本公开涉及用于分离多相流体的聚结过滤元件领域。本公开的一个方面提供了一种用于分离包括第一相和第二相的多相流体的聚结过滤元件，该过滤元件包括：用于聚结第一相以提供中间进料的第一过滤级(102)，用于从中间进料聚结第一相的第二过滤级(103)，允许第二相流出并阻止第一相流出的选择性渗透屏障(104)，以及排出口，该排出口布置在第二过滤元件和选择性渗透屏障之间以允许第一相流出。择性渗透屏障之间以允许第一相流出。择性渗透屏障之间以允许第一相流出。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】装置和方法
[0001]本文涉及用于分离多相流体的聚结过滤元件领域。
技术介绍
[0002]在各行业中都需要分离流体混合物，例如液体混合物。它们包括疏水(例如非极性)液体和亲水(例如极性)液体，以及其他类型的不混溶或部分不混溶的液体。这种不同的流体在本文中可以称为“相”。多相流包括分散在第二相中的第一相，例如，以分散液滴的形式。很难将多相流分离成它们各自的第一相和第二相。
[0003]例如柴油燃料系统可能存在问题。在这样的系统中，燃料中的水会损坏燃料喷射器，会堵塞过滤器，并且会导致燃料系统部件的腐蚀。在润滑油系统中，水会改变润滑油的特性，因此会干扰关键涡轮机械部件的润滑。此外，此类系统中水的存在可能导致系统中的微生物生长和系统组件的腐蚀。为确保此类系统的安全和无故障运行，必须去除柴油和润滑油中过量的游离水和乳化水。
技术实现思路
[0004]本文的各方面在独立权利要求中阐述并且可选特征在从属权利要求中阐述。本文的各方面可以相互结合提供，并且一个方面的特征可以应用于其他方面。
[0005]在第一方面，本文提供了一种用于分离包括第一相和第二相的多相流体的聚结过滤元件，该过滤元件包括：用于聚结第一相以提供中间进料的第一过滤级，用于从中间进料聚结第一相的第二过滤级，允许第二相流出并阻止第一相流出的选择性渗透屏障，以及排出口，该排出口布置在第二过滤元件和选择性渗透屏障之间以允许第一相流出。第二相可以是连续的并且第一相可以分散在其中。
[0006]聚结过滤元件的部件及其相关布置可以提供改善分离效率的聚结过滤元件。
[0007]第二过滤级可以围绕第一过滤级。这可以实现这样一种结构，其中待分离的进料可以以受控的速率被进料到一组这样的过滤元件中的每一个，从而使得该组过滤元件能够有效地并行使用。
[0008]第一过滤级可以具有第一流动横截面供进料流过第一过滤级，并且第二过滤级可以具有第二流动横截面供中间进料流过第二过滤级，其中第一流动横截面大于第二流动横截面。过滤级的流动横截面可以包括流体进料能够流过的过滤区域。可以基于要通过聚结过滤元件的进料的体积流量来选择第一流动横截面和第二流动横截面。例如，可以选择第一流动横截面和第二流动横截面使得第一过滤级可以具有比第二过滤级更小的平均孔径。第一过滤级的较小平均孔径可以降低通过该过滤级的体积流量(每单位流动横截面)。因此，两个过滤级的流动横截面可以根据它们的平均孔径来选择，以提供与设计的过滤元件的体积流量相匹配的流量。两个过滤级的流动横截面可以为给定的流量和第一相的液滴的初始特征尺寸提供所需的分离效率。
[0009]第一过滤级可以与第二过滤级隔开以控制中间进料在第一过滤级和第二过滤级
之间的停留时间。例如，中间进料的停留时间(在本文中也称为中间进料停留时间)可以是流体的假设体积元素(以下称为“流体颗粒”)位于第一过滤级和第二过滤级103之间的空间内的平均时间。换句话说，中间进料停留时间可以定义为第一过滤级和第二过滤级之间的平均最短距离除以中间进料相对于聚结过滤元件的平均速度。增加中间停留时间可以使得第一相的液滴在第一过滤级和第二过滤级之间的空间内进一步聚结，这又减少了第一相在第二相中的二次夹带。
[0010]排出口可以具有与第二过滤级和选择性渗透屏障之间的间隙流体连通的排出口横截面，并且排出口横截面可以基于多相流体在间隙中的停留时间来选择。可以基于要通过排出口的中间进料的体积流量来选择排出口横截面。例如，可以选择排出口横截面使其与设计的过滤元件的体积流量成比例。
[0011]通过排出口的中间进料的体积流量Q
slot
受到通过选择性渗透屏障的中间进料的体积流量Q
barrier
以及进入间隙的中间进料的体积流量(在过滤元件的稳态操作中，它等于进入过滤元件的流体进料的体积流量，Q
IN
)的约束。特别地，该约束可以用数学表示为：
[0012]Q
IN
＝Q
barrier
+Q
slot
[0013]例如，对于进入过滤元件的相同体积流量Q
IN
，当选择性渗透屏障的渗透性较小时，可能需要小的排出口横截面。
[0014]例如，对于进入过滤元件的相同体积流量Q
IN
，当选择性渗透屏障的渗透性较大时，可能需要大的排出口横截面。
[0015]可以选择多相流体在间隙中的停留时间(在本文中也称为间隙停留时间)以减少第一相在第二相中的二次夹带。
[0016]间隙停留时间可以定义为具有第二聚结尺寸的第一相液滴经过第二过滤级进入间隙到通过排出口离开间隙所用的平均时间。第二过滤级和选择性渗透屏障之间的间隔可以基于间隙停留时间和流体进料进入过滤元件的流量来选择。例如，可以选择第二过滤级和选择性渗透屏障之间的间隔使得第一相的液滴通过排出口离开间隙，而不是通过选择性渗透屏障离开间隙(例如，以防止二次夹带)。
[0017]增加间隙停留时间可以使得第一相的液滴在间隙内进一步聚结，这又减少了第一相在第二相中的二次夹带。因此，可以通过根据多相进料中第一相的比例选择间隙停留时间和/或排出口横截面来提高聚结过滤元件的分离效率。进料中较大量的分散相可能需要较大的排出口。
[0018]该间隙可以围绕第二过滤级。
[0019]可选地，聚结过滤元件还可包括入口通道，该入口通道可构造成接收多相流体进料并将多相流体进料提供给第一过滤元件。
[0020]可选地，入口通道可以被定义为由第一过滤级界定的内部容积。
[0021]可选地，聚结过滤元件可以具有棱柱形状，例如筒，例如圆柱体。
[0022]本文的一个方面提供了一种过滤装置，包括：过滤外壳，该过滤外壳被配置为容纳流体；多个聚结过滤元件，其中聚结过滤元件设置在过滤外壳内并且每个都连接到用于接收多相流体的多个流体入口导管中的单独对应一个，使得分离的第二相流出过滤元件和过滤外壳。
[0023]本文的一个方面提供了一种过滤装置，包括：过滤外壳，该过滤外壳被配置为容纳
流体，该过滤外壳包括出口，并且该装置还包括多个聚结过滤元件，其中聚结过滤元件在过滤外壳内。每个聚结过滤元件具有进料入口，该进料入口可构造成接收多相流体进料。
[0024]一个实施例提供了一种装置，该装置包括多个聚结过滤元件，例如本文所述或要求保护的那些聚结过滤元件中的任何一个，以及过滤外壳，该过滤外壳用于保持流体并具有流体出口。多个过滤元件设置在外壳中并且每个都连接到进料入口，用于向每个过滤元件的入口孔提供多相进料。
[0025]进料入口可以是各自分开的，并且可以各自向多个过滤元件中的对应一个提供选定体积流量的流体，使得每个过滤元件接收受控/可控的进料流。例如，可以控制进料入口，其中每个过滤元件接收相同体积流量的进料。因此，根据一个或多个上述特征布置的聚结过滤元件可以提高耐用期限，因为它可以使每个聚结过滤元件的磨损和/或堵塞均匀。
[0026本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分离包括第一相和第二相的多相流体的聚结过滤元件，所述过滤元件包括：第一过滤级，用于聚结所述第一相以提供中间进料；第二过滤级，用于从所述中间进料聚结所述第一相，其中所述第二过滤级围绕所述第一过滤级；选择性渗透屏障，所述选择性渗透屏障允许所述第二相流出并阻止所述第一相流出；以及间隙和排出口，所述间隙和所述排出口均布置在所述第二过滤级和所述选择性渗透屏障之间，其中所述间隙与所述排出口流体连通，并且所述排出口被配置为允许所述第一相流出；并且所述第一过滤级和第二过滤级都对聚结亲水性流体具有选择性，而所述选择性渗透屏障对疏水性流体的渗透性比对亲水性流体的渗透性更高。2.根据权利要求1所述的聚结过滤元件，其中，所述第一过滤级是有褶皱的，所述第二过滤级是有褶皱的，并且所述第一过滤级的褶皱深度大于所述第二过滤级的褶皱深度。3.根据权利要求2所述的聚结过滤元件，其中，所述第一过滤级具有第一流动横截面供所述进料流过所述第一过滤级，并且所述第二过滤级具有第二流动横截面供所述中间进料流过所述第二过滤级，其中所述第一流动横截面大于所述第二流动横截面。4.根据前述权利要求中任一项所述的聚结过滤元件，其中，所述第一过滤级与所述第二过滤级间隔开以控制所述中间进料在所述第一过滤级和所述第二过滤级之间的停留时间。5.根据前述权利要求中任一项所述的聚结过滤元件，其中，所述排出口具有排出口横截面，所述排出口横截面与所述第二过滤级和所述选择性渗透屏障之间的间隙流体连通，并且所述排出口横截面是基于所述多相流体在间隙中的停留时间来选择的。6.根据权利要求5所述的聚结过滤元件，其中，所述间隙围绕所述第二过滤级。7.根据前述权利要求中任一项所述的聚结过滤元件，其中，所述排出口包括在所述过滤元件的基部中的至少一个槽。8.根据权利要求7所述的聚结过滤元件，其中，所述至少一个槽被布置成使得所述排出口横截面围绕所述第二过滤级均匀地空间分布。9.根据前述权利要求中任一项所述的聚结过滤元件，其中，所述第一过滤级构造成用于比所述第二聚结过滤级聚结更小的液滴。10.根据权利要求9所述的聚结过滤元件，其中所述第一过滤级包括孔，所述孔的平均孔径小于所述第二过滤级的孔的平均孔径。11.一种过滤装置，包括：过滤外壳，所述过滤外壳配置为容纳流体；多个根据前述权利要求中任一项所述的聚结过滤元件，其中所述聚结过滤元件设置在所述外壳内，并且每个都连接到用于接收所述多相流体的多个流体入口导管中的单独对应一个，从而使分离的第二相流出所述过滤元件并进入所述过滤外壳。12.一种从多相流体中分离第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：因都菲尔公司，
类型：发明
国别省市：
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