一種管式膜組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種管式膜組件，屬于膜分離【技術(shù)領(lǐng)域】，其主要用于滲透汽化、蒸汽滲透及氣體分離等膜分離過(guò)程。包括有筒體、料液入口、料液出口，管式膜，管式膜安裝于筒體內(nèi)，管式膜的外側(cè)是原料液側(cè)、內(nèi)側(cè)是滲透液側(cè)，原料液側(cè)與滲透液側(cè)被隔板隔開(kāi)；管式膜的內(nèi)側(cè)與滲余液出口相連通，在筒體內(nèi)的原料液流動(dòng)區(qū)域中設(shè)置有阻流部件。本實(shí)用新型的管式膜組件優(yōu)點(diǎn)在于適用于高溫高壓下滲透汽化或者蒸汽滲透過(guò)程，增大管式膜的裝填面積，有效改善液體或蒸汽的流動(dòng)狀態(tài)，提高膜的分離效率，便于拆卸維修等。
【專利說(shuō)明】一種管式膜組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種管式膜組件，屬膜分離【技術(shù)領(lǐng)域】，其主要用于滲透汽化、蒸汽滲透及氣體分離等膜分離過(guò)程。
【背景技術(shù)】
[0002]滲透汽化和蒸汽滲透作為一種新型膜分離技術(shù)，對(duì)有機(jī)溶劑和混合溶劑中微量水的脫除及廢水中少量有機(jī)污染物的分離具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；還可以同生物及化學(xué)反應(yīng)耦合，優(yōu)化工藝，提高效率。
[0003]膜組件作為滲透汽化和蒸汽滲透分離過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)備，可分為板框式、螺旋卷式、管式及中空纖維式等幾種。板框式膜組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣；螺旋卷式膜組件存在著制作工藝復(fù)雜、密封困難等問(wèn)題；中空纖維式膜組件由于存在濃差極化問(wèn)題有待進(jìn)一步優(yōu)化尺寸；管式膜組件的尺寸大于中空纖維式膜組件，并且結(jié)構(gòu)較板框式簡(jiǎn)單，便于安裝、拆卸及維修，工業(yè)應(yīng)用具有廣闊的前景。另外，滲透汽化和蒸汽滲透過(guò)程通常在高溫下操作；膜后側(cè)采用真空操作方式，要求的真空度較高；分離過(guò)程涉及到濃度很高的有機(jī)溶劑，對(duì)密封要求較高；因此，在工業(yè)過(guò)程中，需要開(kāi)發(fā)出裝填面積大，密封性及耐溫耐溶劑性好，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，拆卸方便、壽命長(zhǎng)的管式膜組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種滲透汽化或蒸汽滲透膜組件，克服傳統(tǒng)的膜組件在使用時(shí)產(chǎn)品的滲透通量不高的問(wèn)題。主要的工作原理是基于在膜組件中加裝阻擋料液流動(dòng)的部件、提高料液的湍流程度、減小濃差極化來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且需要安裝、拆卸方便，具體的技術(shù)方案是:
[0005]一種管式膜組件，包括有筒體、料液入口、料液出口，管式膜，管式膜安裝于筒體內(nèi)，管式膜的外側(cè)是原料液側(cè)、內(nèi)側(cè)是滲透液側(cè)，原料液側(cè)與滲透液側(cè)被隔板隔開(kāi)；管式膜的內(nèi)側(cè)與滲余液出口相連通，在筒體內(nèi)的原料液流動(dòng)區(qū)域中設(shè)置有阻流部件。
[0006]本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)原理:膜組件采用的筒體和管式膜皆可以采用常規(guī)的裝配方式，膜組件主要是應(yīng)用于滲透汽化或者蒸汽滲透的工藝過(guò)程。管式膜的外側(cè)為膜分離層，內(nèi)側(cè)是支撐層，其構(gòu)型可以是單管式的，也可以是多通道式的。將管式膜安裝于筒體中后，筒體上可以一邊設(shè)置料液入口，另一邊設(shè)置料液出口，使用輸送泵對(duì)待處理的料液進(jìn)行輸送后，原料液即可以沿著管式膜外側(cè)流動(dòng)。另外，管式膜的外側(cè)還設(shè)置有隔板，使原料液側(cè)與滲透液側(cè)被隔開(kāi)；為了盡量使管式膜有較多的有效過(guò)濾面積，隔板一般是設(shè)置在管式膜的兩端。在管式膜的內(nèi)側(cè)是與滲余液出口相連通的，進(jìn)行分離操作時(shí)，在滲余液出口開(kāi)啟真空，就可以使管式膜實(shí)現(xiàn)對(duì)料液中的組分的分離，原料液中中優(yōu)先透過(guò)膜層的組分會(huì)進(jìn)入到管式膜的內(nèi)側(cè)，再由真空的作用通過(guò)滲余液出口帶離膜組件。在傳統(tǒng)的方法中，待處理的料液在膜式膜的外側(cè)實(shí)現(xiàn)了組分的分離后，被截留后的組分會(huì)在管式膜的外側(cè)聚積，其濃度會(huì)升高，會(huì)形成濃差極化現(xiàn)象，進(jìn)而提高了傳質(zhì)阻力，使分離效率降低。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案中，在管式膜的外側(cè)，也就是筒體內(nèi)的原料液側(cè)加裝了阻流部件，其可以在原料液的流動(dòng)方向上干擾料液的正常流動(dòng)，當(dāng)液體經(jīng)過(guò)這個(gè)區(qū)域后，會(huì)提高湍流程度，進(jìn)而削弱了管式膜外側(cè)的濃差極化現(xiàn)象，降低了傳質(zhì)阻力，提高了分離效率。阻流部件的形狀可以采用常見(jiàn)的片狀、柱狀、錐形的部件。
[0007]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，阻流部件是板狀，板上設(shè)置有開(kāi)口，開(kāi)口的直徑大于管式膜的外徑，管式膜套接于開(kāi)口中。這樣的構(gòu)型更容易安裝，將板狀的阻流部件套在管式膜上即可，而且這種安裝方式也有利于阻流部件的固定，將其套裝在管式膜上，即可基本實(shí)現(xiàn)其的固定。
[0008]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，在上述的開(kāi)口內(nèi)側(cè)設(shè)置有密封片。密封片可以將管式膜與板狀的阻流部件卡緊，其作用一是可以進(jìn)一步地將阻流部件固定于管式膜之上，二是可以防止原料液從開(kāi)口與管式膜之間的縫隙穿過(guò)，而是從更大的范圍繞開(kāi)流過(guò)，可以更好地提高湍流程度、減小濃差極化。
[0009]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，筒體截面是圓形，阻流部件是扇形，弧邊與筒體的內(nèi)壁貼合。由于扇形弧邊與圓筒的內(nèi)壁貼合，使得原料液從這一區(qū)域是無(wú)法通過(guò)的，而扇形的弦是不與筒體相貼合的，原料液只能從這個(gè)區(qū)域通過(guò)，將料液入口、料液出口分別設(shè)置于阻流部件的兩側(cè)時(shí)，那么原料在筒體內(nèi)流動(dòng)則會(huì)形成更大程度的折流，其對(duì)于提高湍流程度的效果更好。
[0010]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，阻流部件的數(shù)量是兩個(gè)以上，相鄰的兩塊阻流部件的弧邊在筒體截面的投影位置相反。這樣就可以使原料的流動(dòng)的往返折流的效果更好。
[0011]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，管式膜在筒體內(nèi)呈平行排列，阻流部件與管式膜相互垂直。這樣的布置能夠使折流的效果更好。
[0012]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，管式膜與封頭之間的密封結(jié)構(gòu)是:在封頭的內(nèi)部設(shè)置有壓板，壓板上設(shè)置有開(kāi)口，管式膜嵌套于壓板和隔板的開(kāi)口中，在壓板的開(kāi)口的內(nèi)側(cè)開(kāi)設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)套接有環(huán)套，套環(huán)一側(cè)設(shè)置有凸椽，隔板通過(guò)卡環(huán)將內(nèi)密封環(huán)壓在套環(huán)的凸椽上，在套環(huán)的凸椽與凹槽的底邊之間設(shè)置有外密封環(huán)。
[0013]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，阻流部件上設(shè)置有固定桿，所述的固定桿的另一端設(shè)置于隔板上。固定桿的作用可以使阻擋部件更好地被固定。
[0014]本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，管式膜的外徑范圍可以為5?30_，長(zhǎng)度范圍可以為100?2000mm。隔板、壓板上開(kāi)口的大小范圍可以是7?35mm，阻流部件當(dāng)采用板式結(jié)構(gòu)時(shí)，板上的開(kāi)口的大小范圍也可以為7?35mm。
[0015]有益效果
[0016]本實(shí)用新型的管式膜組件優(yōu)點(diǎn)在于適用于高溫高壓下滲透汽化或者蒸汽滲透過(guò)程，增大管式膜的裝填面積，有效改善液體或蒸汽的流動(dòng)狀態(tài)，提高膜的分離效率，便于拆卸維修等。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是實(shí)施例1中的管式膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是實(shí)施例1中阻流部件的截面示意圖。
[0019]圖3是實(shí)施例1中壓板、管式膜與隔板之間的密封結(jié)構(gòu)的放大示意圖。[0020]其中，I是筒體；2是料液入口 ；3是料液出口 ；4是封頭；5是管式膜；6是阻流部件；7是壓板；8是隔板；9是滲余液出口 ； 10是密封結(jié)構(gòu)；11是開(kāi)口 ； 12是密封片；13是固定桿；14是外密封環(huán)；15是套環(huán)；16是內(nèi)密封環(huán)；17是卡環(huán)；18是底邊；19是凹槽；20是凸椽。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1和圖3所示，一種管式膜組件，包括有筒體1、封頭4和管式膜5，筒體I整體呈圓筒形，兩端設(shè)置有封頭4，多根管式膜5平行地安裝于筒體I中(為了使示例圖更簡(jiǎn)潔，在圖中只畫(huà)了一根管式膜)，管式膜5兩端套于隔板8中，隔板8設(shè)置于在筒體I兩側(cè)與封頭4的相交位置處，封頭4內(nèi)部設(shè)置有與管式膜5相配合的壓板7，壓板7上開(kāi)口，管式膜5超出隔板8的部分套接于套接于壓板7上的開(kāi)口，將封頭4與筒體I用法蘭固定，實(shí)現(xiàn)壓板7、隔板8之間通過(guò)密封結(jié)構(gòu)10對(duì)管式膜5的相互密封；管式膜5的外側(cè)為分離層，管式膜5的內(nèi)側(cè)與封頭4上的滲余液出口 9相連通。在筒體I的兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有料液入口 2和料液出口 3。
[0022]在筒體I內(nèi)部還安裝有阻流部件6，其平面結(jié)構(gòu)如圖2所示，阻流部件6整體呈扇形，為板狀，在阻流部件6中間開(kāi)設(shè)有多個(gè)與管式膜5相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口 11，管式膜5套接于開(kāi)口 11中，開(kāi)口 11中設(shè)置有密封片12，當(dāng)管式膜5套于開(kāi)口 11中時(shí)，密封片12可以起到密封效果，使原料液在流動(dòng)時(shí)，不從開(kāi)口 11與管式膜5之間的間隙通過(guò)，阻流部件6與管式膜5相互垂直。扇形的阻流部件6的弧邊與筒體I的內(nèi)壁貼合，只有其下部的弦邊與筒體I之間存在有缺口，原料液是從這個(gè)部位通過(guò)的。
[0023]在筒體I內(nèi)部，設(shè)置有3塊阻流部件6，阻流部件6的面積可以覆蓋全部的管式膜5，每塊阻流部件6與筒體I的空隙不在同一個(gè)截面投影位置，從圖1中看，左右兩塊的阻流部件6的弦邊在筒體I的下方，而中間的阻流部件6的弦邊上筒體I上方，這樣可以保證原料最大程度的折流。
[0024]在使用該膜組件進(jìn)行料液分離操作時(shí)，料液首先從料液入口 2進(jìn)入，然后會(huì)被左側(cè)的阻流部件阻擋而向下流動(dòng)，直至到底側(cè)的時(shí)候會(huì)從阻流部件與筒體I的空隙進(jìn)行折流，然后再向上流動(dòng)，直至再流動(dòng)到筒體I的頂部，接下來(lái)向左側(cè)流動(dòng)，如此上下反復(fù)折流，直至從料液出口離開(kāi)膜組件。與此同時(shí)，在管式膜5出口上抽真空，使原料液中的易透過(guò)組分從管式膜5上透過(guò)，進(jìn)入到滲透?jìng)?cè)，從滲余液出口 9移出。如果是按照傳統(tǒng)的膜組件，原料液在筒體I內(nèi)是沿著管式膜5的表面進(jìn)行平行流動(dòng)的，這樣對(duì)于消除膜管上的濃差極化的作用極為有限，會(huì)影響到分離效果，通過(guò)本實(shí)施例中的膜組件，原料的流動(dòng)方向是與膜管的方面相互垂直的，這樣的流動(dòng)方式就可以更好地消除濃差極化層，原料液在筒體I做往復(fù)的折回流動(dòng)就可以提高膜面料液的湍動(dòng)程度，提高分離效率；另外，由于在筒體I中安裝有多根管式膜5，管式膜5之間產(chǎn)生的原料分散流動(dòng)會(huì)彼此之間互相干擾，進(jìn)一步地提高流體的擾動(dòng)程度。
[0025]在本實(shí)施例中，板狀的阻流部件6是通過(guò)固定桿13進(jìn)行固定的，固定桿13的一端設(shè)置于隔板8上，可以進(jìn)一步使阻流部件6被固定牢固。
[0026]更優(yōu)選的密封結(jié)構(gòu)10如圖3所示，管式膜5與封頭4之間是這樣密封的:在封頭4的內(nèi)部設(shè)置有壓板7，壓板7上設(shè)置有開(kāi)口，管式膜5嵌套于壓板7和隔板8的開(kāi)口中，在壓板7的開(kāi)口的內(nèi)側(cè)開(kāi)設(shè)有凹槽19，在凹槽19內(nèi)套接有套環(huán)15，套環(huán)15 —側(cè)設(shè)置有凸椽20，隔板8通過(guò)卡環(huán)17將內(nèi)密封環(huán)16壓在套環(huán)15的凸椽20上，在套環(huán)15的凸椽20與凹槽19的底邊18之間設(shè)置有外密封環(huán)14。
[0027]采用這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，套環(huán)15、卡環(huán)17和管式膜5之間就構(gòu)成了 一個(gè)密封的空間，在這個(gè)空間內(nèi)放置了內(nèi)密封環(huán)16之后，即使壓緊壓板7和隔板8，這個(gè)內(nèi)密封圈的彈性變化的范圍僅限于密封的空間內(nèi)，使密封圈不易產(chǎn)生過(guò)度的形變而導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的損壞，內(nèi)密封圈形成了對(duì)于管式膜外側(cè)壁面的密封。最后，在凸椽與底板之間設(shè)置的外密封圈可以保證在壓緊壓板7和隔板8之后，凹槽19與管式膜5之間的良好密封。
【權(quán)利要求】
1.一種管式膜組件，包括有筒體(1)、料液入口(2)、料液出口(3)，管式膜(5)，管式膜(5)安裝于筒體⑴內(nèi)，管式膜(5)的外側(cè)是原料液側(cè)、內(nèi)側(cè)是滲透液側(cè)，原料液側(cè)與滲透液側(cè)被隔板(8)隔開(kāi)；管式膜(5)的內(nèi)側(cè)與滲余液出口(9)相連通，其特征在于:在筒體(1)內(nèi)的原料液流動(dòng)區(qū)域中設(shè)置有阻流部件(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式膜組件，其特征在于:所述的阻流部件(6)是板狀，板上設(shè)置有開(kāi)口(11)，開(kāi)口(11)的直徑大于管式膜(5)的外徑，管式膜(5)套接于開(kāi)口(11)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管式膜組件，其特征在于:所述的開(kāi)口(11)內(nèi)側(cè)設(shè)置有密封片(12)ο
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管式膜組件，其特征在于:所述的筒體(1)截面是圓形，阻流部件(6)是扇形，弧邊與筒體⑴的內(nèi)壁貼合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管式膜組件，其特征在于:相鄰的阻流部件(6)的弧邊在筒體(1)截面的投影位置相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求2~5任一項(xiàng)所述的管式膜組件，其特征在于:阻流部件(6)的數(shù)量是兩個(gè)以上，管式膜(5)在筒體(1)內(nèi)呈平行排列，阻流部件(6)與管式膜(5)相互垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式膜組件，其特征在于:所述的管式膜(5)與封頭(4)之間的密封方式是:在封頭(4)的內(nèi)部設(shè)置有壓板(7)，壓板(7)上設(shè)置有開(kāi)口，管式膜(5)嵌套于壓板(7)和隔板⑶的開(kāi)口中，在壓板(7)的開(kāi)口的內(nèi)側(cè)開(kāi)設(shè)有凹槽(19)，在凹槽(19)內(nèi)套接有套環(huán)(15)，套環(huán)( 15) —側(cè)設(shè)置有凸椽(20)，隔板(8)通過(guò)卡環(huán)(17)將內(nèi)密封環(huán)(16)壓在套環(huán)(15)的凸椽(20)上，在套環(huán)(15)的凸椽(20)與凹槽(19)的底邊(18)之間設(shè)置有外密封環(huán)(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的管式膜組件，其特征在于:阻流部件(6)上設(shè)置有固定桿(13)，所述的固定桿(13)的另一端設(shè)置于隔板(8)上。
【文檔編號(hào)】B01D63/06GK203678259SQ201320861044
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】慶珺, 王夢(mèng)麗, 顧學(xué)紅, 慶祖森 申請(qǐng)人:江蘇九天高科技股份有限公司