CN218673295U - 一种薄膜分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种薄膜分离系统，包括罐体、过滤膜组件、抽取泵体、换热装置、加热装置、过滤装置和冷却装置，换热装置包括第一入口、第二入口、第一出口和第二出口，第一入口连接抽取泵体，第二入口连接过滤膜组件的出料口；第一出口连接过滤装置的进口，第二出口连接冷却装置；加热装置包括第三入口和第三出口，第三入口连接过滤装置的出口，第三出口连接过滤膜组件的进料口；罐体上设有若干相互连接的过滤膜组件；本实用新型在罐体上设置了多个相互连接的过滤膜组件，过滤效率高且通用性好；通过换热装置提前预热原料，原料过滤分离完成后重新回到换热装置进行初步冷却，大大缩短了原料产出时间且降低了能耗，可持续性好且过滤效率高。

Description

一种薄膜分离系统

技术领域

本实用新型属于膜分离技术领域，具体涉及一种薄膜分离系统。

背景技术

在化工工业中的分离过程往往会采用蒸馏等高能耗分离过程，这类传统的蒸馏过程能耗高且效率低，目前有采用膜渗透分离技术去升降替换传统的蒸馏分离。在膜渗透汽化过程中，原料中的一些组分通过渗透膜而汽化，这个汽化过程需要大量热量，从而导致膜管中的温度随着原料渗透汽化的进程而逐渐下降，因此原料需要补热以维持原料的温度，传统的膜分离技术往往会外加补热装置对膜管中的原料进行加热，这种外加设备不仅加热效率差且能耗大，导致总体成本升高。同时，膜分离过程管路长，分离时间长且原料分离后的浓度低。有时，需要延长过滤时间来提高原料分离后的浓度；由此可见，这种传统的膜分离技术成本高，且分离效率低。因此，需要设计一种薄膜分离系统去克服以上困难。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的问题，设计了一种薄膜分离系统，本实用新型在罐体上设置了多个相互串联的过滤膜组件，过滤效率高且通用性好；通过换热装置提前预热原料，原料过滤分离完成后重新回到换热装置进行初步冷却，在同一换热装置内实现原料的升温与冷却，大大缩短了原料产出时间且降低了能耗，可持续性好且过滤效率高。

本实用新型的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种薄膜分离系统，包括罐体、过滤膜组件、抽取泵体、换热装置、加热装置、过滤装置和冷却装置，所述换热装置包括第一入口、第二入口、第一出口和第二出口，所述第一入口通过管路连接抽取泵体，第二入口通过管路连接过滤膜组件的出料口；所述第一出口通过管路连接过滤装置的进口，第二出口通过管路连接冷却装置；所述加热装置包括第三入口和第三出口，所述第三入口通过管路连接过滤装置的出口，所述第三出口通过管路连接过滤膜组件的进料口；所述罐体上设有若干并排且相邻设置的过滤膜组件，每个所述过滤膜组件相互之间通过管路连接，罐体的出口通过管路连接真空冷凝器。

作为优选，任意两个相邻设置的过滤膜组件之间通过管路连通，所述过滤膜组件包括筒体、补热组件和膜管束组件，所述补热组件设置在膜管束组件上方且两者相互导通，所述罐体上设有连接通道，所述膜管束组件安装在连接通道的入口且往罐体内延伸；所述补热组件安装在筒体上方入口处且往筒体内部延伸，所述筒体侧面设有蒸汽入口和排放出口，所述蒸汽入口与蒸汽装置连接。

所述补热组件设置在膜管束组件上方且两者相互连接，这样原料流入补热组件加热的同时会在膜管束组件内进行过滤，原料的加热和过滤同时进行，提供了过滤分离的效率。所述筒体与蒸汽装置连接，蒸汽装置产生的热蒸汽进入筒体对补热组件内的原料进行加热。

作为优选，所述蒸汽装置排出的蒸汽通过第一管路连接加热装置，还通过第二管路连接过滤膜组件，所述第二管路上设有多条支路，每条支路与每个所述筒体上的蒸汽入口连接，每个所述排放出口通过管路连接第一收集罐；所述加热装置上还包括第四入口和第四出口，所述第四入口通过第一管路连接蒸汽装置，所述第四出口通过管路连接第一收集罐。

蒸汽装置产生的热蒸汽会沿着第二管路上的每条支路进入筒体，热蒸汽对补热组件加热过程中筒体内的蒸汽和冷凝水会沿着排放出口流入到第一收集罐内。蒸汽装置通过第一管路沿着第四入口进入加热装置，然后蒸汽会沿着第四出口进入第一收集罐。所述加热装置用于对原料进一步加热，这样原料就能快速到达过滤分离所需要的问题；原料流入加热装置内时热蒸汽对其进行升温，然后原料沿着第三出口进入过滤膜组件。

作为优选，所述补热组件包括上盖板、上管板、下管板和若干并排且相邻设置的换热管；所述上管板与筒体的顶部固定连接，所述下管板与筒体的底部固定连接，所述上盖板设置在上管板上方且与上管板固定连接，所述上管板与下管板之间设有若干并排且相邻设置的换热管；所述上盖板上设有进料口和出料口，所述进料口和出料口均与各自对应的换热管连接；所述下管板的正下方设有与其固定连接的过滤膜组件，所述过滤膜组件包括若干并排且相邻设置的过滤膜管，每根所述过滤膜管与每根所述换热管一一对应且相互导通；相邻设置的过滤膜组件上的进料口与出料口通过管路连通。

换热管并排且相邻设置在上管板与下管板之间，相邻的两根换热管之间相互导通，这样换热管相互串联的总体长度长且占用空间小，大大提高了原料的加热效率；同理，过滤膜管之间也相互导通，这样过滤膜端相互串联的总体长度长且占用空间小，那么原料的过滤分离就更加彻底，分离出来的原料浓度会更高。同时，原料的加热和过滤同时进行，这样大大提高了原料的分离效率。

作为优选，所述过滤膜组件还包括上膜管板、下膜管板和下盖板；所述上膜管板与下管板固定连接，所述上膜管板固定安装在连接通道入口处且往罐体内部延伸；所述上膜管板和下膜管板之间设有连接两者的拉杆，所述拉杆均匀分布在上膜管板和下膜管板的边缘；所述上膜管板和下膜管板之间还设有若干与换热管相互连接的过滤膜管；每根所述过滤膜管与其上方对应的换热管相互导通；任意两根相邻的换热管之间相互连通，任意两根相邻的过滤膜管之间相互连通。

所述过滤膜管设置在上膜管板和下膜管板之间，且过滤膜管与其上方对应的换热管相互导通，这样原料的加热的同时也能进行过滤分离。

作为优选，每根所述换热管的上方端口穿过上管板且往上盖板内延伸，所述上盖板朝向换热管的端面设有若干第一凹槽，所述第一凹槽与换热管一一对应且用于连接任意两根相邻设置的换热管；换热管的下方端口穿过下管板与过滤膜管的上方端口连接，所述过滤膜管的下方端口穿过下膜管板往下盖板内延伸，所述下盖板朝向过滤膜管的端面设有第二凹槽，所述第二凹槽与过滤膜管一一对应且用于连接任意两根相邻设置的过滤膜管。

从加装热置出来的原料会从进料口先流入第一根所述换热管内且会沿着第一根所述换热管从上往下流入第一根所述过滤膜管内，接着原料沿着第二凹槽流入与第一根所述过滤膜管相邻的第二根所述过滤膜管内，然后原料沿着第二根所述过滤膜管从下往上流入第二根所述换热管内，然后原料沿着第一凹槽流入与第二根所述换热管相邻的第三根所述换热管内；以此类推，最后原料从出料口流出，然后原料沿着管路流入到下一个过滤膜组件内进行下一步过滤分离。

作为优选，所述冷却装置包括溶剂进口和溶剂出口，所述溶剂进口和换热装置上的第二出口通过管路连接，所述溶剂出口与溶剂收集罐连接。

原料经过换热装置的初步冷却，然后会进入冷却装置再次冷却，最后进入溶剂收集罐回收。

作为优选，所述冷却装置上还设有冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口通过管路连接水槽。

水槽内的冷却水进入冷却装置对其内部的原料进行冷却，原料冷却过程中冷却水从冷却水出口排出。

作为优选，所述罐体的出口通过管路连接真空冷凝器，所述真空冷凝器与真空泵连接，所述真空冷凝器的下方设有第二收集罐。

罐体内的原料和蒸汽通过真空泵抽取到真空冷凝器内，然后原料进入第二收集罐内进行回收；真空泵工作过程中使罐体会位置在真空状态，这样便于原料流动。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过换热装置提前对原料进行预热，原料再通过加热装置进一步加热，这样原料在过滤之前就能维持在高温状态，提高了过滤分离的效率；原料从过滤膜组件内出来会先进入换热装置内进行降温，然后降温后的原料再进入冷却装置进一步冷却，这样提高了原料的回收效率；因此，原料的过滤分离和回收的效率高，原料整体产出的效率高。

2、常温下的原料进入换热装置加热就会升温，然后升温后的原料进入过滤装置初步过滤，从过滤膜组件出来的高温原料会带有一定余热，通过余热对常温下的原料进行升温。同时，高温原料所产生的热量部分会被常温下的原料吸收，那么常温下原料升温的同时高温原料的温度会有所下降。所述换热装置不仅节省了能耗，而且还降低了生产成本，缩短了原料加工时间。

3、过滤膜组件并排且相邻设置在罐体上，根据实际所需求确定所需要串联的过滤膜组件数量，相互串联的过滤膜组件过滤效率高，且通用性好。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理图；

图2为冷却装置的主视图；

图3为换热装置的俯视图；

图4为加热装置的主视图；

图5为过滤膜组件与罐体的装配图；

图6为过滤膜组件从中间对半剖开的剖视图；

图7为图6中上盖板的仰视图；

图8为图6中下盖板的俯视图。

图中标记：1、罐体；101、连接通道；2、过滤膜组件；22、出料口；23、进料口；24、蒸汽入口；25、排放出口；3、抽取泵体；4、换热装置；41、第一入口；42、第二入口；43、第一出口；44、第二出口；5、加热装置；51、第三入口；52、第三出口；53、第四入口；54、第四出口；6、过滤装置；7、冷却装置；71、溶剂进口；72、溶剂出口；73、冷却水进口；74、冷却水出口；8、补热组件；81、上盖板；82、上管板；83、下管板；84、换热管；85、第一凹槽； 9、膜管束组件；91、过滤膜管；92、上膜管板；93、下膜管板；94、下盖板； 95、拉杆；96、第二凹槽；10、筒体；11、真空冷凝器；12、蒸汽装置；13、第一管路；14、第二管路；15、第一收集罐；16、溶剂收集罐；17、水槽；18、真空泵；19、第二收集罐。

具体实施方式

下面结合附图所表示的实施例对本实用新型作进一步描述：

如图1至图8所示，本实施例公开了一种薄膜分离系统，包括罐体1、过滤膜组件2、抽取泵体3、换热装置4、加热装置5、过滤装置6和冷却装置7，所述换热装置4包括第一入口41、第二入口42、第一出口43和第二出口44，所述第一入口41通过管路连接抽取泵体3，第二入口42通过管路连接过滤膜组件 2的出料口22；所述第一出口43通过管路连接过滤装置6的进口，第二出口44 通过管路连接冷却装置7；所述加热装置5包括第三入口51和第三出口52，所述第三入口51通过管路连接过滤装置6的出口，所述第三出口52通过管路连接过滤膜组件2的进料口23；所述罐体1上设有若干并排且相邻设置的过滤膜组件2，每个所述过滤膜组件2相互之间通过管路连接，罐体1的出口通过管路连接真空冷凝器11。

任意两个相邻设置的过滤膜组件2之间通过管路连通，所述过滤膜组件2 包括筒体10、补热组件8和膜管束组件9，所述补热组件8设置在膜管束组件9 上方且两者相互导通，所述罐体1上设有连接通道101，所述膜管束组件9安装在连接通道101的入口且往罐体1内延伸；所述补热组件8安装在筒体10上方入口处且往筒体10内部延伸，所述筒体10侧面设有蒸汽入口24和排放出口25，所述蒸汽入口24与蒸汽装置12连接。所述蒸汽装置12排出的蒸汽通过第一管路13连接加热装置5，还通过第二管路14连接过滤膜组件2，所述第二管路14 上设有多条支路，每条支路与每个所述筒体10上的蒸汽入口24连接，每个所述排放出口25通过管路连接第一收集罐15；所述加热装置5上还包括第四入口53 和第四出口54，所述第四入口53通过第一管路13连接蒸汽装置12，所述第四出口54通过管路连接第一收集罐15。

所述补热组件8包括上盖板81、上管板82、下管板83和若干并排且相邻设置的换热管84；所述上管板82与筒体10的顶部固定连接，所述下管板83与筒体10的底部固定连接，所述上盖板81设置在上管板82上方且与上管板82固定连接，所述上管板82与下管板83之间设有若干并排且相邻设置的换热管84；所述上盖板81上设有进料口23和出料口22，所述进料口23和出料口22均与各自对应的换热管84连接；所述下管板83的正下方设有与其固定连接的过滤膜组件2，所述过滤膜组件2包括若干并排且相邻设置的过滤膜管91，每根所述过滤膜管91与每根所述换热管84一一对应且相互导通；相邻设置的过滤膜组件2 上的进料口23与出料口22通过管路连通。所述过滤膜组件2还包括上膜管板 92、下膜管板93和下盖板94；所述上膜管板92与下管板83固定连接，所述上膜管板92固定安装在连接通道101入口处且往罐体1内部延伸；所述上膜管板 92和下膜管板93之间设有连接两者的拉杆95，所述拉杆95均匀分布在上膜管板92和下膜管板93的边缘；所述上膜管板92和下膜管板93之间还设有若干与换热管84相互连接的过滤膜管91；每根所述过滤膜管91与其上方对应的换热管84相互导通；任意两根相邻的换热管84之间相互连通，任意两根相邻的过滤膜管91之间相互连通。每根所述换热管84的上方端口穿过上管板82且往上盖板81内延伸，所述上盖板81朝向换热管84的端面设有若干第一凹槽85，所述第一凹槽85与换热管84一一对应且用于连接任意两根相邻设置的换热管84；换热管84的下方端口穿过下管板83与过滤膜管91的上方端口连接，所述过滤膜管91的下方端口穿过下膜管板93往下盖板94内延伸，所述下盖板94朝向过滤膜管91的端面设有第二凹槽96，所述第二凹槽96与过滤膜管91一一对应且用于连接任意两根相邻设置的过滤膜管91。

所述冷却装置7包括溶剂进口71和溶剂出口72，所述溶剂进口71和换热装置4上的第二出口44通过管路连接，所述溶剂出口72与溶剂收集罐16连接。所述冷却装置7上还设有冷却水进口73和冷却水出口74，所述冷却水进口73 通过管路连接水槽17。所述罐体1的出口通过管路连接真空冷凝器11，所述真空冷凝器11与真空泵18连接，所述真空冷凝器11的下方设有第二收集罐19。

本实施例的具体工作过程如下，原料通过管路连接抽取泵体3，抽取泵体3 把原料抽取到换热装置4中进行初步预热，抽取泵体3工作时原料沿着第一入口 41持续流入换热装置4，接着常温下的原料在换热装置4内加热，然后原料沿着第一出口43进入过滤装置6进行初步过滤；原料从过滤装置6出来后沿着第三入口51进入加热装置5内进一步加热，加热后的原料沿着第三出口52进入过滤膜组件2内进行过滤分离。

在原料进入加热装置的同时蒸汽装置12同步工作，蒸汽装置12会同时往加热装置5和每个所述过滤膜组件2内输送热蒸汽；其中一路热蒸汽沿着第一管路 13从第四入口53持续进入加热装置5，然后加热装置5内的冷却水和蒸汽沿着第四出口54进入到第一收集罐15内。另外一路热蒸汽沿着第二管路14进入过滤膜组件2，所述第二管路14上设有多条支路，热蒸汽沿着每条支路从筒体10 侧面的蒸汽入口24进入筒体10并对换热管84持续补热，然后筒体10内的冷凝水和蒸汽沿着排放出口25进入到第一收集罐15内。

原料在过滤膜组件2内的过滤分离过程如下，从加装热置5出来的原料会从进料口23先流入第一根所述换热管84内且会沿着第一根所述换热管84从上往下流入第一根所述过滤膜管91内，接着原料沿着第二凹槽96流入与第一根所述过滤膜管91相邻的第二根所述过滤膜管91内，然后原料沿着第二根所述过滤膜管91从下往上流入第二根所述换热管84内，然后原料沿着第一凹槽85流入与第二根所述换热管84相邻的第三根所述换热管84内；以此类推，最后原料从出料口23流出，然后原料沿着管路流入到下一个过滤膜组件2内进行下一步过滤分离。从最后一个过滤膜组件2内出来的小分子原料沿着第二入口42进入换热装置4进行初步冷却，少部分大分子原料和水分在过滤过程中透过过滤膜管91 进入罐体1。罐体1内的原料和水分通过真空泵18抽取到真空冷凝器11内冷却，最后原料进入第二收集罐19回收。

小分子原料进入换热装置4冷却后沿着第二出口44流出，然后沿着溶剂进口71进入冷却装置7，冷却后的原料从溶剂出口72流出并流入溶剂收集罐16 回收。在原料冷却过程中，水槽17中的冷却水通过冷却水进口73持续进入冷却装置7，然后冷却水沿着冷却水出口74排出。

文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种薄膜分离系统，其特征在于，包括罐体(1)、过滤膜组件(2)、抽取泵体(3)、换热装置(4)、加热装置(5)、过滤装置(6)和冷却装置(7)，所述换热装置(4)包括第一入口(41)、第二入口(42)、第一出口(43)和第二出口(44)，所述第一入口(41)通过管路连接抽取泵体(3)，第二入口(42)通过管路连接过滤膜组件(2)的出料口(22)；所述第一出口(43)通过管路连接过滤装置(6)的进口，第二出口(44)通过管路连接冷却装置(7)；所述加热装置(5)包括第三入口(51)和第三出口(52)，所述第三入口(51)通过管路连接过滤装置(6)的出口，所述第三出口(52)通过管路连接过滤膜组件(2)的进料口(23)；所述罐体(1)上设有若干并排且相邻设置的过滤膜组件(2)，每个所述过滤膜组件(2)相互之间通过管路连接，罐体(1)的出口通过管路连接真空冷凝器(11)。

2.根据权利要求1所述的薄膜分离系统，其特征在于，任意两个相邻设置的过滤膜组件(2)之间通过管路连通，所述过滤膜组件(2)包括筒体(10)、补热组件(8)和膜管束组件(9)，所述补热组件(8)设置在膜管束组件(9)上方且两者相互导通，所述罐体(1)上设有连接通道(101)，所述膜管束组件(9)安装在连接通道(101)的入口且往罐体(1)内延伸；所述补热组件(8)安装在筒体(10)上方入口处且往筒体(10)内部延伸，所述筒体(10)侧面设有蒸汽入口(24)和排放出口(25)，所述蒸汽入口(24)与蒸汽装置(12)连接。

3.根据权利要求2所述的薄膜分离系统，其特征在于，所述蒸汽装置(12)排出的蒸汽通过第一管路(13)连接加热装置(5)，还通过第二管路(14)连接过滤膜组件(2)，所述第二管路(14)上设有多条支路，每条支路与每个所述筒体(10)上的蒸汽入口(24)连接，每个所述排放出口(25)通过管路连接第一收集罐(15)；所述加热装置(5)上还包括第四入口(53)和第四出口(54)，所述第四入口(53)通过第一管路(13)连接蒸汽装置(12)，所述第四出口(54)通过管路连接第一收集罐(15)。

4.根据权利要求2所述的薄膜分离系统，其特征在于，所述补热组件(8)包括上盖板(81)、上管板(82)、下管板(83)和若干并排且相邻设置的换热管(84)；所述上管板(82)与筒体(10)的顶部固定连接，所述下管板(83)与筒体(10)的底部固定连接，所述上盖板(81)设置在上管板(82)上方且与上管板(82) 固定连接，所述上管板(82)与下管板(83)之间设有若干并排且相邻设置的换热管(84)；所述上盖板(81)上设有进料口(23)和出料口(22)，所述进料口(23)和出料口(22)均与各自对应的换热管(84)连接；所述下管板(83)的正下方设有与其固定连接的过滤膜组件(2)，所述过滤膜组件(2)包括若干并排且相邻设置的过滤膜管(91)，每根所述过滤膜管(91)与每根所述换热管(84)一一对应且相互导通；相邻设置的过滤膜组件(2)上的进料口(23)与出料口(22)通过管路连通。

5.根据权利要求4所述的薄膜分离系统，其特征在于，所述过滤膜组件(2)还包括上膜管板(92)、下膜管板(93)和下盖板(94)；所述上膜管板(92)与下管板(83)固定连接，所述上膜管板(92)固定安装在连接通道(101)入口处且往罐体(1)内部延伸；所述上膜管板(92)和下膜管板(93)之间设有连接两者的拉杆(95)，所述拉杆(95)均匀分布在上膜管板(92)和下膜管板(93)的边缘；所述上膜管板(92)和下膜管板(93)之间还设有若干与换热管(84)相互连接的过滤膜管(91)；每根所述过滤膜管(91)与其上方对应的换热管(84)相互导通；任意两根相邻的换热管(84)之间相互连通，任意两根相邻的过滤膜管(91)之间相互连通。

6.根据权利要求5所述的薄膜分离系统，其特征在于，每根所述换热管(84)的上方端口穿过上管板(82)且往上盖板(81)内延伸，所述上盖板(81)朝向换热管(84)的端面设有若干第一凹槽(85)，所述第一凹槽(85)与换热管(84)一一对应且用于连接任意两根相邻设置的换热管(84)；换热管(84)的下方端口穿过下管板(83)与过滤膜管(91)的上方端口连接，所述过滤膜管(91)的下方端口穿过下膜管板(93)往下盖板(94)内延伸，所述下盖板(94)朝向过滤膜管(91)的端面设有第二凹槽(96)，所述第二凹槽(96)与过滤膜管(91)一一对应且用于连接任意两根相邻设置的过滤膜管(91)。

7.根据权利要求1所述的薄膜分离系统，其特征在于，所述冷却装置(7)包括溶剂进口(71)和溶剂出口(72)，所述溶剂进口(71)和换热装置(4)上的第二出口(44)通过管路连接，所述溶剂出口(72)与溶剂收集罐(16)连接。

8.根据权利要求7所述的薄膜分离系统，其特征在于，所述冷却装置(7)上还设有冷却水进口(73)和冷却水出口(74)，所述冷却水进口(73)通过管路连接水槽(17)。

9.根据权利要求1所述的薄膜分离系统，其特征在于，所述罐体(1)的出口通过管路连接真空冷凝器(11)，所述真空冷凝器(11)与真空泵(18)连接，所述真空冷凝器(11)的下方设有第二收集罐(19)。

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