[发明专利]一种真空式多效膜蒸馏系统

说明书

本发明涉及膜蒸馏技术领域，公开了一种真空式多效膜蒸馏系统，包括：蒸汽压缩机、第二换热器、第三换热器、第二膜蒸馏器和多个膜蒸馏组件；膜蒸馏组件包括第一换热器和第一膜蒸馏器，其利用膜蒸馏器与蒸汽压缩机相结合的方式对原料液进行浓缩，其利用多级换热的方式将第一膜蒸馏器产生的蒸汽压缩后用于预热原料液，并且依靠回收前效蒸汽的显热和潜热来对下一效原料液进行升温加热，用于补充料液蒸发的能耗。本发明克服传统的膜蒸馏过程热利用率低，蒸馏工序复杂，能耗较大等问题，充分考虑了能源的梯级利用，大大减少了蒸馏工序的能源消耗，很好的起到了节能减排的效果。

技术领域

本发明涉及膜蒸馏技术领域，特别是涉及一种真空式多效膜蒸馏系统。

背景技术

膜蒸馏(membrane distillation，MD)技术的研究与应用始于20世纪60年代，直到80年代初，伴随高分子材料和膜制备工艺技术的迅速发展，膜蒸馏才显示出其实用潜力。根据膜透过侧冷凝方式的不同，膜蒸馏可以分为直接接触式膜蒸馏(DCMD)、真空膜蒸馏(VMD)、气隙式膜蒸馏(AGMD)和气扫式膜蒸馏(SGMD)4种形式。现已逐渐从海水及苦咸水淡化等净水研究，扩展到化学物质及热敏性物质的浓缩和回收、水溶液中挥发性溶质的脱除和回收、废水处理等诸多领域，目前在茶叶提取液的浓缩、大豆分离蛋白、果汁浓缩、牛初乳、氨基酸的制备、部分原料液的浓缩等方面都有一定的应用，还包括不同体系的传质、传热等机理方面的研究。

膜蒸馏是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程。在膜蒸馏过程中，蒸发水分必然会消耗大量的工业蒸汽或电能，每蒸发1kg的水分就需要消耗1kg多的加热蒸汽或多于0.628kW·h的电能。其机理是当不同温度的水溶液被疏水微孔膜分隔开时，由于膜的疏水性，两侧的水溶液均不能透过膜孔进入另一侧，但由于热侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于冷侧，水蒸汽就会透过膜孔从热侧进入冷侧而冷凝从而实现浓缩。该过程与常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程十分相似，所以称其为膜蒸馏过程。它具有四个主要特点：一是膜为疏水微孔膜，不能被所处理的液体润湿，只有蒸汽能通过膜孔；二是膜至少有一面与所处理的液体接触，膜孔内没有毛细管冷凝现象发生；三是膜不能改变所处理液体中所有组分的气液平衡；四是膜过程的推动力是该组分在气相中的分压差。

但目前的膜蒸馏工艺热利用率低，工序复杂，能耗较大，不符合当今节能减排的时代背景。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种真空式多效膜蒸馏系统，解决现有技术中真空式膜蒸馏工艺系统工艺复杂和能耗较大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种真空式多效膜蒸馏系统，包括：蒸汽压缩机、第二换热器、第三换热器、第二膜蒸馏器和多个膜蒸馏组件；

每个所述膜蒸馏组件包括第一换热器和第一膜蒸馏器，所述第一换热器包括第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，所述第一膜蒸馏器包括第三进口、第三出口和第四出口，所述第一膜蒸馏器的所述第四出口与其对应所述第一换热器的所述第二进口连接，所述第一换热器的所述第一进口与其后一个所述第一膜蒸馏器的所述第三出口连接，所述第一换热器的所述第一出口与其后一个所述第一膜蒸馏器的所述第三进口连接，所述第一换热器的所述第二出口与其后一个所述第一换热器的所述第二进口连接；

所述第二换热器包括第五进口、第五出口、第六进口和第六出口，所述第五进口与原料液进口连接，所述第六出口与冷凝液出口连接；

所述第三换热器包括第七进口、第七出口、第八进口和第八出口，所述第七进口与所述第五出口连接，所述第八出口与所述第六进口连接，所述第七出口与处于首端所述第一膜蒸馏器的所述第三进口连接；

所述第二膜蒸馏器包括第九进口、第九出口和第十出口，所述第九进口与处于末端所述第一换热器的所述第一出口连接，所述第九出口与处于末端所述第一换热器的所述第一进口连接；