直接接触式膜蒸馏的技术方案分析

分别介绍了多效膜蒸馏、太阳能膜蒸馏、热泵膜蒸馏三种典型技术方案的流程、工作原理和基本特点,并以产水量1000 kg/h为例,计算比较了三种技术方案的造水比、设备费用、运行能源费用、膜费用、总运行费用等关键技术经济指标。结果表明,多效膜蒸馏对运行操作温度较高的非热敏料液具有较好的应用优势;太阳能膜蒸馏对不要求连续操作,且太阳能资源丰富的场合较适用;热泵膜蒸馏可用于不同操作温度的料液,尤其是应用于操作温度较低的热敏料液时具有突出的优势。     

热泵膜蒸馏系统结构及其优化分析

热泵膜蒸馏系统具有能耗低、可用于中高浓度料液等特点。针对不同料液温度、水蒸气凝结温度、热泵驱动能源等要求,给出了五类典型结构的热泵膜蒸馏系统,介绍了其结构和应用特点。在此基础上,建立吨水总费用与主要影响参数的关系方程,并进行了计算分析。结果表明,料液温度、膜组件成本与寿命、电价等对降低吨水总费用均具有重要影响。     

热泵膜蒸馏专用膜组件的研制与性能测试

针对热泵膜蒸馏的特点,提出了热泵膜蒸馏系统专用膜组件的设计要求,分析了膜组件的关键要素对热效率的影响规律,研制了某热敏料液的热泵膜蒸馏浓缩专用膜组件,并进行了性能测试。结果表明:当料液进出口温度为45.2℃和39.1℃,冷凝水进出口温度为29.1℃和37.0℃,料液和冷凝水流量为4.42g/s和2.50g/s时,膜组件热效率可达50.1%,较好地实现了该组件的研制要求。     

能量回收型热泵膜蒸馏装置的结构与性能分析

介绍了三种典型的能量回收型热泵膜蒸馏装置,分析了装置的构成、工作原理及特点,其中内部能量回收型热泵膜蒸馏装置具有系统简单、紧凑、运行能耗低等优势。给出了该装置的特性方程,计算分析了中空纤维疏水膜长度、膜孔直径、料液流量、热料液进膜蒸馏组件的温度、冷料液进膜蒸馏组件的温度对产水速率、节能倍率等装置性能指标的影响规律。     

热泵膜蒸馏装置的动态特性分析

热泵膜蒸馏装置具有结构简单、能耗低、可在常压下实现料液的低温分离等特点;在对热泵膜蒸馏装置工作原理进行简要介绍的基础上,建立了装置的动态数学模型,对关键工况参数、膜组件性能、热泵性能、装置总体性能随运行时间的变化规律和辅冷器不同散热量对装置参数的影响进行了计算分析,结果表明通过调整辅冷器散热量可实现对装置工况参数的调控。     

热泵蒸发装置的技术方案分析

热泵蒸发技术具有能耗低、结构简单等特点。给出了热泵与蒸发单元相结合的五种典型技术方案,即蒸汽直接压缩式热泵蒸发装置、热泵真空多效蒸发装置、热泵膜蒸馏装置、空气循环热泵蒸发装置、蒸汽喷射式热泵蒸发装置。分别介绍了这些热泵蒸发装置的基本构成、工作过程和主要特点,可为工程实践中选用适宜的热泵蒸发装置提供较好的参考。     

光伏型太阳能热泵膜蒸馏装置及其性能分析

在介绍光伏型太阳能热泵膜蒸馏装置工作原理的基础上,以从海水中制取淡化水为背景,给出了装置的特性方程。计算并分析了当太阳能光照强度变化时,海水进膜组件温度、膜组件性能指标、热泵性能指标、装置总体性能指标的变化规律,可为光伏型太阳能热泵膜蒸馏装置的设计提供参考。     

膜蒸馏技术研究及应用进展

膜蒸馏作为一种新型分离技术,具有操作温度低、设备简单、脱盐率高等特点,在海水淡化、苦咸水脱盐、果汁浓缩等过程具有良好的应用前景。本文简述了膜蒸馏的工作原理、特点和膜材料的制备方法,指出当前膜材料的研究方向。综述了直接接触式、气隙式、真空式和气扫式4种基本膜蒸馏形式和几种改进的膜蒸馏形式的传热传质原理、研究现状和发展方向。重点介绍了可再生能源以及工业低温余热驱动膜蒸馏的技术特点、研究现状和应用,包括太阳能光伏/光热驱动膜蒸馏技术、太阳能热泵耦合驱动膜蒸馏技术、太阳池膜蒸馏技术、地热能梯级利用驱动膜蒸馏技术和低温余热驱动膜蒸馏技术等,并指出其发展方向。最后,探讨了膜蒸馏技术亟待研究和解决的问题,为该技术的进一步发展提供参考。     

热泵膜蒸馏装置的能量平衡分析

热泵膜蒸馏装置具有能耗低、可在常压下对热敏料液进行低温浓缩等优势。针对热泵与膜组件直接结合会导致料液工作温度不易控制的问题,给出了八种解决方案,并对各方案的辅冷器面积、产水能耗进行了对比分析。分析结果表明:辅冷器设置在加热器侧时,其面积可较小,但产水能耗较大;辅冷器设置在冷却器侧时,其面积较大,但产水能耗较小。     

热泵型空气吸湿式膜蒸馏组件再生干燥装置的特性分析

热泵型空气吸湿式膜蒸馏组件再生干燥装置具有再生干燥速度较快、能耗低、无废气排放等特点。在简要介绍其工作原理的基础上,利用其特性方程,对膜蒸馏组件再生干燥速度、空气出加热器温度、出膜组件温度、出冷却器温度、耗电功率随循环空气流量的变化规律进行了计算分析,可为装置的设计和调控提供参考。     

基于有机朗肯循环的混合二甲苯MVR热泵精馏工艺

常规机械蒸气再压缩（MVR）热泵精馏分离混合二甲苯工艺,存在压缩机电耗较大及塔顶压缩蒸气的显热未被利用等问题。有机朗肯循环（ORC）发电技术则可以将低温余热转化为电能以供压缩机使用,由此提出了ORC发电技术耦合MVR热泵和带乏汽回热循环（EGC）的ORC发电技术耦合MVR热泵两种精馏工艺应用于本体系的分离研究。以年总费用（TAC）和能耗为分离工艺的评价指标,系统净输出功和循环热效率作为ORC系统的评价指标,对以上两种耦合精馏工艺进行模拟与优化,并与常规MVR热泵精馏工艺进行比较与分析。研究结果表明,ORC发电技术耦合MVR热泵精馏工艺和带EGC的ORC发电技术耦合MVR热泵精馏工艺较常规MVR热泵精馏工艺均具有一定的节能和经济优势,可分别减少能耗9.64%和9.89%,节省TAC 3.19%和3.50%。     

Which separation scenarios are advantageous for membranes or distillations?

We systematically analyze power requirements of membrane and distillation processes for binary mixtures where the desired product component is more permeable and also more volatile. We first derive a shortcut method to compare the efficiency of heat pump and steam-driven distillations. Then, power requirements of heat pump distillation and membrane separation are discussed. Distillation generally requires lower power when either high component recoveries are needed (at all tested product purities), or high purity product streams with modest recoveries are needed. For high purity products at modest recoveries, membranes have a potential to provide energy benefits for highly enriched feeds, especially those composed of close boiling components. Additionally, when feed concentration is moderate to high and product recovery and purity are modest, membranes are likely to show efficiency gain. For the advantageous distillation scenarios studied, the power was generally lower than the membranes by a factor of two to seven.     

热泵精馏在气体分馏装置丙烯塔中的应用分析

将热泵精馏技术应用于气体分馏工艺的丙烯精馏塔,选择再沸器液体闪蒸式热泵精馏系统代替常规精馏。采用ChemCAD流程模拟软件分别对丙烯塔常规精馏与热泵精馏系统进行模拟计算,分析比较了2种工艺的节能效率和经济性。结果表明,与单塔常规精馏相比,热泵精馏分离系统节能效率高,经济效率显著,冷凝器节能83．07％,再沸器节能82．96％;能源消耗降低60．5％。     

太阳能直热式多效蒸馏淡化系统热力分析

本文设计了一种太阳能直热式多效蒸馏淡化系统,它将太阳能直热式系统和多效蒸馏系统相结合来淡化苦成水。文中对这一系统进行产水量和蒸发器的热力分析并进行了模拟计算,结果表明当太阳能直热式系统出水温度达到60℃,系统一天的产水量可达40Kg,当多效蒸馏的效数为4时,淡水的成本在5—7元。在太阳能资源丰富而淡水缺乏的地区,使用太阳能直热式多效蒸馏系统是可行的。     

浅谈加压蒸馏与节能降耗

通过对蒸发潜热和热容的变化 ,水资源利用的分析 ,提出了加压蒸馏可收到节能降耗的良好效果 ,同时提出加压蒸馏应注意适度选择优化工艺设计参数     

Evaluation of the performance of heat pump-assisted distillation of an ethanol–water mixture

The process of separation of an ethanol–water mixture was simulated. A heat pump system was then implemented on the distillation column with the highest energy requirements in the process. Complete elimination of hot and cold utilities of the pretreatment column was obtained through an improved system by application of a heat pump at a compressor work of 406.6 kW. Installation of the heat pump system on the pretreatment column of the system results in a reduction of 10.7% of annual operating costs and 6.6% of the total annual costs (TAC). However, the capital costs of the process will enhance by 22.6%.     

Split Heat Pump Distillation Based on Two-Stage Compression for Separating an Acetone-Water Mixture

There is a constant concentration zone for acetone-water mixtures, and the average relative volatility of the two components in the constant concentration zone is only 1.41, so the energy consumption of the conventional distillation process is high. Two kinds of split mechanical vapor recompression (MVR) heat pump distillation processes, i.e., single-stage and two-stage compression processes, were proposed to separate acetone-water mixtures. The thermodynamic data of the mixture were calculated and modules of Aspen Plus were used to simulate the distillation column and steam compressor. Taking the minimum total annual cost as the objective function, the conventional MVR and the two split MVR heat pump distillation processes were simulated and optimized. Compared with the conventional process, the MVR heat pump distillation process had greater economic advantages, and the split heat pump distillation (SHPD) with two-stage compression was superior to the other MVR heat pump distillation processes.     

醋酸丁酯热泵精馏新工艺

针对常规醋酸丁酯生产工艺能耗高的特点,提出将热泵精馏应用于醋酸丁酯生产,开发出醋酸丁酯热泵精馏新工艺。分析了新工艺流程的原理、特点,热泵的介质特性和操作参数,进行了能耗和经济性的比较。结果表明,与常规工艺相比,热泵精馏新工艺流程能降低能耗56.9%,是一种节能、经济、环保的新工艺。