂质，导致不能直接重复利用。如果直接排放这些含水的有机溶剂到江、河里，不仅对环境而言是一种危险废物，而且也极大程度上浪费了资源，没有得到充分利用。因此，目前对于含水的有机溶剂，大多都会进行除水处理步骤。最常见的、也最普遍的有机溶剂除水方法是利用有机溶剂和水的沸点不同，采取蒸馏的方法收集有机溶剂馏分，达到除去水分的目的。这类溶剂除水装置一般由加热器、蒸发器、冷凝器、接收器等仪器构成，然而这种装置需要将所有物料汽化，既不节能也不环保，除水效率较低。

为此，近些年新兴出了一种渗透汽化技术，其原理为利用膜对料液中不同组分亲和性和传质阻力的差异实现分离。它过程简单、操作方便、能耗低，在环保、石化等领域具有广阔的应用前景，正得到不断的开发和利用。目前的渗透汽化膜分离装置最核心的部件通常包括渗透膜和真空泵，实际应用的时候，将含水溶剂料液通入渗透膜的一侧，并在渗透膜的另一侧用真空泵维持一定的真空度，然后水在渗透膜两侧的压差作用下汽化，并透过渗透膜到达渗透膜的另一侧，而溶剂则仍然保留在渗透膜的一侧，从而达到除水的目的，然后再通过冷凝等技术将水蒸汽冷凝即可。

然而上述除水装置还是存在一定的缺陷：1、只是在真空泵的作用下，溶剂中的水不易穿过渗透膜；2、只进行一次渗透膜过滤，溶剂除水效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种溶剂除水装置，不仅能让水更容易穿过渗透膜，还能进行多次的渗透膜过滤，提高溶剂除水效果。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：溶剂除水装置，包括箱壳，箱壳内设有初滤室、过渡室和再滤室；初滤室内设有进液管、水轮、齿轮、上齿条、下齿条、与上齿条连接的渗透膜一和与下齿条连接的渗透膜二；水轮和齿轮之间连接有转轴，转轴与箱壳转动连接，上齿条和下齿条对称啮合在齿轮的两侧，上齿条和下齿条均与箱壳滑动连接；渗透膜一和渗透膜二均与箱壳滑动连接，渗透膜一的一侧为初滤室，渗透膜一的另一侧设有真空室一，渗透膜二的一侧为所述初滤室，渗透膜二的另一侧设有真空室二；液体从所述进液管流出时，水轮转动，齿轮在水轮的作用下使得渗透膜一和渗透膜二之间的距离逐渐缩小；上齿条与箱壳之间连接有复位件一，下齿条与箱壳之间连接有复位件二；初滤室与过渡室之间设有带有单向阀的开口一；过渡室内设有与箱壳滑动连接的活塞，活塞与箱壳之间设有复位件三，过渡室与再滤室之间设有带有单向阀的开口二；再滤室上设有带有单向阀的开口三，再滤室和真空室一之间设有渗透膜三，再滤室内设有支撑板，支撑板的一端伸出再滤室与活塞连接，支撑板的另一端与箱壳滑动连接。

上述技术方案的工作过程在于：将料液(含水溶剂)通过进液管通入初滤室；料液从进液管流出，使得水轮转动，齿轮与水轮同轴连接，齿轮也转动，由于齿轮和上齿条、下齿条均啮合，所以上齿条和下齿条发生相对运动，渗透膜一和渗透膜二之间的距离逐渐缩小；料液在初滤室内进行初步过滤，水汽化并穿过渗透膜一、渗透膜二进入真空室一和真空室二。然后打开开口一，使经过初步过滤的料液进入过渡室，此时渗透膜一和渗透膜二分别在复位件一和复位件二的作用下复位。料液进入过渡室挤压活塞，使活塞向下滑动；打开开口二，料液从过渡室进入再滤室，直到料液进入再滤室后关闭开口二，活塞在复位件三的作用下逐渐向上滑动，支撑板也跟着向上滑动，料液在再滤室内随着支撑板向上移动的过程中再一次进行过滤，料液中残余的水汽化、穿过渗透膜三进入真空室一；再打开开口三即得到经过除水后的溶剂。

上述技术方案的有益效果在于：

1、与现有技术中含水溶剂只经过一个渗透膜过滤的装置相比，本技术方案含水溶剂会经过初滤室中的渗透膜一和渗透膜二进行初次过滤，再穿过再滤室中的渗透膜三进行过滤，在真空室的作用下，渗透膜一、渗透膜二和渗透膜三两侧产生压差，溶剂中的水汽化并穿过渗透膜，除水效果更佳。

2、本技术方案中真空室一让渗透膜一、渗透膜三同时实现压差，结构简单，不需要再增加一个真空室给渗透膜三。

3、本技术方案在初滤室中进行过滤的时候，渗透膜一和渗透膜二在上齿条、下齿条的作用下发生相对运动，并降低渗透膜一和渗透膜二之间的距离，让初滤室内的体积减小，料液对渗透膜一和渗透膜二产生的液压更大，渗透膜一两侧受到的压差更大，水更容易汽化并更容易穿过渗透膜，渗透膜二也是如此，溶剂除水效果更佳，除水效率也较快。

4、本技术方案中料液从进液管进入初滤室的时候，利用料液流下的冲击力使得水轮转动，再通过同轴连接的齿轮使得啮合在齿轮两侧的上齿条和下齿条相对运动，从而让渗透膜一和渗透膜二之间的距离减小，充分运用了料液的运动势能，而不需要再额外增加动力设备。

5、本技术方案中经过初步除水的料液在进入再滤室前，先经过过渡室，使得活塞向下滑动，然后在料液进入到再滤室后关闭开口二，活塞在复位件三的作用下逐渐向上移动，但由于料液对支撑板的压力作用，使得活塞只能缓慢复位，即让支撑板也实现缓慢向上移动的效果，这样，再滤室中料液中的水在穿过渗透膜三的时候，能有充足的时间缓慢地进行汽化、过滤，除水效果更佳。

6、本技术方案中料液在再滤室的时候，由支撑板带着向上移动至渗透膜三，可以充分排出再滤室内的空气，防止空气影响水的汽化分离，除水效果更好。

优选方案一：作为基础方案的优选方案，支撑板呈L型，支撑板的竖直端与活塞连接，支撑板的水平端与箱壳滑动连接。这样设计可以让活塞在上下滑动的过程中，支撑板能稳定地跟着活塞上下滑动。

优选方案二：作为基础方案的优选方案，进液管包括相互连通的水平管和竖直管，水平管的截面大于竖直管的截面。这样可以让进入水平管的料液在进入截面较小的竖直管后，流速更大，水轮转动更稳定、快速。

优选方案三：作为基础方案的优选方案，真空室一和真空室二上均设有真空泵接口。通过真空泵接口将真空室一和真空室二中都很方便地抽真空，操作方便。

附图说明

图1是本发明溶剂除水装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：箱壳1、初滤室2、进液管3、水平管30、竖直管31、水轮4、转轴40、齿轮41、上齿条5、复位件一50、渗透膜一51、真空室一52、真空泵接口53、下齿条6、复位件二60、渗透膜二61、真空室二62、开口一63、过渡室7、活塞70、复位件三71、开口二72、再滤室8、开口三80、支撑板81、渗透膜三82。

实施例基本如附图1所示：溶剂除水装置，包括箱壳1，箱壳1内设有初滤室2、过渡室7和再滤室8。

初滤室2内设有进液管3、水轮4、齿轮41、上齿条5、下齿条6、与上齿条5焊接的渗透膜一51和与下齿条6焊接的渗透膜二61。进液管3包括相互连通的水平管30和竖直管31，水平管30的截面大于竖直管31的截面，这样可以让进入水平管30的料液在进入截面较小的竖直管31后，流速更大。

水轮4和齿轮41之间连接有转轴40，转轴40的两端分别与箱壳1的前侧壁、后侧壁转动连接，上齿条5、下齿条6分别对称啮合在齿轮41的右侧、左侧，上齿条5和下齿条6均与箱壳1滑动连接，具体滑动连接方式为：在箱壳1前侧壁和后侧壁上开设凹槽，让上齿条5的前后侧壁与凹槽滑动连接，且上齿条5的前后侧壁与凹槽之间是密封设计的；在箱壳1的左侧壁上也开设一个凹槽，让下齿条6的左侧壁与凹槽滑动连接。

渗透膜一51和渗透膜二61均与箱壳1滑动连接，连接方式也采用在箱壳1上开设凹槽的方式。同时，渗透膜一51的一侧为所述初滤室2，渗透膜一51的另一侧设有真空室一52，渗透膜二61的一侧为所述初滤室2，渗透膜二61的另一侧设有真空室二62；即上齿条5、渗透膜一51、下齿条6、渗透膜二61即围成用于让料液过滤的所述初滤室2。进液管3的位置设计使得液体从所述进液管3流出时，水轮4顺时针转动，齿轮41在水轮4的作用下使得渗透膜一51和渗透膜二61之间的距离逐渐缩小；上齿条5与箱壳1之间连接有复位件一50，复位件一50优选压簧，下齿条6与箱壳1之间连接有复位件二60，复位件二60优选拉簧；压簧和拉簧的设计是为了让渗透膜一51和渗透膜二61之间的距离缩小后能重新恢复原位。初滤室2与过渡室7之间设有带有单向阀的开口一63。真空室一52和真空室二62上均设有真空泵接口53。

过渡室7内设有与箱壳1滑动连接的活塞70，活塞70与箱壳1之间设有复位件三71，复位件三71优选压簧，过渡室7与再滤室8之间设有带有单向阀的开口二72。

再滤室8上设有带有单向阀的开口三80，再滤室8和真空室一52之间设有渗透膜三82，再滤室8内设有支撑板81，支撑板81呈L型，支撑板81的竖直端伸出再滤室8与活塞70的底部焊接，支撑板81的水平端与箱壳1滑动连接。

需要对溶剂除水时，用真空泵接通真空室一52和真空室二62上的真空泵接口53，对真空室一52和真空室二62进行抽真空。

然后将料液(含水溶剂)通过进液管3通入初滤室2；料液从进液管3流出，使得水轮4顺时针转动，齿轮41与水轮4同轴连接，齿轮41也顺时针转动，由于齿轮41和上齿条5、下齿条6均啮合，所以上齿条5和下齿条6发生相对运动，上齿条5向下滑动，下齿条6向上滑动，渗透膜一51和渗透膜二61之间的距离逐渐缩小。

料液在初滤室2内进行初步过滤，溶剂中的水在压差作用下汽化并穿过渗透膜一51、渗透膜二61分别进入真空室一52和真空室二62。然后打开开口一63，使经过初步过滤的料液进入过渡室7，此时渗透膜一51和渗透膜二61分别在复位件一50和复位件二60的作用下复位，方便下次使用。

料液进入过渡室7挤压活塞70，使活塞70向下滑动，支撑板81也向下滑动；直到活塞70向下移动到低于开口二72的时候，打开开口二72，料液从过渡室7进入再滤室8，直到料液进入再滤室8后关闭开口二72，活塞70在复位件三71的作用下逐渐向上滑动，支撑板81也跟着向上滑动，料液在再滤室8内随着支撑板81向上移动的过程中再一次进行过滤，料液中残余的水汽化、穿过渗透膜三82进入真空室一52；再打开开口三80即得到经过除水后的溶剂。

进入真空室一52、真空室二62后的水蒸汽可以采用现有技术中的冷凝技术将水蒸汽进行冷凝回收。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.溶剂除水装置，包括箱壳，其特征在于，所述箱壳内设有初滤室、过渡室和再滤室；所述初滤室内设有进液管、水轮、齿轮、上齿条、下齿条、与上齿条连接的渗透膜一和与下齿条连接的渗透膜二；所述水轮和齿轮之间连接有转轴，所述转轴与箱壳转动连接，所述上齿条和下齿条对称啮合在齿轮的两侧，上齿条和下齿条均与箱壳滑动连接；所述渗透膜一和渗透膜二均与箱壳滑动连接，渗透膜一的一侧为所述初滤室，渗透膜一的另一侧设有真空室一，渗透膜二的一侧为所述初滤室，渗透膜二的另一侧设有真空室二；液体从所述进液管流出时，水轮转动，齿轮在水轮的作用下使得所述渗透膜一和渗透膜二之间的距离逐渐缩小；所述上齿条与箱壳之间连接有复位件一，下齿条与箱壳之间连接有复位件二；所述初滤室与过渡室之间设有带有单向阀的开口一；所述过渡室内设有与箱壳滑动连接的活塞，所述活塞与箱壳之间设有复位件三，所述过渡室与再滤室之间设有带有单向阀的开口二；所述再滤室上设有带有单向阀的开口三，所述再滤室和所述真空室一之间设有渗透膜三，所述再滤室内设有支撑板，所述支撑板的一端伸出再滤室与所述活塞连接，支撑板的另一端与所述箱壳滑动连接。

2.根据权利要求1所述的溶剂除水装置，其特征在于，所述支撑板呈L型，支撑板的竖直端与所述活塞连接，支撑板的水平端与所述箱壳滑动连接。

3.根据权利要求1所述的溶剂除水装置，其特征在于，所述进液管包括相互连通的水平管和竖直管，所述水平管的截面大于所述竖直管的截面。

4.根据权利要求1所述的溶剂除水装置，其特征在于，所述真空室一和真空室二上均设有真空泵接口。