本实用新型专利技术提供了一种气液聚结滤芯及含有其的过滤装置。该滤芯沿气流方向包括依次设置的预分离层、聚结层和排液层；其中，预分离层为异形纤维形成的具疏水疏油性的多孔结构层；聚结层为异形纤维形成的多孔结构层，聚结层沿周长方向分为间隔设置的疏水疏油区与亲水亲油区；排液层为异形纤维形成的多孔结构层，排液层沿厚度方向分为亲水亲油区和疏水疏油区，进气侧为亲水亲油区，排气侧为疏水疏油区，疏水疏油区的厚度占排液层总厚度的1/3‑2/3。含有该滤芯的过滤装置在提高过滤效率的同时，能够显著降低过滤压降。
【技术实现步骤摘要】
一种气液聚结滤芯及含有其的过滤装置
本技术涉及一种滤芯，尤其涉及一种过滤气液混合物的滤芯，属于多相流分离
技术介绍
天然气、煤层气等工业气体输送过程中以及压缩空气的使用过程，常常夹带着凝析液滴与颗粒，这些杂质会造成管路的腐蚀磨损、计量设备的测量失效、压缩机干气密封系统失效以及大型压缩机组的停工等严重问题。为去除杂质，气液过滤广泛应用于上述工业场所。其中，微小的液滴主要靠气液聚结滤芯的聚结分离作用进行去除。气液聚结滤芯的工作原理：含液气体从滤芯内部经过聚结层、排液层。聚结层孔径小，纤维细，液滴容易被捕捉，并在纤维上聚结成为大液滴，在气体推动力以及亲水亲油的材料毛细力的作用下，在聚结层内进行层与层的传递。当液体运移至聚结层最后一层排气侧时，由于聚结层纤维与液滴之间的毛细力作用，液滴不容易排出，因此液体会在表面累积并形成一层液膜。该液膜对气流的阻碍是压降过高的主要原因。当液滴的重力大于液滴与材料之间的毛细力时，液滴才会从排出。传统排液层的作用则是防止气体在通过液膜时造成二次夹带，进而提高过滤效率。聚结层与排液层是气液聚结滤芯的过滤性能的关键所在，聚结层是由玻璃纤维、聚丙烯纤维构成孔径较小的滤材，而排液层常由聚酯纤维、聚丙烯纤维、芳纶纤维等构成孔径较大的滤材。聚结层的主要作用是将小液滴拦截并聚结成为大液滴排出，排液层的主要作用是提供排液通道，防止二次夹带。气体又内而外依次经过滤芯聚结层与排液层。在管路输送气体的过程中，液滴不断被滤芯拦截，滤芯压降不断升高，这不仅使得气体处理量变小，同时压降过高很容易造成滤芯弯折破损失效，进而导致大量液滴进入过滤器下游，对管路、设备造成损害，严重时导致停机维修。为保证核心设备正常运行，沿途压气站一般会设置多个过滤分离器和聚结分离器组合，虽然处理量大，但滤芯越多，所产生的压降就越高，进而能耗较大，滤芯成本以及能耗成本均随之上升。值得注意的是：在气液聚结过滤领域，压降和效率是最为关注的两个指标。低阻高效的滤芯一直是开发的最终目的。既要促进纤维对液滴的吸收拦截，提高效率，又要同时做好加强材料在吸收拦截液体之后的液体的排出，防止材料在提高拦截效率的同时累积过多液体，后续气流夹带出较多液滴，造成效率下降，同时材料内过多的液体会造成压降的进一步升高。这样就失去了原本提高效率、降低压降的意义。现有的气液聚结过滤器一般通过增加滤芯层数、过滤层孔径梯度排布、增加排液层等方式可以使得效率提高，但压降方面并没有很好的表现。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种过滤气液的滤芯，该滤芯在提高过滤效率的同时，能够显著降低滤芯的过滤压降。本技术的又一目的在于提供一种过滤装置，该过滤装置含有本技术的上述滤芯。为了实现上述技术目的，本技术提供了一种气液聚结滤芯，该气液聚结滤芯沿气流方向包括依次设置的预分离层，聚结层和排液层；其中，预分离层为异形纤维形成的具疏水疏油性的多孔结构层，孔径为8μm-12μm，预分离层的厚度为1mm-2mm；其中，聚结层为异形纤维形成的多孔结构层，孔径为3μm-8μm，聚结层的厚度为0.4mm-0.6mm，并且，聚结层沿周长方向分为间隔设置的疏水疏油区与亲水亲油区；其中，排液层为异形纤维形成的多孔结构层，孔径为10μm-20μm，排液层的厚度为2mm-3mm，排液层沿厚度方向分为亲水亲油区和疏水疏油区，进气侧为亲水亲油区，排气侧为疏水疏油区，疏水疏油区的厚度为排液层总厚度的1/3-2/3。本技术的气液聚结滤芯采用异形纤维，通过异形纤维的较大比表面积发挥较好的拦截液滴能力，通过异形纤维较强的液体芯吸能力加强吸收和传递液体的能力，同时配合特定的疏水疏油区和亲水亲油区的设置，防止液体在滤芯内大量累积，使滤芯既能较好的提高效率、吸收液体又能排出液体，即在提高过滤效率的同时，能够显著降低滤芯的过滤压降。本技术的气液聚结滤芯包含异形纤维预分离层、异形纤维聚结层、异形纤维排液层。其中，本技术采用的疏水疏油的异形纤维预分离层可以针对大颗粒进行有效的拦截。特定厚度的预分离层可降低预分离效果或者增加额外阻力。整体进行疏水疏油改性处理后，液滴可以快速排出，不易在其内部累积。在本技术的一具体实施方式中，在预分离层中，异形纤维采用的原料可以为聚酯纤维、聚丙烯纤维或近似粗细的亲油型纤维(包括改性处理得到的亲油型纤维)。采用的异形纤维的纤维形状为非圆形，比如十字型、三角形或三叶型(图1所示)；优选为十字型。预分离层采用的异形纤维的直径(外接圆直径)为12μm-18μm，优选为15μm-16μm。在本技术的一具体实施方式中，预分离层为单层结构。比如，预分离层可以由一层或两层以上亚分离层组成。优选地，预分离层由1层亚分离层组成。在本技术的一具体实施方式中，预分离层可以由异形纤维通过针刺或水刺等方式得到。其中，本技术采用的具有亲水亲油区和疏水疏油区的异形纤维聚结层，采用特定直径以及孔径的异形纤维，可以很好的发挥纤维与液滴之间的过滤、聚结作用，实现过滤效率与过滤压降共同影响的过滤性能最高。异形纤维较大的比表面积可有效增加液滴拦截效率，同时，异形纤维自身较强的液体芯吸能力可加速液体的吸收与运移。在本技术的一具体实施方式中，聚结层中，异纤纤维的原料为以玻璃纤维或近似粗细的亲油型纤维(包括改性处理得到的亲油型纤维)。采用的异形纤维的纤维形状为非圆形，比如十字型、三角形或三叶型(图1所示)；优选为十字型。聚结层采用的异形纤维的直径(外接圆直径)为3μm-5μm。在本技术的一具体实施方式中，聚结层为包括多层亚聚结层的多层结构。比如，聚结层由一层或两层以上的聚结层形成。优选地，聚结层由3层-5层(4层)亚聚结层组成。在本技术的一具体实施方式中，聚结层可以由异形纤维通过分散疏解、打浆等方式得到。在本技术的一具体实施方式中，本技术的聚结层的疏水疏油区的竖截面为正立梯形，梯形结构充分利用了可能存在的液体纵向分布的特点，底部较大的疏水疏油区更有利于液体的累积与排出，如在液体含量较小的工况下，设计成长方形亦可；多个疏水疏油区等间隔排列；优选地，聚结层周长为5πcm-12πcm，聚结层的包括4-8个疏水疏油区，当设计滤芯周长直径小于或大于该范围，则应相对减少或增加疏水疏油区；更优选地，疏水疏油区的竖截面正立梯形的上底长与下底长之比大于等于1/3小于1，优选为1/3-3/4。本技术的聚结层可使液体分布改变，促进液滴从疏水疏油区至亲水亲油区、从上至下排出，同时疏水疏油部分减少了在滤芯内部积累的液体，克服了在异形纤维吸收液体能力较强的同时会造成难以排液的问题，进而降低压降。其中，本技术采用的异形纤维排液层具有疏水疏油区和亲水亲油区，疏水疏油区，防止液滴二次夹带。特定孔径的排液层可以更好的吸收聚结层排出的液体，并不引起自身压降升高。特定厚度的排液层同时具有一定储存液体的能力。在本技术的一具体实施方式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气液聚结滤芯，其特征在于，该气液聚结滤芯沿气流方向包括依次设置的预分离层、聚结层和排液层；/n其中，所述预分离层为异形纤维形成的具疏水疏油性的多孔结构层，孔径为8μm-12μm，预分离层的厚度为1mm-2mm；/n其中，所述聚结层为异形纤维形成的多孔结构层，孔径为3μm-8μm，聚结层的厚度为1.6mm-2.4mm，并且，聚结层沿周长方向分为间隔设置的疏水疏油区与亲水亲油区；/n其中，所述排液层为异形纤维形成的多孔结构层，孔径为10μm-20μm，排液层的厚度为2mm-3mm，排液层沿厚度方向分为亲水亲油区和疏水疏油区，进气侧为亲水亲油区，排气侧为疏水疏油区，疏水疏油区的厚度占排液层总厚度的1/3-2/3。/n
【技术特征摘要】
1.一种气液聚结滤芯，其特征在于，该气液聚结滤芯沿气流方向包括依次设置的预分离层、聚结层和排液层；
其中，所述预分离层为异形纤维形成的具疏水疏油性的多孔结构层，孔径为8μm-12μm，预分离层的厚度为1mm-2mm；
其中，所述聚结层为异形纤维形成的多孔结构层，孔径为3μm-8μm，聚结层的厚度为1.6mm-2.4mm，并且，聚结层沿周长方向分为间隔设置的疏水疏油区与亲水亲油区；
其中，所述排液层为异形纤维形成的多孔结构层，孔径为10μm-20μm，排液层的厚度为2mm-3mm，排液层沿厚度方向分为亲水亲油区和疏水疏油区，进气侧为亲水亲油区，排气侧为疏水疏油区，疏水疏油区的厚度占排液层总厚度的1/3-2/3。
2.根据权利要求1所述的气液聚结滤芯，其特征在于，所述预分离层的异形纤维的直径为12μm-18μm。
3.根据权利要求1所述的气液聚结滤芯，其特征在于，所述聚结层的异形纤维的直径为3μm-5μm。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈锋，刘佳霖，吴小林，姬忠礼，邢颜凝，卢锦杰，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11
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