本實用新型涉及一種潛熱回收真空膜蒸餾組件。
背景技術：
膜蒸餾是第三代也就是最新一代海水淡化技術，但是現今的膜蒸餾的能量消耗遠高于第二代海水淡化技術--反滲透技術的能量消耗，因此用膜蒸餾技術進行海水淡化到現在還沒有大規模的工業化裝置。要大規模的應用膜蒸餾技術進行海水淡化必須解決膜蒸餾過程高能耗的問題。
膜蒸餾可以有很多的應用，但最主要的應用是在含非揮發性溶質的水溶液分離提純方面，在這一應用中，最重要的就是海水脫鹽。膜蒸餾過程中的能量消耗有兩部分，一部分是使原料液體的溫度從室溫升高到蒸發溫度所需要的顯熱，另一部分是在蒸發溫度下使原料液體中可以汽化的組分從液體變成蒸汽的蒸發潛熱。膜蒸餾過程中需要的蒸發潛熱遠大于需要的顯熱，因此膜蒸餾過程的高能耗是由膜蒸餾過程中所需的蒸發能量引起的。我們都知道，水的蒸發潛熱很大，這樣用膜蒸餾過程進行水溶液的分離提純時的能量消耗必然很高。在膜蒸餾這種熱法過程中，沒有水的蒸發，水和鹽就無法進行分離，水的蒸發是分離過程必不可少的一步，這樣我們不能避免水的蒸發，故我們也不能避免過程中需要的蒸發熱。于是我們只有一種方法可以降低膜蒸餾過程的能量消耗，那就是對蒸發潛熱進行回收再利用。
多效蒸發（多效蒸餾）是蒸發過程中對蒸發潛熱進行回收利用的一種常用的方法，其原理就是用初始蒸汽使原料液體中的水在一定的溫度和真空度下蒸發產生次生蒸汽，該次生蒸汽冷凝得到產品純水，同時放出蒸發潛熱，該蒸發潛熱再傳給原料液體中的水，使其在一較低的溫度和較高的真空度下蒸發產生新的次生蒸汽，該次生蒸汽又可以冷凝放熱，產生新的次生蒸汽。由于溫差和真空度的關系，這一冷凝-蒸發過程只可以進行有限次的重復，可以產生新的次生蒸汽的次數叫做蒸發過程的效數，一般多效蒸發可以做到五到六效，因此在多效蒸發里蒸發潛熱的回收利用次數是有限的。多效蒸發技術已經在海水脫鹽方面得到了廣泛的應用。
機械蒸汽壓縮機是另一種更為先進有效的潛熱回收利用方法。在一定溫度和壓力下產生的次生蒸汽進入一機械蒸汽壓縮機加溫加壓后，該加熱后的次生蒸汽自身冷凝成為純水完成分離，同時作為熱源給新的原料水提供蒸發潛熱使其蒸發，產生和先前次生蒸汽具有相同或相近熱力學性能的次生蒸汽，該次生蒸汽又可以進行前述的加熱壓縮-冷凝-蒸發循環，這樣蒸發潛熱在過程中不斷地回收重復利用，帶有機械蒸汽壓縮機的蒸發系統中的蒸發效數可以達到幾十，因此使用機械蒸汽壓縮機可以大大降低蒸發過程的能量消耗。帶有機械蒸汽壓縮機的蒸發系統也已經在海水脫鹽方面得到了應用。
同樣的，上述原理也可以應用于膜蒸餾系統。在膜蒸餾系統中進行多效蒸發或使用機械蒸汽壓縮機加溫加壓回收利用蒸發潛熱都需要有特殊結構的膜組件。 Memsys公司開發了一種特殊的膜組件來進行真空多效膜蒸餾（V-MEMD），他們利用該膜組件制備了一些小型工業化裝置，但是由于其蒸發效數最多可以做到六效，因此系統的蒸發潛熱的回收利用還是比較低，系統的能量消耗也還是比較高。到目前為止，還沒有合適的與機械蒸汽壓縮機聯用的膜蒸餾組件的任何報導，因此本實用新型專利公開的是一種全新的和機械蒸汽壓縮機配合使用來回收利用膜蒸餾過程中的蒸發潛熱的新型膜組件—潛熱回收真空膜蒸餾組件。
技術實現要素：
本實用新型公開了一種潛熱回收真空膜蒸餾組件，利用該組件和機械蒸汽壓縮機配套使用，可以回收使用膜蒸餾過程中的蒸發潛熱，大大降低膜蒸餾過程的能量消耗，節約能源，降低生產成本，提高經濟效益。
本實用新型采用了如下技術方案：一種潛熱回收真空膜蒸餾組件，它由若干通道組合重復排列而組成，每個通道組合則由冷凝通道、原料通道、蒸發通道和原料通道這四個通道按此次序排列而成。蒸發通道和冷凝通道分別位于原料通道的兩側，在原料通道與蒸發通道之間有憎水多孔膜，原料通道通過憎水多孔膜與蒸發通道的一側相連通，該蒸發通道的另一側為另一原料通道，該蒸發通道與另一原料通道之間也有憎水多孔膜，在原料通道和冷凝通道之間有無孔的導熱隔膜，在蒸發通道上部有蒸汽出口與膜組件外的機械蒸汽壓縮機的進氣口相連通，而機械蒸汽壓縮機的出氣口與冷凝通道的上部接口相連通。
所述的膜組件為平板膜組件或卷式膜組件；所述的膜組件結構材料為金屬材料或者高分子材料；所述的金屬材料為不銹鋼，所述的高分子材料為氯化聚氯乙烯材料；所述的憎水多孔膜為聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚偏氟乙烯的共聚物制成的膜或者聚四氟乙烯膜，憎水多孔膜的孔徑為0.03-0.5微米之間；所述的憎水多孔膜的孔徑優選為0.05-0.2微米；所述的憎水多孔膜可以是溶劑誘導相分離膜，也可以是熱誘導相分離膜，或者機械拉伸制備的多孔膜，或者是靜電紡絲制備的納米纖維多孔膜，優選高強度高通量孔徑均勻的熱誘導相分離膜；在熱誘導相分離膜中優選聚偏氟乙烯熱誘導相分離膜；所述的無孔的導熱隔膜為高導熱耐鹽腐蝕的聚烯烴復合膜。
本實用新型具有以下有益效果：采用上述技術方案后，本實用新型的膜組件內部可以同時完成蒸發-冷凝操作，蒸發和冷凝過程在該組件的不同的通道中同時進行，冷凝放出的蒸發潛熱可以迅速傳遞給原料液體水，使得原料液體水進一步蒸發，蒸汽經過外部的機械蒸汽加熱器加溫加壓后又可以進行冷凝，蒸發和冷凝過程在組件內不斷進行，傳熱和傳質高效地結合在一起，冷凝的蒸汽和原料液體逆向流動，可以最大限度地回收利用真空膜蒸餾過程中的蒸發潛熱，大大降低了膜蒸餾過程中的能量消耗，節約能源，降低成本，提高經濟效益。
附圖說明
圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
實施例一，在圖1中，本實用新型提供了一種潛熱回收真空膜蒸餾組件，膜組件是平板膜組件，膜組件的結構材料為氯化聚氯乙烯材料，膜組件由若干通道組合結合在一起而形成，本實施例中膜組件由三個通道組合重復排列后形成，每個通道組合由冷凝通道3、原料通道1、蒸發通道2和原料通道7這四個通道按此次序排列而成。蒸發通道2和冷凝通道3分別位于原料通道1的兩側，在原料通道1與蒸發通道2之間有憎水多孔膜4，原料通道1通過憎水多孔膜4與蒸發通道2的一側相連通，蒸發通道2的另一側為另一原料通道7，蒸發通道2與原料通道7之間為憎水多孔膜8；本實施例的憎水多孔膜是聚偏氟乙烯膜，憎水多孔膜的孔徑優選為0.1微米，在原料通道1和冷凝通道3之間設有無孔的導熱隔膜5，無孔的導熱隔膜5為高導熱耐鹽腐蝕的聚烯烴復合膜，無孔的導熱隔膜5把原料通道1和冷凝通道3隔離開，在每個蒸發通道2上部都有蒸汽出口與膜組件外的機械蒸汽壓縮機6的進氣口相連通，而機械蒸汽壓縮機6的出氣口與每個冷凝通道3的上部接口相連通。
實施例二，在圖1中，本實用新型提供了一種潛熱回收真空膜蒸餾組件，本實施例中的膜蒸餾組件為平板膜組件，膜組件的結構材料為不銹鋼，該平板膜組件由三個通道組合重復排列后形成，每個通道組合設有原料通道1、原料通道7、蒸發通道2和冷凝通道3，蒸發通道2和冷凝通道3分別位于原料通道1的兩側，在原料通道1與蒸發通道2之間有憎水多孔膜4，憎水多孔膜4把原料通道1和蒸發通道2隔離開，蒸發通道2的另一側為另一原料通道7，蒸發通道2與原料通道7之間為憎水多孔膜8；本實施例的憎水多孔膜是聚偏氟乙烯膜熱誘導相分離膜，憎水多孔膜的孔徑優選為0.2微米，在原料通道1和冷凝通道3之間有無孔的導熱隔膜5，無孔的導熱隔膜5為高導熱耐鹽腐蝕的聚烯烴復合膜，無孔的導熱隔膜5把原料通道1和冷凝通道3隔離開，在每個蒸發通道2上部都有蒸汽出口與膜組件外的機械蒸汽壓縮機6的進氣口相連通，機械蒸汽壓縮機6的出氣口與每個冷凝通道3的上部接口相連通。
本實用新型的工作過程為：在膜蒸餾過程中，原料通道1中的水吸收熱能在一定的溫度和真空度下產生次生蒸汽，次生蒸汽通過憎水多孔膜4的孔經過蒸發通道進入組件外的機械蒸汽壓縮機提高溫度和壓力，然后再進入膜組件的冷凝通道3冷凝產生高純水，同時放出蒸發潛熱，該潛熱傳遞給無孔的導熱隔膜5另一側的原料通道1中的水，水吸收蒸發熱以后再蒸發，形成的次生蒸汽再進入機械蒸汽壓縮機6，膜蒸餾就以這種蒸發-加溫加壓-冷凝-蒸發方式循環進行下去，蒸發和冷凝在該膜組件內部的不同通道中同時進行，原料水和加熱后的次生蒸汽逆向流動，傳質和傳熱過程高效地結合在一起，保證蒸發潛熱在此過程中被反復有效地回收利用。