411 穿流型气扫式膜蒸馏装置

411 穿流型气扫式膜蒸馏装置

背景

中空纤维膜具有单位空间装填膜面积大、单根膜管出现破损等问题时易于处理等特点，但通常采用的管壳式膜组件结构（中空纤维膜管布置较大的圆管壳体内，膜管外介质沿膜管轴向与膜管内介质并流或逆流流动）容易出现膜管在壳体内分布不匀，导致膜管外介质（如吹扫气等）在膜管表面流速不均，甚至出现流动短路等，造成膜面积的利用率降低、风机存在无效能耗等问题。

穿流型膜组件

基于上述问题，设计了将中空纤维膜管布置在细长矩形流道内的穿流型气扫式膜蒸馏组件，如下图所示。

图中，膜蒸馏组件上部为料液布液区，中间为中空纤维疏水膜管分布区（也是吹扫气的流道），下部为料液汇液区。

在膜组件中，吹扫气在矩形长流道内垂直于膜管流动，为保证吹扫气在流道内的流动均匀，垂直于吹扫气流动方向的流道截面（通常为矩形）尺寸不宜过太，因此中空纤维疏水膜管长度相对较短（如0.3m～0.5m），但膜管排列方式（矩形或正三角形等）和排列密度可根据优化要求进行调节。

在保证料液在各个膜管内分布较均匀的前提下，料液宜采用在膜管内自上向下流动的方式，这样膜组件上下盖板均可采用活动式或易拆装式，便于单根膜管破损时及时处理。

吹扫气流道长度可数米至数十米，为减小占地空间，流道可采用螺旋式、多层并排列（上下多层或水平多层等）等结构。

特点

穿流型气扫式膜组件的制作、维护较方便，中空纤维疏水膜管的布置调节范围也较大，可以很好地解决吹扫气在膜管表面流速不均匀的问题。

穿流型膜组件的主要不足是吹扫气流速不能太高，否则可能会使膜管根部由于受力较大等原因易于破损，此外，吹扫气与膜管外表面（料液走膜管内，吹扫气走膜管外时）的传热传质规律也与通常的顺流或逆流式布置有所不同，需要开发计算软件进行较系统的分析和设计优化。