CN211069302U - 一种低浓度nmmo连续浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低浓度NMMO连续浓缩装置。本实用新型的低浓度NMMO连续浓缩装置包括具有至少两个过滤精度不同的过滤器的预处理过滤***，包括具有串联的多个RO膜子循环***的多级RO膜循环***；所述预处理过滤***设置在多级RO膜循环***前端。本实用新型中的用于低浓度NMMO溶液的连续浓缩装置能将RO膜技术应用在NMMO溶剂回收领域，并实现产业化；连续浓缩装置浓缩倍数相对较高，能达到4‑10倍，并能连续处理以提升处理效率。在连续浓缩的过程中，降低了NMMO溶剂回收和蒸发成本；并且产生的纯水能继续回收利用，用于Lyocell纤维纺丝生产和溶剂回收***中。

Description

一种低浓度NMMO连续浓缩装置

技术领域

本实用新型属于纤维素纤维制造领域，具体地说，涉及一种低浓度NMMO连续浓缩装置。

背景技术

NMMO(N-甲基吗啉-N-氧化物)水溶液是纤维素的优质溶剂，常被应用于纤维素纤维的制造过程中。以NMMO作为溶剂，通过溶解纤维素的方法制得的纤维被命名为Lyocell纤维。Lyocell纤维具有高强度、高模量、对皮肤有良好的亲和性以及可以与绝大多数纤维混纺等优点，并且其制造过也具有无毒和无污染的特点。

将纤维素溶解在高浓度的NMMO溶剂中形成纤维素溶液，然后将上述纤维素溶液在纺丝凝固浴中和低浓度的NMMO发生双扩散，可以制得Lyocell纤维。在上述过程中，高浓度的NMMO溶剂被稀释成5～30％NMMO的水溶液。由于NMMO价格昂贵，为了提高Lyocell纤维生产过程的经济性，需要对NMMO进行回收，实现循环再利用。为了提高NMMO的回收率，需要对过程中产生的含有低浓度NMMO(质量分数在0.1％-0.8％)进一步的浓缩回收，从而降低生产成本。

由于在Lyocell纤维纺丝生产过程中、NMMO回收过程中以及NMMO蒸发过程中不可避免的产生一定量的低浓度NMMO废水，废水中含有质量分数为0.1％-0.8％NMMO。目前生产中该废水一部分排掉，进入废水处理***；另一部分则进入溶剂回收***，一方面会增大溶剂回收***的处理量，增加处理成本。另一方面进入NMMO蒸发***，由于该部分废水NMMO浓度较低，需要通过排除多余的水分对NMMO进行浓缩，这样不仅会增加蒸发能耗，还会浪费脱盐水。

现有技术中先对低浓度NMMO进行浓缩能有效提高NMMO的回收率和降低生产成本，一般采用反渗透(RO)膜技术浓缩后的NMMO浓度达到5％以上时，能耗会非常高。而一般现有的对低浓度NMMO浓缩装置还存在浓缩倍数低，不能达到预期浓缩倍数、不能实现产业化、不能连续处理、处理能耗高等问题。

实用新型内容

鉴于上述现有的对低浓度NMMO浓缩装置存在的缺陷，有必要开发出一套用于低浓度NMMO连续浓缩装置，以解决现有技术中Lyocell纤维纺丝溶体中由于低浓度NMMO进入溶剂回收***而造成的回收成本增加的问题。本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高效的低浓度NMMO连续浓缩装置。该浓缩装置对Lyocell纤维纺丝生产过程中、NMMO回收过程中以及NMMO蒸发过程中产生的低浓度NMMO废水进行高效连续浓缩，解决了由于低浓度NMMO进入溶剂回收***所造成的成本增加的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：

一种低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，包括预处理过滤***，包括至少两个过滤精度不同的过滤器；包括多级RO膜循环***，多级RO膜循环***包括串联的多个RO膜子循环***；其中，所述预处理过滤***设置在多级RO膜循环***前端。连续浓缩装置先对NMMO溶液进行多次过滤，以保证后续的多级RO膜处理过程的正常进行。

所述预处理过滤***至少包括一个粗过滤器及一个细过滤器，所述粗过滤器的出水口与细过滤器的进水口连通。所述预处理过滤***中的过滤器为袋式过滤器，所述粗过滤器的过滤精度为5μm-10μm，所述细过滤器精度为0.5μm-5μm。梯度设置过滤器的过滤精度，能够更好地实现过滤的功能。

所述RO膜子循环***包括RO膜组件，所述RO模组件包括多支膜壳，多支膜壳间并列连接，每支膜壳设置有2-5个RO膜，多个RO膜能够更好实现反渗透的过程，以使得循环***的出水中达到相应的浓缩倍数。

所述RO膜子循环***还包括耐高压循环泵及换热器，所述耐高压循环泵出水口与RO膜组件进水口连通，所述RO膜组件的出水口与换热器的进水口连通，所述换热器的出水口与耐高压循环泵的进水口连通形成内循环。所述耐高压循环泵及所述换热器承受耐压4-6MPa。循环***中的自身形成内循环，提升对RO膜的利用率，且循环***中选用耐高压的装置保证反渗透过程的顺利进行。

多级RO膜循环***至少包括一级RO膜子循环***和二级RO膜子循环***，RO膜子循环***还包括透过液出水口及浓缩液出水口，所述一级RO膜子循环***的浓缩液出水口与二级RO膜子循环***的进水口连通。

多级RO膜循环***还包括三级RO膜子循环***，所述二级RO膜子循环***的浓缩液出水口与三级RO膜子循环***的进水口连通。

所述的低浓度NMMO连续浓缩装置还包括高压泵，所述高压泵设置在多级RO膜循环***前端，所述高压泵与预处理过滤***的出水口连通，所述高压泵产生4-6MPa压强，为反渗透的过程提供足够的压力。

所述的低浓度NMMO连续浓缩装置还包括进料泵，所述进料泵的出水口与预处理过滤***的进水口连通，所述高压泵的进水口与预处理过滤***的出水口连通。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

本实用新型中的用于低浓度NMMO溶液的连续浓缩装置能将RO膜技术应用在NMMO溶剂回收领域，并实现产业化；连续浓缩装置浓缩倍数相对较高，能达到4-10倍，并能连续处理以提升处理效率。在连续浓缩的过程中，降低了NMMO溶剂回收和蒸发成本；并且产生的纯水能继续回收利用，用于Lyocell纤维纺丝生产和溶剂回收***中。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本实用新型低浓度NMMO连续浓缩装置的一种实施方式示意图；

图2是本实用新型低浓度NMMO连续浓缩装置的另一种实施方式示意图。

图中：1、进料泵；2、预处理过滤***；3、高压泵；4、耐高压循环泵；5、RO膜组件；6、换热器；7、一级RO膜子循环***；8、二级RO膜子循环***；9、三级RO膜子循环***。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1及图2所示，本实用新型涉及一种连续浓缩装置，该装置用于对质量分数在0.1％-0.8％范围内的NMMO溶液中的NMMO进行浓缩回收。

低浓度NMMO连续浓缩装置包括预处理过滤***和RO膜循环***，在RO膜循环***对低浓度NMMO进行处理前，先对低浓度NMMO进行过滤，过滤完成后将过滤后的低浓度NMMO通入RO膜循环***中对低浓度NMMO进行浓缩，最终得到高浓度NMMO用于回收利用。

为保证过滤***的效果，本实用新型中的预处理过滤***2中设置有至少两个过滤器，优选地，两个过滤器的过滤精度不同。当过滤器的精度不同时，精度较低的过滤器设置在前，精度较高的过滤器设置在后，当低浓度NMMO通过时，先经过精度较低的过滤器进行过滤，再经过精度较高的过滤器进行过度，在经过具有一定梯度的过滤精度的过滤***后，低浓度NMMO再进入RO膜循环***中进行反渗透操作达到浓缩的目的。

如图1及图2所示，预处理过滤***2包括粗过滤器和细过滤器，在低浓度NMMO原液通过进料泵1进入预处理过滤***2中，进料泵的出水口与粗过滤器的进水口连通，低浓度NMMO由进料泵进入粗过滤器中进行第一次过滤；粗过滤器的出水口与细过滤器的进水口连通，经过粗过滤器过滤的低浓度NMMO进入细过滤器中进行第二次精度更高的过滤。

其中，所述预处理过滤***2中的过滤器为袋式过滤器，所述粗过滤器的过滤精度为5μm-10μm，所述细过滤器精度为0.5μm-5μm。梯度设置过滤器的过滤精度，能够更好地实现过滤的功能。

为了能够达到高效的连续浓缩，本实用新型中设置有多级RO膜循环***，多级RO膜循环***包括串联的多个RO膜子循环***；其中，所述预处理过滤***设置在多级RO膜循环***前端。

如图1所示，多级RO膜循环***至少包括一级RO膜子循环***7和二级RO膜子循环***8，RO膜子循环***还包括透过液出水口及浓缩液出水口，所述一级RO膜子循环***的浓缩液出水口与二级RO膜子循环***的进水口连通。

如图2所示，图2为本实用新型的另一种实施方式，多级RO膜循环***在一级RO膜子循环***7和二级RO膜子循环***8的基础上，还包括三级RO膜子循环***9，所述二级RO膜子循环***的浓缩液出水口与三级RO膜子循环***的进水口连通。在本实施方式中，经过过滤的低浓度NMMO依次通过一级RO膜子循环***7、二级RO膜子循环***8以及三级RO膜子循环***9，得到多次反渗透的浓缩过程，从而得到浓度较高的渗滤液。

在各级RO膜子循环***中，所述RO膜子循环***包括RO膜组件5，所述RO模组件包括多支膜壳，多支膜壳间并列连接，每支膜壳设置有2-5个RO膜，多个RO膜能够更好实现反渗透的过程，以使得循环***的出水中达到相应的浓缩倍数。

所述RO膜子循环***还包括耐高压循环泵4及换热器6，所述耐高压循环泵3出水口与RO膜组件5的进水口连通，所述RO膜组件的出水口与换热器6的进水口连通，所述换热器6的出水口与耐高压循环泵4的进水口连通形成内循环。所述耐高压循环泵及所述换热器承受耐压4-6MPa(即为40-60bar)。循环***中的自身形成内循环，提升对RO膜的利用率，且循环***中选用耐高压的装置保证反渗透过程的顺利进行。

如图1及图2所示，所述的低浓度NMMO连续浓缩装置还包括高压泵3，高压泵2设置在多级RO膜循环***前端，所述高压泵3与预处理过滤***2的出水口连通，所述高压泵3能够为整个***提供4-6MPa(即为40-60bar)的压强，为反渗透的过程提供足够的压力。由于高压泵提供的压强范围，则相对应地，耐高压循环泵以及换热器的耐压范围与之匹配，承受耐压4-6MPa。

所述的低浓度NMMO连续浓缩装置还包括进料泵1，所述进料泵的出水口与预处理过滤***的进水口连通，所述高压泵的进水口与预处理过滤***的出水口连通。

各级RO膜子循环***还具有透过液出水口，透过液出水口汇集到总管路后对透过液进行回收和利用。如图1及图2所示，在图1中，一级RO膜子循环***的透过液出水口与回收管路连通，二级RO膜子循环***的透过液出水口与回收管路连通。在图2中，还包括三级RO膜子循环***，RO膜子循环***具有透过液出水口，透过液出水口与回收管路连通。

在整个装置中还合理布置有多个阀，各个阀的开闭可以对管路的通断进行控制，在并联的管路中，阀的通断可以将并联的管路进行隔离，以方便检修或更换零部件过程的进行。

本实用新型的低浓度NMMO高效连续浓缩装置，包括原料泵1、预处理过滤***2、高压泵3、耐高压循环泵4、换热器6和RO膜组件5。所述原料泵出水口与预处理过滤***进料口连接；所述的预处理过滤***是由两个不同过滤精度的过滤器组成，粗过滤精度的过滤器出口连接至细过滤精度的过滤器进口；所述的高压泵进料口与细过滤精度的过滤器出口连接；耐高压循环泵、换热器和RO膜组件构成各级RO膜子循环***。一级RO膜子循环***包括一级换热器、一级耐高压循环泵、一级RO膜组件；二级RO膜子循环***包括二级换热器、二级耐高压循环泵、二级RO膜组件；所述的一级RO膜子循环***和二级RO膜子循环***串联连接，一级RO膜子循环***的浓缩液进入二级RO膜子循环***。本实用新型串联的一、二级RO膜子循环***能连续地使低浓度NMMO(质量分数在0.1％-0.8％)在能耗较低的情况下达到预期浓缩倍数，一般为4-10倍。

如图1所示，该实施方式中设置有两级RO膜子循环***，低浓度NMMO有进料泵的进水口进入，经过预处理过滤***中的粗过滤器后，再进入预处理过滤***中的细过滤器完成过滤。再通过高压泵的加压进入到多级RO膜循环***中进行反渗透浓缩。在每个RO膜子循环***中存在内循环，低浓度NMMO经过耐高压循环泵进入到RO膜组件中进行反渗透，从RO膜组件中流出的经过一定浓缩的NMMO再次通过耐高压循环泵进入到RO膜组件中进行浓缩。经过一级RO膜子循环***浓缩后的NMMO进入二级RO膜子循环***中进行再次浓缩，最终得到浓缩液。

如图1所示，该实施方式中设置有两级RO膜子循环***，低浓度NMMO有进料泵的进水口进入，经过预处理过滤***中的粗过滤器后，再进入预处理过滤***中的细过滤器完成过滤。再通过高压泵的加压进入到多级RO膜循环***中进行反渗透浓缩。在每个RO膜子循环***中存在内循环，低浓度NMMO经过耐高压循环泵进入到RO膜组件中进行反渗透，从RO膜组件中流出的经过一定浓缩的NMMO再次通过耐高压循环泵进入到RO膜组件中进行浓缩。经过一级RO膜子循环***浓缩后的NMMO进入二级RO膜子循环***中进行再次浓缩，最终得到浓缩液。

图1所示为本实用新型的低浓度NMMO连续浓缩装置的第一较佳实施方式的结构示意图，图中一级RO膜子循环***7和二级RO膜子循环***8串联连接，一级RO膜子循环***的浓缩液进入二级RO膜子循环***。一级RO膜子循环***7和二级RO膜子循环***8产生的纯水继续回收利用，二级RO膜子循环***8产生的NMMO浓缩液(质量分数约3.5％)则进入溶剂回收***。

上述结构的浓缩装置有利于处理进料质量浓度在0.1％-0.5％、进料量相对低的、浓缩倍数为4-6倍的NMMO废水。

如图2所示，一级RO膜子循环***7包括一级换热器、一级耐高压循环泵、一级RO膜组件；二级RO膜子循环***8包括二级换热器、二级耐高压循环泵、二级RO膜组件；所述的一级RO膜子循环***7和二级RO膜子循环***8串联连接，一级RO膜子循环***的浓缩液进入二级RO膜子循环***；三级RO膜子循环***9包括三级换热器、三级耐高压循环泵、三级RO膜组件；所述的二级RO膜子循环***8和三级RO膜子循环***9串联连接，二级RO膜子循环***的浓缩液进入三级RO膜子循环***；本实用新型串联的一、二、三级RO膜子循环***能连续地使低浓度NMMO(质量分数在0.1％-0.8％)在能耗较低的情况下达到更高的预期浓缩倍数，一般为6-10倍。

图2所示为本实用新型的用于低浓度NMMO连续浓缩装置的第二较佳实施方式的结构示意图，图中一级RO膜子循环***7、二级RO膜子循环***8和三级RO膜子循环***9串联连接，一级RO膜子循环***的浓缩液进入二级RO膜子循环***，二级RO膜子循环***的浓缩液进入三级RO膜子循环***。一级RO膜子循环***7、二级RO膜子循环***8和三级RO膜子循环***9产生的纯水继续回收利用，三级RO膜子循环***9产生的NMMO浓缩液(质量分数约5％)则进入溶剂回收***。

上述结构的浓缩装置有利于处理进料质量浓度在0.5％-0.8％、进料量相对高的、浓缩倍数为6-10倍的NMMO废水。

本实用新型低浓度NMMO连续浓缩装置包括进料泵、预处理过滤***、高压泵、耐高压循环泵、换热器和RO膜组件，所述的换热器、耐高压循环泵和RO膜组件构成了一级RO膜子循环***和二级RO膜子循环***，所述的一级RO膜子循环***和二级RO膜子循环***串联连接，一级RO膜子循环***的浓缩液进入二级RO膜子循环***，还可以设置有三级RO膜子循环***，。所述的耐高压循环泵能高效连续地循环物料，使得RO膜利用率达到最大值。该浓缩装置对Lyocell纤维纺丝生产过程中、NMMO回收过程中以及NMMO蒸发过程中产生的低浓度NMMO废水进行高效连续浓缩，解决了由于低浓度NMMO进入溶剂回收***所造成的成本增加的问题。

本实用新型中的用于低浓度NMMO溶液的连续浓缩装置能将RO膜技术应用在NMMO溶剂回收领域，并实现产业化；连续浓缩装置浓缩倍数相对较高，能达到4-10倍，并能连续处理以提升处理效率。在连续浓缩的过程中，降低了NMMO溶剂回收和蒸发成本；并且产生的纯水能继续回收利用，用于Lyocell纤维纺丝生产和溶剂回收***中。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，包括：

预处理过滤***，包括至少两个过滤精度不同的过滤器；

多级RO膜循环***，包括串联的多个RO膜子循环***；

所述预处理过滤***设置在多级RO膜循环***前端。

2.根据权利要求1所述的低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，所述预处理过滤***至少包括一个粗过滤器及一个细过滤器，所述粗过滤器的出水口与细过滤器的进水口连通。

3.根据权利要求2所述的低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，所述预处理过滤***中的过滤器为袋式过滤器，所述粗过滤器的过滤精度为5μm-10μm，所述细过滤器精度为0.5μm-5μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，所述RO膜子循环***包括RO膜组件，所述RO膜组件包括多支膜壳，多支膜壳间并列连接，每支膜壳设置有2-5个RO膜。

5.根据权利要求1-3任一项所述的低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，所述RO膜子循环***还包括耐高压循环泵及换热器，所述耐高压循环泵出水口与RO膜组件进水口连通，所述RO膜组件的出水口与换热器的进水口连通，所述换热器的出水口与耐高压循环泵的进水口连通形成内循环。

6.根据权利要求5所述的低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，所述耐高压循环泵及所述换热器承受耐压4-6MPa。

7.根据权利要求5所述的低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，多级RO膜循环***至少包括一级RO膜子循环***和二级RO膜子循环***，RO膜子循环***还包括透过液出水口及浓缩液出水口，所述一级RO膜子循环***的浓缩液出水口与二级RO膜子循环***的进水口连通。

8.根据权利要求7所述的低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，多级RO膜循环***还包括三级RO膜子循环***，所述二级RO膜子循环***的浓缩液出水口与三级RO膜子循环***的进水口连通。

9.根据权利要求1所述的低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，还包括高压泵，所述高压泵设置在多级RO膜循环***前端，所述高压泵与预处理过滤***的出水口连通，所述高压泵产生4-6MPa的压强。

10.根据权利要求9所述的低浓度NMMO连续浓缩装置，其特征在于，还包括进料泵，所述进料泵的出水口与预处理过滤***的进水口连通，所述高压泵的进水口与预处理过滤***的出水口连通。

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