热泵-气扫式膜蒸馏典型流程

热泵-气扫式膜蒸馏典型流程

 热泵-气扫式膜蒸馏的四个典型流程如下：

         ●开放型流程

     开放型流程示意如下图：

图中装置由热泵单元、料液循环单元、吹扫气单元构成。压缩机、加热器、膨胀阀、冷却器构成热泵单元，其中的循环介质为热源工质；膜蒸馏组件（在不引起误解时，也可简称膜组件）、加热器、料液泵构成料液循环单元，其中的循环介质为料液；吹扫气单元由风机、膜蒸馏组件构成，其中的介质为空气（也可为氮气等适宜气体）；风机将环境空气送入膜蒸馏组件，将料液中透过疏水微孔膜过来的蒸气带走并排入环境。

       装置运行时，热泵工作，冷却器从环境中吸热，热泵将冷却器吸收的热能提高温度后通过加热器传递给料液；被加热的料液进入膜蒸馏组件，料液中的水分（或其他易挥发组分）在膜表面汽化，蒸气透过疏水微孔膜，被膜另一侧的吹扫气带走，从而实现料液分离或浓缩。

       开放型流程装置适于透膜蒸气不需回收，且料液处理温度相对较低的场合。

    ●封闭型流程

    封闭型流程示意如下图：

       图中装置由热泵单元、料液循环单元和吹扫气循环单元构成，热泵单元和料液循环单元与开放型装置相似，吹扫气循环则与开放型不同。开放型装置中的吹扫气来自环境，携带透膜蒸气后也直接排入环境，故称开放型；封闭型装置中的吹扫气单元则由膜蒸馏组件、风机、冷却器、辅冷器构成，各部件之间通过风道依次连接构成封闭回路，吹扫气在其中封闭循环运行。

        装置运行时，热泵单元中加热器加热料液，透膜蒸气被吹扫气带出膜蒸馏组件后先进入冷却器降温，再进入辅冷器进一步降温后返回膜蒸馏组件，被冷凝后的透膜蒸馏冷凝液则可在冷凝器和辅冷器中排出。

       封闭型流程装置吹扫气可采用空气或氮气等适宜气体，气体循环不会带入杂质污染料液，透膜蒸气可回收，料液处理温度的范围可较宽；辅冷器和风机可处于吹扫气循环单元的任何位置，也可通过引入微量环境空气转换循环吹扫气的方式替代辅冷器，但需对引入空气进行净化，且会造成透膜蒸气损失。

    ●多效型流程

       多效型流程示意如下图：

        图中为两效流程（也可按此原理构成多效流程）。图中装置由热泵单元、膜蒸馏组件1料液循环单元、膜蒸馏组件1吹扫气循环单元、膜蒸馏组件2料液循环单元、膜蒸馏组件2吹扫气循环单元构成；其中热泵单元、膜蒸馏组件1料液循环单元、膜蒸馏组件2吹扫气循环单元与封闭型流程装置中的相应单元相似，而膜蒸馏组件1的吹扫气循环单元则由膜蒸馏组件1、风机1和换热器构成；膜蒸馏组件2的料液循环单元则由膜蒸馏组件2、料液泵2和换热器构成。

       装置运行时，热泵加热膜蒸馏组件1的料液，携带透膜蒸气的吹扫气通过换热器加热膜蒸馏组件2的料液，膜蒸馏组件2的透膜蒸气则由吹扫气带至冷却器处被冷凝，同时为热泵单元提供低温热能。

       多效型装置除具有封闭型装置的特点外，膜蒸馏组件1之后的各个膜蒸馏组件的料液所需的热能来自前一个膜蒸馏组件的透膜蒸馏和吹扫气，不需消耗热泵单元制取的热能，有利于降低装置的运行能耗。

       ●料液预热型流程

       料液预热型流程示意如下图：

       图中装置由热泵单元、料液循环单元和吹扫气循环单元构成。热泵单元与前述装置相似；料液循环单元则由膜蒸馏组件、冷却器、预热器、加热器、料液泵构成；吹扫气循环单元则由膜蒸馏组件、风机、预热器、辅冷器构成。

      除图示位置外，装置吹扫气循环单元中的辅冷器和风机可布置在吹扫气循环单元的其他适宜位置；辅冷器也可通过引入微量环境空气替代；辅冷器也可布置在料液循环单元的适宜位置；料液泵也可布置在料液循环单元的其他适宜位置（除图示位置外）；上述原则也适于前述几个流程装置。

       装置运行时，出膜蒸馏组件的料液先由冷却器降温，之后进入预热器被携带透膜蒸馏的吹扫气加热，然后再进入加热器被加热至适宜温度后进入膜蒸馏组件。

       由于料液在进入加热器前在预热器中被预热，可减小热泵的负荷，有利于降低装置运行的能耗。

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