[实用新型]高效平板膜蒸馏装置

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域和污水处理技术领域，特别涉及高效板框式膜蒸馏单元，该单元普遍适用于膜蒸馏领域，特别适用于污水再生与零排放。 

背景技术

膜蒸馏是指液体蒸汽透过半透膜蒸发，然后发生该蒸汽冷凝的膜分离过程。这一过程可以用于在一定温度范围内蒸汽压差别较大的物质的分离。 

膜蒸馏技术可以用于物料分离，更可以用于污水的浓缩和海水淡化。 

膜蒸馏最大的技术挑战是如何节能。 

已知技术中有接触式膜蒸馏，就是热水在膜的一侧，膜的另一侧是冷水，水蒸气透过膜在冷水中冷凝并被冷水带走。这种技术几乎无法回收水的蒸发热，同时冷热水之间的热交换也大大地消耗能量，因此这种技术的造水比(整流水重量与消耗蒸汽重量比)难以得到显著。 

已知技术中(中国专利申请201110428029.6)有将3-5组膜蒸馏组件通过外部串联以获得多级效果。但是由于外部辅助设备过多，难以实现更多级串联。 

已知技术(中国专利200820075402.8)预热的被处理液在多组交替安置的中空纤维微孔膜和换热管串联流动，一组中空纤维膜外侧生成的蒸汽在下一组换热管外侧被冷凝，被处理液在前级蒸发降温，在下级充当冷液将蒸汽冷凝而被升温，达到节能目的。然而由于下级液体温度与上级液体温度差别较小，影响膜通量。 

已知技术(中国专利申请201010265140.3)预热的被处理液在多组交替安置的中空纤维微孔膜和换热管外部定向流动，一组中空纤维膜腔内生成的蒸汽在下一组换热管中被冷凝，被处理液在前级蒸发降温，在下级充当冷液将蒸汽冷凝而被升温，达到节能目的。然而由于充当冷凝换热器周围的温度与上级热液的温度差距较小，并存在传导热交换，膜蒸馏通量较低，热效率也难以得到有效提高。 

已知技术中有内置换热器方案(中国专利200820075402.8)，其中第一级膜组件所产生的蒸汽流入与之相邻的第一级换热组件在换热组件内与从膜组件内流出的低温液体进 行热交换，料液温度得以提升，部分蒸汽被冷凝为液体。这是一种顺流是设计，液体交替流经膜组件和热交换器，液体在膜组件中被蒸发降温，然后立即进入热交换器并被升温。因此，作为膜蒸馏驱动力的膜两侧温差被缩小，膜蒸馏效率受到影响。 

已知技术中有中空纤维与中空管逆向流动的技术(中国专利101010570625.3)，但是该技术仅仅实现了单级或单段冷热液的逆流交换，热效率仍然有待提高。 

发明内容

本发明要解决已知技术中膜蒸馏装置热效率较低的技术问题，揭示一种高效平板膜蒸馏装置。 

本高效平板膜蒸馏装置包括两端的热端端板和冷端端板，多张微孔膜，多个冷液室板框，多个热液室板框，多个相变室板框，将以上所述部件相互固定形成高效平板膜蒸馏装置的多组螺杆和螺母及必要的密封材料；所述冷端端板上包括一个热液入口，一个冷液出口，一个冷凝液出口，还包括一个气体入口，所述热端端板上包括一个热液出口，一个冷液入口，一个冷凝液出口和一个气体出口；所述多张微孔膜，多个冷液室板框，多个热液室板框，多个相变室板框交替排列形成多段互相串联的热液室、多段互相串联的冷液室和多段互相串联的相变室，其中冷液室、相变室、热液室和相变室交替排列，并被微孔膜隔离。 

使用高效平板膜蒸馏装置时高温热液经热液入口进入高效平板膜蒸馏装置，在各段多个热液室中上下流动，液体蒸汽自热液室经微孔膜蒸发进入相邻的相变室，热液自身由于失去蒸发热而逐步降温，直至流经热液出口成为浓缩热液排出；与热液流动方向相反，冷液经冷液入口注入本高效平板膜蒸馏装置，冷液在各段多个冷液室中上下流动，此间将相邻的相变室中液体蒸汽冷凝成冷凝液，自身吸收蒸发热被逐渐升温，直至流经冷液出口排出；每个相变室一侧是热液室另一侧是冷液室，液体蒸汽从热液室透过微孔膜被蒸出，在相变室另一侧的冷液室表面被冷凝；冷凝液经冷凝液出口排出。 

可以在本高效平板膜蒸馏装置气体出口处减压，以增加高效平板膜蒸馏装置效率，同时冷液室和热液室内气体在负压作用下透过微孔膜被排出。在气体入口出鼓气，可以增加高效平板膜蒸馏装置效率；还同时在气体出口减压同时在气体入口出鼓气，以增加高效平板膜蒸馏装置效率。 

所述高效平板膜蒸馏装置还包括设置在热液出口至冷液入口之间的浓液排放阀、压 力调节阀、冷液补充阀和增压泵，设置在冷液出口至热液入口之间的升温装置。部分浓缩热液和原液混合加压作为冷液，冷液在出口被升温作为热液，反复循环可以进一步提高膜蒸馏装置的热效率。