一種空氣隙膜蒸餾裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種空氣隙膜蒸餾裝置，屬于膜分離和化工分離技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]膜蒸餾(MD)技術(shù)是將膜技術(shù)與傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)相結(jié)合的新型液體分離技術(shù)。該技術(shù)以疏水微孔膜作為汽-液兩相分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)蒸氣壓差推動(dòng)下，水中揮發(fā)性組分以蒸汽形式透過(guò)膜孔，在組件內(nèi)部的冷側(cè)或外部的冷凝器中冷凝。在MD過(guò)程中，同時(shí)發(fā)生傳質(zhì)和傳熱，溫度極化和濃度極化均會(huì)對(duì)過(guò)程產(chǎn)生不利影響。由于MD具有操作溫度低、可利用低品位熱源和離子截留率高等優(yōu)勢(shì)，逐漸受到人們的重視。在常見的直接接觸膜蒸餾(DCMD)、真空膜蒸餾(VMD)、吹掃氣膜蒸餾(SGMD)、空氣隙膜蒸餾(AGMD)等四種膜蒸餾形式中，關(guān)于空氣隙膜蒸餾的研究較多?？諝庀赌ふ麴s是在冷熱料液之間引入一層空氣隙，透過(guò)膜孔的蒸汽穿越空氣隙，在氣隙另一側(cè)的冷凝板表面冷凝。由于冷料液和產(chǎn)水被冷凝板隔開，冷料液可以用待處理的料液來(lái)回收蒸汽潛熱?？諝庀兜拇嬖?，大大降低了膜的直接熱傳導(dǎo)損失，從而使膜蒸過(guò)程餾具有最高的熱能利用效率。
[0003]常見的空氣隙膜蒸餾組件有中空纖維式和平板式。由于中空纖維式空氣隙膜蒸餾組件中空氣隙難以穩(wěn)定存在，而可選擇的性能優(yōu)良的中空纖維疏水膜很少，同時(shí)中空纖維空氣隙膜組件制作復(fù)雜，因此多數(shù)中空纖維空氣隙膜蒸餾仍處于實(shí)驗(yàn)室水平。與此相比，板式空氣隙膜蒸餾由于其空氣隙便于控制、組裝方便、所使用的平板膜價(jià)格低廉，因此在實(shí)際應(yīng)用中越來(lái)越受到重視。然而，傳統(tǒng)的板式空氣隙膜蒸餾裝置也具有占地面積大和膜面積小等缺點(diǎn)。專利CN201420519010.1和CN200420049655.X均報(bào)道了利用多個(gè)并聯(lián)的料液隔板來(lái)增大膜面積和減小占地面積；為了提高熱能的利用率，吸收蒸汽潛熱的冷料液需要外部換熱器加熱后作為熱料液返回膜組件，因而增加了輔助設(shè)備。料液隔板需要添加額外的湍急件來(lái)削弱溫度極化，所用微孔疏水膜需要單獨(dú)的支撐板來(lái)支撐，因此，由于湍急件和支撐板的存在，膜組件的組裝難度增加?？梢姡槍?duì)現(xiàn)有板式空氣隙膜蒸餾組件及裝置的缺陷，繼續(xù)開發(fā)新型、高效、便捷的板式空氣隙MD裝置具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型即根據(jù)以上現(xiàn)存MD的不足，提供一種空氣隙MD裝置，主要包括膜蒸餾膜堆、換熱裝置和夾緊裝置；膜蒸餾膜堆由一定數(shù)目的交錯(cuò)排列的熱料液隔板、微孔疏水膜、冷凝板和冷料液隔板組成；換熱裝置由第一級(jí)熱工質(zhì)隔板、第二級(jí)熱工質(zhì)隔板、第一級(jí)冷工質(zhì)隔板、第二級(jí)冷工質(zhì)隔板和換熱板組成，熱工質(zhì)隔板和冷工質(zhì)隔板被換熱板隔開，換熱裝置位于膜蒸餾膜堆的一側(cè)；夾緊裝置由左夾緊板、右夾緊板和若干個(gè)螺桿組成，位于膜蒸餾膜堆和換熱裝置的兩端。其特征在于:所述熱料液隔板、微孔疏水膜、冷凝板和冷料液隔板都設(shè)置有熱料液進(jìn)口、熱料液出口、產(chǎn)水出口、冷料液進(jìn)口和冷料液出口 ；所述熱料液隔板的熱料液進(jìn)口處、熱料液出口處和產(chǎn)水出口處設(shè)置有水流分布暗道，所述冷料液隔板的冷料液進(jìn)口處、冷料液出口處和產(chǎn)水出口處設(shè)置有水流分布暗道；所述膜蒸餾膜堆和換熱裝置之間有換向板，所述換向板設(shè)置有冷料液出口、熱料液進(jìn)口和熱料液流道，所述熱料液流道位于冷料液出口和熱料液進(jìn)口之間，所述熱料液流道靠近冷料液隔板的一側(cè)設(shè)置有下底板；所述左夾緊板上設(shè)置有冷料液進(jìn)口、熱料液出口、產(chǎn)水出口和螺栓孔，所述右夾緊板上有熱工質(zhì)進(jìn)口、熱工質(zhì)出口和螺栓孔。
[0005]所述冷凝板靠近微孔疏水膜一側(cè)的表面上，設(shè)置有多個(gè)鋸齒狀的豎直溝槽，溝槽的槽頂與冷凝板表面相平，溝槽的深度即為空氣隙的厚度，溝槽和產(chǎn)水出口之間設(shè)置有水流分布暗道。
[0006]所述換熱板兩側(cè)的表面設(shè)置有多個(gè)鋸齒狀的水平溝槽，溝槽的槽底與換熱板表面相平，溝槽的深度不超過(guò)工質(zhì)隔板厚度的二分之一。
[0007]所述冷熱料液隔板兩側(cè)的表面，設(shè)置多個(gè)鋸齒狀的水平溝槽，溝槽的槽頂略低于料液隔板的表面，水平溝槽靠近水流分布暗道的位置設(shè)置有緩沖坡。
[0008]所述膜蒸餾膜堆的冷料液出口與換熱裝置的冷工質(zhì)進(jìn)口通過(guò)換向板的冷料液出口連接，膜蒸餾膜堆的熱料液進(jìn)口與換熱裝置的冷工質(zhì)出口通過(guò)換向板的熱料液進(jìn)口和熱料液流道連接，冷料液作為冷工質(zhì)進(jìn)入換熱裝置，冷工質(zhì)作為熱料液返回膜蒸餾膜堆。
[0009]所述料液隔板、工質(zhì)隔板和換向板均采用耐熱、耐酸堿腐蝕的聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)材質(zhì)，冷凝板和換熱板均采用導(dǎo)熱性能優(yōu)良的金屬板材質(zhì)。
[0010]實(shí)用新型的有益效果為:一種空氣隙膜蒸餾裝置，通過(guò)在膜蒸餾裝置內(nèi)部引入換熱裝置，有效解決傳統(tǒng)膜蒸餾因外部換熱導(dǎo)致的占地面積大和輔助設(shè)備多等問題；根據(jù)處理料液量的要求，可增加料液隔板和工質(zhì)隔板的數(shù)量，在單個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)多個(gè)料液隔板和工質(zhì)隔板并聯(lián)工作，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小和組裝方便等優(yōu)點(diǎn)；冷凝板設(shè)置有多個(gè)鋸齒狀的豎直溝槽，溝槽的深度即為空氣隙的厚度，在縮短空氣隙厚度的同時(shí)，有效增大了蒸汽的冷凝面積，另外冷凝板溝槽的槽頂，為疏水膜提供支撐，無(wú)需支撐板；料液隔板和換熱板的表面設(shè)置有多個(gè)鋸齒狀的水平溝槽，料液或工質(zhì)垂直流過(guò)溝槽，料液和工質(zhì)可以在較低的流速下實(shí)現(xiàn)湍流，有效削弱了溫差極化和濃差極化現(xiàn)象，有利于膜通量的提高和冷熱工質(zhì)的熱交換；膜蒸餾膜堆的冷料液吸收熱料液的蒸汽潛熱，然后作為冷工質(zhì)進(jìn)入換熱裝置，通過(guò)加熱后作為熱料液返回到膜蒸餾膜堆，整個(gè)膜蒸餾裝置僅需冷料液栗和熱工質(zhì)栗，無(wú)需熱料液栗，減小了輔助設(shè)備和能耗。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為利用空氣隙膜蒸餾裝置組裝示意圖；
[0012]圖2為空氣隙膜蒸餾裝置的水流布置圖；
[0013]圖3為冷料液隔板結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖4為冷料液隔板的1-1局部剖面放大圖；
[0015]圖5為冷料液隔板的2-2剖面圖；
[0016]圖6為冷凝板結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖7為冷凝板的3-3剖面圖；
[0018]圖8為換熱板結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖9為換熱板的4-4剖面圖；
[0020]圖10為第一級(jí)冷工質(zhì)隔板結(jié)構(gòu)圖；[0021 ] 圖11為第二級(jí)冷工質(zhì)隔板結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖12為換向板結(jié)構(gòu)圖。
[0023]如圖，1-冷料液進(jìn)口、2-熱料液出口、3-產(chǎn)水出口、4-左夾緊板、5-熱料液隔板、6-微孔疏水膜、7-冷凝板、8-冷料液隔板、9-換向板、10-第二級(jí)冷工質(zhì)隔板、11-換熱板、12-第一級(jí)熱工質(zhì)隔板、13-第一級(jí)冷工質(zhì)隔板、14-第二級(jí)熱工質(zhì)隔板、15-右夾緊板、16-熱工質(zhì)進(jìn)口、17-熱工質(zhì)出口、18-螺栓孔、19-熱料液進(jìn)口、20-冷料液出口、21-蓋板、22-下底板、23-圓柱凸臺(tái)、24-緩沖坡、25-水平溝槽、26-槽頂、27-槽底、28-蓋板、29-豎直溝槽、30-冷工質(zhì)進(jìn)口、31-熱工質(zhì)收集口、32-冷工質(zhì)收集口、33-冷工質(zhì)出口、34-熱料液流道。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本實(shí)用新型的附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0025]本實(shí)用新型所提供的空氣隙膜蒸餾裝置，主要包括膜蒸餾膜堆、換熱裝置和夾緊裝置。膜蒸餾膜堆由交錯(cuò)排列的熱料液隔板5、微孔疏水膜6、冷凝板7和冷料液隔板8組成；換熱裝置由第一級(jí)熱工質(zhì)隔板12、第二級(jí)熱工質(zhì)隔板14、第一級(jí)冷工質(zhì)隔板13、第二級(jí)冷工質(zhì)隔板10和換熱板11組成，熱工質(zhì)隔板和冷工質(zhì)隔板被換熱板11隔開，換熱裝置位于膜蒸餾膜堆的一側(cè)；夾緊裝置由左夾緊板4、右夾緊板15和若干個(gè)螺桿組成，位于膜蒸餾膜堆和換熱裝置的兩端。所述熱料液隔板5的熱料液進(jìn)口 19處、熱料液出口 2處和產(chǎn)水出口 3處設(shè)置有水流分布暗道，所述冷料液隔板8的冷料液進(jìn)口 I處、冷料液出口 20處和產(chǎn)水出口 3處設(shè)置有水流分布暗道；所述膜蒸餾膜堆和換熱裝置之間有換向板9，所述換向板9設(shè)置有冷料液出口 20、熱料液進(jìn)口 19和熱料液流道34，所述熱料液流道34位于冷料液出口和熱料液進(jìn)口之間，熱料液流道34靠近冷料液隔板的一側(cè)設(shè)置有下底板；所述左夾緊板4上設(shè)置有冷料液進(jìn)口 1、熱料液出口 2、產(chǎn)水出口 3和螺栓孔18，所述右夾緊板上有熱工質(zhì)進(jìn)口 16、熱工質(zhì)出口 17和螺栓孔18。
[0026]冷凝板7靠近微孔疏水膜5 —側(cè)的表面上設(shè)置有多個(gè)鋸齒狀的豎直溝槽29。豎直溝槽29的深度即為空氣隙的厚度，豎直溝槽29的存在提供了穩(wěn)定的空氣隙；豎直溝槽29的槽頂26與冷凝板7的表面相平；豎直溝槽29通過(guò)水流分布暗道與產(chǎn)水出口 3相連，從而便于產(chǎn)水沿著溝槽29流入產(chǎn)水出口 3。溝槽29的存在有效增大了蒸汽的冷凝面積，冷凝面積為傳統(tǒng)冷凝板的2-3