專利名稱：一種多管程無(wú)機(jī)分離膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于單管或多管的多管程無(wú)機(jī)分離膜組件。
技術(shù)背景
有機(jī)溶劑的脫水或水中脫有機(jī)溶劑是目前膜分離研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。十多年來(lái)，應(yīng)用該技術(shù)脫除有機(jī)溶劑或混合溶劑中的水以及從廢水、廢氣中回收有機(jī)溶劑已經(jīng)成為一種新的工藝技術(shù)，在石油化工及相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能降耗，促進(jìn)傳統(tǒng)工藝的技術(shù)提升改造中發(fā)揮了重要的作用，充分顯示出作為“清潔工藝”的優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力。有機(jī)溶劑脫水分離在液(氣)體混合物中組分蒸汽分壓差的推動(dòng)下，利用組分通過(guò)致密膜對(duì)進(jìn)料物種的選擇性和擴(kuò)散速度的不同實(shí)現(xiàn)分離的過(guò)程，其突出優(yōu)點(diǎn)是能夠以低的能耗實(shí)現(xiàn)蒸餾、萃取和吸收等傳統(tǒng)方法難以完成的分離任務(wù)。與蒸餾等傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，膜組件的分離具有高效、能耗低、操作方便、便于放大等優(yōu)點(diǎn)。特別適于有機(jī)溶劑及混合溶劑中微量水的脫除、 廢水中少量有機(jī)污染物的分離及水溶液中高價(jià)值有機(jī)組分的回收具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。膜組件脫水分離還可以同生物及化學(xué)反應(yīng)藕合，構(gòu)成膜反應(yīng)器，將反應(yīng)生成物不斷脫除，使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率明顯提高。根據(jù)不同的體系，膜組件的分離技術(shù)的應(yīng)用主要集中在有機(jī)溶劑脫水、水中脫除有機(jī)物的分離兩個(gè)方面。分離原理不受熱力學(xué)平衡限制，它取決于膜和滲透物組分之間的相互作用，因而特別適合于恒沸物或近沸物體系的分離。酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率受熱力學(xué)控制。及時(shí)有效的移除其中一種組分，能破平衡使反應(yīng)向酯化反應(yīng)方向進(jìn)行。膜催化酯化反應(yīng)與滲透蒸發(fā)同時(shí)進(jìn)行，可以有效提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，并且回收有價(jià)值的物質(zhì)。
一般情況下，膜分離裝置是將一個(gè)膜組件或數(shù)個(gè)組件連在一體，原料組分預(yù)熱到一定的溫度后進(jìn)入膜組件，隨著物料在管路中的流動(dòng)及物料的汽化，會(huì)損失大量的熱量，因而導(dǎo)致膜分離效率的降低，如要保持原有的分離效果，需額外的補(bǔ)充換熱器，這樣會(huì)增加溫度的極化現(xiàn)象，從而也會(huì)導(dǎo)致膜分離效率，設(shè)備的運(yùn)行成本及能耗大幅度上升。膜組件的溶劑分離是一個(gè)傳質(zhì)及和傳熱同時(shí)存在的分離過(guò)程，與其它過(guò)程類似，有著濃度極化和溫度極化、膜管的兩端的溫度不一致的現(xiàn)象，所以膜的接觸面上物料的流動(dòng)方式及流動(dòng)狀態(tài)是影響膜分離效率的直接影響因素，增加物料的流動(dòng)程度，保證流體在膜面上分布更均勻，為了降低膜分離過(guò)程中的溫度極化和濃度極化現(xiàn)象，分離膜組件的設(shè)計(jì)尤為重要。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)有機(jī)溶劑和水的分離過(guò)程中溫度不穩(wěn)定及物料分布不均勻的現(xiàn)象導(dǎo)致膜分離效率降低及能耗增加等技術(shù)問(wèn)題，提出了一種多管程無(wú)機(jī)分離膜組件。
本發(fā)明提供的一種多管程無(wú)機(jī)分離膜組件，由管式膜管、花盤(pán)板、管板、外殼和封蓋組成，所述外殼為橫臥的中空柱狀體，外殼的左右兩端分別設(shè)有所述管板，管板的邊緣將外殼的兩邊出口密封，在兩端的管板內(nèi)側(cè)、隔一小段距離分別設(shè)有和管板平行的所述花盤(pán)板，所述花盤(pán)板的外徑和外殼的內(nèi)徑相適應(yīng)，或是花盤(pán)板的外緣與外殼相連，管板和花盤(pán)板上分別設(shè)有若干孔，一個(gè)或一個(gè)以上的管式膜管穿過(guò)兩塊花盤(pán)板及管板上的孔，擱置在兩塊花盤(pán)板及管板上，每個(gè)管式膜管的兩端伸出兩塊管板外，管式膜管的兩端分別套上與膜管直徑相當(dāng)?shù)拿芊馊?，將管式膜管固定在管板之間，并用螺母壓緊密封圈；所述封蓋和外殼的左右兩端密封連接，在其中一端的封蓋上設(shè)有抽真空口 ；在多管程無(wú)機(jī)分離膜組件的兩端，管板和花盤(pán)板之間的空間構(gòu)成物料分程腔，在外殼的下方和物料分程腔位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有進(jìn)料口，在外殼的上方和物料分程腔位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有料液出口，在物料分程腔內(nèi)的管式膜管的套管上、下端開(kāi)有直徑為5 IOmm的滲透孔，在物料分程腔內(nèi)間隔設(shè)置有擋板，擋板的兩端分別連接管板和花盤(pán)板，隔斷物料上下的直接流通，改變物料流向；在外殼的上方兩個(gè)花盤(pán)板之間位置設(shè)有熱介質(zhì)進(jìn)口，在外殼的下方兩個(gè)花盤(pán)板之間位置設(shè)有冷凝水出口。
所述管式膜管是指膜管外設(shè)有套管的膜管。所述管式膜管為無(wú)機(jī)膜，膜管數(shù)量為 1 500根。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，進(jìn)料口配置與物料進(jìn)管直徑相同的防沖板。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，加熱介質(zhì)進(jìn)口配置與加熱介質(zhì)進(jìn)管直徑相同的防沖板。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在外殼內(nèi)的熱介質(zhì)進(jìn)口和冷凝水出口之間設(shè)有一個(gè)或以上的折流板，折流板在外殼內(nèi)垂直向上或向下延伸，將熱介質(zhì)進(jìn)口和冷凝水出口之間的水平空間分隔為兩段或兩段以上隔斷，使熱介質(zhì)在熱介質(zhì)進(jìn)口和冷凝水出口之間呈S形流通，均勻加熱膜管的套管。所述加熱介質(zhì)為熱水、蒸汽或?qū)嵊?，其流?dòng)方式采用折流式，使加熱介質(zhì)在組件中的分布更均勻。
本發(fā)明中，物料由有機(jī)液進(jìn)口進(jìn)入，通過(guò)套管上開(kāi)的直徑滲透孔進(jìn)入管式膜管，并沿著套管的內(nèi)側(cè)與膜管的外側(cè)之間流動(dòng)，通過(guò)物料分程腔中間的擋板來(lái)改變流向，同時(shí)進(jìn)行熱交換過(guò)程，滲透余液通過(guò)料液出口流出料腔，進(jìn)入下一級(jí)組件。管式膜管采用恒溫加熱介質(zhì)，與管式膜管管的套管相接觸，供給組分汽化所需的熱量，滲透組分由出口真空抽出； 加熱介質(zhì)進(jìn)入膜組件沿折流板進(jìn)行擴(kuò)散，均勻加熱膜管的套管，冷凝水由組件外殼中的出口排出。本發(fā)明具有分離效率高、低能耗、傳熱均勻且穩(wěn)定、同時(shí)機(jī)械強(qiáng)度適應(yīng)性較好等優(yōu)點(diǎn)O


圖1為膜組件的剖面圖； 圖2為膜管密封結(jié)構(gòu)的剖面圖；其中1-封蓋；2-膜管；3-密封圈；4-管板；5-料液出口 ；6-花盤(pán)；7-外殼；8-套管； 9-折流板；10-熱介質(zhì)進(jìn)口 ； 11-物料分程腔；12-法蘭螺栓；13-抽真空口 ； 14-分程隔板; 15-集液腔殼；16-冷凝水出口 ；17-進(jìn)料口 ；18-進(jìn)料防沖分程隔板；19-絲頭；20-密封圈； 21-螺母；23-密封腔；24-真空腔；25-滲透孔。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1如圖ι所示，一種多管程無(wú)機(jī)分離膜組件，由管式膜管2、花盤(pán)板6、管板4、外殼7和封4蓋1組成，外殼7為橫臥的中空柱狀體，外殼7的左右兩端分別設(shè)有管板4，管板4的邊緣將外殼7的兩邊出口密封。在兩端的管板內(nèi)側(cè)、隔一小段距離分別設(shè)有和管板平行的花盤(pán)板6，花盤(pán)板6的外緣與外殼7連為一體，管板4和花盤(pán)板7上分別設(shè)有若干相對(duì)應(yīng)的孔，一個(gè)或一個(gè)以上的管式膜管2穿過(guò)兩塊花盤(pán)板6及管板4上的孔，擱置在兩塊花盤(pán)板6及管板4上，每個(gè)管式膜管2的兩端伸出兩塊管板外。管板4的一端由密封圈3與封蓋1通過(guò)螺栓組件形成一個(gè)密封腔23，另一側(cè)管板同樣形成一個(gè)真空腔M，留有一抽真空口 13。在多管程無(wú)機(jī)分離膜組件的兩端，管板4和花盤(pán)板6之間的空間構(gòu)成物料分程腔11，在外殼7 的下方和物料分程腔11位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有進(jìn)料口 17，進(jìn)料口 17配置與物料進(jìn)管直徑相同的防沖板18。在外殼7的上方和物料分程腔位置11對(duì)應(yīng)處設(shè)有料液出口 5。在物料分程腔 11內(nèi)的管式膜管的套管上、下端開(kāi)有直徑為5 IOmm的滲透孔25，在物料分程腔內(nèi)間隔設(shè)置有分程隔板14，分程隔板14的兩端分別連接管板4和花盤(pán)板6。在外殼7的上方兩個(gè)花盤(pán)板6之間位置設(shè)有熱介質(zhì)進(jìn)口 10，加熱介質(zhì)進(jìn)口 10配置與加熱介質(zhì)進(jìn)管直徑相同的防沖板18。在外殼的下方兩個(gè)花盤(pán)板之間位置設(shè)有冷凝水出口 16。
如圖2所示，膜管穿過(guò)兩塊管板，在膜管2的兩端分別設(shè)置絲頭19，并在絲頭19 上套上2個(gè)與膜管直徑相當(dāng)?shù)拿芊馊?0，將無(wú)機(jī)分離膜管固定于兩個(gè)管板之間，螺母21壓緊密封圈，形成兩側(cè)管板和花盤(pán)板之間的兩個(gè)空間體系，管板上孔的分別與花盤(pán)板上的孔分布相對(duì)應(yīng)。
物料由有機(jī)液進(jìn)口 17進(jìn)入物料分程腔11，通過(guò)套管8上開(kāi)的直徑為5 IOmm的滲透孔，然后沿著套管的內(nèi)側(cè)與膜管的外側(cè)之間流動(dòng)，通過(guò)物料分程腔11中間的分程隔板來(lái)改變流向，同時(shí)進(jìn)行熱交換過(guò)程，滲透余液通過(guò)料液出口 5流出料腔，進(jìn)入下一級(jí)組件。
圖1中兩塊管板中間豎直排列著兩塊相同的花盤(pán)6，花盤(pán)板端左側(cè)與組件外殼7相連，右側(cè)分別與兩個(gè)集液腔殼15相連，中間穿插數(shù)根的套管8，與兩端的花盤(pán)相連。無(wú)機(jī)分離膜管2的數(shù)量為230根，套管上4塊穿插的折流板9，折流板等距離排布。外殼上設(shè)有蒸汽進(jìn)口 10，進(jìn)入部件中的蒸汽沿折流板9進(jìn)行擴(kuò)散，冷凝水由組件外殼出口 16排出。管板 4與集液腔殼15相連分別形成物料的物料分程腔11，在進(jìn)料口處布有物料的防沖板。物料進(jìn)入進(jìn)料腔后，沿著套管的內(nèi)側(cè)與膜管的外側(cè)之間流動(dòng)，直至料液出口 5流出。
權(quán)利要求
1.一種多管程無(wú)機(jī)分離膜組件，由管式膜管、花盤(pán)板、管板、外殼和封蓋組成，其特征是，所述外殼為橫臥的中空柱狀體，外殼的左右兩端分別設(shè)有所述管板，管板的邊緣將外殼的兩邊出口密封，在兩端的管板內(nèi)側(cè)、隔一小段距離分別設(shè)有和管板平行的所述花盤(pán)板，所述花盤(pán)板的外徑和外殼的內(nèi)徑相適應(yīng)，或是花盤(pán)板的外緣與外殼相連，管板和花盤(pán)板上分別設(shè)有若干孔，一個(gè)或一個(gè)以上的管式膜管穿過(guò)兩塊花盤(pán)板及管板上的孔，擱置在兩塊花盤(pán)板及管板上，每個(gè)管式膜管的兩端伸出兩塊管板外，管式膜管的兩端分別套上與膜管直徑相當(dāng)?shù)拿芊馊?，將管式膜管固定在管板之間，并用螺母壓緊密封圈；所述封蓋和外殼的左右兩端密封連接，在其中一端的封蓋上設(shè)有抽真空口 ；在多管程無(wú)機(jī)分離膜組件的兩端，管板和花盤(pán)板之間的空間構(gòu)成物料分程腔，在外殼的下方和物料分程腔位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有進(jìn)料口，在外殼的上方和物料分程腔位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有料液出口，在物料分程腔內(nèi)的管式膜管的套管上、下端開(kāi)有直徑為5 IOmm的滲透孔，在物料分程腔內(nèi)間隔設(shè)置有擋板，擋板的兩端分別連接管板和花盤(pán)板，隔斷物料上下的直接流通，改變物料流向；在外殼的上方兩個(gè)花盤(pán)板之間位置設(shè)有熱介質(zhì)進(jìn)口，在外殼的下方兩個(gè)花盤(pán)板之間位置設(shè)有冷凝水出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多管程無(wú)機(jī)分離膜組件，其特征是，所述管式膜管為無(wú)機(jī)膜， 膜管數(shù)量為1 500根。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多管程無(wú)機(jī)分離膜組件，其特征是，所述進(jìn)料口配置與物料進(jìn)管直徑相同的防沖板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多管程無(wú)機(jī)分離膜組件，其特征是，所述加熱介質(zhì)進(jìn)口配置與加熱介質(zhì)進(jìn)管直徑相同的防沖板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多管程無(wú)機(jī)分離膜組件，其特征是，在外殼內(nèi)的熱介質(zhì)進(jìn)口和冷凝水出口之間設(shè)有一個(gè)或以上的折流板，折流板在外殼內(nèi)垂直向上或向下延伸，將熱介質(zhì)進(jìn)口和冷凝水出口之間的水平空間分隔為兩段或兩段以上隔斷，使熱介質(zhì)在熱介質(zhì)進(jìn)口和冷凝水出口之間呈S形流通。
全文摘要
一種多管程無(wú)機(jī)分離膜組件，由管式膜管、花盤(pán)板、管板、外殼和封蓋組成，花盤(pán)板的外徑和外殼的內(nèi)徑相適應(yīng)，管板和花盤(pán)板上分別設(shè)有若干孔，管式膜管穿過(guò)兩塊花盤(pán)板及管板上的孔，擱置在兩塊花盤(pán)板及管板上，管式膜管固定在管板之間；所述封蓋和外殼的左右兩端密封連接，在其中一端的封蓋上設(shè)有抽真空口；在多管程無(wú)機(jī)分離膜組件的兩端，管板和花盤(pán)板之間的空間構(gòu)成物料分程腔，在外殼的下方和物料分程腔位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有進(jìn)料口，在外殼的上方和物料分程腔位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有料液出口，在物料分程腔內(nèi)的管式膜管的套管上、下端開(kāi)有滲透孔，在物料分程腔內(nèi)間隔設(shè)置有擋板；在外殼的上方兩個(gè)花盤(pán)板之間位置設(shè)有熱介質(zhì)進(jìn)口，在外殼的下方設(shè)有冷凝水出口。
文檔編號(hào)B01D63/06GK102512962SQ20111043586
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者丁曉斌, 相里粉娟, 趙祥強(qiáng), 邢衛(wèi)紅 申請(qǐng)人:南京九思高科技有限公司