技术领域
[0001] 本实用新型涉及物料浓缩及分离的蒸馏膜技术，尤其涉及一种隔效顺流膜外传热的多效膜蒸馏装置。
背景技术
[0002] 目前膜蒸馏技术主要应用于
海水淡化、
水处理脱盐浓缩、共沸分离等，是一种新兴技术，具有诸多优势，其原理是疏水微孔膜的表面在张
力作用下，常压下液态水不能透过膜的微孔,而水蒸气则可以。当膜两侧存在一定的温差时,由于
蒸汽压的不同,水蒸气分子透过微孔则在另一侧冷凝下来，使溶液逐步浓缩。与传统的
反渗透膜分离和多效膜
蒸发浓缩等技术相比，存在蒸馏膜组件成本高、能耗较大等
缺陷，限制了大面积应用。就
发明人所知，在膜蒸馏技术领域现存在2种解决方案，第一种方案是在膜蒸馏组件内集成多效蒸发和冷凝通道，第n效蒸发出的蒸汽为进入n+1效物料蒸发提供热源并被冷凝，由于膜内传热冷凝效率偏低从而降低了膜两侧的
蒸汽压，这样膜通量就会降低，需要的膜蒸馏的有效面积增加，成本增加。第二种方案是膜蒸馏组件外增设换热加压装置组成多效膜蒸馏系统，包括并流多效膜蒸馏系统和蒸汽二次加压多效膜蒸馏系统。这种方案的实施需要更多
泵、罐及管路部件从而使系统变得复杂，又由于更多的外接管路使二次蒸汽增加了多余的传热而被部分冷凝。上述两种方案第n效的蒸发蒸汽为进入第n+1效的物料加热，温差小，蒸汽冷凝
真空度低，膜两侧蒸汽压差小，膜通量低。实用新型内容
[0003] 为了解决
现有技术的不足，本实用新型提供了一种隔效顺流膜外传热的多效膜蒸馏装置，通过采用膜外隔效传热顺流多效膜蒸馏结构、效间物料与蒸汽通过和双层
套管蒸汽连接管路，简化了装置结构，减少了热量损失，使得整个装置换热充分，可以获得较高的真空度和更高的膜两侧蒸汽压，使得整个装置具有高膜通量、低能耗、低成本和高可靠性。
[0004] 本实用新型的一种隔效顺流膜外传热的多效膜蒸馏装置的技术方案为：
[0005] 一种隔效顺流膜外传热的多效膜蒸馏装置，包括物料循环罐、
循环泵、若干膜蒸馏组件、换热器Ⅰ、换热器Ⅱ、若干效间换热器、
冷凝器和
真空泵；
[0006] 所述若干膜蒸馏组件按照依次
串联连接的顺序包括首效膜蒸馏组件、第二效膜蒸馏组件、……、第n-1效膜蒸馏组件和末效膜蒸馏组件，其中n=3、4、5、……；
[0007] 所述物料循环罐入口与末效膜蒸馏物料
回流管路以及来料管路相连，所述物料循环罐出口通过循环泵与换热器Ⅰ物料入口相连，所述换热器Ⅰ物料出口与首效膜蒸馏组件物料入口相连，所述首效膜蒸馏组件物料出口与第二效膜蒸馏组件物料入口相连，所述首效膜蒸馏组件的蒸汽出口与第三效膜蒸馏组件物料入口处的效间换热器相连；
[0008] 所述膜蒸馏组件中，第n效膜蒸馏组件物料入口与第n-1效间换热器物料出口相连，所述第n-1效间换热器物料入口与第n-1效膜蒸馏组件物料出口相连，第n效膜蒸馏组件物料出口与第n效间换热器物料入口相连，所述第n效间换热器物料出口与第n+1效膜蒸馏组件物料入口相连，第n效膜蒸馏组件的蒸汽出口与第n+1效间换热器蒸汽入口相连，所述第n+1效间换热器物料出口与第n+2效膜蒸馏组件物料入口相连；
[0009] 所述末效膜蒸馏组件物料入口与前一效间换热器物料出口相连，所述末效膜蒸馏组件物料出口与换热器Ⅱ物料入口相连，所述前一效膜蒸馏组件蒸汽出口与换热器Ⅱ蒸汽入口相连，所述换热器Ⅱ物料出口与末效膜蒸馏物料回流管路入口相连，所述末效膜蒸馏组件蒸汽出口与冷凝器相连，所述冷凝器与真空泵相连；
[0010] 所述各膜蒸馏组件之间以及各换热器与各膜蒸馏组件间均通过双层套管管路相连。
[0011] 进一步的，所述首效膜蒸馏组件的物料进口处连接有压力
传感器。
[0012] 进一步的，所述各膜蒸馏组件的蒸汽出口均设有
质量流量计，可通过质量流量计的变化，来判断膜蒸馏组件是否有堵塞需要清洗。
[0013] 进一步的，所述物料循环罐包括并列设计的第一物料循环罐和第二物料循环罐，所述第一物料循环罐和第二物料循环罐前设有预加热器，所述第一物料循环罐和第二物料循环罐上设有
密度传感器。
[0014] 进一步的，所述多效膜蒸馏装置还包括热源，所述热源为液体或气体，所述热源与换热器Ⅰ热源入口相连。
[0015] 进一步的，所述双层套管包括内套管和外套管，所述内套管通过
法兰与各装置结构相连，所述外套管套设于内套管外，并与内套管之间形成夹套层，所述外套管两端设有外套连接管，所述两端的外套连接管一与换热器Ⅰ的热源出口相连，一与收集器相连。
[0016] 进一步的，所述内套管内
流体与夹套层内流体顺流流动。
[0017] 进一步的，所述内套管上设有若干沿轴线均匀分布的连接管，所述连接管用于与膜蒸馏组件的物料出口管路连接。
[0018] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0019] 1）本实用新型提供的隔效顺流膜外传热的多效膜蒸馏装置，第n效的蒸汽与第n+2效的进口物料换热，由于换热温差大，换热冷媒
温度低，换热充分，可以获得较高的效间真空度，膜蒸馏组件的膜两侧蒸汽压获得提升，膜蒸馏组件的膜蒸发通量获得提升。
[0020] 2）本实用新型采用所述的双层套管管路方案，在双层套管管路的夹套层通入换热余热的流体，对双层套管管路内管的流体起到热壁的作用，使双层套管管路内管的流体不对外部传热。
[0021] 3）本实用新型采用顺流方案，使隔效顺流膜外传热的多效膜蒸馏装置具有比并流方案更少的使用泵、循环罐、管路等部件，使整个多效膜蒸馏装置相对简单、成本低、可靠性高。
附图说明
[0022] 构成本
申请的一部分的
说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性
实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0023] 图1是本实用新型实施例提供的隔效顺流膜外传热的多效膜蒸馏装置的结构示意图；
[0024] 图2是本实用新型实施例提供的双层套管管路的结构示意图；
[0025] 图3是本实用新型实施例提供的双层套管管路的优选方案的结构示意图；
[0026] 其中，1、物料循环罐；2、循环泵；3、换热器Ⅰ；4、首效膜蒸馏组件；5、二效膜蒸馏组件；6、末效膜蒸馏组件；7、双层套管管路；8、双层套管管路；9、双层套管管路；10、双层套管管路；11、管路；12、双层套管管路；13、双层套管管路；14、双层套管管路；15、末效膜蒸馏物料回流管路；16、第二效间换热器；17、换热器Ⅱ；18、质量流量计；19、质量流量计；20、质量流量计；21、冷凝器；22、真空泵；23、
压力传感器；24、温度传感器；25、密度传感器；26、法兰； 27、外套管； 28、外套连接管； 29、外套连接管；30、内套管；31、连接管。
具体实施方式
[0027] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0029] 一种隔效顺流膜外传热的多效膜蒸馏装置，包括物料循环罐、循环泵、若干膜蒸馏组件、换热器Ⅰ、换热器Ⅱ、若干效间换热器、冷凝器和真空泵；
[0030] 所述若干膜蒸馏组件按照依次串联连接的顺序包括首效膜蒸馏组件、第二效膜蒸馏组件、……、第n-1效膜蒸馏组件和末效膜蒸馏组件，其中n=3、4、5、……；
[0031] 所述物料循环罐入口与末效膜蒸馏物料回流管路以及来料管路相连，所述物料循环罐出口通过循环泵与换热器Ⅰ物料入口相连，所述换热器Ⅰ物料出口与首效膜蒸馏组件物料入口相连，所述首效膜蒸馏组件物料出口与第二效膜蒸馏组件物料入口相连，所述首效膜蒸馏组件的蒸汽出口与第三效膜蒸馏组件物料入口处的效间换热器相连；
[0032] 所述膜蒸馏组件中，第n效膜蒸馏组件物料入口与第n-1效间换热器物料出口相连，所述第n-1效间换热器物料入口与第n-1效膜蒸馏组件物料出口相连，第n效膜蒸馏组件物料出口与第n效间换热器物料入口相连，所述第n效间换热器物料出口与第n+1效膜蒸馏组件物料入口相连，第n效膜蒸馏组件的蒸汽出口与第n+1效间换热器蒸汽入口相连，所述第n+1效间换热器物料出口与第n+2效膜蒸馏组件物料入口相连；
[0033] 所述末效膜蒸馏组件物料入口与前一效效间换热器物料出口相连，所述末效膜蒸馏组件物料出口与换热器Ⅱ物料入口相连，所述前一效膜蒸馏组蒸汽出口与换热器Ⅱ蒸汽入口相连，所述换热器Ⅱ物料出口与末效膜蒸馏物料回流管路入口相连，所述末效膜蒸馏组件蒸汽出口与冷凝器相连，所述冷凝器与真空泵相连；
[0034] 所述各膜蒸馏组件之间以及各换热器与各膜蒸馏组件间均通过双层套管管路相连。
[0035] 所述首效膜蒸馏组件的物料进口处连接有压力传感器。
[0036] 所述各膜蒸馏组件的蒸汽出口均设有质量流量计，可通过质量流量计的变化，来判断膜蒸馏组件是否有堵塞需要清洗。
[0037] 所述物料循环罐包括并列设计的第一物料循环罐和第二物料循环罐，所述第一物料循环罐和第二物料循环罐前设有预加热器，所述第一物料循环罐和第二物料循环罐上设有密度传感器。
[0038] 所述多效膜蒸馏装置还包括热源，所述热源为液体或气体，所述热源与换热器Ⅰ热源入口相连。
[0039] 所述双层套管包括内套管和外套管，所述内套管通过法兰与各装置结构相连，所述外套管套设于内套管外，并与内套管之间形成夹套层，所述外套管两端设有外套连接管，所述两端的外套连接管一与换热器Ⅰ的热源出口相连，一与收集器相连。
[0040] 所述内套管内流体与夹套层内流体顺流流动。
[0041] 所述内套管上设有若干沿轴线均匀分布的连接管，所述连接管用于与膜蒸馏组件的物料出口管路连接。
[0042] 末效膜蒸馏物料回流管路为双层套管管路。
[0043] 本实用新型的各膜蒸馏组件串联组合，在实际应用过程中还可将膜蒸馏组件并联后串联，根据串联的膜蒸馏组件数可得膜蒸馏效数为n。
[0044] 实施例1：
[0045] 如图1所示，以具有3效数的隔效顺流膜外传热的多效膜蒸馏装置为例。
[0046] 物料循环罐1入口与末效膜蒸馏物料回流管路15以及来料管路相连，物料循环罐1出口通过管路与循环泵2相连，循环泵2通过管路与换热器Ⅰ3物料入口相连，换热器Ⅰ3物料出口通过管路与首效膜蒸馏组件4物料入口相连，首效膜蒸馏组件4物料出口通过双层套管管路7与第二效膜蒸馏组件5物料入口相连，首效膜蒸馏组件4的蒸汽出口通过双层套管管路8与第二效间换热器16相连，第二效膜蒸馏组件5物料出口通过双层套管管路9与第二效间换热器16物料入口相连，第二效膜蒸馏组件5蒸汽出口通过双层套管管路10与换热器Ⅱ17相连，第二效间换热器16物料出口通过双层套管管路12与末效膜蒸馏组件6入口相连，第二效间换热器16蒸汽出口通过管路11与换热器Ⅱ17相连后通过管路连接冷凝器21，末效膜蒸馏组件6物料出口通过双层套管管路13与换热器Ⅱ17物料入口相连，换热器Ⅱ17物料出口通过末效膜蒸馏物料回流管路15与物料循环罐1入口相连，末效膜蒸馏组件6蒸汽出口通过双层套管管路14与冷凝器21相连，冷凝器21与真空泵22相连。
[0047] 具体实施中，换热器Ⅰ3的物料出口处设有温度传感器24，首效膜蒸馏组件4物料入口处的双层套管管路上设有压力传感器23，通过温度传感器24和压力传感器23可检测进入首效膜蒸馏组件4的温度和压力。
[0048] 进一步的优化，可通过在首效膜蒸馏组件4的物料入口管路连接压力溢流管路来控制压力。
[0049] 具体实施中，物料循环罐1前设有预加热器，可对进入物料循环罐1的物料进行预加热，物料循环罐1设有密度传感器25，用于检测物料循环罐1内的物料浓缩浓度。
[0050] 进一步的优化，物料循环罐可包括并列设计的第一物料循环罐和第二物料循环罐，2个物料循环罐可以互为备用。
[0051] 如图1所示，首效膜蒸馏组件4的蒸汽出口连接有质量流量计18，第二效膜蒸馏组件5的蒸汽出口连接质量流量计19，末效膜蒸馏组件6的蒸汽出口连接有质量流量计20，具体实施中，可通过质量流量计的变化，来判断膜蒸馏组件是否有堵塞需要清洗。
[0052] 多效膜蒸馏装置还包括热源，热源可以为液体或气体，具体实施中，热源通过管路与换热器Ⅰ3的热源入口相连，并通过管路对进入首效膜蒸馏组件4的物料进行加热。
[0053] 如图2-3所示，双层套管包括内套管30和外套管27，内套管30两侧通过法兰26与各装置结构相连，外套管27套设于内套管30外，并与内套管30之间形成夹套层，外套管27两端设有外套连接管28和29，两外套连接管一与换热器Ⅰ3的热源出口相连，一与收集器相连。
[0054] 内套管30内流体与夹套层内流体顺流流动。
[0055] 作为进一步的优化，由于有的蒸馏膜组件的物料出口不止一个，因此可在内套管30上设有若干沿轴线均匀分布的连接管31，以用于连接膜蒸馏组件上的物料出口管路。
[0056] 本实用新型中，双层套管内层走物料或膜蒸馏组件蒸发出来的蒸汽，双层套管夹套层走换热器Ⅰ3出口的热源流体。这样物料和蒸汽在膜蒸馏组件外的传递中没有热损。
[0057] 本实施例中，进入的物料，经过循环泵2加压流经换热器Ⅰ3进入到首效膜蒸馏组件4，进入首效膜蒸馏组件4的物料压力和温度由压力传感器23与温度传感器24控制。从首效膜蒸馏组件4出来的物料经双层套管管路7进入膜蒸馏组件5，从首效膜蒸馏组件4出来的蒸汽经双层套管管路8进入第二效间换热器16与准备进入第三效即本实施例的末效膜蒸馏组件6的物料换热并冷凝。物料流经第二效膜蒸馏组件5经过换热器16时与首效膜蒸馏组件4出来的蒸汽换热后进入第三效膜蒸馏组件，在本实施例中为末效膜蒸馏组件6。物料流出末效膜蒸馏组件6在换热器Ⅱ17与第二效膜蒸馏组件5的蒸发蒸汽换热并流回物料循环罐1，完成一个顺流循环。
[0058] 末效膜蒸馏组件6的蒸发蒸汽通过双层套管14与冷凝器21换热被冷凝并与真空泵22连接。
[0059] 上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的
基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种
修改或
变形仍在本实用新型的保护范围以内。
