膜蒸馏技术在化工过程应用及发展.pdfVIP

石 油 化 工 2010年第39卷增刊 P】iTRoCHEMICALTECHNOLOGY ·947· 膜蒸馏技术在化工过程中的应用及发展 闵 鹏，张新妙，杨永强 (中国石油化工股份有限公司北京化工研究院环保所，北京100013) [摘要]结合膜蒸馏技术的发展现状，介绍了膜蒸馏技术在化工过程的应用。并探讨其存在的缺陷。尝试提供进一步研究膜蒸馏技 术并将其应用于工业的构想。 [关键词]膜蒸馏；化工分离；水处理；海水淡化；膜组件 70 [文献标识码]A [中图分类号]x 这种分离方式由于操作起来相对简单而被广泛 1膜蒸馏技术简介 研究㈨]。 膜蒸馏技术利用微孔疏水膜，通过膜孔内空 气与膜两侧液体表面形成气一液相界面，而膜两 似，不同的是，在膜与冷却液之间存在一个空气 侧的温度不同，导致两侧液体的蒸汽压不同，因此 层，从膜孔透过的气体分子在冷却液前的冷凝板 产生分离驱动力，为达到蒸汽压平衡，温度高的一 上液化收集。由于膜与冷却液之间存在空气间 侧液体(多为原料液)不断气化，透过膜孑L在温度 隙，可以有效降低热量损耗，具有较高的热效 较低的一侧冷凝(或真空抽走后冷凝)，形成物质 率一J。低通量和复杂的组件构造限制了该种方法 传递过程。由于疏水膜只允许气体分子透过，因 的商业化。 此在传送过程中完全没有离子通过，进而达到了 气扫式膜蒸馏(SGMD)：过膜气体分子在产水 理想状态下的100％脱盐率，这也正是膜蒸馏技术 侧直接被低温惰性气体带走，在膜组件之外的冷却 相比于其他分离技术的特殊优势¨。J。和其他众 设备中进行冷凝。这种方法由于需要大量的能耗 多分离技术～样，膜蒸馏有着自身的优点与 来冷却产出的蒸汽，因此目前仅限于理论研究及模 缺点‘4·6l： 型的构建，尚无有效的工业化途径¨玑uJ。 优点主要有：(1)较高脱盐率，只要膜不被润 真空膜蒸馏(VMD)：产水侧直接与冷凝设备及 收集装置相连，装置连接真空泵，内部为真空状态。 湿，可以达到99．99％；(2)低温操作，因而可以回收 废热或采用替代能源如太阳能、地热等进行原料液 由于收集装置的压力低于原水侧膜表面饱和蒸汽 的预热；(3)较低操作压力，远低于其他膜分离技 压，该水蒸气不断地被吸收进收集装置。该方法的 术，增加安全性并节省能源。 收集装置与膜组件相分离。该法因膜表面蒸汽压 差最大而具有最大的膜通量。在高真空度条件下， 缺点主要有：(1)膜通量偏低；(2)因存在温差 极化、浓差极化、膜污染和膜润湿等情况，造成一定 膜通量随原料液温度变化更明显；而在低进料温度 下，膜通量随真空度改变较为明显¨2’”o。 程度的通量衰减；(3)MD组件和膜材料技术尚不 成熟，不能处理有机溶质；(4)高热能消耗，尽管理 3膜材料及膜组件 论上可以利用废热等形式的热能，但目前由于技术 局限等原因，成功应用的案例较少。 3．1膜材料 除了尽可能增大孔隙率之外，膜蒸馏用膜还要 2膜蒸馏技术的分类 保证不被润湿，即膜孔内只能存在蒸汽或不凝结气 根据透过组分被带离膜组件的形式，膜蒸馏可