CN110430929A - 颗粒分离系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种颗粒分离系统，包括：容器，所述容器具有至少一个侧壁和底壁，侧壁和底壁在容器内形成内腔室；过滤单元，所述过滤单元位于容器内并包括第一过滤组件，第一过滤组件包括第一多个过滤元件；入口，所述入口用于将预分离的流体移动到容器内；出口，所述出口与过滤组件流体连通，用于将处理过的流体移出容器，预分离的流体流入容器的流量和处理过的流体流出容器的流量均在约10至约1000加仑/分钟(GPM)之间，过滤单元内的通量小于或等于约0.05加仑/分钟/平方英尺(GPM/ft2)。

Description

颗粒分离系统和方法
相关应用的交叉引用
本申请要求2016年11月8日提交的名称为“Particle Separation System andMethod”的美国申请序列号62,419,296的权益，该申请以全文引用的方式并入到本文中。
背景技术
石油生产商、炼油商、建筑脱水系统、天然气加工厂(包括陆上和海上)和化学制造商利用分离系统过滤、处理和回收来自各种原料过程流的化学产品，如微粒、碳氢化合物等。这种性质的分离系统通常具有入口流，该入口流可包括固体、液体和气体材料的复杂非均质混合物，这种混合物需要处理以实现一种或多种组分以预定效率的分离。分离系统的开发人员一直在寻找提高效率和输出量以及降低这种系统整体操作成本的方法。
发明内容
一些实施例提供了一种颗粒分离系统，其可以包括：具有至少一个侧壁和底壁的容器，侧壁和底壁在容器内形成内腔室；位于容器内并包括第一过滤组件的过滤单元，第一过滤组件包括第一多个过滤元件；用于将预分离的流体移动到容器内的入口；以及与过滤组件流体连通的用于将处理过的流体移出容器的出口，预分离的流体流入容器的流量和处理过的流体流出容器的流量各自在约10至约1000加仑/分钟(GPM)之间，过滤单元内的通量小于或等于约0.05加仑/分钟/平方英尺(GPM/ft2)。
其他实施例提供了一种颗粒分离系统，包括:容器，具有至少一个侧壁和底壁，侧壁和底壁在容器内形成内腔室；过滤单元，其位于容器内并包括第一过滤组件和第二过滤组件，该第一过滤组件包括具有第一多个出口的第一多个过滤元件、具有第一多个入口的第一中空歧管，第一多个入口的数量等于第一多个出口的数量，第一多个出口和第一多个入口能够联接使得通过第一多个过滤元件中的每一个的流进入第一歧管，第一中空歧管包括用于从第一歧管流到处理过的流体导管的第一出口通道，第二过滤组件包括具有第二多个出口的第二多个过滤元件、具有第二多个入口的第二中空歧管，第二多个入口的数量等于第二多个出口的数量，第二多个出口和第二多个入口能够联接使得通过第二多个过滤元件中的每一个的流进入第二歧管，第二中空歧管包括用于从第二歧管流向处理过的流体导管的第二出口通道。
还有其他实施例提供了一种从流体中分离颗粒的方法，该方法包括以下步骤:在大气压下将预分离的流体通过入口移动到容器中，该容器具有至少一个侧壁和底壁，侧壁和底壁在容器中形成内腔室，其中预分离的流体以约10至约1000加仑/分钟(GPM)的流量移动到容器中，利用下游泵将预分离的流体移入和通过过滤单元，过滤单元包括多个过滤组件，每个过滤组件具有多个过滤元件，从而在过滤组件中产生小于或等于约0.05加仑每分钟每平方英尺(GPM/ft2)的通量，并将过滤单元处理过的流体移至出口和移出容器。
附图说明
图1是描绘根据本公开的一些方面的示例性颗粒分离系统的图；
图2是描绘图1中描绘的颗粒分离系统的分离容器和泵系统的顶部透视图；
图3是图2的分离容器的顶部透视图，移除了顶壁，并且将前壁和侧壁描绘成透明的，以描绘分离容器的内部元件，包括堰、包括一个或多个过滤组件的过滤单元以及与过滤组件流体连通的出口歧管；
图4是位于图2和图3的分离容器内用于分离流体和固体的过滤组件的顶部透视图；
图5是图4所描绘的过滤组件的单个过滤元件的剖视图，并描绘了通过过滤元件的流体流；
图6是描绘可以在图1的分离系统中利用的各种可能的传感器和仪器的图；
图7是移除了顶壁的分离容器的局部顶部透视图，并描绘了包括多个过滤组件的过滤单元，每个过滤组件包括多个过滤元件；
图8是图7的过滤组件的前部顶部透视图；
图9是图8的过滤组件的过滤元件与歧管之间的连接的底部透视图；
图10是图8的过滤组件的底部透视图；
图11是两级过滤系统的实施例的顶部透视图，包括本文公开的颗粒分离方法中的任一方法和/或分离容器中的任一容器；
图12是图11的两级过滤系统的一部分的示意图；
图13A至图13C描绘了本文公开的分离容器中任一个的不同示例性配置；和
图14A至图14C描绘了设置在本文公开的任何过滤组件内的过滤元件的替代嵌套配置。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应该理解的是，本发明的应用不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或实施。此外，应当理解，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应被视为限制。这里使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变型意味着包含其后列出的项目及其等同物以及附加项目。除非另有说明或限制，术语“安装的”、“连接的”、“支撑的”和“联接的”及其变型被广泛使用，并且包括直接和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理或机械连接或联接。
给出以下讨论以使本领域技术人员能够制造和使用本发明的实施例。对所示实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本发明实施例的情况下，这里的一般原理可以应用于其他实施例和应用。因此，本发明的实施例不限于所示的实施例，而是符合与这里公开的原理和特征一致的最宽范围。下面的详细描述将参照附图进行阅读，其中不同附图中的相同元件具有相同的附图标记。不一定按比例绘制的附图描绘了选定的实施例，并且不旨在限制本发明实施例的范围。本领域技术人员将认识到，这里提供的示例具有许多有用的替代方案，并且落入本发明实施例的范围内。
现在参考图1，描绘了示例性颗粒分离系统20。颗粒分离系统通常包括保持将由颗粒分离系统20处理的预分离流体的(一个或多个)源罐22、被配置为移动流体通过颗粒分离系统20的泵系统24、以及用于从流体中分离固体的分离容器26。虽然描绘了源罐22，但是预分离流体的加压流(例如，以变化的流率)可以从一些其它过程或任何其它合适的源接收。
预分离的流体例如通过卡车28转移到(一个或多个)源罐22中。在所描绘的实施例中，卡车28在远程位置填充预分离的流体，并被运输到颗粒分离系统20的位置。预分离的流体可以以任何合适的方式从卡车28转移到(一个或多个)源罐22。在其他说明性实施例中，预分离的流体可以以其他方式转移到(一个或多个)源罐22，例如，通过来自另一位置的加压流。替代地，预分离的流体可以由任何合适的车辆、容器或流体传输系统传输。此外，尽管(一个或多个)源罐22中的流体在本文中被称为预分离流体，但是流体可以是能够分离成固体和流体的任何预分离流体。更具体地说，预分离的流体是指被污垢或其他碎片、碳氢化合物、化学物质和/或任何其他污染物污染的任何流体，例如水、胺或任何其他流体，而不管其形式如何(例如固体、液体等)。在一些实施例中，预分离的流体是采出水，其是碳氢化合物提取方法的副产品，并且由与油和各种浓度微粒混合的水组成。在一些实施例中，预分离的流体是废水，例如来自精炼厂、化工厂、天然气厂或其他类似位置的废水。在其他实施例中，预分离的流体是工业废水、径流或建筑脱水。采出水和废水都是化学过程的副产品，必须在再利用或弃置前进行处理。
参考图1和2，还描绘了颗粒分离系统20中的流体流。箭头30描绘了预分离流体从例如卡车28到(一个或多个)源罐22的转移。(一个或多个)源罐22中的预分离流体通过第一转移或入口管线40(箭头42)泵送到泵系统24，并通过第二转移或出口管线44(箭头46)泵送到分离容器26。在分离容器26中过滤预分离的流体之后，处理过的流体(即，已经由分离容器26处理过的预分离的流体，例如水、胺或任何其他合适的流体)通过第三转移或入口管线47(箭头48)被泵送到泵系统24，并通过第四转移或出口管线50(箭头52)回到(一个或多个)源罐22。虽然用于采出流体和处理流体的源罐22被示出为相同，但是可以利用不同的罐或同一罐内的不同隔室。
虽然在图1中描绘了单个源罐22、单个泵系统24和单个分离容器26，但是颗粒分离系统20可以包括任何合适数量的源罐22、泵系统24和/或分离容器26。
泵系统24和分离容器26在图2中更详细地示出。泵系统24被描绘为具有泵出口80，该泵出口80通过第二转移或出口管线44与分离容器入口82流体连通，以将预分离的流体移动到分离容器26中。泵系统24包括入口泵84，该入口泵84将来自(一个或多个)源罐22的预分离流体通过第二转移管线44泵入分离容器26。泵系统还被描绘为具有连接到歧管88的多个泵入口86，其中泵入口中每一个通过第三转移或入口管线46与相应的分离容器出口90流体连通。通过出口泵92，处理过的流体通过第三转移管线46中每一个移动到歧管88中，并通过第四转移管线50移动到(一个或多个)源罐22。歧管88将第三转移管线46中每一个流线化成通向(一个或多个)源罐22的单一流体流。
分离容器26通常包括顶壁或覆盖物100(可选)、底壁102和一个或多个侧壁104，它们在分离容器26内形成内部或主过滤腔室105，如图2和3所示。分离容器26的一个或多个部分可以由玻璃纤维或另一种合适的材料制成，当含有有害化学物质的预分离流体被分离容器26处理时，该材料可以防止腐蚀。在说明性实施例中，分离容器26没有加压(即，处于大气压下)。在其他说明性实施例中，分离容器26可以被加压。分离容器26可以包括与分离容器入口82隔开的堰108。分离容器入口82可以位于堰108底部附近，使得预分离的流体必须向上行进并越过堰108。堰108从分离容器26的底壁102延伸，并在分离容器26中的流体高度110略下方终止。堰108用于提供非常大的颗粒或大量油/不混溶液体内容物的“批量分开(bulk knock out)”(其将沉入堰108的底部并且不进入主过滤腔室105)，并且在强加压流进入分离容器26的情况下，用作过滤技术(例如过滤单元、过滤组件、过滤元件等)的强物理屏障。在一些实施例中，没有利用堰108。
如图3和4所示，过滤单元120在堰108后方位于分离容器26的内腔室105内(在分离容器入口82与分离容器出口90之间的流动路径中)。过滤单元120位于泵系统24的吸入侧，并且可以包括至少一个过滤组件122，过滤组件122包括多个过滤元件124。过滤组件122可以包括上面附连过滤元件124的框架125或其他结构。框架可以包括多个顶部支柱126、多个底部支柱128以及连接多个顶部支柱126和底部支柱128的多个侧部支柱130。框架125可以由例如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯、聚乙烯或任何其他合适的材料构成。虽然描绘了特定的框架125，但是本领域技术人员将理解，不同类型的框架可用于支撑多个过滤元件124，并允许替换过滤组件122，这将在下面更详细地讨论。例如，可以仅利用顶部支柱126、底部支柱128和侧部支柱130中的一个，可以利用顶部支柱126、底部支柱128和侧部支柱130中的两个，或者可以利用任何其他配置来保持和定位过滤组件122。在说明性实施例中，框架125在过滤单元120与分离容器26的底壁102之间提供间隔，这允许固体在底壁102附近积聚，如将在下面更详细地讨论。在一些实施例中，过滤单元120和/或过滤组件122是自支撑的，因为它们可以设置在分离容器26内，而不附连到分离容器26的任何部分。
每个过滤组件122可以包括任何合适数量的过滤元件124，例如，大约10至大约1000个、大约100至大约800个、大约200至大约600个、大约300至500个或大约450个过滤元件124。在说明性实施例中，可以利用多个过滤组件122，每个过滤组件具有25个过滤元件124。在一个这样的实施例中，可以利用18个过滤组件112，每个过滤组件具有25个过滤元件124(总共450个过滤元件)。
虽然过滤元件124被描绘为竖直的，但是过滤元件124可以可选地是水平的，或者一个或多个过滤组件122可以包括竖直的过滤元件124，并且一个或多个过滤组件122可以包括水平的过滤元件124。在说明性实施例中，过滤组件122中的过滤元件124中每一个可以彼此平行。此外，虽然如图14A的顶视图所示，过滤元件124被示出为以正方形嵌套，具有平行的过滤元件124的行和列，但是过滤元件124可以以其他配置嵌套。例如，个各行的过滤元件124可以对准，但是相邻行中的过滤元件124可以偏移，如图14B所示，过滤元件124可以形成六边形环，如图14C所示，或者过滤元件124可以以任何其他合适的配置排列。此外，虽然过滤组件122被显示为平行排列，但是过滤组件122可以串联和/或并联排列。
如图5中最佳示出的，每个过滤元件124通常可以包括：过滤介质140，过滤介质140可以是例如围绕中心中空芯142的圆柱形；部分封闭过滤介质140的顶端146的顶部开口端帽144；以及封闭过滤介质140的底端150的底部闭合端帽148。过滤元件出口管154可以延伸穿过例如顶部开口端帽144，以允许流体流过。过滤介质140可以是非织造的，并且可以由例如玻璃吹制纤维或任何其他合适的材料制成。在一些实施例中，介质的孔径可以在约1微米至约500微米之间。顶部开口端帽144可以由例如聚酯或任何其他合适的材料制成。此外，顶部开口端帽144可以包括压缩配件，用于与过滤元件出口管154形成不透流体的密封。底部闭合端帽148可以由例如玻璃填充尼龙或任何其他合适的材料制成。
如图5中箭头155a-155c所示，预分离的流体从过滤介质140的外部，通过过滤介质140，进入中心中空芯142，并流出过滤元件出口管154。过滤元件出口管154中每一个合并成出口歧管156，用于移出分离容器26。出口歧管156中每一个与相应的第三转移管线47流体连通，以通过歧管88将流体转移至(一个或多个)源罐22。每个过滤组件122可以包括与任何合适数量的过滤元件124流体连通的任何合适数量的出口歧管156。
在说明性实施例中，过滤单元120包括至少两个过滤组件122。在说明性实施例中，过滤单元120包括两个过滤组件122，每个过滤组件包括64个过滤元件124，如图3所示。如上所述，过滤组件122中每一个包括框架125，其中相邻的框架125可以可移除地彼此附连。
虽然分离容器26示出为大致矩形，但是本领域技术人员将理解，分离容器26可以具有任何合适的形状，例如方形、圆柱形或任何其他合适的几何形状。在说明性实施例中，分离容器26可以包括倾斜的内表面157(图13A)，以允许由过滤元件124分离的固体收集在中央收集区域158中。在其他说明性实施例中，底壁102可以是倾斜的，如图13B所示。在又一些说明性实施例中，分离容器26可以是圆柱形，具有倒置的锥形底部159，如图13C所示。在说明性实施例中，分离容器26可以包括底壁102中、邻近底壁102，或者在任何其他合适的位置的一个或多个排放口161，以从分离容器26中移除收集的固体。
过滤单元120，包括过滤组件122和过滤组件122的各个过滤元件124，结合通过分离容器26的流率，产生通过过滤单元120的低通量。更具体地，通过增加总过滤元件124的数量(例如，通过包括多个过滤组件122或具有多个过滤元件124的单个过滤组件122)，过滤介质的总平方英尺数增加或最大化。在说明性实施例中，通过过滤元件124的通量可以在大约0.001加仑每分钟每平方英尺(GPM/ft2)与大约0.05GPM/ft2之间。在其他说明性实施例中，通过过滤元件124的通量可以小于或等于大约0.01GPM/ft2。在其他说明性实施例中，通过过滤元件124的通量可以小于或等于大约0.008GPM/ft2。在又一说明性实施例中，通过过滤元件124的通量可以小于或等于约0.005GPM/ft2。在一些实施例中，通过过滤元件124的通量可以在大约0.001GPM/ft2和大约0.01GPM/ft2之间，或者大约0.005GPM/ft2。为了获得期望的通量，进入分离容器26的预分离流体和离开分离容器26的处理过的流体的流量可以相同。在一些说明性实施例中，预分离流体流入分离容器26的流量和处理过的流体流出分离容器26的流量可以在大约10加仑每分钟(GPM)和大约1000GPM之间。在其他实施例中，两个流量可以在大约10GPM与大约600GPM之间，或者在大约50GPM与大约400GPM之间。在又一说明性实施例中，流量可以是大约300或大约350GPM。流率可以变化，因此过滤元件124的总表面积可以变化，以实现在此所需范围内的通量。在一些说明性实施例中，预分离流体流入分离容器26的流量和已处理流体流出分离容器26的流量可以不同。
在一些实施例中，通过容器26(因此，通过过滤单元120)的流率是可变的(根据上文讨论的范围)。在这样的实施例中，过滤元件表面积可以变化，以实现上文讨论的目标通量率。以这种方式，过滤组件122的数量和/或过滤组件122内的过滤元件124的尺寸可以变化，以实现特定流率的目标通量率。以这种方式，过滤组件122是模块化的，这将在下面更详细地讨论，因为每个组件可以分立地插入容器26和从容器26中移除。
过滤介质增加的平方英尺数使每单位介质面积的流率(或流量)最小化。在每单位介质面积非常低的通量率下，过滤单元120、过滤组件122和各个过滤元件124的污物或颗粒保持能力指数地增加，这导致在过滤单元120、(一个或多个)过滤组件122和/或各个过滤元件124由于有限的压差而需要更换之前，更长的操作时间。超低通量理论的机理是颗粒没有足够大的表面速度来穿透或堵塞过滤元件124的过滤介质140中的孔隙。更具体地，固体颗粒撞击过滤介质140并落到分离容器26的底部，而不是收集在过滤介质140中。相反，在较高的通量下，颗粒将具有足够大的表面速度来穿透和堵塞过滤元件124的过滤介质140中的孔隙。这里描述的系统利用超低通量理论，通过增加预分离流体流经的过滤元件124的数量，从而将通量降低到足够低的量使得过滤元件124的寿命(以及过滤单元120和过滤组件122的寿命)从几天延长到几个月。这种寿命的延长极大地降低了运营支出，这将在本文中更详细地讨论。
颗粒分离系统20可以包括用于控制系统20操作的控制系统168。在一些实施例中，如图6所示，泵系统24包括入口泵170和出口泵172，它们可以由变频驱动器控制。在一些实施例中，控制系统168可以包括电子致动球阀174、176，阀174、176分别控制预分离流体通过第一转移管线40和第二转移管线44进入分离容器26和通过第三转移管线47和第四转移管线50流出分离容器26的流动。在一些实施例中，控制系统168可以包括一个或多个流量计178、180，例如，在第一转移管线40和/或第二转移管线44内和/或在第三转移管线47和/或第四转移管线50内，用于分别监测流入和流出分离容器26的流量。在一些实施例中，控制系统168可以包括在第一转移管线40和/或第二转移管线44内的压力传感器182，以监测进入分离容器26的预分离流体的压力。在一些实施例中，控制系统可以包括分离容器26内的一个或多个料位传感器184，用于监测分离容器26内的流体料位。一个或多个料位传感器186也可以包括在(一个或多个)源罐22中，用于监测流体的料位。控制系统168从颗粒分离系统20内的各种传感器接收反馈，并基于这种反馈改变系统的参数。反馈可以包括但不限于入口流率、出口流率、不同条件的感测、警报、通知或任何其他合适的反馈。
现在参考图7，描绘了分离容器226的另一个实施例。分离容器226可以包括在本文公开的系统中的任何系统中，可以包括上面参照图1-6描述的任何特征，并且可以以相同的方式(即，以高流率和/或低通量)运行。分离容器226包括过滤单元220，过滤单元220具有多个过滤组件222，过滤组件222包括多个过滤元件224。现在将详细描述过滤单元220，应当理解，分离容器226(以及采用分离容器226的系统)的所有其他部件和特征可以关于图1-6的容器26和例如如图14A-14C所示的采用容器26的系统公开。
分离容器226包括形成分离容器226的多个壁230，这些壁形成内部或主过滤腔室232。过滤单元220的过滤组件222占据内腔室232的至少一部分。参考图8，每个过滤组件222通常可以包括以平行方式排列的多个过滤元件224。在一些实施例中，过滤单元222包括25个过滤元件124，例如，以五乘五的取向。在其他实施例中，可以利用任意取向的任意数量的过滤元件。
过滤元件224的第一端234可以位于框架236中，过滤元件224的第二端238可以连接到歧管240。框架236可以由钢或其他合适的材料制成，可以包括多个狭槽(未示出)，用于将每个过滤元件224的第二端238插入狭槽中每一个中，以将过滤元件224固持在框架236内并彼此相关。在其他实施例中，过滤元件224可以以任何合适的方式固持在框架236内。如图8和9所示，歧管240是中空结构，具有多个输入端口242和一出口端口243，输入端口242用于连接每个过滤元件224的出口管244，这将在下面更详细地讨论。在一些实施例中，每个出口管244可以通过干涉配合而装配在歧管240的相应端口242内。在这样的实施例中，可以围绕出口管244定位O形环150，以进一步干涉配合，形成密封，并防止出口管244与端口242之间的泄漏。端口242和出口管244被定位和对准，使得过滤组件222的过滤元件224中每一个可以同时连接到歧管240。在其他实施例中，输入端口242和出口管244可以以任何合适的方式形成，这种方式将提供多个过滤元件224的多个出口管244同时快速且容易地附连到单个歧管240的多个输入端口242。
如在图9中进一步看到的，过滤组件222可以包括多个臂260，多个臂260连接框架236和歧管240，并且包括允许连接用于升降过滤组件222的设备的环形端262。在一些实施例中，臂260可以是条带或其他合适的柔性元件的形式。在其他实施例中，臂由更刚性的材料制成。臂260将过滤元件224、框架236和歧管240保持在一起。此外，每个过滤组件222可以由臂260的环形端262升降，以向分离容器226插入过滤组件222和从分离容器226移除过滤组件222。在其他实施例中，臂260可以包括用于保持和移动过滤组件222的任何其他合适的结构。如图7所示，多个过滤组件222(相同或不同)可以插入分离容器226中。虽然过滤组件222被示出为占据了分离容器226的大部分空间，但是过滤组件222可以不占据整个分离容器226(即，容器226内可以有空的空间)。
如图10中最佳所示，描绘了过滤组件222的底部透视图。每个过滤组件222包括模制端帽结构263，其与框架236分离或者是框架236的一体部分。端帽结构263模制成方形，并可包括多个对准结构264(例如，圆形狭槽、孔口或其他对准结构)，用于将过滤元件224中每一个的端部保持在适当位置。对准结构264还可以包括连接结构265，连接结构265将对准结构264联接到各个方形构件266，它们一起形成端帽结构263。虽然描绘了向过滤元件224的端部提供对准特征的一个特定构件，但是可以利用任何其他合适的对准特征。此外，框架236和/或模制端帽结构263的形状可以变化，以适应不同形状和/或尺寸的过滤组件222。
返回参考图7，分离容器226还包括位于分离容器226相对侧的处理过的流体导管270。导管270可以通过支架或任何其他合适的方式附连到分离容器226的壁230的内表面。导管270被配置成将清洁流体(即，通过利用下游泵将流体拉过容器226)从过滤组件222输送出分离容器226。更具体地，组件导管272连接在出口部243中每一个与相应的处理过的流体导管270之间。
当过滤组件222首先被插入分离容器226时，过滤元件224是干净和干燥的，因此产生向上的浮力。为了将过滤组件222固持在分离容器226内的适当位置(竖直方向)，固位条带280可以例如通过支架或任何其他合适的机构附连到分离容器226的相对壁230。在一些实施例中，当框架236位于分离容器26的底壁上时，固位条带280位于歧管240的紧邻上方。在其他实施例中，固位条带280可以位于任何合适的位置。虽然固位条带280显示为由柔性材料制成，但是条带280也可以由刚性材料或者柔性和刚性材料的组合制成。
仍然参照图7，过滤组件222中每一个的歧管240通过组件导管272联接到导管270。如上面详细描述的，被污染的物质被分离容器226下游的泵拉动通过分离容器226。以这种方式，本文公开的系统是非加压的或没有加压容器(即，系统处于大气压下)。替代地，本文公开的系统利用吸入侧泵，吸入侧泵抽吸流体通过系统。非加压系统的一个优点是成本。加压系统需要特定的容器，同样过滤量成本要高得多。利用非加压系统消除了对这种昂贵容器的需要。
在一些实施例中，如图11和12所示，这里的分离容器中任一个都可以被包括作为两级(或更多级)过滤系统300的一部分。例如，本文讨论的分离容器用于从预分离的流体中分离颗粒和/或从油/水乳液中撇去油。还可能希望提供聚结级以移除油和/或提供其他过滤步骤。一些系统300可以包括任何数量的分离容器326(其可以是本文公开的分离容器中任一个)。预分离的流体从罐或其他地点(见图12)通过分配歧管提供给多个不同的分离容器326。预分离的流体由例如位于泵滑橇330上的相应泵328拉动通过分离容器326中每一个。泵328然后可以将处理过的或加工过的流体从分离容器326泵送到附加的加工阶段，例如聚结器340，其从加工过的流体中移除油。收集歧管342可以位于泵328与附加过滤级340之间，以控制它们之间的流动并监测在它们之间流动的流体(例如，质量、压力等)。当讨论聚结器时，任何(一个或多个)附加的过滤加工过程可以与分离容器326结合利用，和/或可以利用许多附加的过滤加工过程。在一些实施例中，可以利用吸收床。在其他实施例中，其他过滤或加工过程可以是预加工过程，因为它们可以位于分离容器326的上游(即之前)。
在本文公开的实施例中的任何实施例中，一个或多个充气器或起泡器可以设置在例如底壁102、一个或多个侧壁104上，或者分离容器26内的任何其他合适的位置。充气器或起泡器将用于将空气(或可能的流体，例如水)注入分离容器26中，以产生扰动，这可能有助于流体移动通过分离容器26和/或过滤过程。
在这里公开的实施例中的任何实施例中，反向脉动操作可以在任何系统中实现。更具体地说，通过分离容器的流动可以反向，以从一个或多个过滤组件的过滤元件中移除固体，然后可以返回到原始流动方向。反向脉动操作可以延长各个过滤元件的寿命。
从前述附图中可以看出，颗粒分离系统的分离容器26、226可以是便携式的和可替换的。更具体地，分离容器26、226可以在轮子上，或者能够被放置在用于移动分离容器26、226的拖车或其他结构上。分离容器26、226可以与(一个或多个)源罐22(或其他位置)和泵系统24连接或不连接，并且可以从颗粒分离系统20中移除，并且新的分离容器26、226可以替换原始的分离容器26、226。分离容器26、226的使用导致分离容器26、226内过滤元件124、224的积聚和脏污。在当前的系统中，必须停止系统并且必须清洁过滤元件，这需要很长时间，从而导致较长的停机时间，这导致更高的成本。在本颗粒分离系统20中，分离容器26、226可以与(一个或多个)源罐22(或其他位置)和泵系统24、224断开，并立即被新的分离容器26、226替换，导致很短的停机时间。旧的分离容器26、226然后可以被运输到用于清洁过滤元件124、224和分离容器26、226内的其他部件的设施。因此，分离容器26、226也是便携式的。更具体地说，该容器可以被转移到例如平板卡车或其它运输它的车辆上，和/或可以包括用于将分离容器26、226移动较短距离的轮子或其它移动装置。
在一些实施例中，分离容器26、226可以是模块化的。更具体地说，分离容器26、226可以被装配成保持任何合适数量的出口歧管156、240，以适应用于多达X个过滤组件122、222的多个狭槽X。分离容器26、226还可以配备适当的断流阀或其他装备，以停用出口歧管156、240中的一个或多个。以这种方式，取决于特定的应用，任何数量的狭槽X可以包括过滤组件122、222。例如，如果分离容器26、226包括六个狭槽以适应多达六个过滤组件，并且分离容器26、226用于第一应用，过滤组件122、222可以安装在六个狭槽中的每一个中，并且所有六个过滤组件122、222可以是工作的。在另一个应用中，过滤组件122、222可以安装在6个狭槽的每一个中，但是过滤组件122、222中少于6个可以是工作的。在又一个应用中，过滤组件122、222可以安装在少于所有六个狭槽(例如三个)中。在过滤组件122、222被安装且未被利用或根本未被安装的情况下，相应的歧管可以被停用。上述模块化系统允许通过安装合适数量的过滤组件122、222以及根据具体应用进一步允许过滤组件122、222的选择性启用和停用来定制系统。
在一些实施例中，这里公开的系统可以作为租赁模型提供。以这种方式，现场人员不需要一次移除和替换数百个过滤元件。而是整个分离容器可以从特定地点移除，并用新的分离容器替换。这种模型还大大缩短了停机时间，因为移除和替换数百个过滤元件需要大量时间。
虽然这里描述的颗粒分离系统20的各种实施例已经被描述为独立系统，但是颗粒分离系统20可以可选地与任何其他过滤、分离或任何其他合适的系统结合利用。在说明性实施例中，一个或多个颗粒分离系统20可以与碳氢化合物回收技术、液-液分离技术、固体移除技术或用于处理、过滤和/或清洁流体的任何其他技术中的一种或多种结合使用。
本领域的技术人员将会理解，虽然上面已经结合特定的实施例和示例描述了本发明，但是本发明不一定局限于此，并且许多其他的实施例、示例、用途、修改以及与实施例、示例和用途的偏离都旨在由所附权利要求涵盖。这里引用的每个专利和公开的全部公开内容以引用的方式并入到本文中，就好像每个这样的专利或公开分别地以引用的方式并入到本文中。本发明的各种特征和优点在以下权利要求中阐述。

Claims (20)

1.一种颗粒分离系统，包括:
容器，所述容器具有底壁和至少一个侧壁，所述侧壁和底壁在所述容器内形成内腔室；
过滤单元，所述过滤单元位于所述容器内，并包括第一过滤组件，该第一过滤组件包括第一多个过滤元件；
入口，所述入口用于将预分离的流体移动到所述容器；和
出口，所述出口与所述第一过滤组件流体连通，用于将处理过的流体移出所述容器；
预分离的流体流入所述容器的流量和处理过的流体流出所述容器的流量分别在约10至约1000加仑/分钟(GPM)之间，所述过滤单元内的通量小于或等于约0.05加仑/分钟/平方英尺(GPM/ft2)。
2.根据权利要求1所述的颗粒分离系统，其中，所述过滤单元进一步包括:
第二过滤组件，所述第二过滤组件包括第二多个过滤元件；
第一框架，用于支撑所述第一过滤组件中的所述第一多个过滤元件；和
第二框架，所述第二框架用于支撑包括所述第二多个过滤元件的第二过滤组件。
3.根据权利要求2所述的颗粒分离系统，其中，所述第一多个过滤元件中的每个过滤元件与第一歧管流体连通，所述第二多个过滤元件中的每个过滤元件与第二歧管流体连通，并且所述第一歧管和第二歧管中的每一个与处理过的流体的出口导管流体连通。
4.根据权利要求3所述的颗粒分离系统，其中，使用位于所述容器下游的泵使所述预分离的流体移动通过所述容器。
5.根据权利要求1所述的颗粒分离系统，其中，所述容器包括具有至少一个向内成角度的表面的底壁。
6.根据权利要求5所述的颗粒分离系统，还包括用于移除已经沉淀在所述容器的中央收集区域的碎片的排放口。
7.根据权利要求1所述的颗粒分离系统，还包括(1)设置在所述容器内的充气器，(2)反向脉动操作器，和(3)撇油器中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的颗粒分离系统，其中，预分离流体流入所述容器的流量和所述处理过的流体流出所述容器的流量不同。
9.一种颗粒分离系统，包括:
容器，所述容器具有底壁和至少一个侧壁，所述侧壁和底壁在所述容器内形成内腔室；
过滤单元，所述过滤单元位于所述容器内，包括:
第一过滤组件，包括具有第一多个出口的第一多个过滤元件；
第一中空歧管，所述第一中空歧管具有第一多个入口，所述第一多个入口的数量等于所述第一多个出口的数量，所述第一多个出口和所述第一多个入口能够联接，使得通过所述第一多个过滤元件中的每一个的流进入所述第一中空歧管；
所述第一中空歧管包括用于从所述第一中空歧管流向处理过的流体导管的第一出口通道；
第二过滤组件，所述第二过滤组件包括具有第二多个出口的第二多个过滤元件；
第二中空歧管，所述第二中空歧管具有第二多个入口，所述第二多个入口的数量等于所述第二多个出口的数量，所述第二多个出口和所述第二多个入口能够联接，使得通过所述第二多个过滤元件中的每一个的流进入所述第二中空歧管；
所述第二中空歧管包括用于从所述第二中空歧管流向所述处理过的流体导管的第二出口通道。
10.根据权利要求9所述的颗粒分离系统，其中，所述第一过滤组件和第二过滤组件中的每一个被独立地移除和替换，使得所述第一多个过滤元件均能够一起移除，并且所述第二多个过滤元件均能够一起移除。
11.根据权利要求10所述的颗粒分离系统，其中，预分离的流体以约10至约1000加仑每分钟(GPM)的流量流入容器，并且所述过滤单元内的通量小于或等于约0.05加仑每分钟每平方英尺(GPM/ft2)。
12.根据权利要求9所述的颗粒分离系统，进一步包括:
用于保持所述第一过滤组件的第一框架，所述第一框架包括用于保持所述第一多个过滤元件中的每一个的端部的第一端帽结构；和
用于保持所述第二过滤组件的第二框架，所述第二框架包括用于保持所述第二多个过滤元件中的每一个的端部的第二端帽结构。
13.根据权利要求12所述的颗粒分离系统，进一步包括:
第一组臂，所述第一组臂在所述第一框架与所述第一中空歧管之间延伸，所述第一组臂连接所述第一框架与所述第一中空歧管并将所述第一多个过滤元件固持就位；和
第二组臂，所述第二组臂在所述第二框架与所述第二中空歧管之间延伸，所述第二组臂连接所述第二框架与所述第二中空歧管并将第二多个过滤元件固持就位。
14.根据权利要求9所述的颗粒分离系统，其中，使用位于所述容器下游的泵使预分离的流体移动通过所述容器。
15.根据权利要求9所述的颗粒分离系统，还包括多个容器和多个泵，用于移动预分离的流体通过所述多个容器。
16.一种从流体中分离颗粒的方法，所述方法包括以下步骤:
在大气压下将预分离的流体通过入口移动到容器中，所述容器具有底壁和至少一个侧壁，所述侧壁和底壁在所述容器内形成内腔室，其中所述预分离的流体以约10至约1000加仑/分钟(GPM)的流量移动到所述容器中；
利用下游泵将所述预分离的流体移入并通过过滤单元，所述过滤单元包括多个过滤组件，每个过滤组件具有多个过滤元件，从而在所述过滤组件中产生小于或等于约0.05加仑每分钟每平方英尺(GPM/ft2)的通量；
将所述过滤单元处理过的流体移至出口并移出所述容器。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤:
将所述预分离流体的第一部分移动通过第一过滤组件的第一多个过滤元件，并通过相应的第一过滤元件出口管，进入第一中空歧管，以产生处理过的流体；
移动所述预分离流体的第二部分通过第二过滤组件的第二多个过滤元件，并通过相应的过滤元件出口管，进入第二中空歧管，以产生处理过的流体；和
将来自所述第一中空歧管和第二中空歧管的处理过的流体合并。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤:
防止固体浸渍形成第一多个过滤元件和第二多个过滤元件的介质，并允许从所述预分离流体中移除的固体落到所述容器的所述底壁上；和
将从所述预分离的流体中移除的固体漏到所述容器的所述底壁附近的中央收集区域。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤:
将所述容器提供为可连接到泵系统的模块化可替换单元。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述过滤单元包括包含第一多个过滤元件的第一过滤组件和包含第二多个过滤元件的第二过滤组件，并且所述方法还包括以下步骤:
移动预分离的流体通过所述容器，使得所述预分离的流体移动通过所述第一多个过滤元件和第二多个过滤元件并通过所述容器的出口；
同时移除所述第一过滤组件的所述第一多个过滤元件；
同时移除所述第二过滤组件的所述第二多个过滤元件；
插入具有第三多个过滤元件的第三过滤组件，以替换所移除的第一过滤组件；和
插入具有第四多个过滤元件的第四过滤组件，以替换所移除的第二过滤组件。
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