一種恆溫膜組件的製作方法
2023-04-30 11:35:01
專利名稱：一種恆溫膜組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種膜組件，具體地說涉及一種恆溫膜組件。
技術背景膜組件是進行液體或氣體分離的常用器件之一。較典型的如歐洲專利EP1563894A1報導的膜組件(如圖3所示)其中Fl和F3分別為待分離 液體(或氣體)的進口和出口； F2為滲透物出口，膜管一端封死， 一端在 法蘭21b上密封，套管131的上部留有開口 133，採用套管式結構可以有效 地促進湍流，克服分離過程中濃差極化的負面影響，但是該膜組件不能夠 實現在組件內部供熱，所以當應用於滲透汽化分離時(需要外源供熱)， 會出現沿物料流動方向的溫度降以及明顯的垂直與膜面的溫差極化，導致 透量降低。又如圖4所示，為文獻報導("Tubular畫typepervaporation module with zeolite NaA membrane" ， M. Kondo， M. Komori， H. Kita， K. Okamoto， 《/ow/77a/ o/Mew6ra"e5Wewe, 133 (1997) 1)的膜組件的結構圖其中Fl和F3分別 為待分離液體(或氣體)的進口和出口， F2為滲透物出口，膜管3兩端分 別密封在法蘭2a、 2b上，殼體內部設有折流板5以促進湍流，克服分離過 程中濃差極化的影響，但是折流板、分離膜管以及殼體之間的間隙都會導 致流體短路，導致膜組件內物料的流動狀態變差，從而引起透量的降低。 並且，該膜組件也不能夠實現在組件內部供熱。
發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠實現在組件內部供熱的恆溫膜組件。 本發明提供了一種恆溫膜組件，其為管殼l結構由法蘭2和3、上封頭4、下封頭5、滲透物出口 6、原料進口 7、原料出口 8、加熱介質進口 9、 加熱介質出口IO、隔離管板11和12、套管13、分離膜管14組成；其中管殼1兩端分別通過法蘭2、 3連接一上封頭4和下封頭5，上封 頭4和下封頭5連接滲透物出口 6;原料進口7、出口8和加熱介質的進口9、出口10位於管殼上；兩個隔離管板11和12垂直於軸線平行地位於管殼內，將管殼內的空 間分隔成三個獨立空間A、 B、 C，原料進口和出口分別與靠管殼兩端的空 間A和C相通，加熱介質進口和出口與中間的空間B相通；套管13沿軸線平行排列在管殼內，各套管的兩端固定在隔離管板上的 圓孔中，使原料進口和出口通過套管相通；分離膜管14安裝在套管13內，分離膜管的兩端分別固定在管殼的兩端；分離膜管與套管之間有間隙，使分離後的滲透物經分離膜管內徑從管 殼的開口端流出；各套管間之有間隙，加熱介質流經管殼腔的套管間隙， 對膜組件進行加熱。本發明提供的恆溫膜組件，所述套管13的數目為1-500個。本發明提供的恆溫膜組件，所述原料進口 7安裝進料檔板，目的是減 少原料對進口處分離膜管14的衝擊磨損。本發明提供的恆溫膜組件，所述管殼兩端、上封頭、下封頭、原料進 口、原料出口、加熱介質進口、加熱介質出口和滲透物出口安裝有法蘭。
本發明提供的恆溫膜組件，所述管殼的兩端為開口。本發明提供的恆溫膜組件，所述管殼的一端為密封端，另一端為開口。 本發明的恆溫膜組件在進行液體或氣體分離時，其加熱介質經過管殼內的套管，對膜組件進行恆溫。本發明是在現有的膜組件基礎上增加了加熱介質的進、出口，實現了對膜組件內部供熱，使膜組件恆溫，克服了現有膜組件由於溫度降及明顯的垂直於膜面的溫差極化導致透量降低的缺點。
圖1為本發明恆溫膜組件的剖視圖； 圖2為圖1沿A'-A'線的剖視圖； 圖3和圖4為背景技術中膜組件的示意圖。
具體實施方式
本發明的恆溫膜組件(如圖l)為一管殼l,該管殼由法蘭2和3、上 封頭4、下封頭5、滲透物出口6、原料進口7、原料出口8、加熱介質進口 9、加熱介質出口IO、隔離管板11和12、套管13、分離膜管14組成。管殼兩端分別通過法蘭2、 3連接上封頭4和下封頭5，其中上封頭4 和下封頭5分別連接滲透物出口6。實際應用中，當分離膜管的長度不是很 長時，上下封頭4和5也可以設為一端為開口連接滲透物出口，另一端為 密封(圖l給出的是上封頭4連接滲透物出口，下封頭5為密封端)。管 殼1的側面安裝有原料(該原料為待分離的液體或氣體)進口 7、原料出口 8和加熱介質進口 9、加熱介質出口 10。管殼兩端、上封頭、下封頭、原料進口、原料出口、加熱介質進口、 加熱介質出口以及滲透物出口均有法蘭，以便與其它設備相連接。管殼l內部垂直於管殼軸線平行地安裝有兩個隔離管板ll、 12，將管 殼1的內部分隔成三個空間A、 B和C，其中空間A為隔離管板11與上封 頭4之間形成的空間，空間B為兩個隔離管板11和12之間形成的空間， 空間C為隔離管板12與下封頭5之間形成的空間。原料進口 7和原料出口 8分別在空間A和空間C的位置；加熱介質進口 9和加熱介質出口 10分別 在空間B的位置。兩個隔離管板11和12上對稱地有數個圓孔(該圓孔未 在圖中示出)。管殼1內部沿軸線平行地安裝有1~500個套管13,每一個套管13兩端 分別對應地插設固定(如焊接等)在隔離管板ll、 12的圓孔中，套管與圓 孔的接觸處為密封處理。每一個套管13中間均插設分離膜管14，該分離膜 管14的一端密封固定在下封頭5處，另一端固定在上封頭4。每個套管13 之間以及套管13與分離膜管14之間設有間隙，相互不接觸，具體安裝後 的剖面見圖2所示(為簡明起見，圖1中只繪出了一個套管和插設在該套 管中的分離膜管14)。原料從原料進口 7進入管殼1內的空間A中，由於隔離管板11的阻擋， 原料經過套管13流至空間C，由原料出口 8流出。在流經套管13時，滲 透物透過分離膜管14，由上封頭4的滲透物出口6流出，達到分離的目的。與背景技術不同的是，本發明將管殼1內的空間B作為加熱介質流經 的空間。在進行液體或氣體分離時，已達到預定溫度的加熱介質經加熱介 質進口 9進入管殼1的空間B，對包覆在加熱介質中的套管13進行熱交換， 冷卻的加熱介質從加熱介質出口 IO流出重新加熱並繼續循環，以實現對膜組件的恆溫。為監測加熱介質的溫度，可在空間C安裝溫度計15。實際實施時，為提高原料在套管13中的湍流，可以將兩個隔離管板11、 12的位置儘量靠向管殼的兩端，以增加空間B的長度。同時，為增加原料 和加熱介質在管殼1內沿各自路徑流動時產生的效果，最好是將原料進、 出口以及加熱介質進、出口開設在膜組件的對應兩側和對應兩端。另外， 在管殼1內位於原料進口 7位置處垂直地安裝一檔板16，以減少原料對進 口處分離膜管的衝擊磨損，該檔板16較理想地為一圓弧狀，安裝時圓弧頂 朝向原料進口7。本發明在技術特徵是在公知技術基礎上增加了加熱介質的進、出口， 因此以上沒有對公知技術部分作過多的描述，如分離膜管與上封頭和下封 頭的連接、上封頭與滲透物出口的連接等。
權利要求
1、一種恆溫膜組件，其特徵在於該恆溫膜組件的結構為管殼1由法蘭2和3、上封頭4、下封頭5、滲透物出口6、原料進口7、原料出口8、加熱介質進口9、加熱介質出口10、隔離管板11和12、套管13、分離膜管14組成；其中管殼1兩端分別通過法蘭2、3連接一上封頭4和下封頭5，上封頭4和下封頭5連接滲透物出口6；兩個隔離管板11和12垂直於軸線平行地位於管殼內，將管殼內的空間分隔成三個獨立空間A、B、C，原料進口7和出口8分別與空間A和C相通，加熱介質進口9和出口10與空間B相通；套管13沿軸線平行排列在管殼內，各套管的兩端固定在隔離管板上的圓孔中；分離膜管14安置在套管13內，其兩端分別固定在管殼的兩端；分離膜管與套管、各套管間有間隙。
2、 按照權利要求1所述恆溫膜組件，其特徵在於所述加熱介質的進 出口位於管殼上。
3、 按照權利要求1所述恆溫膜組件，其特徵在於所述套管13的數 目為1~500個。
4、 按照權利要求1所述恆溫膜組件，其特徵在於所述原料進口7安裝進料檔板。
5、 照權利要求1所述恆溫膜組件，其特徵在於所述管殼兩端、上封 頭、下封頭、原料進口、原料出口、加熱介質進口、加熱介質出口以和滲 透物出口安裝有法蘭。
6、 按照權利要求1所述恆溫膜組件，其特徵在於所述管殼的兩端為開口。
7、按照利要求1或6所述恆溫膜組件，其特徵在於所述管殼的一端 為密封，另一端為開口。
全文摘要
本發明提供了一種恆溫膜組件，其為管殼1結構由法蘭2和3、上封頭4、下封頭5、滲透物出口6、原料進口7、原料出口8、加熱介質進口9、加熱介質出口10、隔離管板11和12、套管13、分離膜管14組成。本發明的恆溫膜組件在進行液體或氣體分離時，其加熱介質經過管殼內的套管，對膜組件進行恆溫。本發明是在現有的膜組件基礎上增加了加熱介質的進、出口，實現了對膜組件內部供熱，使膜組件恆溫，克服了現有膜組件由於溫度降及明顯的垂直於膜面的溫差極化導致透量降低的缺點。
文檔編號B01D63/06GK101396640SQ20071001293
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月24日 優先權日2007年9月24日
發明者李硯碩, 楊維慎 申請人:中國科學院大連化學物理研究所