技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種管式膜組件密封結(jié)構(gòu)、膜組件及在滲透汽化法溶劑脫水中的應(yīng)用，屬膜分離技術(shù)領(lǐng)域，主要用于管式膜組件。

背景技術(shù)：

膜技術(shù)是一種新型分離技術(shù)，具有高效節(jié)能、過程易于控制、操作方便、便于放大與集成等優(yōu)點(diǎn)，在新能源開發(fā)、資源優(yōu)化利用和環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來，隨著膜材料制備技術(shù)的不斷進(jìn)步，面向多元液相體系的膜分離技術(shù)也得到了快速發(fā)展，成為21世紀(jì)最有前途的高新技術(shù)之一。

膜組件作為膜分離技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，可分為板框式、卷式、管式及中空纖維式等幾種。管式膜組件一般用于高溫、腐蝕性強(qiáng)的苛刻環(huán)境，對(duì)密封要求較高，尤其是對(duì)密封材料要求更高。傳統(tǒng)的管式膜密封結(jié)構(gòu)使用密封圈進(jìn)行密封，容易泄露。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)方面：

一種管式膜組件密封結(jié)構(gòu)，包括有管式膜元件、花盤，花盤上設(shè)置開孔，管式膜元件套于開孔中，在管式膜元件與花盤之間設(shè)置卡環(huán)，環(huán)卡與管式膜元件之間設(shè)置第一密封元件；還包括有壓板和壓環(huán)，壓環(huán)是由第一貼合面和第二貼合面相互連接而成，在花盤的下方設(shè)置壓板，壓板與第一貼合面相貼合，管式膜元件與第二貼合面相貼合，在第一貼合面與花盤之間設(shè)置第二密封元件；第二貼合面的上端貼緊于第一密封元件，卡環(huán)的下方與第二貼合面之間固定。

所述的第二密封元件嵌入于花盤上的凹槽中。

所述的卡環(huán)與花盤之間的貼合面是斜面，斜面的上端與管式膜元件的距離小于下端與管式膜元件的距離。

壓板和花盤之間連接固定。

壓板和花盤之間的連接固定點(diǎn)位于第二密封元件的側(cè)方。

所述的第一密封元件和/或第二密封元件的材質(zhì)是彈性材料。

所述的彈性材料是橡膠、聚四氟乙烯或者石墨。

管式膜元件的材料是NaA分子篩膜。

本發(fā)明的第二個(gè)方面：

包含有上述管式膜組件密封結(jié)構(gòu)的膜組件。

本發(fā)明的第三個(gè)方面：

上述膜組件在滲透汽化法溶劑脫水中的應(yīng)用。

所述的溶劑選自醇類溶劑、醚類溶劑、酯類溶劑、烴類溶劑中的一種或者幾種的混合。

本發(fā)明的第四個(gè)方面：

一種溶劑體系中的管式膜組件密封方法，包括：

i.將管式膜元件套于花盤上的開孔中，并在花盤3和管式膜元件之間設(shè)置卡環(huán)，在卡環(huán)與管式膜元件之間設(shè)置第一密封元件；

ii.在花盤下方設(shè)置壓板，并在壓板與花盤之間設(shè)置第二密封元件；

iii.將花盤與壓板之間固定，固定點(diǎn)位于第二密封元件的側(cè)方；

iv.將卡環(huán)與管式膜元件之間的接觸面設(shè)置為斜面，且斜面的上端與管式膜元件的距離小于下端與管式膜元件的距離。

有益效果

本發(fā)明提供的管式膜密封結(jié)構(gòu)，密封效果好，成本低，能承受高溫高壓的工況。

附圖說明

圖1是提供的管式膜密封結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是提供的另一種管式膜密封結(jié)構(gòu)示意圖。

1、管式膜元件；2、開孔；3、花盤；4、卡環(huán)、5、第一密封元件；6、壓環(huán)；7、焊接點(diǎn)；8、凹槽；9、第二密封元件；10、壓板；11、斜面；12、第一貼合面；第二貼合面。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，在權(quán)利要求和說明書中使用的序數(shù)詞例如“第一”、“第二”、“第三”等，用于修飾權(quán)利要求項(xiàng)而不是由于本身含有任何優(yōu)先、在先或一項(xiàng)權(quán)利要求的順序在另一權(quán)利要求之前或者執(zhí)行方法步驟的時(shí)間順序。但是，僅僅作為標(biāo)簽使用以區(qū)別例如帶有特定名稱的權(quán)利要求的元素與另外一個(gè)帶有相同名稱的元素（而不是用于順序性的屬于），來區(qū)分權(quán)利要求的元素。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

應(yīng)理解的是，當(dāng)一個(gè)元件被提及與另一個(gè)元件“連接”時(shí)，它可以與其他元件直接相連或者與其他元件間接相連，而它們之間插入有元件。除非有明確相反的說明，否則術(shù)語“包括”和“具有”應(yīng)理解為表述包含所列出的元件，而非排除任意其他元件。

本文使用的詞語“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他變體意欲涵蓋非排它性的包括。例如，包括列出要素的工藝、方法、物品或設(shè)備不必受限于那些要素，而是可以包括其他沒有明確列出或?qū)儆谶@種工藝、方法、物品或設(shè)備固有的要素。

更具體而言，本發(fā)明中的“上方”或類似語，是指圖1中的朝上的位置，通常這個(gè)方向上的位置在使用過程中是含有水分的溶劑相接觸。

本發(fā)明中的“下方”或類似語，是指圖1中的朝下的位置，在使用于膜組件當(dāng)中時(shí)，朝下這一側(cè)通常是組件的滲透液出口方向。

本發(fā)明中的“側(cè)方”，是用于描述花盤3和壓板10的連接點(diǎn)的位置，“側(cè)方”是指位于第二密封元件9的背向管式膜元件1的方向，在圖中它是位于偏離管式膜元件1的方向，因此稱之為側(cè)方。

實(shí)施例1

如圖1的管式膜密封結(jié)構(gòu)，主要包括管式膜元件1、花盤3、第一密封元件5、第二密封元件9、卡環(huán)4、壓環(huán)6和壓板10。花盤3上設(shè)置開孔2，開孔2的作用是將管式膜元件1套接其中，并通過密封將花盤3的上側(cè)與下側(cè)之間相互隔絕密封，管式膜元件1套接于開孔2的一段的外部套接有卡環(huán)4，管式膜元件1與卡環(huán)4之間設(shè)置有第一密封元件5，第一密封元件5的材料為彈性材料（例如橡膠）；將管式膜元件1和卡環(huán)4都嵌套于花盤3上的開孔2中之后，卡環(huán)4的作用是將第一密封元件5向管式膜元件1的管壁上壓緊，管式膜元件1的材料可以是陶瓷等。

在花盤3的下方設(shè)置有壓板10，通過壓板10的壓合作用可以將管式膜元件1壓緊并固定于開孔2中，并實(shí)現(xiàn)將膜元件的固定于組件當(dāng)中，壓板10與花盤3之間設(shè)置有壓環(huán)6，壓環(huán)6是由第一貼合面12和第二貼合面13相連接而成，第一貼合面12是與壓板10相貼合，第二貼合面13是與管式膜元件1相貼合，并且在第一貼合面12與花盤3之間還設(shè)置有第二密封元件9，第二密封元件9嵌入花盤3上的凹槽8中，第二密封元件9的材料為聚四氟乙烯材料，壓板10 起到將第一貼合面12、第二密封元件9、花盤3相互壓緊即可，通過螺栓將壓板10和花盤3進(jìn)行固定，壓板10壓在第一貼合面12的下方，使第一貼合面12與花盤3貼合，可以地到將管式膜元件1與壓板10的下方隔開密封的效果。

另外，第二貼合面13貼合于膜式膜元件1的外壁，并且第二貼合面13也與第一密封元件5相互頂緊，同時(shí)卡環(huán)4的下端與第二貼合面13之間通過焊接點(diǎn)7進(jìn)行固定，由于卡環(huán)4的下端與第二貼合面13相固定，因此如果卡環(huán)4不與花盤3相貼合時(shí)，其本身仍然具有一定的彈性，使得卡環(huán)4上端向第一密封元件2壓緊，實(shí)現(xiàn)第一密封元件2的對(duì)管式膜元件2的密封，這樣可以進(jìn)一步地使卡環(huán)4將管式膜元件1的進(jìn)行密封，起到防止泄漏的作用。

管式膜密封結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，先將第一密封元件5套在管式膜元件1外，再在第一密封元件5的下方安裝壓環(huán)6，使第二貼合面13頂緊于第一密封元件5上，接下來再將卡環(huán)4的下端與第二貼合面13通過焊接點(diǎn)7進(jìn)行焊接固定，再將第二密封元件6放置于第二貼合面12上，將管式膜元件12以及其外部的卡環(huán)4整體推入花盤1上的開孔2中，再通過壓板10將第二貼合面12壓緊于第二密封元件9上，最后使用螺栓將壓板10壓緊到花盤3上的壓環(huán)6上，使第二密封元件9被壓緊，實(shí)現(xiàn)對(duì)管式膜元件1的密封。

上述的密封結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于滲透汽化法的脫水分離過程當(dāng)中，將含有該密封結(jié)構(gòu)的膜組件進(jìn)行脫水過程時(shí)，可以采用分子篩滲透汽化管式膜，管式膜的外壁一側(cè)為料液側(cè)，而內(nèi)部為滲透?jìng)?cè)，其實(shí)可以收集透過的水。在使用時(shí)，由于第一、第二密封元件容易受到溶劑的影響，其耐久度容易降低。如在圖2中，當(dāng)花盤3與壓板10的連接點(diǎn)固定點(diǎn)位于第二密封元件9的側(cè)方時(shí)，若第二密封元件9容易老化后發(fā)生收縮，會(huì)導(dǎo)致壓板10和花盤3朝著圖中A點(diǎn)處壓緊，這樣的細(xì)微的運(yùn)動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致花盤3與卡環(huán)4之間的貼合密封性下降，如果花盤3壓緊于卡環(huán)4時(shí)，花盤3和焊接點(diǎn)7的共同作用可以更好地將第一密封元件3壓緊于管式膜元件1上，花盤3與卡環(huán)4相分離之后，將管式膜元件1密封的作用完全集中于焊接點(diǎn)7時(shí)，會(huì)使第一密封元件3的密封性顯著下降。

因此，在一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方式中，采用的是如圖2中的結(jié)構(gòu)，在花盤3與卡環(huán)4的貼合面上，設(shè)置的是斜面11，斜面11的上端相對(duì)于下端更靠近管式膜元件1。采用這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，基花盤3與壓板10的外側(cè)發(fā)生相向著A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，在斜面11處的卡環(huán)4會(huì)偏向于斜面11的上方相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而又因?yàn)槠渖戏?1更靠近管式膜元件1，因此，發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)之后，仍然可以保持卡環(huán)4與花盤3之間沿著斜面的貼合，進(jìn)而保證對(duì)第一密封元件4的焊接點(diǎn)7、花盤3的雙重壓緊，保證在溶劑環(huán)境下的密封元件的密封效果。