JPS6233505A

JPS6233505A - 膜蒸留装置

Info

Publication number: JPS6233505A
Application number: JP17384685A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sasaki; 武佐々木
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1985-08-07
Filing date: 1985-08-07
Publication date: 1987-02-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、膜蒸留装置に関し、詳述すると、熱により原
液の蒸発を促進させて蒸留を行うサーモパーベーパレー
ションに関するものである。

〈従来技術〉溶液を分離濃縮する方法として、液体蒸気は透過させる
が、液体自身は透過させない重合体多孔質膜の一次側に
高温の被処理液、即ち、例えば熱海水のような原液を流
通させ、原液から発生し、上記多孔質膜を透過した蒸気
を二次側で冷却して凝縮させ、このようにして−次側に
おいて原液を濃縮し、二次側において凝縮液を得るサー
モパーベーパレーションは既に知られており、また、そ
のための装置も従来より種々提案されている。

例えば特公昭４９−４５４６１号公報には、鉛直方向に
延びる多数の膜壁と多数の伝熱壁とが互いに並行的に空
間を隔てて設けられており、互いに隣接する２個の膜壁
の間には高温原液通路を、互いに隣接する２個の伝熱壁
の間には冷却水通路を、互いに隣接する膜壁と伝熱壁の
間には発生蒸気と蒸留水の通路となる蒸気空間をそれぞ
れ画定し、さらに装置本体の両端部には伝熱壁と側壁と
の間に冷却水通路を形成する装置が記載されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉このような従来装置によれば、高温原液を外部に設置さ
れた熱交換器により加熱したのち装置内へ並列に導入さ
れるため、導入時の放熱による熱効率の低下が避けられ
ないという問題があった。

そこで本発明の主たる目的は１、保温装置を設けること
なく無駄な放熱が防止されて熱効率のよい膜蒸留装置を
提供することである。

本発明の他の目的は、蒸発空間と冷却用熱媒との間の熱
交換が良くて熱効率が高い膜蒸留装置を提供することで
ある。

〈問題点を解決する為の手段〉本発明の膜蒸留装置は、外管と、冷却用熱媒の通路を形
成するため、その外管の内側に設けられた伝熱管と、そ
の伝熱管の中心部に設けられた加熱器と、原液を透過さ
せずその原液の蒸気゛を透過させる重合体多孔質膜より
なり、かつ、上記加熱器表面と上記伝熱管の間に設けら
れた膜管と、その膜管と上記加熱器の原液流路の間に原
液を通すための原液導入管および原液導出管と、上記冷
却用熱媒の通路の内部に設けられた乱流促進体と、上記
膜管と上記伝熱管の間の蒸発空間で生成された凝縮液を
外部へ取り出すための凝縮液導出管を有することにより
特徴づけられる。

〈実施例〉第１図に本発明実施例の縦断面図を示し、第２図にその
横断面図を示す。

外管１は円筒形であって、その下端部に冷却水人口９が
、その上端部に冷却水出口８が、それぞれ設けられ、外
管１の内側に外管と所定の間隔を隔てて伝熱管２が設け
られ、外管との間に冷却用熱媒流路５を形成している。

伝熱管２の中心部には上端が支持され下端が自由端をな
す棒状の加熱器４が設けられている。この加熱器４と伝
熱管２の中間に、膜管３が設けられている。この膜管３
で仕切られた内側は原液流路７となり、外側は蒸発空間
６となる。原液流路７の上端に原液導入管１０が、下端
に原液導出管１１がそれぞれ設けられ、蒸発空間６の下
端には凝縮液導出管１２が設けられている。

膜管３を構成する多孔質膜は、高温の原液に対して親和
性を有しないこと、例えば原液が水溶液の場合であれば
疎水性であることが必要であり、更に、原液は透過させ
ないが、その蒸気は透過させる性質を有することが必要
である。更に、原液が加熱されるために、耐熱性も必要
となる。従って、原液が水溶液の場合、ポリテトラフル
オロエチレン樹脂のようなフッ素系樹脂からなる多孔質
膜が耐熱性と疎水性を共に有する点から特に好ましい。

しかし、例えばポリスルホンやセルロース樹脂のような
親水性樹脂からなる多孔質膜であっても、表面にフッ素
系樹脂やシリコーン樹脂等の治水性樹脂を被覆して疎水
性の多孔質膜表面を付与するときは、これら樹脂膜も使
用することができる。

伝熱管２は、伝熱性の高い材料、例えば金属からなる薄
肉管が望ましいが、蒸気拡散による熱移動速度より、速
い伝熱速度を有する伝熱体であるならプラスチックでも
よい。

膜管３は支持管上に多孔質膜が支持されて形成されてい
る。この場合、支持管は液体蒸気を透過させることがで
きれば足り、例えばポリアミド。

フッ素樹脂等からなる織布又は不織布管や、セラミック
製の多孔質管が好適に用いられる。

冷却用熱媒の通路の内部、すなわち、外管１の内壁、伝
熱管２の外壁側壁面、又は冷却用熱媒通路内の上記両壁
面から離れた場所に、例えば第３図ないし第５図に示す
ような乱流促進体１６が設けられている。第３図に示す
ものは角錐形凸部が形成されたものである。第４図に示
すものは波形の凹凸が形成されたものである。第５図に
示すものは所定方向に沿う互に平行な凸条群１７と、異
る方向に沿う互に平行な凸条群１８とが平面上に交互に
配設されたものである。

乱流促進体の材料としては、ポリ塩化ビニール。

ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボ
ネート、ポリイミド、ポリテトラフロロエチレン、ポリ
ビニリデンフロライド、テトラフルオロエチレン−へキ
サフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレ
ンーパーフルオ口ビニルエーテル共重合体等の高分子や
、ステンレススチール、銅、アルミニウム等の金属を用
いることができ、溶液の性状や温度により選択して用い
られる。

本発明装置においては、膜管内に保持された原液が加熱
器によって加熱されて、膜管によって原液を阻止しなが
ら、蒸気のみが通過し、蒸気空間を蒸気が拡散し、伝熱
管表面で冷却され、蒸気が凝縮し、凝縮液導出管により
装置外に導かれる。

また、原液中の溶質は液体と共に膜管により阻止され、
膜管内において濃縮される。従って、例えば、原液とし
て海水を用いるとき、海水の含有する塩類は膜管により
阻止され、水蒸気のみが膜を透過するので、海水は膜管
内に濃縮され、凝縮液側に蒸留水を得ることができる。

なお、本発明はミ海水のように無機塩類を含有する水溶
液のほか、有機物質を含有する溶液の分離濃縮にも通用
することができること勿論である。

冷却水は、冷却水人口９から冷却水出口８へ流れるが、
その間、乱流促進体が設けられているため通路内で乱流
を生じ、伝熱管２の表面からよく熱を奪う。

〈発明の効果〉本発明によれば、原液を加熱し、その蒸気を膜を透過さ
せることによって、溶液の分離濃縮を行うので、従来の
逆浸透法と異なり、原液を高圧に加圧する必要がないう
えに、溶質の阻止性能に著しくすぐれている。しかも、
原液流路の中央部に伝熱管が浸漬されているので、熱の
保温装置が不要となり、熱損失が殆どない。

また、冷却用通路内に乱流促進体が配設されているので
、伝熱管２がよく冷却され蒸気の冷却凝縮が高効率で促
進される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示す縦断面図、第２図はその横
断面図である。第３図、第４図、第５図は乱流促進体１
６を例示する斜視図（ａ）とその断面図中）である。１・・・外管２・・・伝熱管３・・・膜管４・・・加熱器５・・・冷却用熱媒流路６・・・蒸発空間７・・・原液流路１６・・・乱流促進体

Claims

【特許請求の範囲】

外管と、冷却用熱媒の通路を形成するため、その外管の
内側に設けられた伝熱管と、その伝熱管の中心部に設け
られた加熱器と、原液を透過させずその原液の蒸気を透
過させる重合体多孔質膜よりなり、かつ、上記加熱器表
面と上記伝熱管の間に設けられた膜管と、その膜管と上
記加熱器の間の原液流路に原液を通すための原液導入管
および原液導出管と、上記冷却用熱媒の通路の内部に設
けられた乱流促進体と、上記膜管と上記伝熱管の間の蒸
発空間で生成された凝縮液を外部へ取り出すための凝縮
液導出管を有する膜蒸留装置。