一種用于膜吸收的陶瓷膜管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于膜吸收的陶瓷膜管，屬于陶瓷膜技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]S0X、⑶x、CmHn、N0x是大氣污染的主要來(lái)源，也是大氣污染的最主要的物質(zhì)之一，對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境都有著嚴(yán)重且長(zhǎng)期的不利影響。隨著人類(lèi)對(duì)大氣保護(hù)的日益重視，對(duì)污染氣體排放的強(qiáng)制性法規(guī)也趨于嚴(yán)格。大氣中污染物主要來(lái)源于煤和油的燃燒，包括鍋爐、輪船、機(jī)動(dòng)車(chē)以及其他燃燒過(guò)程。
[0003]大氣污染物的處理方法有傳統(tǒng)的塔柱式氣液接觸法，該工藝易受液泛、漏液和霧沫夾帶等流體力學(xué)條件的限制，同時(shí)吸收液徑向分布不均勻，設(shè)施占地面積大、投資高、運(yùn)行費(fèi)用高，在很多領(lǐng)域的應(yīng)用都受到限制。
[0004]以有機(jī)膜為核心部件的膜吸收系統(tǒng)成為一種新型技術(shù)，在煙氣脫硫、脫硝方面展現(xiàn)了超強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所發(fā)表了膜吸收海水煙氣脫硫、脫硝的裝置與工藝(CN 102485320 A、CN 103331095 A)，專(zhuān)利中采用疏水性的中空纖維膜作為膜吸收的界面實(shí)現(xiàn)了膜吸收法脫硫脫硝的工藝要求，同時(shí)采用了超溫保護(hù)、自動(dòng)化控制等措施使裝置的有效運(yùn)行。
[0005]陶瓷膜具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、抗氧化、孔徑分布窄且可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，從而使設(shè)備的使用壽命、煙氣凈化效果、操作范圍得到有效的保障，在膜吸收領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是:提供一種用于膜吸收的陶瓷膜管，這種膜管需要具有安裝強(qiáng)度好、裝填密度高、吸收效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]技術(shù)方案是:
[0008]—種用于膜吸收的陶瓷膜管，其管壁是由支撐層以及覆于支撐層外部的膜層所構(gòu)成，支撐層內(nèi)部形成單個(gè)管腔;所述的膜管外壁截面的當(dāng)量直徑是10?15mm，所述的管腔的截面當(dāng)量直徑是6?9mm。
[0009]所述的膜管和管腔的截面形狀選自正方形、六邊形、三角形或者圓形。
[00?0]所述的膜層的厚度在5?ΙΟΟμπι之間。
[0011 ]所述的支撐層和膜層的孔隙率范圍在15?45%之間，更優(yōu)選20?40%。
[0012]所述的支撐層和/或膜層的材質(zhì)選自碳化硅、硅藻土、莫來(lái)石、氧化鋁、氧化鋯或者氧化鈦。
[0013]所述的支撐層的平均孔徑范圍是在I?20μηι之間，更優(yōu)選范圍是3?ΙΟμπι。
[0014]所述的膜層的平均孔徑范圍是在0.01?Ιμπι之間，更優(yōu)選范圍是0.02?0.8μηι。
[0015]有益效果
[0016]本實(shí)用新型提供的用于膜吸收的陶瓷膜管適合于膜吸收的工業(yè)過(guò)程，其具有強(qiáng)度高、裝填密度高、吸收效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型提供的陶瓷膜管的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是用于測(cè)試陶瓷膜管的膜吸收試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0019]其中，1、管腔;2、支撐層;3、膜層;4、膜管;5、膜組件;6、吸收液槽;7、真空栗。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1陶瓷膜管結(jié)構(gòu)
[0021]本實(shí)用新型提供的用于膜吸收的陶瓷膜管的結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)管型，其截面形狀如圖1所示，膜管的管內(nèi)為一個(gè)管腔1，管腔I是由支撐層2環(huán)繞所形成，而在支撐層2的外層還覆有膜層3，因此支撐層2和膜層3整體形成了膜管的外壁。
[0022]管腔I的截面形狀可以是選自正方形、六邊形、三角形或者圓形，而膜管的外壁所形成截面形狀也可以類(lèi)似地選自這些形狀，并且管腔I的截面與膜管的外壁形成的截面的形狀可以相同，也可以不同。在一些優(yōu)選的情況下，最好是兩個(gè)截面形狀都相同，因?yàn)榉奖闵a(chǎn)加工;另外，截面形狀最好是采用圓形，可以較大的保證膜面積，并且適合生產(chǎn)成型。
[0023]關(guān)于膜管截面的尺寸，在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的范圍是使膜管的外壁形成的截面的當(dāng)量直徑為10?15mm，而管腔I的截面當(dāng)量直徑是6?9mm。上面所述的當(dāng)量直徑是液體力學(xué)中的一種計(jì)算方式，當(dāng)截面不是圓形時(shí)，計(jì)量直徑是4倍的水力半徑，而水力半徑等于截面總流的有效截面積A和濕周L之比定義為水力半徑。而如果是圓管時(shí)，其幾何直徑即為其當(dāng)量直徑。在一些更優(yōu)選的條件下，最好采用膜管外壁和管腔截面都是圓形的膜管，外壁直徑12mm，管腔內(nèi)壁直徑8mm。采用這樣尺寸的膜結(jié)構(gòu)，一方面可以保證安裝時(shí)陶瓷膜管具有合適的強(qiáng)度，否則如果膜管過(guò)細(xì)的話，導(dǎo)致安裝強(qiáng)度低，而另一方面，其尺寸如果過(guò)大的話，會(huì)導(dǎo)致在將陶瓷膜管安裝于組件裝置中時(shí)，導(dǎo)致裝填量過(guò)小，使設(shè)備效率和成本提高，例如:當(dāng)采用截面為正方形的組件，將膜管相互平行地安裝于組件中，若組件截面的邊長(zhǎng)為
0.5m，膜管與膜管之間的間距保持為Icm時(shí)，采用外徑為12mm圓形截面的膜管可以安裝484根，裝填面積達(dá)到18.24m2，而如果采用外徑為20mm的圓形截面的膜管，可以安裝256根，其裝填面積為16.08m2。
[0024]膜層3的作用是起到了保證氣體能夠在合適的分壓條件下從氣相一側(cè)通過(guò)膜孔進(jìn)入至管內(nèi)的液相一側(cè)，其最優(yōu)的厚度在5?ΙΟΟμπι之間，如果膜厚較小，會(huì)導(dǎo)致膜層的耐久性不高，而如果膜層過(guò)厚，容易導(dǎo)致在運(yùn)行過(guò)程中氣相阻力提高，導(dǎo)致了吸收效率偏低。
[0025]所述的支撐層和膜層的孔隙率范圍在15?45%之間，更優(yōu)選20?40%，如果孔隙率較小，會(huì)導(dǎo)致吸收效率偏低，而如果孔隙率偏大的話，膜管的強(qiáng)度就會(huì)偏低。
[0026]所述的支撐層和/或膜層的材質(zhì)選自碳化硅、硅藻土、莫來(lái)石、氧化鋁、氧化鋯或者氧化鈦，其中特別適用于氧化鋁、氧化鋯和氧化鈦材質(zhì)的支撐層和/或膜層，因?yàn)槠渚哂休^好的穩(wěn)定性。
[0027]支撐層的平均孔徑范圍是在I?20μπι之間，更優(yōu)選范圍是3?ΙΟμπι，同時(shí)，所述的膜層的平均孔徑范圍是在0.01?Ιμ??之間，更優(yōu)選范圍是0.02?0.5μηι。
[0028]膜吸收運(yùn)行試驗(yàn)
[0029]本實(shí)用新型采用的膜吸收試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示，將多根如實(shí)施例1中所描述的陶瓷膜管平行裝配于組件中，組件內(nèi)部形成的空腔為氣體管程，而陶瓷膜管的管腔I為吸收液管程，各只膜管4的管腔I都與裝有吸收液的吸收液槽6相連接，而管腔I的另一端連接在真空栗7上，通過(guò)真空栗7的負(fù)壓抽吸使吸收液在管腔I內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)；同時(shí)，將含有待吸收氣體的氣體送入組件內(nèi)部的氣體管層，易被吸收的氣體透過(guò)膜管的膜層3和支撐層I與吸收液接觸，進(jìn)而被吸收。
[0030]試驗(yàn)在不同的工況條件下都進(jìn)行了測(cè)試:
[0031 ]組件中的空腔截面積為Im2，共安裝有64根陶瓷膜管，從截面上看為8 X 8排列，膜管長(zhǎng)度為lm。
[0032]工況條件為:氣體為含有20%C02和80%N2氣體，溫度50°C，氣體流速4m3/min，氣相壓力0.15MPa;管腔I內(nèi)部的吸收液采用20wt%MEDA的水溶液，吸收液溫度30°C，真空栗開(kāi)啟負(fù)壓-1OOOPa?2000Pa(表壓)之間，使管內(nèi)吸收液的流速為0.2m/s。
[0033]采用支撐層和膜層的孔隙率30%，材料都為氧化鋁的膜管，支撐層的平均孔徑20μm，膜層平均孔徑200μηι，膜層厚度20μηι，外形尺寸:圓形，外徑12mm，內(nèi)徑8mm。經(jīng)過(guò)吸收過(guò)程，酸性氣體進(jìn)出口濃度下降量5.44%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于，其管壁是由支撐層(2)以及覆于支撐層(2)外部的膜層(3)所構(gòu)成，支撐層(2)內(nèi)部形成單個(gè)管腔(I);所述的膜管外壁截面的當(dāng)量直徑是10?15_，所述的管腔(I)的截面當(dāng)量直徑是6?9_。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于:所述的膜管和管腔(I)的截面形狀選自正方形、六邊形、三角形或者圓形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于:所述的膜層(3)的厚度在5?10ym之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于:所述的支撐層(2)和膜層(3)的孔隙率范圍在15?45%之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于:所述的支撐層(2)和膜層(3)的孔隙率范圍在20?40%之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于:所述的支撐層(2)和/或膜層(3)的材質(zhì)選自碳化硅、硅藻土、莫來(lái)石、氧化鋁、氧化鋯或者氧化鈦。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于:所述的支撐層(2)的平均孔徑范圍是在I?20ym之間。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于:所述的支撐層(2)的平均孔徑范圍是在3?I Oym之間。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于:所述的膜層(3)的平均孔徑范圍是在0.01?Iym之間。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于膜吸收的陶瓷膜管，其特征在于:所述的膜層(3)的平均孔徑范圍是在0.02?0.5μπι之間。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于膜吸收的陶瓷膜管，屬于陶瓷膜技術(shù)領(lǐng)域。該陶瓷膜管管壁是由支撐層以及覆于支撐層外部的膜層所構(gòu)成，支撐層內(nèi)部形成單個(gè)管腔；所述的膜管外壁截面的當(dāng)量直徑是10～15mm，所述的管腔的截面當(dāng)量直徑是6～9mm。本實(shí)用新型提供的用于膜吸收的陶瓷膜管適合于膜吸收的工業(yè)過(guò)程，其具有強(qiáng)度高、裝填密度高、吸收效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】B01D69/04, B01D71/02, B01D53/14
【公開(kāi)號(hào)】CN205216602
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521077333
【發(fā)明人】潘鎖良, 周邢, 吳健, 徐德刊, 常冬杰, 程恒, 鄧唯, 彭文博, 范克銀
【申請(qǐng)人】江蘇久吾高科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日