一种恒温膜组件 【技术领域】
本发明涉及一种膜组件，具体地说涉及一种恒温膜组件。
背景技术
膜组件是进行液体或气体分离的常用器件之一。较典型的如欧洲专利EP1563894A1报道的膜组件(如图3所示)：其中F1和F3分别为待分离液体(或气体)的进口和出口；F2为渗透物出口，膜管一端封死，一端在法兰21b上密封，套管131的上部留有开口133，采用套管式结构可以有效地促进湍流，克服分离过程中浓差极化的负面影响，但是该膜组件不能够实现在组件内部供热，所以当应用于渗透汽化分离时(需要外源供热)，会出现沿物料流动方向的温度降以及明显的垂直与膜面的温差极化，导致透量降低。
又如图4所示，为文献报道(“Tubular-type pervaporation module withzeolite NaA membrane”，M.Kondo，M.Komori，H.Kita，K.Okamoto，Journalof Membrane Science，133(1997)1)的膜组件的结构图：其中F1和F3分别为待分离液体(或气体)的进口和出口，F2为渗透物出口，膜管3两端分别密封在法兰2a、2b上，壳体内部设有折流板5以促进湍流，克服分离过程中浓差极化的影响，但是折流板、分离膜管以及壳体之间的间隙都会导致流体短路，导致膜组件内物料的流动状态变差，从而引起透量的降低。并且，该膜组件也不能够实现在组件内部供热。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种能够实现在组件内部供热的恒温膜组件。
本发明提供了一种恒温膜组件，其为管壳1结构：由法兰2和3、上封头4、下封头5、渗透物出口6、原料进口7、原料出口8、加热介质进口9、加热介质出口10、隔离管板11和12、套管13、分离膜管14组成；
其中管壳1两端分别通过法兰2、3连接一上封头4和下封头5，上封头4和下封头5连接渗透物出口6；
原料进口7、出口8和加热介质的进口9、出口10位于管壳上；
两个隔离管板11和12垂直于轴线平行地位于管壳内，将管壳内的空间分隔成三个独立空间A、B、C，原料进口和出口分别与靠管壳两端的空间A和C相通，加热介质进口和出口与中间的空间B相通；
套管13沿轴线平行排列在管壳内，各套管的两端固定在隔离管板上的圆孔中，使原料进口和出口通过套管相通；
分离膜管14安装在套管13内，分离膜管的两端分别固定在管壳的两端；
分离膜管与套管之间有间隙，使分离后的渗透物经分离膜管内径从管壳的开口端流出；各套管间之有间隙，加热介质流经管壳腔的套管间隙，对膜组件进行加热。
本发明提供的恒温膜组件，所述套管13的数目为1～500个。
本发明提供的恒温膜组件，所述原料进口7安装进料档板，目的是减少原料对进口处分离膜管14的冲击磨损。
本发明提供的恒温膜组件，所述管壳两端、上封头、下封头、原料进口、原料出口、加热介质进口、加热介质出口和渗透物出口安装有法兰。
本发明提供的恒温膜组件，所述管壳的两端为开口。
本发明提供的恒温膜组件，所述管壳的一端为密封端，另一端为开口。
本发明的恒温膜组件在进行液体或气体分离时，其加热介质经过管壳内的套管，对膜组件进行恒温。
本发明是在现有的膜组件基础上增加了加热介质的进、出口，实现了对膜组件内部供热，使膜组件恒温，克服了现有膜组件由于温度降及明显的垂直于膜面的温差极化导致透量降低的缺点。
【附图说明】
图1为本发明恒温膜组件的剖视图；
图2为图1沿A’-A’线的剖视图；
图3和图4为背景技术中膜组件的示意图。
【具体实施方式】
本发明的恒温膜组件(如图1)为一管壳1，该管壳由法兰2和3、上封头4、下封头5、渗透物出口6、原料进口7、原料出口8、加热介质进口9、加热介质出口10、隔离管板11和12、套管13、分离膜管14组成。
管壳两端分别通过法兰2、3连接上封头4和下封头5，其中上封头4和下封头5分别连接渗透物出口6。实际应用中，当分离膜管的长度不是很长时，上下封头4和5也可以设为一端为开口连接渗透物出口，另一端为密封(图1给出的是上封头4连接渗透物出口，下封头5为密封端)。管壳1的侧面安装有原料(该原料为待分离的液体或气体)进口7、原料出口8和加热介质进口9、加热介质出口10。
管壳两端、上封头、下封头、原料进口、原料出口、加热介质进口、加热介质出口以及渗透物出口均有法兰，以便与其它设备相连接。
管壳1内部垂直于管壳轴线平行地安装有两个隔离管板11、12，将管壳1的内部分隔成三个空间A、B和C，其中空间A为隔离管板11与上封头4之间形成的空间，空间B为两个隔离管板11和12之间形成的空间，空间C为隔离管板12与下封头5之间形成的空间。原料进口7和原料出口8分别在空间A和空间C的位置；加热介质进口9和加热介质出口10分别在空间B的位置。两个隔离管板11和12上对称地有数个圆孔(该圆孔未在图中示出)。
管壳1内部沿轴线平行地安装有1～500个套管13，每一个套管13两端分别对应地插设固定(如焊接等)在隔离管板11、12的圆孔中，套管与圆孔的接触处为密封处理。每一个套管13中间均插设分离膜管14，该分离膜管14的一端密封固定在下封头5处，另一端固定在上封头4。每个套管13之间以及套管13与分离膜管14之间设有间隙，相互不接触，具体安装后的剖面见图2所示(为简明起见，图1中只绘出了一个套管和插设在该套管中的分离膜管14)。
原料从原料进口7进入管壳1内的空间A中，由于隔离管板11的阻挡，原料经过套管13流至空间C，由原料出口8流出。在流经套管13时，渗透物透过分离膜管14，由上封头4的渗透物出口6流出，达到分离的目的。
与背景技术不同的是，本发明将管壳1内的空间B作为加热介质流经的空间。在进行液体或气体分离时，已达到预定温度的加热介质经加热介质进口9进入管壳1的空间B，对包覆在加热介质中的套管13进行热交换，冷却的加热介质从加热介质出口10流出重新加热并继续循环，以实现对膜组件的恒温。为监测加热介质的温度，可在空间C安装温度计15。
实际实施时，为提高原料在套管13中的湍流，可以将两个隔离管板11、12的位置尽量靠向管壳的两端，以增加空间B的长度。同时，为增加原料和加热介质在管壳1内沿各自路径流动时产生的效果，最好是将原料进、出口以及加热介质进、出口开设在膜组件的对应两侧和对应两端。另外，在管壳1内位于原料进口7位置处垂直地安装一档板16，以减少原料对进口处分离膜管的冲击磨损，该档板16较理想地为一圆弧状，安装时圆弧顶朝向原料进口7。
本发明在技术特征是在公知技术基础上增加了加热介质的进、出口，因此以上没有对公知技术部分作过多的描述，如分离膜管与上封头和下封头的连接、上封头与渗透物出口的连接等。