CN108201711A - 一种减压脱气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减压脱气装置，包括罐体、进水管道、出水管道和抽气减压装置和吹扫装置；所述进水管道和所述出水管道分别与所述罐体连接并连通；所述抽气减压装置通过抽气管道与所述罐体连通；所述罐体上设有用于脱氧的吹扫装置；所述罐体内部设有用于减小水层厚度和增加水气接触面积的水膜装置；本装置对比传统中空纤维膜法脱气具有寿命长、维护工作量小、运行费用低、资金投入小、对水体前期处理要求低、处理后的水无二次污染等优点。对比传统无膜法脱气，该发明能将水中空气基本脱尽且使用物理方法脱气，不使用化学药剂，处理后的水无二次污染；对比无膜法中的脱气塔，除上述优势外更有体积小、重量轻、占地面积小等优点。

Description

一种减压脱气装置

技术领域

本发明涉及一种利用减压脱除水中空气、并进一步通过吹扫系统脱氧的装置。

背景技术

在当今社会的工业、食品加工、酿造、医疗等各领域类很多时候需要将水进行水气分离来制作脱气水或者减少水中空气的某些危害。目前脱去水中空气技术领域主要由两大类方式：1是中空纤维膜脱气；2是减压脱气。这两种脱气方式都有着自己不可克服的缺点。

1、中空纤维膜脱气：中空纤维膜一般用PP或PE作为基材，该类材料在恶劣的工况下3个月左右材料即老化变性必须更换，在一般工况下最多也是半年左右材料即老化，需更换。而且在中空纤维膜组件在前级一般都需要加装过滤系统，减少对中空纤维膜的堵塞，增加保养维护难度。而本发明的主体装置均可采用不锈钢制作、无堵塞，平时的维护工作简单易行，不需清理杂质，无易损件和易耗品，不增加二次投资，一次投资设备可稳定运行10年以上。

目前用作脱气的中空纤维膜内径一般在0.3mm-0.5mm之间，孔径更是只有微米级大小，即使在加装前级过滤系统的前提下中空纤维膜的通孔和内径也极易堵塞。如大量通孔被堵塞则降低该段中空纤维膜的处理能力，如内径被堵，则该段中空纤维完全失去处理水中气体的能力。而本发明在气相和液相之间并无类似于中空纤维膜之类的易堵塞材质作为中间介质，故本发明即使前级不加装过滤装置、长期无人清理装置内部杂质也不存在堵塞问题，既降低了维护保养成本，也使设备运行效率不会因工作时间的延长而减小。

2、减压脱气(如脱气塔)如果用现有的纯物理的方式对水进行处理，处理后的水内会残留较多氧气，如果要进一步将水内的氧气脱除，则需要添加化学药品，通过化学药品处理水的方式大大限制了这种处理后的水在食品、医药等领域的应用。相较于本发明，脱气塔等减压脱气方式除上述缺点外，更有体积、重量大、设备安装时间长，对设备的使用场所具有一定的限制等缺点。

综上所述，因此迫切需要一种能克服常规水中脱气方式缺陷的技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种维护工作简单易行，不需清理杂质，无易损件，设备稳定运行减压脱气装置，为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供了一种减压脱气装置，包括罐体、进水管道、出水管道和抽气减压装置；所述进水管道和所述出水管道分别与所述罐体连接并连通；所述抽气减压装置通过抽气管道与所述罐体连通；所述罐体上设有用于对其内部液体脱氧的吹扫系统；所述罐体内部设有用于减小液层厚度和增加水气接触面积的水膜装置，所述进水管道与所述罐体连接的一端伸入所述罐体内部，并延伸至所述水膜装置的上方。

根据本发明一种实施例的减压脱气装置，所述水膜装置包括水膜盒、输水管和水泵，所述水膜盒水平设在所述罐体中，并位于所述罐体内靠近其上端位置，所述进水管道与所述罐体连接的一端延伸至所述水膜盒的上方；所述水膜盒底部设有多个水膜口；所述水泵设置在所述罐体内靠近其底部的位置，所述输水管一端连接所述水泵的出水端，另一端由下向上穿过所述水膜盒底部且与所述水膜盒内部连通。

根据本发明一种实施例的减压脱气装置，所述水膜装置中还包括与所述罐体连接的固定装置，所述水膜盒与所述固定装置连接固定。

根据本发明一种实施例的减压脱气装置，多个所述水膜口等间距间隔且平行的设置在所述水膜盒的底部。

根据本发明一种实施例的减压脱气装置，所述水膜口的宽度为0.3-3mm。

根据本发明一种实施例的减压脱气装置，所述吹扫系统包括高压吹扫气源和曝气装置，所述曝气装置设置在所述罐体内靠近其底部的位置，所述高压吹扫气源设置于所述罐体外，所述曝气装置通过贯穿所述罐体侧壁的管路与所述高压吹扫气源连通。

根据本发明一种实施例的减压脱气装置，所述高压吹扫气源为高压氮气源。

根据本发明一种实施例的减压脱气装置，所述曝气装置与所述高压吹扫气源连通的管道上还设有气体压力调节装置，且所述气体压力调节装置位于所述罐体外。

根据本发明一种实施例的减压脱气装置，其特征在于：所述抽气管道上设有水气分离器。

一种多级减压脱气系统，包括多个如权利要求至任一项所述的减压脱气装置，多个所述减压脱气装置依次顺序排布，且后一个所述减压脱气装置的进水管道与前一个所述减压脱气装置的罐体相互连通。

本发明的有益效果是：本发明的一种减压吹扫脱气装置，能将液体中的气体基本提取干净。抽气装置、水膜装置与抽水泵一起工作，抽气装置则负责将经过水膜装置分化的水减压，让水中的空气快速溢出，吹扫装置则进一步置换出水中残留的氧气。本装置对比传统中空纤维膜法脱气具有寿命长、维护工作量小、运行费用低、资金投入小、对水体前期处理要求低、处理后的水无二次污染等优点。对比传统无膜法脱气，该发明能将水中空气基本提尽且使用物理方法脱气，不使用化学药剂，处理后的水无二次污染；对比无膜法中的脱气塔，除上述优势外更有体积小、重量轻、占地面积小等优点。

附图说明

图1为本发明中减压脱气装置整体结构示意图；

图2为本发明中减压脱气装置多级罐体的整体结构示意图，

图3为本发明中减压脱气装置水膜盒在罐体中的结构示意图。

具体实施方式

接下来将结合具体结构来解释具体实施方案。本发明中抽气减压装置5为常见的真空泵，本发明中吹扫气体优选为氮气，氮气为空气中含量最多的气体，来源广泛、无污染且为惰性气体，不参与任何化学反应。

实施例1

参见图1所示的一种减压脱气装置，包括罐体1、进水管道2、出水管道3、水膜装置4、抽气减压装置5、和吹扫装置6；进水管道2和出水管道3设置在罐体1上，并与罐体1连通；进水管道2可与罐体1的顶部连通，也可接通过罐体1的上段靠近罐顶部的侧面与罐体1连通；出水管道3可与罐体1底部连通，也可通过罐体1下段靠近罐底的侧面与罐体1连通；抽气减压装置5通过抽气管道501连接于罐体1上部，其优选连接在罐体1顶部的中心位置。吹扫装置6可通过管道连接在罐体1底部，也可通过管道连接在罐体1下段的侧面；水膜装置4设置在罐体1内部，且设置在进水管道2的下方，使外部液体可通过进水管道2流到水膜装置4中。

水膜装置4包括上端开口水膜盒401、输水管402、水泵403，水膜盒401的形状为可立方体、圆柱体、台体或球体等结构，优选为立方体结构；水膜盒401设在罐体1内部，水泵403设置在罐体1内靠近底部的位置，能有效的将罐体1底部的液体泵到水膜盒401中进行脱气处理；水泵403的进水端横向设置，且朝向背离吹扫装置6的一侧，使水泵不会对吹扫装置的工作造成影响；输水管402一端连接水泵403的出水端，另一端由下向上穿过水膜盒401底部，并伸出水膜盒底面1-5厘米，或与水膜盒401底面平行；输水管402与水膜盒401底部密封连接，使水泵工作高效稳定。

工作时，水泵403不停的将罐体1底部的水通过输水管道402抽送到其上方的水膜盒401中，水膜盒401中的水通过水膜口405下落到罐体1底部，在水膜口405作用下形成水膜，如此形成一个循环的过程。

固定装置404可以为多根一端与罐体1顶部连接，另一端与水膜盒401连接的连接杆；也可为多根一端与罐体1底部连接固定，另一端与水膜盒401连接的连接杆，也可为多根一端与罐体1侧壁连接，另一端与水膜盒401连接的连接杆；或者是以上三种方式的结合；或者是具有相同功能的结构或产品。

水膜盒401的底部设有多个水膜口405，水膜口为线型开口，其线型形状可为多条平行的直线、多个同圆心且半径依次增大的圆或多个共中心且边长依次增大的正多边形，也可为具有相同功能的结构或产品；

水膜盒的宽度优选为0.3-3mm，因为当水膜口405的宽度设在在0.3mm到3mm之间时，水膜盒401中的水通过水膜口405时能形成均匀、稳定的0.3-3mm厚水膜。

吹扫装置6包括高压吹扫气源601和曝气装置603，曝气装置603设置在罐体1内靠近其底部的位置，高压吹扫气源601设置于罐体1外，曝气装置603通过管路与高压吹扫气源601连通。则高压吹扫气体通过管路进入到曝气装置603中，并进入罐体1内，对罐体1内液体进行曝气的同时，对罐体1内液体进行搅拌。

高压吹扫气源601优选为高压氮气源，也可为其他具有相同功能的高压气源。

曝气装置603与高压吹扫气源601连通的管道上还设有气体压力调节装置602，气体压力调节装置602可为气体阀门、限压阀或限速阀，优选为限压阀，应为本发明中是要保持罐体1内气相的压力保持动态平衡，采用限压阀有利装置整体的控制；或者采用与具有相同功能的结构或产品。

抽气管道501上连接水气分离器7，该装置的作用为保护抽气减压装置5不被损坏。水气分离器7通过两根并列的管道连接在靠近罐体1的一侧抽气管道501上，被抽气减压装置5抽出的气体在重力作用下于水气分离器7内实现水、气分离，水分留在水气分离器7中，气体沿抽气管道501被抽气减压装置抽出，水气分离器7中的水分由水气分离器7中的排水管道定时排出。

工作原理：根据亨利定理的描述：在一定温度下，气体在液体中的饱和浓度与液面上该气体的平衡分压成正比，气体吸收是气相中的吸收质经过相际传递到液相的过程。当气体与液体相互接触时，即使在流体的主体中己呈端流，气液相际两侧仍分别存在有稳定的气体滞流层(气膜)和液体滞流层(液膜)，而吸收过程是吸收质分子从气相主体运动到气膜面，再以分子扩散的方式通过气膜到达气液两相界面，在界面上吸收质溶入液相，再从液相界面以分子扩散方式通过液膜进入液相主体。针对气体吸收传质过程，双膜理论的基本论点如下：

1)相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有二个很薄的停滞膜，相界面两侧的传质阻力全部集中于这两个停滞膜内，吸收质以分子扩散方式通过此二膜层由气相主体进入液相主体；

2)在相界面处，气、液两相瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力，溶质在界面上两相的的组成存在平衡关系，即所有的传质推动力为零或气、液两相达到平衡；

3)在两个停滞膜以外的气、液两相主体中，由于流体充分端动，不存在浓度梯度，物质组成均匀。溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟的停滞膜内；

双膜理论将相际传质过程简化为经两膜层的稳定分子扩散的串联过程。吸收过程则为溶质通过气模和液膜的分子扩散过程。双膜理论假设溶质以稳定分子扩散方式通过气模和液膜，因此，气相和液相的对流传质速率相等。

由此可知，从液体中提取气体的主要推动力是溶质的浓度差和压强差，改变气相中溶质的浓度和压强，平衡被打破，则使得液相中的溶质向气相中转移并直至最终实现新的平衡。传质方程中常常是以液体单位体积两相间的界面面积来说明的，如果增大气液界面的接触面积，减小水层厚度，将能有效提高传质释放速率，从而进一步加快溶质的提取速率。

水膜装置工作原理，水体通过进水管道2或输水管道402进入到水膜盒401中，并通过水膜盒401底部的水膜口405下落到罐体1底部，在下落的过程中形成水膜，水膜的形成增大了液相和气相的接触面积和水膜的厚度，使得传质速率提升，使得气体更快析出。

吹扫装置工作原理，通过改变气相中的浓度和压强，使得液相中的气体被抽出；抽气减压装置5使得罐体1内部形成负压，吹扫气体由吹扫装置6打入后，在抽气减压装置5和吹扫装置6的作用下罐体1内形成一定的负压。由于氮气的不断打入，气相中的氧气和二氧化碳的气体分压和浓度下降，根据亨利定律，水中溶解的氧和二氧化碳则由水中析出，析出的氧气和二氧化碳在抽气减压装置5的作用下被抽离。

实施例2

实施例1中设计的结构是一个内部循环处理的结构，但是工业中时常需要一个动态流动的处理系统来处理水中的气体。为满足生产需要，本实施例中发明了一种多级减压脱气系统，包括多个如图1所述的减压脱气装置，多个所述减压脱气装置依次顺序排布，且后一个减压脱气装置的进水管道2通过管道102与前一个减压脱气装置的罐体相互连通；连接管道102中间设有水泵，水泵将上一级减压脱气装置罐体底部的水抽送到入下一级减压脱气装置罐体中。

当然，每一个减压脱气装置中可装有吹扫系统，也可只在最后一级减压脱气装置中装入吹扫系统，具体结构如图2所示。优选的只在最后一级减压脱气装置中装入吹扫系统。

本实施例的装置，能达到流动处理水中的气体，使得工业生产效率更加高效，且脱气效果十分显著。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种减压脱气装置，其特征在于：包括罐体(1)、进水管道(2)、出水管道(3)和抽气减压装置(5)；所述进水管道(2)和所述出水管道(3)分别与所述罐体(1)连接并连通；所述抽气减压装置(5)通过抽气管道(501)与所述罐体(1)连通；所述罐体(1)上设有用于对其内部液体脱气的吹扫系统(6)；所述罐体(1)内部设有用于减小液层厚度和增加水气接触面积的水膜装置(4)，所述进水管道(2)与所述罐体(1)连接的一端伸入所述罐体(1)内部，并延伸至所述水膜装置(4)的上方。

2.如权利要求1所述的减压脱气装置，其特征在于：所述水膜装置(4)包括水膜盒(401)、输水管(402)和水泵(403)，所述水膜盒(401)水平设在所述罐体(1)中，并位于所述罐体(1)内靠近其上端位置，所述进水管道(2)与所述罐体(1)连接的一端延伸至所述水膜盒(401)的上方；所述水膜盒(401)底部设有多个水膜口(405)；所述水泵(403)设置在所述罐体(1)内靠近其底部的位置，所述输水管(402)一端连接所述水泵(403)的出水端，另一端由下向上穿过所述水膜盒(401)底部且与所述水膜盒(401)内部连通。

3.如权利要求2所述的减压脱气装置，其特征在于：所述水膜装置(4)中还包括与所述罐体(1)连接的固定装置(404)，所述水膜盒(401)与所述固定装置(404)连接固定。

4.如权利要求2所述的减压脱气装置，其特征在于：多个所述水膜口(405)等间距间隔且平行的设置在所述水膜盒(401)的底部。

5.如权利要求4所述的减压脱气装置，其特征在于：所述水膜口(405)的宽度为0.3-3mm。

6.如权利要求1所述的减压脱气装置，其特征在于：所述吹扫系统(6)包括高压吹扫气源(601)和曝气装置(603)，所述曝气装置(603)设置在所述罐体(1)内靠近其底部的位置，所述高压吹扫气源(601)设置于所述罐体(1)外，所述曝气装置(603)通过贯穿所述罐体(1)侧壁的管路与所述高压吹扫气源(601)连通。

7.如权利要求6所述的减压脱气装置，其特征在于：所述高压吹扫气源(601)为高压氮气源。

8.如权利要求6所述的减压脱气装置，其特征在于：所述曝气装置(603)与所述高压吹扫气源(601)连通的管道上还设有气体压力调节装置(602)，且所述气体压力调节装置(602)位于所述罐体(1)外。

9.根据权利要求1至8任一项所述的减压脱气装置，其特征在于：所述抽气管道(501)上设有水气分离器(7)。

10.一种多级减压脱气系统，其特征在于：包括多个如权利要求1至8任一项所述的减压脱气装置，多个所述减压脱气装置依次顺序排布，且后一个所述减压脱气装置的进水管道(2)与前一个所述减压脱气装置的罐体(1)相互连通。