專利名稱：膜過濾明膠脫水預濃縮系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于明膠濃縮系統，具體涉及一種膜過濾明膠脫水預濃縮系統。
背景技術：
按照傳統的明膠生產工藝，從提膠鍋抽提出來的4%_6%左右的明膠溶液經過真空蒸發器將明膠溶液的水分蒸發，得到濃度為26%-35%的濃縮液用于冷凝成形，然后通過烘干機干燥成為含水量約為12%的商品明膠。采用真空蒸發器濃縮明膠液，需用鍋爐蒸汽加熱的熱源，按理論計算，如選用單效蒸發器，每蒸發Ikg水需要消耗1.1kg的蒸汽；采用雙效蒸發器，每蒸發Ikg水需要消耗
0.55kg的蒸汽；采用3效蒸發器,每蒸發Ikg的水需要消耗0.4kg的蒸汽。國內的明膠生產企業，較多采用2效或3效真空蒸發器。一個年產2000噸明膠的工廠，如用一臺3效真空蒸發器進行膠液的濃縮，每生產I噸明膠消耗在蒸發系統的蒸汽接近9噸，折合消耗燃煤
1.6 噸。由于明膠是一種熱敏性的物質，其溶液的粘度與濃度成正比，傳熱系數與濃度成反比，隨著明膠溶液在蒸發系統里濃度的不斷提高，其循環速度會變得越來越慢而使受熱時間延長，極易造成物理性能如凍力和粘度的降低。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種膜過濾明膠脫水預濃縮系統，取代明膠真空蒸發器，不但有效節省了 蒸汽的消耗，極大地降低生產成本的同時，由于減少了明膠在蒸發過程中長時間受熱的影響，能提高明膠的凍力和粘度。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:—種膜過濾明膠脫水預濃縮系統，其由初級膜過濾系統和中級膜過濾系統組成，分別用于濃縮不同濃度的明膠溶液，其中:初級膜過濾系統包括稀膠液貯罐、喂料泵、過濾器、初級膜過濾組件，其中稀膠液貯罐的出口通過喂料泵與過濾器的入口連接，過濾器的出口與初級膜過濾組件的入口連接，初級膜過濾組件的出口與中級膜過濾系統的濃膠液貯罐的入口連接；中級膜過濾系統包括濃膠液貯罐、喂料泵、過濾器、中級膜過濾組件，其中濃膠液貯罐的出口通過喂料泵與過濾器的入口連接，過濾器的出口與中級膜過濾組件的入口連接，中級膜過濾組件的出口為濃縮后膠液的出口。所述初級膜過濾組件和中級膜過濾組件分別包含2個以上膜組，用于對明膠溶液分級脫水濃縮；所述膜組之間以串聯方式連接，每個膜組均配備有用于使膠液在該膜組中循環的循環泵和用于冷卻膠液的冷卻器。優選地，所述初級膜過濾組件和中級膜過濾組件分別包含2個膜組。所述初級膜過濾組件的膜組工作壓力為0.4-0.9MPa。所述中級膜過濾組件的膜組工作壓力為0.9-1.6MPa。所述初級膜過濾組件和中級膜過濾組件的膜為卷式膜。[0013]本實用新型采用的膜過濾組件是卷式膜，具體地說是卷式有機高分子膜，如聚砜(PS0)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、醋酸纖維(CA)等，其工作原理是以壓力差為推動力的膜分離過程，通過內外壓差將低濃度的明膠溶液中的水、小分子多肽以及部分無機鹽去除，從而達到脫水濃縮和提純的目的。因此根據明膠生產中對不同濃度的明膠溶液的濃縮，選擇相應截留分子量的膜過濾組件，既能保證小分子量的明膠不被排掉從而提高明膠的得率，又能透過明膠生產過程產生的某些小分子量的有機物如肽類和部分的無機鹽，使明膠稀溶液通過膜脫水達到濃縮的目的，同時與脫鹽除雜質同步進行。另外，本實用新型選用截留分子量較低、膜通量較高、具有較強的抗污染能力的膜過濾組件，在同等的外壓下，膜組的膜通量比其它類別的膜大得多。由于所選的膜過濾組件具有優異的抗污染性能，即使在較高的明膠濃度下，也不容易被污染導致通量明顯下降。同時本實用新型的膜過濾組件，其使用后的清洗、再生方便，操作簡單。每完成一批產品(約24-36小時)，只需用熱水沖洗系統并用ρΗΙΟ.5的氫氧化鈉水溶液對膜組進行清洗一次，就能達到良好的再生效果。本實用新型的膜過濾系統的膜過濾組件，根據對不同濃度的明膠過濾，分別采用初級膜過濾組件和中級膜過濾組件進行過濾。其中采用初級膜過濾組件用于低濃度膠液的脫水濃縮，將從提膠鍋抽提出來的濃度約4%-6%的明膠溶液通過初級膜過濾組件脫除部分的水分，將濃度提高到約10%。由于初級膜過濾組件用于過濾濃度較低的物料，相對的物料性能如凍力、粘度也較低，液體物料的流通阻力也相對較小，因此初級膜過濾組件的特點是工作壓力相對較低，為0.4-0.9MPa，滲析液排出量設計較大，所以選用壓力較低流量較大的循環泵。而中級膜過濾組件是用于中等濃度的脫水濃縮，將濃度約10%的明膠溶液通過中級膜過濾組件提高到18%，它的工作壓力相對初級膜過濾組件要高，為0.9-1.6MPa，由于系統工作時明膠溶液的濃度較高(由10%提高到18%)，中級膜過濾組件在這種狀況下的通量相對較小，所以需選用壓力高、流量相對小的循環泵。如將初級膜過濾系統和中級膜過濾系統的管線合并在一起，壓力高的濃膠液容易流串到初級膜過濾組件造成系統混亂，因此針對不同濃度的膠液進行濃縮需要使用不同的膜過濾系統。本實用新型的膜過濾系統中，初級膜過濾組件和中級膜過濾組件分別具有2級或2級以上膜組。因為在實際工業化生產過程中，要求物料的濃縮量大、濃度較高，采用單級膜組很難達到工藝要求，必須采用2級膜組或更多級膜組來分級脫水，使產品的濃度不斷提高。但是如果要求濃度不高、濃縮量不大，也可以采用單級膜組。明膠溶液經過本實用新型的膜過濾系統進行脫水預濃縮后，再通過板式閃蒸器，根據產品需求將18%的明膠溶液的濃度進一步提高到26%-35%。根據明膠生產過程的不同工藝環節，針對不同生產廠家人員的素質和技術水平，可以采取PLC加觸摸屏或PLC加人工按鍵操作等多種控制方案。還可以采取喂料罐液位監控、系統循環溫度監控、物料進出流量監測、滲析液流量監測等多種監控措施，保證系統長期正常運行。本實用新型的有益效果是:膜過濾脫水預濃縮系統不需要蒸汽加熱，完全可以取代真空蒸發器對明膠溶液進行脫水濃縮。與明膠生產行業傳統的3效真空蒸發器相比，采用本實用新型的膜過濾脫水預濃縮系統每生產I噸明膠可節省燃煤1.4噸。一個年產明膠2000噸的工廠若采用膜過濾脫水預濃縮系統，全年可節省燃煤2800噸。扣除膜過濾組件的運行成本，如電費、膜更換費用、清洗再生用水和化學品消耗等費用，每噸明膠可節省能源消耗的費用約900元，全年減少能源消耗費用約180萬元，不但有效地降低了明膠生產的成本，而且起到十分顯著的節能減排、減少空氣環境污染的效果。另外從產品性能的角度來看，明膠溶液通過本實用新型的膜過濾脫水預濃縮系統進行預濃縮，減少了蒸發過程長時間受熱的影響，相對減少了明膠物理性能的損失，提高了明膠的凍力和粘度。
圖1是本實用新型膜過濾明膠脫水預濃縮系統的工藝流程圖。如圖所示:1、稀膠液貯罐；2、濃膠液貯罐；3、初級膜過濾組件膜組；4、初級膜過濾組件膜組；5、中級膜過濾組件膜組；6、中級膜過濾組件膜組；7、過濾器；8、過濾器；9、稀膠液輸入管道；10、工藝水輸入管道。
具體實施方式
下面結合圖1，通過具體實施例進一步闡述本實用新型。實施例1( I)初級膜過濾系統準備開啟工藝水閥門，并控制水的溫度在40_45°C，將水注入稀膠液貯罐1，開啟其底部的閥門Vl，開啟袋式過濾器7的閥門V4和V5，再按順序開啟V7、Vl-1，Vl_2，V1-3和V2-1，V2-2, V2-3。首先打開喂料泵FPl上面的排氣螺栓將水泵里面的氣體排除干凈，直到看見排氣螺栓的出口有水流出為止。然后開啟喂料泵FPl，使水進入膜過濾系統，隨后依次打開循環泵CP1、CP2上面的排氣螺栓將水泵內的氣體排放干凈直到有水流出為止，然后打開循環泵CP1、CP2。( 2 )初級膜過濾系統過濾確認4-6%稀膠液的溫度控制在48_50°C之間，然后打開稀膠進膠閥，喂料泵FPl起動，向系統進膠。此時滲析液出水閥處于循環回水狀態，出膠閥關閉。數秒后，循環泵CPl起動，隨后，循環泵CP2起動，膠液開始進入初級膜過濾組件膜組3和4。當液位上升至> 30%時，滲析液出水閥處于排水狀態。當液位高于設定值時，液位高位報警，稀膠進膠閥關閉。系統利用稀膠調節閥控制液位，可自動調節進膠量來控制液位，膠液波動大時，可通過補水閥手動進行調整。當在出膠取樣閥檢測膠液的濃度達到10%左右時，可在手動狀態下調節出膠閥門的開啟狀態(氣動調節閥的開啟度百分比)，系統開始出膠。在出膠期間，需經常檢測出膠濃度，如濃度偏高，可適當加大出膠流量，或加大進膠流量，反之亦然。膠液進入濃膠液貯罐，準備進入下一步中級膜過濾組件過濾。喂料泵和兩臺循環泵均采用變頻器控制泵的啟動和流量，可按照明膠生產的實際要求，通過調節變頻器的頻率，來改變喂料泵和循環泵的流量和壓力，以達到最佳的控制水平。同時，在循環泵和膜組入口之間還設有冷卻器，用于冷卻膠液。(3)中級膜過濾系統準備開啟工藝水閥門，并控制水的溫度在40_45°C，將水注入濃膠液貯罐2，開啟其底部的閥門HVl，開啟袋式過濾器8的閥門HV4和HV5，再按順序開啟HV7、HV1-1，HV1-2，HV1_3和 HV2-1, HV2-2, HV2-3。首先打開喂料泵HFPl上面的排氣螺栓將水泵里面的氣體排除干凈，直到看見排氣螺栓的出口有水流出為止。然后開啟喂料泵HFP1，使水進入膜過濾系統，隨后依次打開循環泵HCP1、HCP2上面的排氣螺栓將水泵內的氣體排放干凈直到有水流出為止，然后打開循環泵 HCP1、HCP2。(4)中級膜過濾組件過濾準備好10%左右的膠液并確認其溫度控制在48_50°C之間，然后打開進膠閥，喂料泵HFPl起動，向系統進膠。此時滲析液出水閥處于循環回水狀態，出膠閥關閉。數秒后，循環泵HCPl起動，隨后，循環泵HCP2起動，膠液開始進入中級膜過濾組件膜組5和6。當液位上升至> 30%時，滲析液出水閥處于排水狀態。當液位高于設定值時，液位高位報警，進膠閥關閉。系統利用稀膠調節閥控制液位，可自動調節進膠量來控制液位，膠液波動大時，可通過補水閥手動進行調整。當在出膠取樣閥檢測膠液的濃度達到18%左右時，可在手動狀態下調節出膠閥門的開啟狀態(氣動調節閥的開啟度百分比)，系統開始出膠。在出膠期間，需經常檢測出膠濃度，如濃度偏高，可適當加大出膠流量，或加大進膠流量，反之亦然。當生產完成時，程序停止工作。此時可將系統轉為手動操作，用熱水將剩余的膠液推洗到讀數〈0.5%然后停機，也可以隨即轉到推膠程序進行操作。膠液經過本實用新型的膜過濾系統進行脫水預濃縮后，得到濃度約18%的明膠濃縮液，再通過板式閃蒸器，根據產品需求將18%的明膠濃縮液的濃度提高到26%_35%。(5)清洗為了防止膜元件受損壞，清洗膜系統的水應采用反滲透水或去離子水。由于初級膜過濾組件與中級膜過濾組件的清洗步驟相同，下面以初級膜過濾組件為例說明:將手動回收閥門打開，接通膠液回水管道，然后打開補水閥和出膠閥，FPl泵起動，數秒后CPl泵起動，隨后CP2泵起動，進行推膠，按預先設定的時間完成后關閉出膠閥，進行水洗，補水閥繼續打開進行水沖洗，水沖洗到達設定的時間后自動停機。如檢查推出的膠液濃度很低，可以提前停止推膠，開始水洗。完成推膠后，進行水洗，此時關閉出膠閥，繼續打開補水閥，用水進行沖洗，水沖洗時間到達后自動停機。完成水洗后，執行堿洗，循環清洗數十分鐘后打開排水閥和補水閥，繼續沖洗到設定的時間后停機。在停機前抽水樣檢測，如達到要求，可結束清洗。若還達不到要求，進入下一步水洗。一般情況下，每個生產周期完成后只需半貯膠罐體積的45-48°C熱水用少量燒堿液調節至ρΗΙΟ-ΙΟ.5作為清洗藥液進行堿洗。完成堿洗后，若水樣抽檢結果達不到要求，可再次進行水洗。此時出膠閥自動關閉，補水閥繼續打開，用水沖洗到設定的時間后停機。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以以任何相同或相似手段對本實用新型作各種變換或修改，這些等價形式同樣落于本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種膜過濾明膠脫水預濃縮系統，其特征在于:其由初級膜過濾系統和中級膜過濾系統組成，分別用于濃縮不同濃度的明膠溶液，其中:初級膜過濾系統包括稀膠液貯罐、喂料泵、過濾器、初級膜過濾組件，其中稀膠液貯罐的出口通過喂料泵與過濾器的入口連接，過濾器的出口與初級膜過濾組件的入口連接，初級膜過濾組件的出口與中級膜過濾系統的濃膠液貯罐的入口連接；中級膜過濾系統包括濃膠液貯罐、喂料泵、過濾器、中級膜過濾組件，其中濃膠液貯罐的出口通過喂料泵與過濾器的入口連接，過濾器的出口與中級膜過濾組件的入口連接，中級膜過濾組件的出口為濃縮后膠液的出口。
2.根據權利要求1所述的膜過濾明膠脫水預濃縮系統，其特征在于:所述初級膜過濾組件和中級膜過濾組件分別包含2個以上膜組，用于對明膠溶液分級脫水濃縮；所述膜組之間以串聯方式連接，每個膜組均配備有用于使膠液在該膜組中循環的循環泵和用于冷卻膠液的冷卻器。
3.根據權利要求2所述的膜過濾明膠脫水預濃縮系統，其特征在于:所述初級膜過濾組件和中級膜過濾組件分別包含2個膜組。
4.根據權利要求1或2或3所述的膜過濾明膠脫水預濃縮系統，其特征在于:所述初級膜過濾組件和中級膜過濾組件的膜為卷式膜。
專利摘要一種膜過濾明膠脫水預濃縮系統，其由初級膜過濾系統和中級膜過濾系統組成，其中初級膜過濾系統包括稀膠液貯罐、喂料泵、過濾器、初級膜過濾組件；中級膜過濾系統包括濃膠液貯罐、喂料泵、過濾器、中級膜過濾組件。上述初級膜過濾組件和中級膜過濾組件分別包含2個以上膜組，用于對明膠溶液分級脫水濃縮。由于不需要蒸汽加熱，本實用新型完全可以取代真空蒸發器對明膠溶液進行脫水濃縮，不但有效地降低了明膠生產的成本，而且起到十分顯著的節能減排、減少空氣環境污染的效果，同時減少了明膠在蒸發過程長時間受熱的影響，相對減少了明膠物理性能的損失，提高了明膠的凍力和粘度。
文檔編號B01D61/58GK203159517SQ20132003469
公開日2013年8月28日 申請日期2013年1月23日 優先權日2013年1月23日
發明者余茍 申請人:余茍