CN103316539A - 过滤方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够改善待过滤物流动性的过滤方法及可实现该方法的过滤系统。该过滤方法步骤包括：向过滤组件中注入第一介质和第二介质；将第一介质与第二介质混合使第二介质受到第一介质的稀释；使第一介质和第二介质的混合物接受过滤材料的过滤；其中，所述第一介质的流动性高于第二介质。此处的“第二介质”是指本过滤方法所主要针对的待过滤物。与此相对，“第一介质”即指为提高第二介质流动性而加入的辅助物质。显然，由于第一介质与第二介质混合使得第二介质受到流动性高于其自身的第一介质的稀释，故使待过滤物整体的流动性增高，从而也就降低了流道堵塞的可能性。

Description

过滤方法及系统

技术领域

本发明涉及过滤方法和实现该过滤方法的过滤系统及过滤组件。

背景技术

目前针对高浓度、大粘度的液固体系，常规的错流过滤往往容易引起流道堵塞，出现“滤不动”的问题。面对这样的问题，本领域技术人员通常采取加快待过滤液在过滤组件中的流动速度或增加待过滤液补液量的方式加以应对。这些方法不仅不能有效解决上述问题，而且还会增加系统能耗，影响过滤效率。

发明内容

本申请所解决的技术问题首先是提供一种能够改善待过滤物流动性的过滤方法；本申请其次还要提供可实现该方法的过滤系统及用于该系统的过滤组件。

本申请的过滤方法步骤包括：向过滤组件中注入第一介质和第二介质；将第一介质与第二介质混合使第二介质受到第一介质的稀释；使第一介质和第二介质的混合物接受过滤材料的过滤；其中，所述第一介质的流动性高于第二介质。此处的“第二介质”是指本过滤方法所主要针对的待过滤物。与此相对，“第一介质”即指为提高第二介质流动性而加入的辅助物质。显然，由于第一介质与第二介质混合使得第二介质受到流动性高于其自身的第一介质的稀释，故使待过滤物整体的流动性增高，从而也就降低了流道堵塞的可能性。上述方法中，第一介质与第二介质的混合最好基本上发生在过滤过程当中，从而使第一介质稀释对象为第二介质过滤时形成的浓缩物，这样能够最有效的克服在随过滤的进行待过滤物不断被浓缩所导致的过滤效率下降甚至停滞的问题。此外，所述第一介质最好采用与过滤材料透过物相同或与过滤材料透过物中的溶剂相同的物质，以免向待过滤物中引入其他杂质，方便后续处理。

作为实现使第一介质稀释对象为第二介质过滤时形成的浓缩物的具体方法，所述过滤组件中具有用于接收并传送第一介质的第一层通道、用于接收并传送第二介质的第二层通道以及用于接收并传送过滤材料透过物的第三层通道，所述第一层通道与第二层通道之间经由具有通过性的第一分隔壁所分隔，第二层通道与第三层通道之间经由兼作过滤材料的第二分隔壁所分隔；控制第一层通道内的流体压力＞第二层通道内的流体压力＞第三层通道内的流体压力，从而使第一介质穿过第一分隔壁进入第二层通道，第一介质和第二介质的混合物滤过第二分隔壁进入第三层通道。其中，为使第一分隔壁具有所述的通过性，第一分隔壁可以由渗透性材料制作或/和第一分隔壁上间隔加工有溢流孔。

作为进一步的改进，所述第一介质经第一分隔壁进入第二层通道中各处的量具有沿第二层通道内的流体方向逐渐的增加的变化梯度。由于第二介质在第二层通道中流动并不断的滤过第二分隔壁（即过滤材料）进入第三层通道，因此，第二层通道内的流体必然存在着沿流动方向浓度逐渐增大的梯度变化趋势，而当第一介质经第一分隔壁进入第二层通道中各处的量具有沿第二层通道内的流体方向逐渐增加的变化梯度时，就使得第二层通道内的浓度梯度被部分或完全抵消，从而使第二层通道内的浓度更加均匀，能够进一步的克服流道堵塞问题，同时还能够提高过滤效率和稳定性。

为了使第一介质经第一分隔壁进入第二层通道中各处的量具有沿第二层通道内的流体方向逐渐的增加的变化梯度，可以采用不同实施方式。例如，当第一分隔壁的通过性是由在第一分隔壁上间隔加工的溢流孔所实现时，可以沿第二层通道内的流体方向使在第一分隔壁上的溢流孔逐渐的增大和/或增多。本申请所采取的一种较佳的方式是使第一层通道内的流体方向与第二层通道内的流体方向相反，其利用了流体在通道内流动时压力会逐渐衰减的原理，由于流向相反，第一层通道内的流体向第二层通道流动的压力会沿着第二层通道内的流体方向逐渐加大，从而就使得第一介质经第一分隔壁进入第二层通道中各处的量沿第二层通道内的流体方向逐渐增加，使得第二层通道内的浓度趋于均匀化。

本申请进一步提供的可实现上述方法的过滤系统，它包括过滤组件和与该过滤组件连接的管路系统，所述过滤组件中具有用于接收并传送第一介质的第一层通道、用于接收并传送第二介质的第二层通道以及用于接收并传送过滤材料透过物的第三层通道，所述第一层通道与第二层通道之间经由具有通过性的第一分隔壁所分隔，第二层通道与第三层通道之间经由兼作过滤材料的第二分隔壁所分隔；过滤时第一层通道内的流体压力＞第二层通道内的流体压力＞第三层通道内的流体压力，从而使第一介质穿过第一分隔壁进入第二层通道，第一介质和第二介质的混合物滤过第二分隔壁进入第三层通道，其中所述第一介质的流动性高于第二介质。为使第一分隔壁具有所述的通过性，第一分隔壁可以由渗透性材料制作或/和第一分隔壁上间隔加工有溢流孔。基于已陈述的理由，上述过滤系统中所述第一介质经第一分隔壁进入第二层通道中各处的量最好具有沿第二层通道内的流体方向逐渐的增加的变化梯度；为此，可采取使第一层通道内的流体方向与第二层通道内的流体方向相反的方式。

用于上述系统的过滤组件，该过滤组件中具有用于接收并传送第一介质的第一层通道、用于接收并传送第二介质的第二层通道以及用于接收并传送过滤材料透过物的第三层通道，所述第一层通道与第二层通道之间经由具有通过性的第一分隔壁所分隔，第二层通道与第三层通道之间经由兼作过滤材料的第二分隔壁所分隔；过滤时控制第一层通道内的流体压力＞第二层通道内的流体压力＞第三层通道内的流体压力，从而使第一介质穿过第一分隔壁进入第二层通道，第一介质和第二介质的混合物滤过第二分隔壁进入第三层通道，其中所述第一介质的流动性高于第二介质。同样的，为使第一分隔壁具有所述的通过性，第一分隔壁可以由渗透性材料制作或/和第一分隔壁上间隔加工有溢流孔。同样基于已陈述的理由，上述过滤系统中所述第一介质经第一分隔壁进入第二层通道中各处的量最好具有沿第二层通道内的流体方向逐渐的增加的变化梯度；为此，可采取使第一层通道内的流体方向与第二层通道内的流体方向相反的方式。

作为上述过滤组件的优选结构，所述第二分隔壁是由经孔板安装在过滤组件外壳中的内滤式滤管所构成，该内滤式滤管的两端分别与过滤组件的第一端口和第二端口导通，内滤式滤管与所述外壳之间为第三层通道，第三层通道与过滤组件的第三端口导通；所述第一分隔壁是由经定位件安装在过滤组件外壳中并套置于内滤式滤管中的芯管所构成，该芯管与过滤组件的第四端口导通，芯管的内腔为所述第一层通道，芯管与内滤式滤管之间为所述第二层通道。上述优选结构的过滤组件是在现有的内滤式滤管错流过滤组件的结构基础之上，在内滤式滤管（即待过滤物从滤管腔体内经过并从滤管内向外滤出的滤管）中安装了所述的芯管，并将芯管与过滤组件的第四端口导通，由此实现了第一层通道与第二层通道之间经由具有通过性的第一分隔壁所分隔的结构。显然这种结构具有容易进行工程化实施的特点。

下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步的说明。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1为本申请过滤系统的结构示意图。

图2为图1中过滤组件部分的结构示意图。

具体实施方式

为实施本申请的过滤方法，本实施方式具体采用了图1、2所示的过滤系统和过滤组件。

如图1所示，过滤系统包括过滤组件和与该过滤组件连接的管路系统，其中，管路系统包括将过滤组件下端侧部的第一端口D1和上端侧部的第二端口D2连接起来的循环管道和位于该循环管道上的循环泵8，以及向该循环管道中补充第二介质（高浓度、大粘度的液固体系，如泥磷）的补液泵9和连接循环管道与补液泵9的补液管；管路系统还包括向第四端口D4注入第一介质的管路设施（图中未示出）。针对泥磷体系，需要在过滤时将泥磷维持60至90℃，以使泥磷中的黄磷成分转变熔融态，从而通过过滤实现泥磷中黄磷与固体微粒、胶体物质的分离，即泥磷中黄磷和水滤过过滤材料而成为本申请所说的过滤材料透过物，固体微粒和胶体则被拦截。针对诸如泥磷体系这类对过滤温度有较高要求的情况，图1、2的过滤组件外壳上专门设有保温套4，所述保温套4上分别设有保温介质输入端D6和保温介质排放端D7，从而更好的维持组件中的过滤温度。保温介质可以采用蒸气或其他加热介质。

过滤组件的具体结构如图1、2所示：该过滤组件中具有用于接收并传送第一介质的第一层通道T1、用于接收并传送第二介质的第二层通道T2以及用于接收并传送过滤材料透过物的第三层通道T3，所述第一层通道T1与第二层通道T2之间经由具有通过性的第一分隔壁1所分隔，第二层通道T2与第三层通道T3之间经由兼作过滤材料的第二分隔壁2所分隔，其中，所述第二分隔壁2是由经孔板安装在过滤组件外壳3中的内滤式滤管5所构成，该内滤式滤管5采用烧结钛铝多孔材料制成，其的两端分别与过滤组件的第一端口D1和第二端口D2导通，内滤式滤管5与所述外壳3之间为第三层通道T3，第三层通道T3与过滤组件的第三端口D3导通；所述第一分隔壁1采用不锈钢的多孔材料，其由经过定位件安装在过滤组件外壳3中并套置于内滤式滤管5中的芯管6所构成，过滤组件的顶端处设有第一介质容置仓7，芯管6的上端延伸至该第一介质容置仓7并通过孔板与其连通，第四端口D4位于第一介质容置仓7上，芯管6的下端止于内滤式滤管5的入口部分并通过堵头封闭，芯管6的内腔为所述第一层通道T1，芯管6与内滤式滤管5之间为所述第二层通道T2。除此以外，过滤组件外壳3侧部还设有第五端口D5，用于在对内滤式滤管5进行反冲洗再生时向过滤组件中注入反冲液。

以泥磷体系为例说明上述过滤系统及组件的工作过程。储罐中的泥磷通过补液泵9输送到循环泵8的入口，然后再经循环泵8将泥磷从过滤组件的第一端口D1输入过滤组件，进而进入到过滤组件的内滤式滤管5中，并由下往上向第二端口D2流动；此时，通过过滤组件外部的管路设施向第二端口D4注入热水（由外部的加热器进行加热），进入过滤组件的热水从芯管6的内腔由上往下运动；控制第一层通道T1内的流体压力＞第二层通道T2内的流体压力＞第三层通道T3内的流体压力，从而使热水穿过芯管6进入第二层通道T2，热水和泥磷的混合物滤过内滤式滤管5进入第三层通道T3，然后从第三端口D3排出组件，最后得到较为纯净的黄磷产品，而未被过滤的物质从第二端口D2流出，与新补入的泥磷混合后，经循环泵8重新返回第一端口D1。

通过上述过程，可以看出上述实施方式的技术方案能够产生以下效果：1、通过热水（第一介质）由内向外给泥磷（第二介质）一个压力，有利于泥磷向内滤式滤管5外的方向运动，增强了泥磷错流过滤过程中向外的扩散作用，提高了过滤分离效率；2、当泥磷在第二层通道T2内由下往上运动时，随着过滤的进行，泥磷的浓度呈逐渐升高的趋势；同时，当热水在第一层通道T1内由上往下运动时，压力由大变小，因此，泥磷的浓度越高的地方热水穿过芯管6进入第二层通道T2的量也就越大，泥磷的浓度越低的地方热水穿过芯管6进入第二层通道T2的量也就越少，从而可以平衡第二层通道T2内的浓度差，提高浓度的均匀性，可有效的避免流道堵塞问题，并且提高过滤稳定性和过滤效率；3、通过热水对过滤过程进行保温，可以更好的维持过滤温度，适合温度要求比较高的体系的过滤。

当第二介质为石化行业中重油催化裂化油浆时，也可以采用本申请的过滤方法。这时，可选用将上述油浆进行过滤后的油作为第一介质。在这一实施方式中，过滤系统及过滤组件与前面的实施方式大致上相同，但有两处区别：第一，芯管6采用不锈钢的致密材料制作，芯管6上间隔加工有多个溢流孔；第二，芯管6的下端延伸出内滤式滤管5的入口并与过滤组件上的第八端口（图中未示出）连接，同时通过管路将第四端口D4与第八端口连接实现第一介质的循环。

Claims (10)

1.过滤方法，其步骤包括：向过滤组件中注入第一介质和第二介质；将第一介质与第二介质混合使第二介质受到第一介质的稀释；使第一介质和第二介质的混合物接受过滤材料的过滤；其中，所述第一介质的流动性高于第二介质。

2.如权利要求1所述的过滤方法，其特征在于：第一介质与第二介质的混合基本上发生在过滤过程中，从而使第一介质稀释对象为第二介质过滤时形成的浓缩物。

3.如权利要求2所述的过滤方法，其特征在于：所述过滤组件中具有用于接收并传送第一介质的第一层通道（T1）、用于接收并传送第二介质的第二层通道（T2）以及用于接收并传送过滤材料透过物的第三层通道（T3），所述第一层通道（T1）与第二层通道（T2）之间经由具有通过性的第一分隔壁（1）所分隔，第二层通道（T2）与第三层通道（T3）之间经由兼作过滤材料的第二分隔壁（2）所分隔；控制第一层通道（T1）内的流体压力＞第二层通道（T2）内的流体压力＞第三层通道（T3）内的流体压力，从而使第一介质穿过第一分隔壁（1）进入第二层通道（T2），第一介质和第二介质的混合物滤过第二分隔壁（2）进入第三层通道（T3）。

4.如权利要求3所述的过滤方法，其特征在于：所述第一分隔壁（1）由渗透性材料制作或/和第一分隔壁（1）上间隔加工有溢流孔。

5.如权利要求3所述的过滤方法，其特征在于：所述第一介质经第一分隔壁（1）进入第二层通道（T2）中各处的量具有沿第二层通道（T2）内的流体方向逐渐增加的变化梯度。

6.如权利要求5所述的过滤方法，其特征在于：第一层通道（T1）内的流体方向与第二层通道（T2）内的流体方向相反。

7.如权利要求1至6中任意一项权利要求所述的过滤方法，其特征在于：所述第一介质采用与过滤材料透过物相同或与过滤材料透过物中的溶剂相同的物质。

8.如权利要求1至6中任意一项权利要求所述的过滤方法，其特征在于：通过对第一介质进行加热以使过滤在第一介质的保温下进行。

9.过滤系统，包括过滤组件和与该过滤组件连接的管路系统，其特征在于：所述过滤组件中具有用于接收并传送第一介质的第一层通道（T1）、用于接收并传送第二介质的第二层通道（T2）以及用于接收并传送过滤材料透过物的第三层通道（T3），所述第一层通道（T1）与第二层通道（T2）之间经由具有通过性的第一分隔壁（1）所分隔，第二层通道（T2）与第三层通道（T3）之间经由兼作过滤材料的第二分隔壁（2）所分隔；过滤时第一层通道（T1）内的流体压力＞第二层通道（T2）内的流体压力＞第三层通道（T3）内的流体压力，从而使第一介质穿过第一分隔壁（1）进入第二层通道（T2），第一介质和第二介质的混合物滤过第二分隔壁（2）进入第三层通道（T3），其中所述第一介质的流动性高于第二介质。

10.如权利要求9所述的过滤系统，其特征在于：所述第一介质通过第一分隔壁（1）进入第二层通道（T2）中各处的量沿第二层通道（T2）内的流体方向逐渐的增加。

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