本發(fā)明涉及一種滲透汽化系統(tǒng)及其應用。

背景技術：

1、滲透汽化(pv)膜分離技術是一種新型膜分離技術。該技術用于液體混合物的分離，其突出優(yōu)點是能夠以低的能耗實現(xiàn)蒸餾、萃取、吸附等傳統(tǒng)方法難于完成的分離任務。它特別適用于普通精餾難于分離或不能分離的近沸點、恒沸點混合物的分離；對有機溶劑及混合溶劑中微量水的脫除，對廢水中少量有機污染物的分離有明顯的成本上和技術上的優(yōu)勢。

2、滲透汽化膜分離技術是利用有機溶劑和水(或溶劑中的不同組分)在致密膜中的溶解性(熱力學性質)和擴散性(動力學性質)的不同，使水(或某一組分)透過膜，然后在膜的另一側汽化，從而實現(xiàn)分離過程。水(或某一組分)在膜的另一側汽化后需經(jīng)冷凝后再排放。

3、進料溫度對滲透汽化系統(tǒng)的膜通量影響較大，溫度越高，膜通量越大，而較高膜通量可以提高整體價值。因此滲透汽化膜組件進料需加熱至特定溫度，通常需要60-70℃，這需要消耗大量能量，導致系統(tǒng)能耗較高。而膜另一側真空泵運轉需要冷卻水進行降溫，冷凝換熱器換熱也需要冷卻水降溫，因此還需要給系統(tǒng)提供冷卻水。一側升溫，一側降溫，導致系統(tǒng)熱量的浪費，也導致了冷卻水資源的浪費。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種滲透汽化系統(tǒng)及其應用。

2、本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種滲透汽化系統(tǒng)，其包括真空泵和滲透汽化膜組件，還包括第二冷凝器或第三冷凝器；所述真空泵設有二級蒸汽進口、壓縮二級蒸汽出口和冷卻液管道，所述冷卻液管道設有冷卻液進口和冷卻液出口；所述滲透汽化膜組件設有滲透汽化進料口、一級蒸汽出料口和系統(tǒng)出水出料口；

4、所述滲透汽化系統(tǒng)還包括第二冷凝器時，所述滲透汽化系統(tǒng)為系統(tǒng)一，所述第二冷凝器設有殼程壓縮二級蒸汽進口、殼程三級蒸汽出口、第二管程進料口、第二管程出料口和第二冷凝液出口；所述冷卻液出口與所述第二管程進料口相連；所述第二管程出料口與所述滲透汽化進料口相連；所述一級蒸汽出料口與所述二級蒸汽進口相連；所述壓縮二級蒸汽出口與所述殼程壓縮二級蒸汽進口相連；

5、所述滲透汽化系統(tǒng)還包括第三冷凝器時，所述滲透汽化系統(tǒng)為系統(tǒng)二，所述第三冷凝器設有殼程一級蒸汽進口、殼程二級蒸汽出口、第三管程進料口、第三管程出料口和第三冷凝液出口；所述冷卻液出口與所述第三管程進料口相連；所述第三管程出料口與所述滲透汽化進料口相連；所述一級蒸汽出料口與所述殼程一級蒸汽進口相連；所述殼程二級蒸汽出口與所述二級蒸汽進口相連。

6、本發(fā)明中，所述冷卻液進口與系統(tǒng)進水水源可通過進水管道連接。所述進水管道上可設有進料泵和/或過濾器。

7、本發(fā)明中，所述第三冷凝液出口可與第三冷凝液儲罐相連。

8、本發(fā)明中，所述第二冷凝液出口可與第二冷凝液儲罐相連。

9、本發(fā)明中，所述滲透汽化系統(tǒng)還可包括換熱器，所述換熱器設有進水換熱通道和出水換熱通道，所述進水換熱通道設有系統(tǒng)進水進口和系統(tǒng)進水出口，所述出水換熱通道設有系統(tǒng)出水進口和系統(tǒng)出水出口；所述系統(tǒng)出水進口與所述系統(tǒng)出水出料口相連。所述系統(tǒng)進水出口可與所述滲透汽化進料口相連。

10、本發(fā)明中，所述系統(tǒng)一中，所述系統(tǒng)進水進口可與所述第二管程出料口相連。

11、本發(fā)明中，所述系統(tǒng)二中，所述系統(tǒng)進水進口可與所述第三管程出料口相連。

12、本發(fā)明中，所述滲透汽化系統(tǒng)還可包括冷水機，所述冷水機設有冷料進口、熱料出口和冷煤循環(huán)管道；位于所述冷水機內的部分冷煤循環(huán)管道上設有壓縮機；所述冷料進口與所述系統(tǒng)進水出口相連；所述熱料出口與所述滲透汽化進料口通過進料管道相連。

13、本發(fā)明中，所述進料管道上還可設有管道加熱器。

14、本發(fā)明中，所述系統(tǒng)一中，所述滲透汽化系統(tǒng)還可包括第一冷凝器，所述第一冷凝器設有殼程一級蒸汽進口、殼程二級蒸汽出口、第一管程冷媒進料口、第一管程冷媒出料口和第一冷凝液出口；所述殼程一級蒸汽進口與所述一級蒸汽出料口相連，所述殼程二級蒸汽出口與所述二級蒸汽進口相連，所述冷煤循環(huán)管道分別與第一管程冷媒進料口和第一管程冷媒出料口相連。所述第一冷凝液出口可與第一冷凝液儲罐相連。

15、本發(fā)明中，所述系統(tǒng)二中，所述滲透汽化系統(tǒng)還可包括第四冷凝器，所述第四冷凝器設有殼程壓縮二級蒸汽進口、殼程三級蒸汽出口、第四管程冷媒進料口、第四管程冷媒出料口和第四冷凝液出口；所述殼程壓縮二級蒸汽進口與所述壓縮二級蒸汽出口相連，所述冷煤循環(huán)管道分別與第四管程冷媒進料口和第四管程冷媒出料口相連。所述第四冷凝液出口可與第四冷凝液儲罐相連。

16、第二方面，本發(fā)明提供一種如上所述的滲透汽化系統(tǒng)的應用，所述系統(tǒng)一用于分離第一混合物，所述第一混合物包括水和沸點低于水的有機液體；

17、所述系統(tǒng)二用于分離第二混合物，所述第二混合物包括水和沸點高于水的有機液體。

18、本發(fā)明中，所述沸點低于水的有機液體可為異丙醇。

19、本發(fā)明中，所述第一混合物中的所述沸點低于水的有機液體的質量濃度可為8％-10％。

20、本發(fā)明中，所述沸點高于水的有機液體可選自乙二醇單丁醚、乙二醇己醚、1-丁氧基-2-丙醇、二乙二醇單丁醚和1-(2-甲氧基-1-甲基乙氧基)異丙醇中的一種或多種。

21、本發(fā)明中，所述第二混合物中的所述沸點高于水的有機液體的質量濃度可為8％-10％。

22、本發(fā)明中，所述真空泵的側壁溫度可為40-45℃。

23、本發(fā)明中，所述冷卻液進口的系統(tǒng)進水的溫度可為20-25℃。

24、本發(fā)明中，所述冷卻液出口的系統(tǒng)進水的溫度可為25-30℃，例如28℃。

25、本發(fā)明中，所述壓縮二級蒸汽出口的壓縮二級蒸汽的溫度可為60-70℃。

26、本發(fā)明中，所述滲透汽化膜組件的有效膜面積可為60-180m2。

27、本發(fā)明中，所述滲透汽化膜組件的平均膜通量可為0.6-1kgcod/m2·h。

28、本發(fā)明中，所述滲透汽化進料口的系統(tǒng)進水的溫度可為65-70℃。

29、本發(fā)明中，所述一級蒸汽出料口的一級蒸汽的壓力可為1500-2500pa。

30、本發(fā)明中，所述一級蒸汽出料口的一級蒸汽和所述系統(tǒng)出水出料口的系統(tǒng)出水的質量流量比可為233:600～60:240。

31、本發(fā)明中，所述系統(tǒng)出水出料口的系統(tǒng)出水的溫度可為50-60℃。

32、本發(fā)明中，所述第二管程進料口的系統(tǒng)進水的溫度可為20-30℃。

33、本發(fā)明中，所述第二管程出料口的系統(tǒng)進水的溫度可為36-38℃。

34、本發(fā)明中，所述第三管程進料口的系統(tǒng)進水的溫度可為25-30℃。

35、本發(fā)明中，所述第三管程出料口的系統(tǒng)進水的溫度可為36-38℃。

36、本發(fā)明中，所述殼程一級蒸汽進口的一級蒸汽的溫度可為50-60℃。

37、本發(fā)明中，所述滲透汽化系統(tǒng)還可包括換熱器，所述換熱器設有進水換熱通道和出水換熱通道，所述進水換熱通道設有系統(tǒng)進水進口和系統(tǒng)進水出口，所述出水換熱通道設有系統(tǒng)出水進口和系統(tǒng)出水出口。

38、其中，所述系統(tǒng)進水進口的系統(tǒng)進水的溫度可為36-38℃。

39、其中，所述系統(tǒng)進水出口的系統(tǒng)進水的溫度可為42-45℃。

40、其中，所述系統(tǒng)出水進口的系統(tǒng)出水的溫度可為50-60℃。

41、其中，所述系統(tǒng)出水出口的系統(tǒng)出水的溫度可為43-45℃。

42、本發(fā)明中，所述滲透汽化系統(tǒng)還可包括冷水機，所述冷水機設有冷料進口、熱料出口和冷煤循環(huán)管道。

43、其中，所述冷料進口的系統(tǒng)進水的溫度可為42-45℃。

44、其中，所述熱料出口的系統(tǒng)進水的溫度可為47-50℃。

45、其中，位于所述冷水機內的部分冷煤循環(huán)管道中的冷媒的溫度可為70-80℃。

46、其中，所述冷煤循環(huán)管道中的冷媒可為水。

47、本發(fā)明中，所述系統(tǒng)一中，所述滲透汽化系統(tǒng)可還包括第一冷凝器，所述第一冷凝器設有殼程一級蒸汽進口、殼程二級蒸汽出口、第一管程冷媒進料口、第一管程冷媒出料口和第一冷凝液出口。

48、其中，所述第一管程冷媒進料口的冷媒的溫度可為5-10℃。

49、其中，所述第一管程冷媒進料口的冷媒可為水。

50、其中，所述第二冷凝液出口的第二冷凝液和所述第一冷凝液出口的第一冷凝液的質量流量之比可為68:(160-180)，例如68:165。

51、本發(fā)明中，所述系統(tǒng)二中，所述滲透汽化系統(tǒng)還可包括第四冷凝器，所述第四冷凝器設有殼程壓縮二級蒸汽進口、殼程三級蒸汽出口、第四管程冷媒進料口、第四管程冷媒出料口和第四冷凝液出口。

52、其中，所述第四管程冷媒進料口的冷媒的溫度可為7-25℃，例如20℃。

53、其中，所述第四管程冷媒進料口的冷媒可為水。

54、其中，所述第三冷凝液出口的第三冷凝液和所述第四冷凝液出口的第四冷凝液的質量流量之比可為17.4:(35-45)，例如17.4:42.6。

55、本發(fā)明的積極進步效果在于：

56、(1)本發(fā)明可實現(xiàn)熱量梯次回收利用，依次回收真空泵、真空泵后壓縮氣、系統(tǒng)出水等熱量，可節(jié)省能耗50％-70％；

57、(2)本發(fā)明無需提供真空泵冷卻水，節(jié)省了真空泵前或真空泵后的冷凝器和系統(tǒng)排水降溫的冷卻水資源。