[发明专利]一种内壁涂覆串联结构管式膜组件

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种内壁涂覆串联结构管式膜组件。

背景技术

随着工业快速发展，各种有机溶剂得到广泛使用，包括醇类、酯类、酮类、醚类、芳香族化合物等化学溶剂应用于能源、医药、生物等领域，在国民经济中发挥着重要作用。

有机溶剂脱水是有机溶剂生产和使用过程中一个重要环节。传统分离采用方法主要有一般化学方法、吸附法、精馏法。大多数有机溶剂和水形成共沸物或近沸物，采用普通精馏技术难以将水脱除。传统恒沸精馏、萃取精馏技术，需要增加第三组分，不仅能耗高、工艺复杂、而且大量使用了有毒，有害的有机溶剂，给环境带来了很大压力。对于一般化学方法、吸附法，规模化生产过程中会产生大量废液、废渣，也不符合我国节能减排的基本政策。

渗透汽化(蒸汽渗透)膜用于共沸/近沸有机溶剂脱水具有明显的节能与经济优势，已受到广泛应用。其中膜组件是用在渗透汽化和蒸汽渗透、气体分离等膜分离过程中的关键设备，目前国内的企业一般采用板框式膜组件，它只能使用平板有机膜。无机膜多采用管式膜组件，管式膜涂膜方式可以内壁涂覆和外壁涂覆，国内现有的管式膜组件均采用外壁涂覆膜管的膜组件，其密封结构复杂且密封性能不好，外壁管在流体压力以及真空压力的双重作用下容易发生泄漏。另外，管式膜应用于渗透汽化和蒸汽渗透过程中，要求膜组件的装填面积足够大，而外壁管组成的膜组件，膜管之间只能是并联结构，单股流体经过膜组件时，有机溶剂料液和膜组件的接触面积小，进而导致单个膜组件脱水效率低，并且外壁涂覆膜管的密封性不好，管与管之间无法做到串联，难以实现小批量在线式渗透汽化脱水。上述问题，亟待解决。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种内壁涂覆串联结构管式膜组件，能够实现小批量在线式渗透汽化脱水，有机溶剂料液与膜组件的接触面积更大，被分离物质的流动性更好，密封性及耐温度耐溶剂性好，脱水效率更高，符合发展绿色经济的时代需求。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种内壁涂覆串联结构管式膜组件包括：一管壳；一组管式膜，所述管式膜的内壁涂有分离层；两对法兰，每对法兰由一固定法兰和一流道法兰组成，所述固定法兰上开设有与管式膜截面形状及数量、位置相对应的通孔，所述流道法兰上设置有流道槽，两根所述管式膜的端口设置于所述流道槽内并与所述流道槽相配合，进而构成串联结构；一流道法兰上设置有一进料口和一出料口；

所述固定法兰和所述流道法兰之间设置有密封件，所述管式膜穿过所述密封件，所述密封件密封管式膜内侧与渗透液侧；所述管壳包覆全部的管式膜。

为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于, 所述分离层为陶瓷支撑渗透汽化膜，包括无机膜、有机-无机复合膜等其他可涂覆在陶瓷支撑体上的渗透汽化膜。

为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于, 所述进料口和所述出料口与所述法兰之间通过螺纹连接，所述固定法兰和所述流道法兰上对应设置有螺栓孔，所述螺栓孔内设置有螺栓，通过所述螺栓将所述固定法兰和所述流道法兰固定住。

为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于, 所述管壳分为两种形式，即独立管壳形式或焊接在所述固定法兰上的管壳形式。

为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于, 所述密封件为O型圈或石墨填料环。

为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于, 所述管式膜在管壳内的排布从截面上看为圆形排列、矩形排列或多变形排列。

本发明的有益效果是：1、所述管式膜的内壁涂有分离层，其在相比于外壁管的密封结构，内壁涂有分离层的密封结构更简单，密封可靠性更好，在流体压力以及真空压力的双重作用下不易发生泄漏，密封结构在有真空压力存在的情况下密封更有效。

2、相比外壁管膜组件结构，密封件的结构简单，成本低，安装和拆卸方便。

3、本发明的密封件为O型圈或石墨填料环，安装拆卸方便，成本低。

4、本发明内部的膜组件为串联结构，相比并联结构的膜组件，密封性更好，容易实现小批量在线式渗透汽化脱水，相同膜面积的串联膜组件与并联结构膜组件相比，单股料液经过串联膜组件的接触面积为并联膜组件的几倍甚至几十上百倍，单次过膜脱水效率更高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图（图中箭头方向为料液的流动方向）。

图2是本发明的固定法兰示意图。

图3是本发明的固定法兰沿A-A的剖视图。

图4是本发明的流道法兰示意图。

图5是本发明的流道法兰沿B-B的剖视图。