CN202860416U

CN202860416U - 管壳式蒸汽渗透膜组件

Info

Publication number: CN202860416U
Application number: CN 201220569025
Authority: CN
Inventors: 张锋新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-10-31

Abstract

本实用新型公开了一种管壳式蒸汽渗透膜组件。其包括壳体，壳体内沿壳体轴向设有至少一根膜管，壳体的轴向两端分别连接有上管板和下管板，上管板和下管板上分别设有与所述膜管的数量和位置相对应的孔，膜管的两端分别与上管板和下管板上的孔密封连接；壳体上设有待分离气体进口和渗余气体出口，壳体的轴向的一端通过法兰连接有一封头，膜管穿过该端的管板通于所述封头内，封头上设有渗透气体出口，壳体的轴向的另一端密封连接有端盖。本实用新型结构简单，具有机械强度高、单位体积内膜管的填充密度大、渗透分离效率高等优点。

Description

管壳式蒸汽渗透膜组件

技术领域

本实用新型涉及一种渗透膜组件，特别是一种管壳式蒸汽渗透膜组件，主要用于物料分离，属于膜分离技术领域。

背景技术

蒸汽渗透(Vapour permeation，简称vP)和渗透汽化(Pervaporation，简称PV)，是用于汽（液）混合物分离的一种新型膜分离技术。该技术的优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统的方法难于完成的分离任务。它特别适于传统精馏方法难于分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物以及同分异构体的分离，具有明显的技术上和经济上的优势，还可以同生物及化学反应耦合，将反应生成物不断脱除，使反应转化率明显提高。在工业生产中具有明显的经济上和技术上的优势。

蒸汽渗透（VP）的处理物料为蒸汽，气体在膜组件中的流动状况较液体好，分布均匀，物质在汽相中的扩散系数大，浓差极化的影响小。

渗透汽化（PV）过程中渗透物有相变，渗透物的相变热靠料液的显热来供给，因此PV 过程中料液的温度不断下降，从而导致渗透通量的下降，通常采用级间加热的方式来维持料液的温度；对于VP 来说，渗透物无相变，过程中加料温度基本不变，过程沿等温线进行，VP 的平均渗透通量比PV 大，完成相同的分离任务，VP 所需要的膜面积小。

现有的渗透汽化膜反应装置，主要针对渗透汽化（PV）过程而设计的，着重解决PV 过程中料液的温度不断下降，从而导致渗透通量的下降的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种适用于蒸汽渗透分离的更简单、方便且有效的管壳式蒸汽渗透膜组件。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种管壳式蒸汽渗透膜组件，其包括壳体，所述壳体内沿壳体轴向设有至少一根膜管，所述壳体的轴向两端分别连接有上管板和下管板，所述上管板和下管板上分别设有与所述膜管的数量和位置相对应的孔，所述膜管的两端分别与所述上管板和下管板上的孔密封连接；所述壳体上设有待分离气体进口和渗余气体出口，所述壳体的轴向的一端通过法兰连接有一封头，所述膜管穿过该端的管板通于所述封头内，所述封头上设有渗透气体出口，所述壳体的轴向的另一端密封连接有端盖。

本实用新型的工作过程是：待分离的混合物料气体经待分离气体进口进入壳体内，并在壳体的壳程内流动，待分离气体在流动过程中，渗透汽体透过膜管进入膜管内腔，并通过设在封头上的渗透气体出口排出。而渗余气体经壳体上的渗余气体出口排出。

进一步的技术方案是，所述壳体内设有至少一块沿壳体轴向布置并与壳体固定连接的壳程隔板，所述壳程隔板沿壳体轴向的一端与上管板和下管板中的其中一块管板连接，其另一端与另一块管板之间留有间隙，相邻的两个所述的间隙交错布置。本实用新型中，壳程隔板将壳程分为多程，可使壳程内流体流速增大，扰动加剧，减少浓度差极化效应，提高渗透分离效率。

本实用新型中的膜管可为分子筛膜或不锈钢膜或无机陶瓷膜。

所述膜管的数量为1-8000根。

所述膜管的外径为1-100mm，壁厚为0.5-10mm，长度为1-2000mm。

为了提高单位体积内膜管的填充密度及便于壳程隔板的布置，所述膜管在壳体内的排列分布从截面上看：在每个壳程内为正三角排列，在壳程隔板两侧为四边形排列。

所述壳程隔板个数为1-10个。

所述壳体直径为10-2500mm，高度为50-2500mm。

为了保证每支膜管都有较好的密封性能，所述膜管与上管板和下管板上的孔之间的密封方式采用单独垫塞法密封。

为了提高渗透分离效果，所述待分离气体进口和渗余气体出口垂直于壳程隔板的设置方向并分别位于壳程隔板的两侧。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，具有机械强度高、单位体积内膜管的填充密度大、渗透分离效率高等优点；本实用新型中，壳程隔板将壳程分为多程，可使壳程内流体流速增大，扰动加剧，减少浓度差极化效应，有利于提高分离效率。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式中的剖面示意图；

图2是图1中的A-A截面示意图；

图3是图1中的B部放大示意图；

图4是本实用新型内不设壳程隔板时的结构示意图；

图中，1是封头，2是渗透气体出口，3是封头法兰，4是壳体法兰，5是渗余气体出口，6是上管板，7是壳体，8是下管板，9是下法兰，10是端盖，11，12,13是壳程隔板，14是间隙，15是膜管，16是待分离气体进口，17是膜管密封圈，18是膜管密封件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

如附图1-3所示，一种管壳式蒸汽渗透膜组件，包括壳体7，壳体7内沿壳体7轴向设有至少一根膜管15，壳体7的轴向两端分别连接有上管板6和下管板8，上管板6和下管板8上分别设有与所述膜管15的数量和位置相对应的孔，所述膜管15的两端分别与所述上管板6和下管板8上的孔密封连接。在壳体7内、膜管15之间设有至少一块沿壳体7轴向布置的壳程隔板，本实施例中示出的壳程隔板共三块，分别是壳程隔板11、壳程隔板12、壳程隔板13，所述的壳程隔板分别与壳体7固定连接，每块壳程隔板沿壳体7轴向的一端与上管板6和下管板8中的其中一块连接，其另一端与另一块管板之间留有供物料通过的间隙14。相邻的两块壳程隔板与上管板6或下管板8之间所形成的间隙交错布置，即如本实施例的附图所示，壳程隔板11与上管板6连接，则相邻的壳程隔板12与下管板8连接，两者分别与下管板8和上管板6之间形成间隙。壳体7上设有待分离气体进口16和渗余气体出口5，待分离气体进口16和渗余气体出口5均垂直于壳程隔板的设置方向并分别位于壳程隔板的两侧。在壳体7的轴向的一端设有一封头1，封头1通过设在封头上的封头法兰3和设在壳体7上的壳体法兰4与壳体7密封连接，膜管15穿过该端的管板通于封头1内。所述封头1上设有渗透气体出口2。在壳体7的轴向的另一端设有端盖10，端盖10通过螺栓与设在壳体7上的下法兰9连接，端盖10与壳体7之间设有密封结构。

本实用新型中的膜管优选为分子筛膜或不锈钢膜或无机陶瓷膜。膜管15的数量优选为1-8000根，膜管15的尺寸优选为：外径为1-100mm，壁厚为0.5-10mm，长度为1-2000mm。本实用新型中的壳程隔板个数优选为1-10个，本实施例中所示的壳程隔板为三块。本实用新型的壳体7的尺寸优选为：直径为10-2500mm，高度为50-2500mm。

为了提高渗透分离效果，当采用多根膜管时，膜管在壳体7内的排列分布从截面上看最好是：在每个壳程内为正三角排列，在壳程隔板两侧为四边形排列。

本实施例中，膜管15与上管板6和下管板8上的孔之间的密封方式可以采用现有技术中的任何密封方式，本实施例中采用的是单独垫塞法密封，其通过一膜管密封圈17和一膜管密封件18进行密封。

如图1所示，本实用新型的工作过程是：待分离的混合物料气体经待分离气体进口16进入壳体7内，并依次绕过壳程隔板13、壳程隔板12、壳程隔板11在壳程内流动，待分离气体在流动过程中，渗透气体透过膜管15进入膜管内腔，并通过设在封头1上的渗透气体出口2排出。而渗余气体经壳体7上的渗余气体出口5排出。本实用新型中的封头1上的渗透气体出口2接真空设备可将渗透气体排出。

本实用新型可多个串联或并联连接，组成膜分离设备进行物料分离。本实用新型还可以作为催化膜反应器和气体膜分离反应器使用。

本实施例仅用于对本实用新型进行说明，并非对其进行的限制。实际上，当本实用新型尺寸较小时，根据实际情况所述壳体7内可以不设壳程隔板，如附图4所示。当壳体7内不设壳程隔板时，设在壳体7上的待分离气体进口16和渗余气体出口5应适当设置，避免物料流动过程中出现短路现象。

本实施例中的其他部分采用现有技术，在此不再赘述。

Claims

1.一种管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：包括壳体（7），所述壳体（7）内沿壳体（7）轴向设有至少一根膜管（15），所述壳体（7）的轴向两端分别连接有上管板（6）和下管板（8），所述上管板（6）和下管板（8）上分别设有与所述膜管（15）的数量和位置相对应的孔，所述膜管（15）的两端分别与所述上管板（6）和下管板（8）上的孔密封连接；所述壳体（7）上设有待分离气体进口（16）和渗余气体出口（5），所述壳体（7）的轴向的一端通过法兰连接有一封头（1），所述膜管（15）穿过该端的管板通于所述封头（1）内，所述封头（1）上设有渗透气体出口（2），所述壳体（7）的轴向的另一端密封连接有端盖（10）。

2.根据权利要求1所述的管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：所述壳体（7）内设有至少一块沿壳体（7）轴向布置并与壳体（7）固定连接的壳程隔板，所述壳程隔板沿壳体（7）轴向的一端与上管板（6）和下管板（8）中的其中一块管板连接，其另一端与另一块管板之间留有间隙（14），相邻的两个所述的间隙（14）交错布置。

3.根据权利要求1所述的管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：所述膜管为分子筛膜或不锈钢膜或无机陶瓷膜。

4.根据权利要求1或2或3所述的管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：所述膜管（15）的数量为1-8000根。

5.根据权利要求4所述的管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：所述膜管（15）的外径为1-100mm，壁厚为0.5-10mm，长度为1-2000mm。

6.根据权利要求2或3所述的管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：所述膜管在壳体内的排列分布从截面上看：在每个壳程内为正三角排列，在壳程隔板两侧为四边形排列。

7.根据权利要求2或3所述的管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：所述壳程隔板个数为1-10个。

8.根据权利要求1或2或3所述的管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：所述壳体（7）直径为10-2500mm，高度为50-2500mm。

9.根据权利要求1或2或3所述的管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：所述膜管（15）与上管板（6）和下管板（8）上的孔之间的密封方式采用单独垫塞法密封。

10.根据权利要求2或3所述的管壳式蒸汽渗透膜组件，其特征是：所述待分离气体进口（16）和渗余气体出口（5）垂直于壳程隔板的设置方向并分别位于壳程隔板的两侧。