專利名稱：一種用于去除水中溶解性氣體的多頁卷式膜接觸器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于去除水中溶解性氣體的多頁卷式膜接觸器，特別是蒸汽鍋爐用水中O2的去除。
背景技術：
工業(yè)生產(chǎn)中，對水中溶解氧含量的要求越來越嚴格，食品、生物技術、半導體及鍋爐用水等都需要進行溶解氧的去除，尤其是在鍋爐行業(yè)，溶解氧的存在易引起鍋爐及輸水管路的腐蝕，并沉積在鍋爐壁表面，使鍋爐受熱不均而導致爆炸，據(jù)不完全統(tǒng)計，鍋爐的各種故障與溶解氧有關的占40%以上。因此，熱采鍋爐用水含氧量的控制對保證熱采蒸汽鍋爐安全經(jīng)濟地運行起著關鍵的作用。國家有關部門也十分關注，國標GB1576-85中明文規(guī)定鍋爐蒸發(fā)量> 2t/h時必須脫除水中的溶解氧。傳統(tǒng)脫氧方法設備復雜，能耗高，易造成環(huán)境污染，因而亟需一種新型、節(jié)能環(huán)保的脫氧技術，膜接觸器法脫氧技術應運而生。膜接觸器被憎水微孔膜分隔為兩個相區(qū)，一個為水相區(qū)，一個為氣相區(qū)。氣相區(qū)與真空系統(tǒng)連接。溶氧原料水進入膜接觸器后，由于膜的為憎水微孔膜，水不能通過膜孔進入氣相區(qū)，而氣體能夠通過膜孔傳質(zhì)到氣相區(qū)。在真空減壓的作用下，氧在膜兩側(cè)的水相區(qū)和氣相區(qū)存在分壓差，因而氧氣通過膜孔傳質(zhì)到氣相區(qū)中，被抽空排除。水從而實現(xiàn)原料水的脫氧，得到的脫氧水被排出膜組件。這和真空減壓脫氣塔的操作相似。常見的膜接觸器一般有板式膜接觸器和中空纖維式膜接觸器。其中板式膜接觸器裝填密度小，效率低，往往需 要多級膜接觸器串并聯(lián)使用，設備操作復雜，分離時間長；中空纖維式膜接觸器裝填密度高，具有自支撐作用，應用較廣泛，但有些膜材料(如聚四氟乙烯)受制膜工藝局限，難以得到中空纖維式膜接觸器，應用受到一定局限。

發(fā)明內(nèi)容
針對板式膜接觸器和中空纖維式膜接觸器目前存在的問題，本發(fā)明推出一種多頁卷式膜接觸器，能夠在低溫下除氧，不需要將水加熱，能耗低；結(jié)構設計緊湊，體積小，安裝使用方便；操作簡單，設備運行穩(wěn)定；循環(huán)體積小，分離效果好，脫氣效率可高達99%以上，出水CO2濃度小于2ppm, O2濃度小于2ppb。本發(fā)明將板式微孔膜片通過卷制后裝填于管殼內(nèi)，填充密度較高，且多個膜袋內(nèi)腔與中心管相連，提高了膜接觸器的效率，并可利用聚丙烯、聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯等多種疏水性材料的板式膜制得膜接觸器。本發(fā)明所涉及的多頁卷式膜接觸器呈圓柱狀結(jié)構，包括膜芯、管殼和殼蓋三部分。殼蓋縫于管殼的上下兩端，膜芯置于管殼內(nèi)部并與管殼澆鑄連接，膜芯由膜袋繞中心管卷制而成，膜袋由兩層板式微孔膜片和一層置于兩層微孔膜片之間的隔網(wǎng)疊加而成，膜袋內(nèi)外形成螺旋形內(nèi)腔和外腔，隔網(wǎng)長度小于微孔膜片長度，板式微孔膜片與隔網(wǎng)的四周相連。膜袋與膜袋之間有外層隔網(wǎng)，內(nèi)腔靠微孔膜之間的隔網(wǎng)支撐，外腔靠外層隔網(wǎng)支撐。在管殼內(nèi)部形成以膜袋微孔膜片為兩相分離界面的兩條液流動通道。
中心管上設有若干個中心管孔，中心管孔分別與相應的膜袋內(nèi)腔相連，水中的氣體進入膜袋內(nèi)腔，收集于中心管。中心管壁可以有五個中心管孔分別與五個膜袋內(nèi)腔相連，水中的氣體進入膜袋內(nèi)腔，收集于中心管。中心管兩端一端與管殼澆鑄相連，一端與真空泵相連，從管殼上端的殼蓋芽出O膜袋內(nèi)外分形形成內(nèi)腔與外腔，管殼上有兩個開口分別與膜袋外腔進口和出口聯(lián)通，在管殼內(nèi)部形成以膜袋微孔膜片為兩相分離界面的兩條液流動通道。管殼下部的開口與膜袋外腔進口聯(lián)通，管殼上部的開口與膜袋外腔出口聯(lián)通。所述管殼進口和管殼出口分別為純水進口和純水出口，內(nèi)腔進口為吹掃氣體進口，吹掃氣體采用N2,從中心管出口出去的為脫除的CO2和02。所述膜袋采用疏水性的聚丙烯、聚偏氟乙烯或者聚四氟乙烯材料制成。水從膜外壁流過，吹掃氣體從膜的內(nèi)壁由真空泵抽走。大流量的吹掃氣體和真空泵產(chǎn)生的真空度驅(qū)使水中的CO2或者O2從膜中往膜壁內(nèi)的氣相移動，通過通道之間微孔膜片間接接觸實現(xiàn)相間傳質(zhì)和分離。該多頁卷式膜接觸器能夠在低溫下除氧，不需要將水加熱，能耗低；結(jié)構設計緊湊，體積小，安裝使用方便；操作簡單，設備運行穩(wěn)定；循環(huán)體積小，分離效果好，脫氣效率可高達99%以上，出水CO2濃度小于2ppm，O2濃度小于2ppb。


圖1、多頁卷式膜接觸器結(jié)構示意2、多頁卷式膜接觸器橫截`面結(jié)構示意3、多頁卷式膜接觸器膜袋的板式微孔膜和隔網(wǎng)疊加狀態(tài)示意中標記說明1.殼蓋；2.中心管；3.膜芯；4.中心管孔；5.膜袋外腔；6.膜袋內(nèi)腔；7.管殼；8.膜袋；9.板式微孔膜；10.隔網(wǎng)；11管殼進口 ； 12管殼出口 ； 13內(nèi)腔進口 ；14氣體出口。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明實施例1 :本發(fā)明所涉及的多頁卷式膜接觸器呈圓柱狀結(jié)構，包括膜芯3、管殼7和殼蓋I三部分。膜芯3置于管殼7內(nèi)并與管殼7澆鑄連接。殼蓋I縫在管殼7兩端。膜芯3由膜袋8繞中心管2卷制而成，膜袋8由兩層板式微孔膜片9和一層置于兩層微孔膜片之間的隔網(wǎng)10疊加而成，隔網(wǎng)10長度稍小于微孔膜片9長度，板式微孔膜片9與隔網(wǎng)10的四周相連。膜袋8與膜袋8之間有外層隔網(wǎng)，膜袋8內(nèi)外形成內(nèi)腔6和外腔5，內(nèi)腔6靠微孔膜之間的隔網(wǎng)10支撐，外腔5靠外層隔網(wǎng)支撐。在管殼內(nèi)部形成以膜袋微孔膜片9為兩相分離界面的兩條液流動通道。中心管2壁有五個開口通道分別與五個膜袋內(nèi)腔相連，水中的可溶性氣體進入膜袋內(nèi)腔6，收集于中心管2。中心管2 —端與管殼7下端的殼蓋I澆鑄相連，一端與真空泵相連，從管殼7上端的殼蓋I穿出。管殼7上有管殼進口 11和管殼出口 12分別與膜袋外腔5進口和出口聯(lián)通。管殼進口 11和管殼出口 12分別為純水進口和純水出口，內(nèi)腔進口 13為吹掃氣體進口，吹掃氣體采用N2，從中心管出口 14出去的為脫除的CO2和02。所述膜袋采用疏水性的聚丙烯、聚偏氟乙烯或者聚四氟乙烯材料制成。
權利要求
1.一種用于去除水中可溶性氣體的多頁卷式膜接觸器，包括管殼(7)、膜芯(3)和殼蓋(I)，殼蓋(I)在管殼(X)的上下兩端，其特征在于膜芯(3)置于管殼(7)內(nèi)部并與管殼(7)連接，其中膜芯(3)由膜袋(8)繞中心管(2)卷制而成，膜袋(8)由兩層板式微孔膜片(9)和一層置于兩層微孔膜片之間的隔網(wǎng)(10)疊加而成，膜袋(8)與膜袋(8)之間有外層隔網(wǎng)，膜袋(8)內(nèi)外形成膜袋內(nèi)腔(6)和膜袋外腔(5)，膜袋內(nèi)腔(6)由微孔膜之間的隔網(wǎng)(10)支撐，外腔(5)由外層隔網(wǎng)支撐；在管殼(7)內(nèi)部形成以膜袋⑶微孔膜片為兩相分離界面的兩條液流動通道；中心管(2) —端與管殼(7)下端的殼蓋(I)相連，一端從管殼(7)上端的殼蓋(I)穿出，與真空泵相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種多頁卷式膜接觸器，其特征在于中心管(2)上設有若干個中心管孔(4)，開口通道分別與相應的膜袋內(nèi)腔(6)相連，水中的氣體進入膜袋內(nèi)腔(6)，收集于中心管(2)。
3.如權利要求2所述的一種用于去除水中可溶性氣體的多頁卷式膜接觸器，其特征在于中心管(2)有五個開口通道分別與五個膜袋內(nèi)腔(6)相連。
4.如權利要求1所述的一種用于去除水中可溶性氣體的多頁卷式膜接觸器，其特征在于所述隔網(wǎng)(10)長度小于微孔膜片(9)的長度，微孔膜片(9)與隔網(wǎng)(10)四周相連。
5.如權利要求1所述的一種用于去除水中可溶性氣體的多頁卷式膜接觸器，其特征在于所述管殼(7)上有管殼進口(11)和管殼出口(12)分別與膜袋外腔(5)進口和出口聯(lián)通。
6.如權利要求1所述的一種用于去除水中可溶性氣體的多頁卷式膜接觸器，其特征在于所述管殼進口和管殼出口分別為純水進口和純水出口，內(nèi)腔進口為吹掃氣體進口，吹掃氣體采用N2,中心管出口為脫除的CO2和02。
7.如權利要求1所述的一種用于去除水中可溶性氣體的多頁卷式膜接觸器，其特征在于所述多頁卷式膜接觸器呈圓柱狀結(jié)構。
8.如權利要求1所述的一種用于去除水中可溶性氣體的多頁卷式膜接觸器，其特征在于所述膜袋采用疏水性的聚丙烯、聚偏氟乙烯或者聚四氟乙烯材料制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于去除水中可溶性氣體的多頁卷式膜接觸器，由管殼、膜芯和殼蓋三部分組成，其中膜芯由兩層板式微孔膜片和一層隔網(wǎng)疊加而成的膜袋繞中心管卷制而成，膜袋內(nèi)外形成螺旋形內(nèi)腔和外腔。水從膜外壁流過，吹掃氣體從膜的內(nèi)壁由真空泵抽走，大流量的吹掃氣體和真空泵產(chǎn)生的真空度驅(qū)使水中的CO2或者O2從膜中往膜壁內(nèi)的氣相移動，通過通道之間微孔膜片間接接觸實現(xiàn)相間傳質(zhì)和分離。該多頁卷式膜接觸器能夠在低溫下除氧，不需要將水加熱，能耗低；結(jié)構設計緊湊，體積小，安裝使用方便；操作簡單，設備運行穩(wěn)定；循環(huán)體積小，分離效果好，脫氣效率可高達99％以上，出水CO2濃度小于2ppm，O2濃度小于2ppb。
文檔編號C02F1/20GK103058308SQ20131001211
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權日2013年1月14日
發(fā)明者孫海翔, 孔瑛, 李鵬, 蘇慧, 丁建華, 王東平 申請人:山東中宇環(huán)?？萍加邢薰? 中國石油大學(華東)