專利名稱：一種利用直接蒸汽壓縮熱泵進(jìn)行真空膜蒸餾的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膜蒸餾技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用直接蒸汽壓縮熱泵進(jìn)行真空膜蒸餾的 方法及裝置。
背景技術(shù)：
膜蒸餾是一種廉價(jià)、高效的新型膜分離技術(shù)，可利用太陽(yáng)能、地?zé)?、工廠余熱等廉價(jià)能源，在常壓或負(fù)壓下進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。在海水、苦咸水除鹽制取飲用水及飲用 水凈化、高純水制備、廢水處理以及果汁、中藥濃縮等方面具有廣泛的應(yīng)用。膜蒸餾是膜技術(shù)與蒸發(fā)過(guò)程相結(jié)合的膜分離過(guò)程，其所用的膜為不被待處理的溶 液潤(rùn)濕的疏水性微孔膜。膜的一側(cè)與熱的待處理溶液直接接觸(稱為熱側(cè))，另一側(cè)直接或 間接的與冷的水溶液接觸(稱為冷側(cè))。熱側(cè)溶液中易揮發(fā)的組分在膜面處汽化通過(guò)膜并 進(jìn)入冷側(cè)，被冷凝成液相，其他組分則被疏水膜阻擋在熱側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)混合物分離或提純的 目的。傳質(zhì)的推動(dòng)力為膜兩側(cè)透過(guò)組分的蒸汽壓差，因而無(wú)需將溶液加熱到沸點(diǎn)，只要膜兩 側(cè)維持適當(dāng)溫差或蒸汽壓差即可進(jìn)行。根據(jù)擴(kuò)散到膜冷凝側(cè)蒸汽冷凝方式的不同，膜蒸餾可分為直接接觸膜蒸餾、氣隙 膜蒸餾、氣掃式膜蒸餾、滲透膜蒸餾和真空膜蒸餾。真空膜蒸餾即膜的一側(cè)與料液直接接 觸，在膜的另一側(cè)抽真空，但真空側(cè)的壓力要小于料液側(cè)膜孔汽液界面水的飽和蒸汽壓，在 壓差作用下透過(guò)膜的水蒸汽被抽出組件冷凝。由于膜的另一側(cè)存在負(fù)壓，增大了驅(qū)動(dòng)力，所 以滲透通量較大，不但可處理水溶液，還易于分離揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)。熱泵技術(shù)是一種利用高位能使熱量從低品位熱源流向高品位熱源的技術(shù)，這一新 型的制冷供熱技術(shù)具有明顯的社會(huì)效益和遠(yuǎn)期的經(jīng)濟(jì)效益，在能源和環(huán)境問(wèn)題日益突出的 今天，開(kāi)展熱泵技術(shù)研究與應(yīng)用具有顯著的意義。按熱泵的工作原理，可分為蒸汽壓縮式熱 泵、吸收式熱泵、化學(xué)熱泵、蒸汽噴射熱泵、熱電熱泵等。蒸汽壓縮式熱泵是熱泵中最為普遍 而廣為應(yīng)用的一種形式，在這類熱泵中，熱泵工質(zhì)通常是在由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置及 蒸發(fā)器等部件組成的系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)，并通過(guò)工質(zhì)的狀態(tài)變化及相變來(lái)實(shí)現(xiàn)將低品位熱能 泵送到高品位溫度區(qū)的目的。目前熱泵技術(shù)主要應(yīng)用于空調(diào)行業(yè)，在其它領(lǐng)域應(yīng)用很少。由于膜蒸餾技術(shù)的一 大特點(diǎn)就是可以利用低品位能源，而缺點(diǎn)是蒸汽在冷凝過(guò)程中釋放出的大量潛熱白白浪費(fèi) 了，在能耗上與其它無(wú)相變的膜分離過(guò)程相比沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，如果利用熱泵回收蒸汽冷凝潛熱 并用來(lái)加熱料液，正好可以彌補(bǔ)膜蒸餾技術(shù)的不足，節(jié)約能源，大大拓寬了該技術(shù)的應(yīng)用范 圍。但目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)將熱泵用于膜蒸餾的這方面的研究很少，且大多沒(méi)有說(shuō)明熱泵的具 體類型。中國(guó)專利200810059179. 2公開(kāi)了一種利用經(jīng)濟(jì)能源的膜蒸餾海水淡化系統(tǒng)，包 括膜組件、海水儲(chǔ)罐和淡水儲(chǔ)罐，膜組件的濃海水出口和蒸汽出口連接于同一熱泵，實(shí)現(xiàn)對(duì) 蒸汽熱量的回收，但通過(guò)熱泵加熱濃縮后海水，然后流回海水儲(chǔ)罐這種間接對(duì)海水加熱的 方式尚存在一定問(wèn)題，并且沒(méi)有說(shuō)明是采用何種類型的熱泵。由于膜組件內(nèi)設(shè)置了多孔分布器，只適合直接接觸式膜蒸餾的使用，對(duì)于真空式膜蒸餾反而增加了膜組件的復(fù)雜程度 和制造成本。當(dāng)采用真空式膜蒸餾時(shí)，其使用的是真空泵。中國(guó)專利00267615. X公開(kāi)了一種減壓膜蒸餾的水處理裝置，包括驅(qū)液泵、潛熱回 收單元、膜組件、真空泵和后處理過(guò)濾器以及輸液管路和真空管路所組成。其中，潛熱回收 單元由連成一體的換熱器、熱泵和冷凝器組成。在冷凝器的下游，仍然使用真空泵來(lái)維持減 壓膜蒸餾所需的真空度。歐洲專利2009073921-A1公開(kāi)了一種濃縮流體的裝置，包括一個(gè)膜蒸餾單元，一個(gè)熱泵用于從制冷劑中吸取冷量來(lái)冷凝蒸汽。但是該發(fā)明需要使用專門的制冷劑，并且采 取的是直接接觸式膜蒸餾，而非真空膜蒸餾。國(guó)內(nèi)任建勛等在用減壓膜蒸餾技術(shù)制取純凈水的過(guò)程中，采用壓縮式熱泵回收水 蒸汽冷凝潛熱，但采用的是間接式蒸汽壓縮，即利用制冷工質(zhì)而非水蒸汽的相變化來(lái)實(shí)現(xiàn) 加熱和冷卻，工藝相對(duì)復(fù)雜。并且使用了真空泵來(lái)維持減壓膜蒸餾所需的真空度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種利用直接蒸汽壓縮熱泵進(jìn)行 真空膜蒸餾的方法及裝置。本方法所采用的技術(shù)方案為通過(guò)采用一個(gè)蒸汽壓縮機(jī)直接對(duì)膜組件透過(guò)側(cè)的蒸 汽進(jìn)行壓縮，將壓縮后的高溫高壓蒸汽依次通過(guò)一個(gè)加熱器和一個(gè)預(yù)熱器，同時(shí)將原料也 通過(guò)加熱器和預(yù)熱器。在這個(gè)過(guò)程中，利用該蒸汽的溫度與原料進(jìn)行熱交換，即實(shí)現(xiàn)蒸汽的 冷凝、降溫釋放熱量，從而不需要額外的制冷工質(zhì)及其蒸發(fā)器和冷凝器，并且利用蒸汽壓縮 機(jī)在吸入蒸汽時(shí)形成的負(fù)壓作為真空源，從而省去了真空泵。同時(shí)，將從膜組件出來(lái)的濃縮 物通過(guò)一個(gè)預(yù)熱器與原料進(jìn)行熱交換，無(wú)需專門的加溫、降溫設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明提出一種利用直接蒸汽壓縮熱泵進(jìn)行真空膜蒸餾的裝 置，包括料液儲(chǔ)罐、料液泵、電加熱器、第一流量調(diào)節(jié)閥門、第二流量調(diào)節(jié)閥門、第三流量調(diào) 節(jié)閥門、第四流量調(diào)節(jié)閥門、膜組件、蒸汽壓縮機(jī)、加熱器、第一預(yù)熱器、第二預(yù)熱器、冷凝水 儲(chǔ)罐和濃縮液儲(chǔ)罐。其中，所述膜組件中使用的膜為疏水性多孔膜，可以是中空纖維膜，也可以是平板 膜或管式膜。上述組成部分的連接關(guān)系如下所述膜組件的入口與加熱器的冷側(cè)出口之間通過(guò)第四流量調(diào)節(jié)閥門相連，膜組件 的料液側(cè)出口與第一預(yù)熱器的熱側(cè)入口相連。所述蒸汽壓縮機(jī)的入口與膜組件的透過(guò)側(cè)出口相連，蒸汽壓縮機(jī)的出口與加熱器 的熱側(cè)入口相連。加熱器的熱側(cè)出口與第二預(yù)熱器的熱側(cè)進(jìn)口相連。加熱器的冷側(cè)入口與 第二預(yù)熱器的冷側(cè)出口相連。所述第二預(yù)熱器的熱側(cè)出口與冷凝水儲(chǔ)罐的入口相連。所述第一預(yù)熱器的冷側(cè)入口通過(guò)第一流量調(diào)節(jié)閥門和料液泵的出口相連，料液泵 的入口與料液儲(chǔ)罐的出口相連。第一預(yù)熱器的冷側(cè)出口與第二預(yù)熱器的冷側(cè)入口相連。所述第一預(yù)熱器的熱側(cè)入口與膜組件的料液側(cè)出口相連，第一預(yù)熱器的熱側(cè)出口 與濃縮液儲(chǔ)罐的入口相連。
所述電加熱器的入口通過(guò)料液泵與料液儲(chǔ)罐的出口相連，電加熱器的出口通過(guò)第二流量調(diào)節(jié)閥門，分別與第三流量調(diào)節(jié)閥門、第四流量調(diào)節(jié)閥門相連。第三流量調(diào)節(jié)閥門的 另一端與料液儲(chǔ)罐相連。本裝置的工作過(guò)程如下在本裝置工作之前，所有的流量調(diào)節(jié)閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。工作時(shí)，首先啟動(dòng)料液泵，然后打開(kāi)第一和第三流量調(diào)節(jié)閥門，使料液儲(chǔ)罐中的原料經(jīng)過(guò)加熱器、第一預(yù)熱器、第 二預(yù)熱器后循環(huán)回到料液儲(chǔ)罐中。然后，關(guān)閉第一流量調(diào)節(jié)閥門，打開(kāi)第二流量調(diào)節(jié)閥門，使原料經(jīng)過(guò)電加熱器循環(huán)回料液儲(chǔ)罐中。此時(shí)，啟動(dòng)電加熱器。當(dāng)流經(jīng)電加熱器的原料被加熱至所需溫度后，啟動(dòng)蒸汽壓縮機(jī)，同時(shí)打開(kāi)第四流量調(diào)節(jié)閥門，關(guān)閉第三流量調(diào)節(jié)閥門，開(kāi)始進(jìn)行膜蒸餾。在膜組件內(nèi)，由于膜組件使用的膜為疏水性多孔膜，膜兩側(cè)存在蒸汽壓差，從而使得易揮發(fā)組分的蒸汽透過(guò)膜孔，在蒸汽壓縮機(jī)工作所產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，將其抽入蒸汽壓 縮機(jī)中。蒸汽經(jīng)壓縮后，溫度和壓力升高，此高溫高壓的蒸汽進(jìn)入加熱器。同時(shí)，原料經(jīng)第一預(yù)熱器、第二預(yù)熱器流入加熱器，與上述高溫高壓的蒸汽進(jìn)行熱交換，使得流入的原料被加熱，而蒸汽被冷凝。冷凝后生成的高溫液體進(jìn)入第二預(yù)熱器，與 從第一預(yù)熱器流入第二預(yù)熱器中的原料繼續(xù)進(jìn)行熱交換。高溫液體進(jìn)一步被冷凝后，得到 的液體被收集至冷凝水儲(chǔ)罐中。在上述過(guò)程中，從膜組件中出來(lái)的濃縮液具有較高的溫度，將其送入第一預(yù)熱器與流入第一預(yù)熱器中的原料進(jìn)行熱交換，使得可在降低濃縮液溫度的同時(shí)也對(duì)原料進(jìn)行預(yù) 熱。經(jīng)降溫后的濃縮液收集至濃縮液儲(chǔ)罐中。當(dāng)冷凝水儲(chǔ)罐中出現(xiàn)液體后，逐漸減小第二流量調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度，同時(shí)逐漸增大第一流量調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度，當(dāng)蒸汽壓縮機(jī)工作穩(wěn)定以后，關(guān)閉電加熱器和第二流量調(diào)節(jié)閥 門，從而進(jìn)行穩(wěn)態(tài)下的膜蒸餾循環(huán)處理。有益效果本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)利用膜蒸餾蒸汽作為熱泵的工質(zhì)，不需要專門的制冷工質(zhì)；(2)省去了實(shí)現(xiàn)工質(zhì)相變的蒸發(fā)器和冷凝器；(3)壓縮機(jī)的吸入口直接與膜組件的蒸汽出口相連，可為膜組件內(nèi)提供負(fù)壓，省去了真空膜蒸餾所需的真空泵；(4)通過(guò)工藝設(shè)計(jì)，使得膜蒸餾過(guò)程中產(chǎn)生的各種廢熱(包括高溫蒸汽，高溫冷凝液體，一定溫度的濃縮物)得到充分合理應(yīng)用。通過(guò)上述技術(shù)手段，本發(fā)明節(jié)約了能源，簡(jiǎn)化了熱泵系統(tǒng)，降低了設(shè)備成本?？蓱?yīng)用于廢水的凈化回收，海水、苦、咸水淡化，果汁、中藥提取液的濃縮等。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)組成框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，一種利用直接蒸汽壓縮熱泵進(jìn)行真空膜蒸餾的裝置，包括料液儲(chǔ)罐 1、料液泵2、電加熱器6、第一流量調(diào)節(jié)閥門a、第二流量調(diào)節(jié)閥門b、第三流量調(diào)節(jié)閥門C、第 四流量調(diào)節(jié)閥門d、膜組件7、蒸汽壓縮機(jī)8、加熱器5、第一預(yù)熱器3、第二預(yù)熱器4、冷凝水 儲(chǔ)罐9和濃縮液儲(chǔ)罐10。其中，所述膜組件7中使用的膜為疏水性多孔膜，可以是中空纖維膜，也可以是平板膜或管式膜。上述組成部分的連接關(guān)系如下所述膜組件7的入口與加熱器5的冷側(cè)出口之間通過(guò)第四流量調(diào)節(jié)閥門d相連， 膜組件7的料液側(cè)出口與第一預(yù)熱器3的熱側(cè)入口相連。所述蒸汽壓縮機(jī)8的入口與膜組件7的透過(guò)側(cè)出口相連，蒸汽壓縮機(jī)8的出口與 加熱器5的熱側(cè)入口相連。加熱器5的熱側(cè)出口與第二預(yù)熱器4的熱側(cè)進(jìn)口相連。加熱器 5的冷側(cè)入口與第二預(yù)熱器4的冷側(cè)出口相連。所述第二預(yù)熱器4的熱側(cè)出口與冷凝水儲(chǔ)罐9的入口相連。所述第一預(yù)熱器3的冷側(cè)入口通過(guò)第一流量調(diào)節(jié)閥門a和料液泵2的出口相連， 料液泵2的入口與料液儲(chǔ)罐1的出口相連。第一預(yù)熱器3的冷側(cè)出口與第二預(yù)熱器4的冷 側(cè)入口相連。所述第一預(yù)熱器3的熱側(cè)入口與膜組件7的料液側(cè)出口相連，第一預(yù)熱器3的熱 側(cè)出口與濃縮液儲(chǔ)罐10的入口相連。所述電加熱器6的入口通過(guò)料液泵2與料液儲(chǔ)罐1的出口相連，電加熱器6的出 口通過(guò)第二流量調(diào)節(jié)閥門b，分別與第三流量調(diào)節(jié)閥門C、第四流量調(diào)節(jié)閥門d相連。第三 流量調(diào)節(jié)閥門c的另一端與料液儲(chǔ)罐1相連。本裝置的工作過(guò)程如下在本裝置工作之前，所有的流量調(diào)節(jié)閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。工作時(shí)，首先啟動(dòng)料液 泵2，然后打開(kāi)第一流量調(diào)節(jié)閥門a和第三流量調(diào)節(jié)閥門c，使料液儲(chǔ)罐1中的原料經(jīng)過(guò)加 熱器5、第一預(yù)熱器3、第二預(yù)熱器4后循環(huán)回到料液儲(chǔ)罐1中。然后，關(guān)閉第一流量調(diào)節(jié)閥門a，打開(kāi)第二流量調(diào)節(jié)閥門b，使原料經(jīng)過(guò)電加熱器6 循環(huán)回料液儲(chǔ)罐1中。此時(shí)，啟動(dòng)電加熱器6。當(dāng)流經(jīng)電加熱器6的原料被加熱至所需溫度后，啟動(dòng)蒸汽 壓縮機(jī)8，同時(shí)打開(kāi)第四流量調(diào)節(jié)閥門d，關(guān)閉第三流量調(diào)節(jié)閥門c，開(kāi)始進(jìn)行膜蒸餾。在膜組件7內(nèi)，由于膜組件7使用的膜為疏水性多孔膜，膜兩側(cè)存在蒸汽壓差，從 而使得易揮發(fā)組分的蒸汽透過(guò)膜孔，在蒸汽壓縮機(jī)8工作所產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，將其抽入 蒸汽壓縮機(jī)8中。蒸汽經(jīng)壓縮后，溫度和壓力升高，此高溫高壓的蒸汽進(jìn)入加熱器5。同時(shí)，原料經(jīng)第一預(yù)熱器3、第二預(yù)熱器4流入加熱器5，與上述高溫高壓的蒸汽進(jìn) 行熱交換，使得流入的原料被加熱，而蒸汽被冷凝。冷凝后生成的高溫液體進(jìn)入第二預(yù)熱器 4，與從第一預(yù)熱器3流入第二預(yù)熱器4中的原料繼續(xù)進(jìn)行熱交換。高溫液體進(jìn)一步被冷凝 后，得到的液體被收集至冷凝水儲(chǔ)罐9中。在上述過(guò)程中，從膜組件7中出來(lái)的濃縮液具有較高的溫度，將其送入第一預(yù)熱器3與流入第一預(yù)熱器3中的原料進(jìn)行熱交換，使得可在降低濃縮液溫度的同時(shí)也對(duì)原料 進(jìn)行預(yù)熱。經(jīng)降溫后的濃縮液收集至濃縮液儲(chǔ)罐10中。 當(dāng)冷凝水儲(chǔ)罐9中出現(xiàn)液體后，逐漸減小第二流量調(diào)節(jié)閥門b的開(kāi)度，同時(shí) 逐漸增 大第一流量調(diào)節(jié)閥門a的開(kāi)度，當(dāng)蒸汽壓縮機(jī)工作穩(wěn)定以后，關(guān)閉電加熱器6和第二流量調(diào) 節(jié)閥門b，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)下的膜蒸餾循環(huán)處理。
權(quán)利要求
一種利用直接蒸汽壓縮熱泵進(jìn)行真空膜蒸餾的方法，其特征在于，通過(guò)采用一個(gè)蒸汽壓縮機(jī)直接對(duì)膜組件透過(guò)側(cè)的蒸汽進(jìn)行壓縮，將壓縮后的高溫高壓蒸汽依次通過(guò)一個(gè)加熱器和一個(gè)預(yù)熱器，同時(shí)將原料也通過(guò)加熱器和預(yù)熱器；在這個(gè)過(guò)程中，利用該蒸汽的溫度與原料進(jìn)行熱交換，即實(shí)現(xiàn)蒸汽的冷凝、降溫釋放熱量，從而不需要額外的制冷工質(zhì)及其蒸發(fā)器和冷凝器，并且利用蒸汽壓縮機(jī)在吸入蒸汽時(shí)形成的負(fù)壓作為真空源，從而省去真空泵；同時(shí)，將從膜組件出來(lái)的濃縮物通過(guò)一個(gè)預(yù)熱器與原料進(jìn)行熱交換。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的一種裝置，包括料液儲(chǔ)罐(1)、料液泵(2)、電加熱器(3)、膜組件(7)、蒸汽壓縮機(jī)(8)、冷凝水儲(chǔ)罐(9)和濃縮液儲(chǔ)罐(10)；其特征在于，還包括加熱器(5)、第一預(yù)熱器(3)、第二預(yù)熱器(4)、第一流量調(diào)節(jié)閥門 a、第二流量調(diào)節(jié)閥門b、第三流量調(diào)節(jié)閥門C、第四流量調(diào)節(jié)閥門d ； 其中，所述膜組件(7)中使用的膜為疏水性多孔膜； 上述組成部分的連接關(guān)系如下所述膜組件⑵的入口與加熱器(5)的冷側(cè)出口之間通過(guò)第四流量調(diào)節(jié)閥門d相連， 膜組件(7)的料液側(cè)出口與第一預(yù)熱器(3)的熱側(cè)入口相連；所述蒸汽壓縮機(jī)(8)的入口與膜組件(7)的透過(guò)側(cè)出口相連，蒸汽壓縮機(jī)(8)的出口 與加熱器(5)的熱側(cè)入口相連；加熱器(5)的熱側(cè)出口與第二預(yù)熱器(4)的熱側(cè)進(jìn)口相連； 加熱器(5)的冷側(cè)入口與第二預(yù)熱器(4)的冷側(cè)出口相連；所述第二預(yù)熱器(4)的熱側(cè)出口與冷凝水儲(chǔ)罐(9)的入口相連； 所述第一預(yù)熱器(3)的冷側(cè)入口通過(guò)第一流量調(diào)節(jié)閥門a和料液泵(2)的出口相連， 料液泵(2)的入口與料液儲(chǔ)罐(1)的出口相連；第一預(yù)熱器(3)的冷側(cè)出口與第二預(yù)熱器(4)的冷側(cè)入口相連；所述第一預(yù)熱器(3)的熱側(cè)入口與膜組件(7)的料液側(cè)出口相連，第一預(yù)熱器(3)的 熱側(cè)出口與濃縮液儲(chǔ)罐(10)的入口相連；所述電加熱器(6)的入口通過(guò)料液泵(2)與料液儲(chǔ)罐(1)的出口相連，電加熱器(6) 的出口通過(guò)第二流量調(diào)節(jié)閥門b，分別與第三流量調(diào)節(jié)閥門C、第四流量調(diào)節(jié)閥門d相連；第 三流量調(diào)節(jié)閥門c的另一端與料液儲(chǔ)罐(1)相連； 本裝置的工作過(guò)程如下在本裝置工作之前，所有的流量調(diào)節(jié)閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)；工作時(shí)，首先啟動(dòng)料液泵 (2)，然后打開(kāi)第一流量調(diào)節(jié)閥門a和第三流量調(diào)節(jié)閥門c，使料液儲(chǔ)罐(1)中的原料經(jīng)過(guò)加 熱器(5)、第一預(yù)熱器(3)、第二預(yù)熱器(4)后循環(huán)回到料液儲(chǔ)罐(1)中；然后，關(guān)閉第一流量調(diào)節(jié)閥門a，打開(kāi)第二流量調(diào)節(jié)閥門b，使原料經(jīng)過(guò)電加熱器6循環(huán) 回料液儲(chǔ)罐(1)中；此時(shí)，啟動(dòng)電加熱器(6)；當(dāng)流經(jīng)電加熱器(6)的原料被加熱至所需溫度后，啟動(dòng)蒸汽 壓縮機(jī)(8)，同時(shí)打開(kāi)第四流量調(diào)節(jié)閥門d，關(guān)閉第三流量調(diào)節(jié)閥門c，開(kāi)始進(jìn)行膜蒸餾；在膜組件(7)內(nèi)，原料中易揮發(fā)組分的蒸汽透過(guò)膜孔，在蒸汽壓縮機(jī)(8)工作所產(chǎn)生的 負(fù)壓作用下，將其抽入蒸汽壓縮機(jī)(8)中；蒸汽經(jīng)壓縮后，溫度和壓力升高，此高溫高壓的 蒸汽進(jìn)入加熱器(5)；同時(shí)，原料經(jīng)第一預(yù)熱器(3)、第二預(yù)熱器(4)流入加熱器(5)，與上述高溫高壓的蒸汽 進(jìn)行熱交換，使得流入的原料被加熱，而蒸汽被冷凝；冷凝后生成的高溫液體進(jìn)入第二預(yù)熱器(4)，與從第一預(yù)熱器(3)流入第二預(yù)熱器(4)中的原料繼續(xù)進(jìn)行熱交換；高溫液體進(jìn)一步被冷凝后，得到的液體被收集至冷凝水儲(chǔ)罐(9)中；在上述過(guò)程中，從膜組件(7)中出來(lái)的濃縮液送入第一預(yù)熱器(3)與流入第一預(yù)熱器(3)中的原料進(jìn)行熱交換，使得可在降低濃縮液溫度的同時(shí)也對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，經(jīng)降溫后的 濃縮液收集至濃縮液儲(chǔ)罐(10)中；當(dāng)冷凝水儲(chǔ)罐(9)中出現(xiàn)液體后，逐漸減小第二流量調(diào)節(jié)閥門b的開(kāi)度，同時(shí)逐漸增大第一流量調(diào)節(jié)閥門a的開(kāi)度，當(dāng)蒸汽壓縮機(jī)工作穩(wěn)定以后，關(guān)閉電加熱器(6)和第二流量調(diào) 節(jié)閥門b，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)下的膜蒸餾循環(huán)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用直接蒸汽壓縮熱泵進(jìn)行真空膜蒸餾的方法及裝置。通過(guò)采用一個(gè)蒸汽壓縮機(jī)直接對(duì)膜組件透過(guò)側(cè)的蒸汽進(jìn)行壓縮，將壓縮后的高溫高壓蒸汽依次通過(guò)一個(gè)加熱器和一個(gè)預(yù)熱器，同時(shí)將原料也通過(guò)加熱器和預(yù)熱器。在這個(gè)過(guò)程中，利用該蒸汽的溫度與原料進(jìn)行熱交換，即實(shí)現(xiàn)蒸汽的冷凝、降溫釋放熱量，從而不需要額外的制冷工質(zhì)及其蒸發(fā)器和冷凝器，并且利用蒸汽壓縮機(jī)在吸入蒸汽時(shí)形成的負(fù)壓作為真空源，從而省去真空泵；同時(shí)，將從膜組件出來(lái)的濃縮物通過(guò)一個(gè)預(yù)熱器與原料進(jìn)行熱交換。本發(fā)明節(jié)約了能源，簡(jiǎn)化了熱泵系統(tǒng)，降低了設(shè)備成本?？蓱?yīng)用于廢水的凈化回收，海水、苦、咸水淡化，果汁、中藥提取液的濃縮等。
文檔編號(hào)B01D61/36GK101797479SQ20101011354
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者劉文芳, 趙之平 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)