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1、(10)申请公布号 CN 102895880 A(43)申请公布日 2013.01.30CN102895880A*CN102895880A*(21)申请号 201110216944.9(22)申请日 2011.07.29B01D 61/36(2006.01)B01D 63/12(2006.01)(71)申请人通用电气公司地址美国纽约州(72)发明人安德鲁.夏皮罗 杨海 喻献国泰德.安德森 史蒂文.克鲁斯王晨 雷晖(74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所 11105代理人彭久云(54) 发明名称卷绕式膜蒸馏组件及膜蒸馏方法(57) 摘要本发明涉及一种卷绕式膜蒸馏组件及膜蒸馏方法。该膜蒸馏组件包括。
2、中心元件和成螺旋形地卷绕于所述中心元件的周围的多层膜结构。所述中心元件设有内部通道。所述多层膜组件包括至少一个进料输送层，至少一个透气不透液的膜层、和至少一个蒸气层，其中所述蒸气层中施加有一个负压。所述组件的结构设置使得所述组件用于将一个进料溶液分成蒸气和浓缩液体时，可让所述进料溶液在所述进料输送层中沿所述组件的轴向流动，或让所述蒸气在所述蒸气层中沿所述组件的轴向流动。(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书7页 附图8页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 8 页1/2页21.一种卷绕式膜蒸馏组件，其包括：中心元件，设有内部通道。
3、；以及多层膜结构，成螺旋形地卷绕于所述中心元件的周围，所述多层膜组件包括至少一个进料输送层，至少一个透气不透液的膜层、和至少一个蒸气层，其中所述蒸气层中施加有一个负压，其中，所述组件的结构设置使得所述组件用于将一个进料溶液分成蒸气和浓缩液体时，可让所述进料溶液在所述进料输送层中沿所述组件的轴向流动，或让所述蒸气在所述蒸气层中沿所述组件的轴向流动。2.如权利要求1所述的组件，其中所述组件的结构设置使得进料溶液可沿螺旋方向流向所述中心元件的内部通道，而蒸气可在所述蒸气层内沿所述组件的轴向流动。3.如权利要求1所述的组件，其中所述进料输送层的轴向两端的边沿是密封的，而所述进料输送层的最外端的边沿未密。
4、封，用作进料溶液进入所述进料输送层的开口，所述蒸气层的最外端的边沿和其中一个轴向端的边沿是密封的，而另一个轴向端的边沿未密封，用作蒸气出口。4.如权利要求1所述的模组，其中所述组件的结构设置使得进料溶液可在所述进料输送层内沿所述组件的轴向流动，而蒸气可沿螺旋方向流向所述中心元件的内部通道。5.如权利要求1所述的组件，其中所述进料输送层的最外端的边沿是密封，而所述进料输送层的轴向两端的边沿未密封，分别用作进料溶液进入和离开所述进料输送层的开口，所述蒸气层的轴向两端的边沿和最外端的边沿都是密封的。6.如权利要求1所述的组件，其中所述中心元件包括隔离开的第一和第二通道、位于第一通道处的入口和位于第二。
5、通道处的出口；其中所述多层膜结构使得从所述第一通道引入到所述进料输送层中的进料溶液可沿螺旋方向向外流向所述进料输送层的最外端部分，在该最外端部分转向后，再沿螺旋方向向内流向所述第二通道，而蒸气可在所述蒸气层内沿所述组件的轴向流动。7.如权利要求6所述的组件，其中所述隔离开的第一和第二通道是通过在一个位于中心元件的轴向两端之间的位置将所述中心元件的内部通道进行阻隔形成的。8.如权利要求6所述的组件，其中所述进料输送层的轴向两端的边沿和最外端的边沿是密封的，且所述进料输送层进一步沿一条线进行密封，该线从所述进料输送层的最内端的边沿靠近所述第一和第二通道被隔离开的位置处开始，向所述进料输送层的最外端。
6、部分延伸。9.如权利要求6所述的组件，其中所述蒸气层的最外端边沿和其中一个轴向端的边沿是密封的，而另一个轴向端的边沿未密封，用作蒸气出口。10.如权利要求1所述的组件，其中所述组件不包括整合于该组件内的冷凝结构，使得蒸气可以以未冷凝的形式流出所述组件。11.如权利要求1所述的组件，其中所述组件的密封结构使其可在高于100的温度下操作使用。12.一种膜蒸馏方法，该方法包括：提供一个卷绕式膜蒸馏组件，该组件由多层膜结构成螺旋形地卷绕于一个中心元件的周围形成，其中所述多层膜结构包括至少一个进料输送层、至少一个透气不透液的膜层和权 利 要 求 书CN 102895880 A2/2页3至少一个蒸气层；向。
7、所述蒸气层施加一个负压；向所述进料输送层中引入一种进料溶液，当所述进料溶液在进料输送层中流动的过程中，使得该进料溶液中的一部分蒸发并透过所述透气不透液的膜层进入所述蒸气层，其中所述进料输送层中的进料溶液和所述蒸气层中的蒸气中的至少一个是沿所述卷绕式膜蒸馏组件的轴向流动的。13.如权利要求12所述的方法，进一步包括在所述卷绕式膜蒸馏组件的外部冷凝所述蒸气。14.一种卷绕式膜蒸馏组件，其包括：中心元件，其包括隔离开的第一和第二通道、位于第一通道的入口和位于第二通道的出口；以及多层膜结构，其成螺旋形地卷绕于所述中心元件的周围，该多层膜结构包括至少一个进料输送层、至少一个透气不透液的膜层和至少一个蒸气。
8、层，其中所述蒸气层内施加有负压，其中所述多层膜结构的进料输送层可使从所述第一通道引入的进料溶液沿螺旋方向向外流向所述进料输送层的最外端部分，在该最外端部分转向后，再沿螺旋方向向内流向所述第二通道。15.如权利要求14所述的组件，其中所述隔离开的第一和第二通道是通过在一个位于中心元件的轴向两端之间的位置将所述中心元件的一个内部通道进行阻隔形成的。16.如权利要求14所述的组件，其中所述进料输送层的轴向两端的边沿和最外端的边沿是密封的，且所述进料输送层进一步沿一条线进行密封，该密封线从所述进料输送层的最内端的边沿靠近所述第一和第二通道被隔离开的位置处开始，向所述进料输送层的最外端部分延伸。17.如。
9、权利要求16所述的组件，其中所述进料输送层的除其最外端部分的其他部分被所述密封线分隔成第一部分和第二部分，所述中心元件包括可使所述第一通道与所述进料输送层第一部分进行流体流通的结构、和可使所述第二通道与述进料输送层第二部分进行流体流通的结构。18.如权利要求14所述的组件，其中该组件的结构设置可使得进料溶液在以浓缩液形式进入所述第二通道之前，其在所述进料输送层内的流道长度至少是进料输送层长度的1.5倍。19.如权利要求14所述的组件，其中所述蒸气层的最外端边沿和其中一个轴向端边沿是密封的，而另一个轴向端边沿未密封，用作蒸气出口。权 利 要 求 书CN 102895880 A1/7页4卷绕式膜蒸。
10、馏组件及膜蒸馏方法技术领域0001 本发明的实施例涉及膜蒸馏组件，具体涉及压降低且热量效率高的卷绕式膜蒸馏组件。本发明还涉及相应的膜蒸馏方法。背景技术0002 在蒸馏的过程一般包括液体蒸发和蒸气冷凝。蒸馏适合用来分离蒸气压不同的两种或多种液体，或者用来将液体从盐溶液中全部或部分地分离出来。传统的蒸馏过程需将被蒸馏物加热到被蒸馏物中一个或多个组分的沸点温度，然后将所获得的蒸气冷凝，得到液态蒸馏物。膜蒸馏可以通过膜来维持膜两侧的蒸气压力梯度，从而在更低的温度下实现蒸馏。在膜蒸馏的过程中，一般会将需蒸馏的进料溶液预热，在膜的两侧形成温差，从而在膜两侧产生蒸气压差，促使进料溶液中的一部分蒸发并透过膜层。
11、。在接触式膜蒸馏或空气隙膜蒸馏过程中，透过膜层后的蒸气在内部表面或蒸气一侧的液体界面上冷凝，形成所需的液态蒸馏物。0003 近几年来，膜蒸馍在流体处理中的应用越来越多，但针对膜蒸馏组件的研究大多集中在平板型模组件和中空纤维膜组件上。其中，平板型模组件一般通过借助间隔物或垫圈将膜一层层叠压而成，其膜堆叠密度(即膜面积/组件体积比)相对较低，因而组件的每单位体积的有效膜面积相对较小。而中空纤维膜组件一般由聚丙烯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯材料制成，很难在中空纤维膜组件中使用具有更高膜蒸馏性能的聚四氟乙烯材料。0004 采用螺旋卷的方式构造膜蒸馏组件可以解决平板型或中空纤维型模组件所遇到的上述问题。在公开。
12、号为20090000939的美国专利申请中揭示了一种螺旋卷式膜蒸馏装置，该螺旋卷式膜蒸馏装置包括了一个整合有内部冷凝器的螺旋卷式膜结构，其内部冷凝器用来将凝结热循环到透膜蒸发之前的盐溶液中。所述螺旋卷式膜蒸馏装置的复杂结构可能会让蒸气通道中有液体存在，导致热效率降低。此外，由于在所述装置中蒸气和需蒸馏的液体都是沿螺旋线路流动，其较长的流道所产生的压降可能会过大，导致无法实现透膜蒸发，且该专利申请中也没有任何与流道的压降控制有关的描述。0005 因此，有必要进一步改进卷绕式膜蒸馏组件的设计。发明内容0006 本发明的一个实施例提供了一种卷绕式膜蒸馏组件。该膜蒸馏组件包括中心元件和成螺旋形地卷绕于。
13、所述中心元件的周围的多层膜结构。所述中心元件设有内部通道。所述多层膜组件包括至少一个进料输送层，至少一个透气不透液的膜层、和至少一个蒸气层，其中所述蒸气层中施加有一个负压。所述组件的结构设置使得所述组件用于将一个进料溶液分成蒸气和浓缩液体时，可让所述进料溶液在所述进料输送层中沿所述组件的轴向流动，或让所述蒸气在所述蒸气层中沿所述组件的轴向流动。0007 本发明的另一个实施例提供了一种一种膜蒸馏方法。该膜蒸馏方法包括：提供一个卷绕式膜蒸馏组件，该组件由多层膜结构成螺旋形地卷绕于一个中心元件的周围形成，说 明 书CN 102895880 A2/7页5其中所述多层膜结构包括至少一个进料输送层、至少一。
14、个透气不透液的膜层和至少一个蒸气层；向所述蒸气层施加一个负压；以及向所述进料输送层中引入一种进料溶液，当所述进料溶液在进料输送层中流动的过程中，使得该进料溶液中的一部分蒸发并透过所述透气不透液的膜层进入所述蒸气层。其中所述进料输送层中的进料溶液和所述蒸气层中的蒸气中的至少一个是沿所述卷绕式膜蒸馏组件的轴向流动的。0008 本发明的另一个实施例提供了一种卷绕式膜蒸馏组件。该膜蒸馏组件包括中心元件和成螺旋形地卷绕于所述中心元件的周围的多层膜结构。所述中心元件包括隔离开的第一和第二通道、位于第一通道的入口和位于第二通道的出口。所述多层膜结构包括至少一个进料输送层、至少一个透气不透液的膜层和至少一个蒸。
15、气层，其中所述蒸气层内施加有负压。所述多层膜结构的进料输送层可使从所述第一通道引入的进料溶液沿螺旋方向向外流向所述进料输送层的最外端部分，在该最外端部分转向后，再沿螺旋方向向内流向所述第二通道。附图说明0009 通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：0010 图1显示了本发明一个实施例中一种卷绕式膜蒸馏组件的一个横截面示意图。0011 图2显示了在组装如图1所示的卷绕式膜蒸馏组件的过程中的一个中间状态。0012 图3显示了一个从图2显示的中间状态组装而成的卷绕式膜蒸馏组件。0013 图4示意性地显示了图3所示的卷绕式膜蒸馏组件的进料输送层和蒸气层是如何密封的，。
16、以及进料溶液和蒸气在进料输送层和蒸气层中分别是如何流动的。0014 图5显示了图3所示的卷绕式膜蒸馏组件安装于一个外壳内的状态。0015 图6显示了本发明另一个实施例中一种卷绕式膜蒸馏组件的横截面的示意图。0016 图7示意性地显示了另一个实施例中一种卷绕式膜蒸馏组件的进料输送层和蒸气层是如何密封的，以及进料溶液和蒸气在进料输送层和蒸气层中分别是如何流动的。0017 图8显示了图7所示的卷绕式膜蒸馏组件安装于一个外壳内的状态。0018 图9示意性地显示了又一个实施例中一种卷绕式膜蒸馏组件的进料输送层和蒸气层是如何密封的，以及进料溶液和蒸气在进料输送层和蒸气层中分别是如何流动的。0019 图10。
17、显示了图9所示的卷绕式膜蒸馏组件安装于一个外壳内的状态。具体实施方式0020 以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下内容中将不对习知的结构或功能进行详细的描述。0021 本文中所使用的近似性的语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。因此，用“大约”“左右”等语言所修正的数值不限于该准确数值本身。至少在某些情况下，近似性语言可能与测量仪器的精度有关。本文中所给出的数值范围可以合并或相互交换，除非文中有其它语言限定，这些范围应包括范围内所含的子范围。0022 本发明的一个方面提供了一种卷绕式膜蒸馏组件，该卷绕式膜蒸馏组件包括中心元。
18、件以及成螺旋形地卷绕于所述中心元件的周围的多层膜结构。所述中心元件设有内部通说 明 书CN 102895880 A3/7页6道。所述多层膜组件包括至少一个进料输送层，至少一个透气不透液的膜层、和至少一个蒸气层。所述蒸气层中施加有一个负压。所述组件的结构设置使得所述组件用于将一个进料溶液分成蒸气和浓缩液体时，可让所述进料溶液在所述进料输送层中沿所述组件的轴向流动，或让所述蒸气在所述蒸气层中沿所述组件的轴向流动。在一个较佳的实施例中，进料溶液沿螺旋线路向内流向中心元件并从该中心元件流出所述组件，蒸气在所述蒸气层中沿组件的轴向流出所述组件。0023 由于多层膜结构是成螺旋状设置在中心元件的周围的，中。
19、心元件基本相当于是所述卷绕式膜蒸馏组件的中心轴，本文所述的组件的“轴向”是指与中心元件平行的方向。进料输送层中的进料溶液或蒸气层中的蒸气可以沿组件的轴向流动，也可以沿进料输送层或蒸气层所界定的螺旋线路流动。0024 所述卷绕式膜蒸馏组件设置成可让未冷凝的蒸气在离开组件之后再进行冷凝的形式，比如，所述卷绕式膜蒸馏组件不包括整合于组件内的冷凝结构，使得蒸气可以以未冷凝的形式流出所述组件。0025 所述卷绕式膜蒸馏组件可进行适当密封以实现在100以上的温度下进行操作。0026 所述透气不透液的膜材料一般包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯材料以及其它适合用在膜蒸馏领域的膜材料。0027 所述。
20、进料输送层可以是由透气不透液的膜的膜壁所形成的溶液通道，其内可包括用来支撑膜壁或增强流体均匀性的进料输送结构或间隔元件等。适合用作进料输送层的材料包括可让进料溶液从其中流过的柔性片状材料。进料输送层可包括用来在与进料输送层接触的膜表面促进形成湍流的结构，以防止溶液中的溶质在膜表面过量堆积。在一个实施例中，所述进料输送层包括多孔塑料片。在另一个实施例中，所述进料输送层包括多孔金属片。在又一个实施例中，所述进料输送层包括多孔复合材料。在又一个实施例中，所述进料输送层是塑性织物。在又一个实施例中，所述进料输送层是塑性筛。所述进料输送层和所述蒸气层可由相同的材料制成，也可由不同的材料制成。0028 所。
21、述蒸气层可以是所述膜的另一侧形成的蒸气通道，其内可包括用来支撑膜壁的间隔元件等。适合用蒸气层的材料包括可让蒸气从其中通过的柔性片状材料。在一个实施例中，所述蒸气层包括多孔塑料片，在另一个实施例中，所述蒸气层包括多孔金属片。在又一个实施例中，所述蒸气层包括多孔复合材料。在又一个实施例中，所述蒸气层是塑性织物。在又一个实施例中，所述蒸气层是塑性筛。0029 所述卷绕式膜蒸馏组件增加了膜的堆积密度，降低了液/气泄漏的风险，且其可利用更加高效、性能更好的平均孔直径在0.1到1.0微米之间的聚四氟乙烯微孔膜。所述卷绕式膜蒸馏组件的设计本身也解决了蒸气层内的背压问题和液/气泄漏问题。0030 图1显示了一。
22、个实施例中一种卷绕式膜蒸馏组件100，其包括一个中心元件102和成螺旋状地设置于所述中心元件周围的一个多层膜结构104。0031 图2显示了在组装所述卷绕式膜蒸馏组件100的过程中的一个中间状态。如图2所示，所述中心元件102有一个内部通道106，该内部通道具有两个开口108和110，分别位于，比如，中心元件102的轴向两端。其中开口108是密封的，开口110未密封，用作中心元件内部通道106的出口。用来成螺旋状地设置于中心元件102的周围以形成多层膜结构104的膜堆叠组件111包括一个进料输送层112、一个折叠的透气不透液的膜层113和一个说 明 书CN 102895880 A4/7页7蒸气。
23、层114。0032 在一个具体的实施例中，所述卷绕式膜蒸馏组件100可通过以下步骤制成：(a)将进料输送层112从其的一端边沿(下文称为进料输送层112的最内端边沿)开始在中心元件102上缠绕一圈或多圈，其余未缠绕的部分向中心元件102的一侧延伸；(b)将透气不透液的蒸馏膜层113叠放中心元件102上，并沿中心元件102折叠，折叠后的两半将所述进料输送层112未缠绕的部分夹在中间；(c)将蒸气层114叠放在所述中心元件102上，使得该蒸气层114与所述蒸馏膜层113折叠后的其中一半同延；(d)沿箭头180所指方向转动中心元件102，使得各层的未缠绕部分缠绕在中心元件102上。通过所述方法，所述。
24、膜堆叠组件成螺旋状地被缠绕于所述中心元件102上，使得进料输送层112与中心元件102接触，蒸气层114不与中心元件102接触。所述中心元件102还包括用来使中心元件102的内部通道106和进料输送层112之间实现流体连通的手段，比如通孔120。0033 如图3所示，所述膜堆叠组件完全缠绕在所述中心元件102上之后，在中心元件102周围形成一个圆柱状缠绕结构130，从而得到组装好的膜蒸馏组件100。所述圆柱状缠绕结构130具有两个相对的轴向端面132和134、以及一个柱状外表面136。0034 可对所述多层膜结构的进料输送层和蒸气层进行适当密封以形成合适的进料溶液流道和蒸气流道。图4示意性地显。
25、示了进料溶液层112和蒸气层114是如何密封的，以及溶液和蒸气是如何流动的。如图4所示，所述进料输送层在其轴向两端的边沿都用密封剂116进行了密封，以防止进料输送层内的溶液从这两边流出，而其最外端边沿未密封，用作将进料溶液引入进料输送层的入口。所述蒸气层在其最外端边沿及其中一个轴向端边沿用密封剂118进行了密封，而其另一个轴向端边沿未密封，用作蒸气的出口。0035 如图5所示，所述膜蒸馏组件100可安装在一个外壳150内，比如，可使中心元件102的轴向一端与外壳150的一个开口152相对，将中心元件102的轴向另一端固定在外壳150的另一个开口154处，从而将所述蒸馏组件100安装在外壳150。
26、内。0036 使用时，可通过比如真空泵，向蒸气层中施加一个负压。从外壳的入口156引入的进料溶液，比如含有盐、糖或蛋白质等溶质的水，从位于圆柱状缠绕结构130的外表面136上的原液输送层112的未密封的最外端边沿138进入到原液输送层112。在原液输送层112内的溶液沿螺旋线路向内流向中心元件102的内部通道106，并从出口110流出，最后以浓缩液的形式从外壳出口154流出外壳150。在所述进料输送层112中的溶液，从溶液最初接触进料输送层112之处流向中心元件的内部通道106的过程中，溶液的一部分蒸发并透过膜层进入蒸气层。在蒸气层中的蒸气沿膜蒸馏组件100的轴向流向圆柱状缠绕结构130的端面。
27、134，并从位于该端面134上的蒸气层的未密封的轴向端边沿流出。在所述柱状结构130的外表面136和所述外壳150的内表面之间有一个密封元件170，用来防止所述从端面134流出的蒸气与所述从外壳入口156引入的进料溶液之间直接进行接触或流通。所述密封元件170的设置可将所述从端面134流出的蒸气引到外壳150的开口152处，使其从开口152处流出外壳。0037 在上述情形下，所述膜蒸馏组件使得蒸气沿最短的路径从蒸气层中流出，从而将蒸气的压降降低到了最小，克服了蒸气背压的问题，从而可以获得一个更高的流量。0038 在图示的实施例中，所述卷绕式膜蒸馏组件100包括单个的进料输送层112。在另一些实。
28、施例中，卷绕式膜蒸馏组件也可能包括复数个进料输送层。比如，在图6所示的实施说 明 书CN 102895880 A5/7页8例中，一种卷绕式膜蒸馏组件200包括两个进料输送层212和214。多个进料输送通道的使用可减小进料溶液的压降。0039 如图7和8所示，在另一个实施例中，一种卷绕式膜蒸馏组件300包括一个中心元件302和一个成螺旋状地设置于所述中心元件周围的多层膜结构304。0040 所述中心元件302包括一个内部通道306，该内部通道有开口308和310，该开口308和310可分别位于中心元件302的轴向两端。其中，开口308是密封的，而开口310未密封，用作出口。用来成螺旋状地设置于中。
29、心元件302的周围以形成多层膜结构304的膜堆叠组件311包括一个进料输送层、一个折叠的透气不透液的膜层和一个蒸气层。所述进料输送层在其最外端边沿以密封剂316密封，而其轴向两端边沿未密封，分别作为进料溶液进入和离开所述进料输送层的入口和出口。所述蒸气层在其轴向两端的边沿以及其最外端边沿都以密封剂318进行了密封，以防止蒸气层内的蒸气从这些边沿流出，促使蒸气沿螺旋线路流向中心元件302的内部通道306。0041 可通过一定的方法，比如，与前述组装卷绕式膜蒸馏组件100的方法相类似的一种方法，将所述膜堆叠组件以螺旋状的形式设置在中心元件302的周围，使得蒸气层与中心元件接触，而进料输送层不与中心。
30、元件接触。所述中心元件302包括用来使中心元件302的内部通道306与蒸气层相通的结构，如通孔320等。所述膜堆叠组件完全缠绕在所述中心元件302上之后，在中心元件302周围形成一个圆柱状缠绕结构330，从而得到组装好的膜蒸馏组件300。所述圆柱状缠绕结构330具有两个相对的轴向端面332和334。0042 如图8所示，所述膜蒸馏组件300可安装在一个外壳350内，比如，可使中心元件302的轴向一端与外壳350的一个开口352相对，将中心元件302的轴向另一端固定在外壳350的另一个开口354处，从而将所述蒸馏组件300安装在外壳350内。0043 使用时，可通过比如真空泵，向蒸气层中施加一个。
31、负压。从外壳的入口356引入的进料溶液从原液输送层的其中一个未密封的轴向端边沿进入到原液输送层，该未密封的轴向端边沿位于圆柱状缠绕结构330的端面334上的。在原液输送层内的溶液沿所述膜蒸馏组件300的轴向流向圆柱状缠绕结构330的另一个端面332，以浓缩液的形式从位于该端面332上的原液输送层的另一个未密封的轴向端边沿流出。所述溶液在进料输送层中流动的过程中，溶液中的一部分蒸发并透过膜层进入蒸气层。在蒸气层中的蒸气沿螺旋线路向内流向中心元件302的内部通道306，并从中心元件302的出口310流出，最后从外壳出口354流出外壳350。在所述柱状结构330的外表面336和所述外壳350的内表面。
32、之间有一个密封元件370，其在轴向上位于靠近端面334的位置，用来防止所述从端面332流出的浓缩液与所述从外壳入口356引入的进料溶液之间直接进行接触或流通。所述密封元件370的设置可将所述从端面332流出的蒸气引到外壳350的开口352处，使其从该开口352处流出外壳，而不会与密封元件370另一侧的进料溶液混到一起。0044 在上述情形下，所述膜蒸馏组件的进料输送层中的溶液的路径较短，可降低进料溶液的压降，提高膜蒸馏的效率。0045 如图9和10所示，在又一实施例中，一种卷绕式膜蒸馏组件500包括一个中心元件502和一个成螺旋状地设置于所述中心元件周围的多层膜结构504。0046 所述中心元。
33、件502包括一个内部通道506，该内部通道有入口508和出口510，该入口508和出口510可分别位于中心元件502的轴向两端。所述中心元件的内部通道506说 明 书CN 102895880 A6/7页9在一个在轴向上位于所述入口508和出口510之间的位置509上被隔开，使得该内部通道506形成了被隔开的第一通道512和第二通道514，并阻隔了第一通道512和第二通道514之间的直接流体流通。其中入口508在第一通道512处，出口510在第二通道514处。本文所说的“直接流体流通”是指流体未经多层膜结构504中的任何部分，比如进料输送层，而直接在两个区域间进行流体流通。举例来说，在图示的实施。
34、例中，从入口508引入到第一通道512中的进料溶液在没有流经进料输送层中的任何部分的情况下不能直接流向第二通道514。0047 用来成螺旋状地设置于中心元件502的周围以形成多层膜结构504的膜堆叠组件511包括一个进料输送层、一个折叠的透气不透液的膜层和一个蒸气层。所述进料输送层在其轴向两端边沿及最外端边沿都用密封剂524进行了密封，以防止进料输送层内的溶液从这些边沿流出。所述蒸气层在其最外端边沿以及其中一个轴向端边沿用密封剂526进行了密封，而其另一个轴向端边沿未密封，用作蒸气流出蒸气层的出口。进料输送层还进一步用密封剂528沿一条线进行了密封，该密封线从进料输送层的最内端边沿上靠近内部通。
35、道506被隔开的位置509处开始，比如，从进料输送层的最内端边沿与中心元件502上与509对应的位置接触之处开始，向进料输送层的最外端边沿延伸至进料输送层的最外端部分529，其中该最外端部分529靠近进料输送层的最外端边沿。所述密封剂528形成的密封线将所述进料输送层的除最外端部分529的其余部分分成了第一部分516和第二部分518。0048 可通过一定的方法，比如，与前述组装卷绕式膜蒸馏组件100的方法相类似的一种方法，将所述膜堆叠组件以螺旋状的形式设置在中心元件502的周围，使得进料输送层与中心元件502接触，而蒸气层不与中心元件502接触。所述中心元件502包括用来使第一通道512与进料。
36、输送层的第一部分516相通的结构，如通孔520，以及用来使第二通道514与进料输送层的第二部分518相通的结构，如通孔522。0049 在上述情形下，从第一通道512进入到进料输送层第一部分516的溶液沿螺旋线路向外流向进料输送层的最外端部分529，在该最外端部分529处转向并流入进料输送层第二部分518，在进料输送层第二部分518内沿螺旋线路向内流向第二通道514，因此，在其以浓缩液得形式进入第二通道514之前，溶液在进料输送层内的流道长度几乎是进料输送层的长度L的两倍。本文所说的“进料输送层的长度L”是指在进料输送层所形成的螺旋方向上，从进料输送层的最内端开始到进料输送层的最外端的长度。0。
37、050 所述膜堆叠组件完全缠绕在所述中心元件502上之后，在中心元件502周围形成一个圆柱状缠绕结构530，从而得到组装好的膜蒸馏组件500。所述圆柱状缠绕结构530具有两个相对的轴向端面532和534。所述膜蒸馏组件500可以安装在一个外壳550内，比如，可分别将中心元件502的轴向两端固定在外壳550的入口552和出口554处，从而将所述蒸馏组件500安装在外壳550内。0051 使用时，可通过比如真空泵，向蒸气层中施加一个负压。从外壳的入口552引入的进料溶液从入口508流入中心元件502的第一通道512，然后流入进料输送层。在进料输送层中的溶液沿螺旋线路向外流向进料输送层的最外端部分5。
38、29，在该最外端部分529转向后沿螺旋线路向内流向第二通道514，然后以浓缩液的形式从出口510流出第二通道514，最后从外壳出口554流出外壳。在所述进料输送层中的溶液，从溶液最初接触进料输送层之处流向第二通道514的过程中，溶液的一部分蒸发并透过膜层进入蒸气层。在蒸气层中说 明 书CN 102895880 A7/7页10的蒸气沿膜蒸馏组件500的轴向流向圆柱状缠绕结构530的端面532，并从位于该端面532上的蒸气层未密封的轴向端边沿流出，最后从外壳开口556流出外壳550。0052 可通过密封元件实现所述内部通道504在位置509处的密封，所述密封元件包括可拆卸地安装于中心元件内的密封元。
39、件或是与所述中心元件一体成形的密封元件。0053 在本实施例中，由于进料溶液分别从中心元件502上的入口508和出口510流入和流出膜蒸馏组件500，当膜蒸馏组件500安装在外壳中时，不需要加设额外的密封元件，组件500本身已能保证良好的气液密封。另外，由于蒸气层中蒸气的压降低，所述组件500还可实现较高的蒸馏流量。0054 前述多个实施例中所描述的膜蒸馏组件可让蒸气沿最短的路径流出蒸气层，从而减小蒸气的压降，或是让溶液沿最短的路径流出进料输送层，减小溶液的压降。此外，由于冷凝发生在液体饱和温度下，该饱和温度是冷凝器内压力的函数，当膜蒸馏组件产生的蒸气进入冷凝器内进行冷凝时，压力的降低会导致冷凝需在更低的温度下发生，因此压降的减小也可以减小温降，从而提高使用所述膜蒸馏组件的膜蒸馏系统的热效率。0055 本领域技术人员在阅读本文后，可理解本发明在膜蒸馏组件的制造成本和操作简便程度上也具有很大的优势。0056 虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。说 明 书CN 102895880 A10。