处理包括水相和有机相的流体混合物的系统和方法

处理包括水相和有机相的流体混合物的系统和方法
【专利摘要】公开了一种处理包括水相和有机相的流体混合物的系统和方法，该系统包括：第一过滤器设备；和第二过滤器设备；第一过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，以及包括横跨第一流体流动路径的多孔亲水膜的亲水过滤器元件；和第二过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，以及横跨第一流体流动路径的疏水过滤器元件。
【专利说明】处理包括水相和有机相的流体混合物的系统和方法

【背景技术】
[0001] 可从含水、油和固体的混合物中去除水和油。例如，在替代燃料市场，一些公司使 用三相分离器将水相与油相和固相分离。其他分离方法包括，例如，使用一种或多种离心 机。
[0002] 然而，常规分离方法低效和/或昂贵。
[0003] 本发明用以改善现有技术中的至少一些缺陷。相据下面说明书的描述本发明的这 些优点以及其他优点是显然的。


【发明内容】

[0004] 根据本发明的一个实施方案，提供一种处理包括水相和有机相的流体的系统，该 系统含第一过滤器设备以及第二过滤器设备，所述第一过滤器设备包括具有入口、第一出 口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口 之间限定第二流体流动路径，以及包括横跨第一流体流动路径的多孔亲水膜的亲水过滤器 元件；所述第二过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口 之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，以及横跨第 一流体流动路径的疏水过滤器元件。所述过滤器设备可串联或并联设置。在一个优选实施 方案中，第一过滤器设备的第二出口与第二过滤器设备的入口流体联通。
[0005] 在一些实施方案中，疏水过滤器兀件包括多孔疏水膜。在一个优选实施方案中，疏 水过滤器元件包括颗粒涂层的多孔亲水膜或颗粒涂层的多孔疏水膜，其中，颗粒具有的临 界润湿表面张力（CWST)为约25达因/厘米（约2· 5X 10_2N/m)或更少，通常，CWST的范围 在约22达因/厘米至约16达因/厘米（约2. 2 X l(T2N/m至约1. 6 X l(T2N/m)，且涂层在膜 的上游表面。优选地，涂层中的颗粒包括PTFE颗粒。通常，涂层下方的多孔膜的CWST在从 约23达因/厘米至约78达因/厘米的范围内（约2. 3X l(T2N/m至约7. 8X l(T2N/m)。
[0006] 在另一个实施方案中，提供一种处理含连续水相和非连续有机相的流体混合物的 方法（混合物优选也包括固相）。
[0007] 在一个优选实施方案中，该方法包括将连续水相和非连续有机相的混合物通入第 一过滤器设备的入口，所述第一过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在 入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动 路径，其中横跨第一流体流动路径设置了具有上游表面和下游表面的亲水过滤器元件；将 该混合物切向于上游表面通过；将连续水相沿第一流体流动路径通过亲水过滤器元件并通 过第一出口，将水相减少的含非连续有机相的流体切向于上游表面通过并沿第二流体流动 路径并通过第二出口，通过第二过滤器设备的入口，所述第二过滤器设备包括具有入口、第 一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二 出口之间限定第二流体流动路径，其中横跨第一流体流动路径设置了具有上游表面和下游 表面的疏水过滤器元件；将水相减少的含非连续有机相的流体切向于上游表面通过；将非 连续有机相沿第一流体流动路径通过疏水过滤器元件并通过第一出口，将水相减少的非连 续有机相减少的流体切向于上游表面通过并沿第二流体流动路径并通过第二出口。
[0008] 优选地，在合适的条件下回收至少通过疏水过滤器元件的非连续有机相以进一步 加工，再循环或处置掉。
[0009] 在另一个实施方案中，其中流体混合物包括连续水相、非连续有机相和固相，该方 法包括将混合物通入第一过滤器设备的入口，将混合物切向于上游表面通过；将连续水相 沿第一流体流动路径通过亲水过滤器元件并通过第一出口，将水相减少的含非连续有机相 且含固体的流体切向于上游表面通过，并沿第二流体流动路径并通过第二出口，通过第二 过滤器设备的入口，将水相减少的含非连续有机相且含固体的流体切向于上游表面通过； 将非连续有机相沿第一流体流动路径通过疏水过滤器元件并通过第一出口，将水相减少的 非连续有机相减少的含固体的流体切向于上游表面通过，并沿第二流体流动路径并通过第 二出口。
[0010] 在一些实施方案中，在新的或附加的流体混合物通入第一过滤器设备的入口之 前，水相减少的非连续有机相减少的流体通过第二过滤器的第二出口，并与新的或附加的 流体混合物混合。可替代地，或附加地，该方法可包括渗滤，其中在新的或附加的流体混合 物通入第一过滤器设备的入口之前，附加的流体与新的或附加的流体混合物混合。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 图1图解说明了根据本发明实施方案使用的系统，其中过滤器设备串联设置，该 系统也包括任选的渗滤罐和环路，以及任选的截留物排放处。
[0012] 图2图解说明了根据本发明实施方案使用的另一系统，其中过滤器设备串联设 置，其中可首先设置两个过滤器设备中的任何一个。
[0013] 图3说明了根据本发明实施方案使用的其他系统，其中图3A说明了单泵并联回 路，图3B说明了双泵并联回路。
[0014] 图4是说明根据本发明实施方案使用包括第一和第二过滤器设备的系统的通过 量与仅使用第二过滤器设备相比较的图。
[0015] 图5是说明根据本发明另一个实施方案使用包括第一和第二过滤器设备的系统 的通过量与仅使用第二过滤器设备相比较的图。

【具体实施方式】
[0016] 有利地，根据本发明的系统和方法可用于从初始含高表面能连续液相以及低表面 能不连续液相这两相的混合物中分离高表面能连续液相（优选地，水相，如水），以及低表 面能不连续液相，优选有机相（更优选油）。
[0017] 另外，分离水相可用于保持有机相浓度，其使有机相浓度保持在所需高水平，并允 许油流量在较长时间段内保持高水平。
[0018] 根据本发明一个实施方案，提供处理包括水相和有机相的流体的系统，该系统包 括第一过滤器设备以及第二过滤器设备，第一过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二 出口的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定 第二流体流动路径，以及包括横跨第一流体流动路径的多孔亲水膜的亲水过滤器元件；以 及第二过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限 定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，以及横跨第一流体 流动路径的疏水过滤器元件。该过滤器设备可串联设置（其中，包括亲水过滤器元件的过 滤器设备位于包括疏水过滤器元件的过滤设备的上游，或包括疏水过滤器元件的过滤设备 位于包括亲水过滤器元件的过滤器设备的上游）或并联设置。在一个优选实施方案中，第 一过滤器设备的第二出口与第二过滤器设备的入口流体联通。
[0019] 在一些实施方案中，疏水过滤器元件包括多孔疏水膜。在其他实施方案中，疏水元 件包括颗粒涂层的多孔亲水膜或颗粒涂层的多孔疏水膜，其中，颗粒具有的临界润湿表面 张力（CWST)为约25达因/厘米（约2· 5X 10_2N/m)或更少，一般地，CWST的范围在约22 达因/厘米至约16达因/厘米（约2.2Xl(T 2N/m至约1.6Xl(T2N/m)。优选地，涂层中的 颗粒包括PTFE颗粒。一般地，涂层下方的多孔膜的CWST在从约23达因/厘米至约78达 因/厘米的范围内（约2. 3 X l(T2N/m至约7. 8 X l(T2N/m)。
[0020] 在另一个实施方案中，提供处理包含连续水相和非连续有机相的流体混合物的方 法（混合物优选也含固相）。
[0021] 在一个优选实施方案中，该方法包括将连续水相和非连续有机相的混合物通入第 一过滤器设备的入口，所述第一过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在 入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动 路径，其中横跨第一流体流动路径设置了具有上游表面和下游表面的亲水过滤器元件；将 该混合物切向于上游表面通过；将连续水相沿第一流体流动路径通过亲水过滤器元件并通 过第一出口，以及将水相减少的含非连续有机相的流体切向于上游表面通过并沿第二流体 流动路径并通过第二出口，通过第二过滤器设备的入口，所述第二过滤器设备包括具有入 口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口 和第二出口之间限定第二流体流动路径，其中横跨第一流体流动路径设置具有上游表面和 下游表面的疏水过滤器元件；将水相减少的含非连续有机相的流体切向于上游表面通过； 将非连续有机相沿第一流体流动路径通过疏水过滤器元件并通过第一出口，以及将水相减 少的非连续有机相减少的流体切向于上游表面通过并沿第二流体流动路径并通过第二出 □。
[0022] 优选地，在合适的条件下回收至少通过疏水过滤器元件的非连续有机相以进一步 加工，再循环或处置掉。
[0023] 在另一个实施方案中，其中流体混合物包括连续水相、非连续有机相和固相，该方 法包括将混合物通入第一过滤器设备的入口，将混合物切向于上游表面通过；将连续水相 沿第一流体流动路径通过亲水过滤器元件并通过第一出口，将水相减少的含非连续有机相 且含固体的流体切向于上游表面通过，并沿第二流体流动路径并通过第二出口，通过第二 过滤器设备的入口，将水相减少的含非连续有机相且含固体的流体切向于上游表面通过； 将非连续有机相沿第一流体流动路径通过疏水过滤器元件并通过第一出口，将水相减少的 非连续有机相减少的含固体的流体切向于上游表面通过，并沿第二流体流动路径并通过第 二出口。
[0024] 在一些实施方案中，在新的（例如进料）和/或附加的流体混合物通过第一过滤 器设备的入口之前，通过第二过滤器的第二出口的水相减少的非连续有机相减少的流体与 新的（例如进料）和/或附加的流体混合物混合。可替代地，或附加地，该方法可包括渗滤， 其中在新的和/或附加的流体混合物通过第一过滤器设备的入口之前，渗滤流体与新的和 /或附加的流体混合物混合。在一些实施方案中，通过第二过滤器的第二出口的水相减少的 非连续有机相减少的流体，在流体混合物通入第一过滤器设备的入口之前，并与渗滤流体 或新进料流体和/或附加的流体混合之前可额外地减少固体（例如，通过截留物排放处）。
[0025] 在另一个实施方案中，该方法包括将连续水相和非连续有机相的混合物通入第一 过滤器设备的入口，所述第一过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入 口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动路 径，其中横跨第一流体流动路径设置具有上游表面和下游表面的疏水过滤器元件；将该混 合物通入入口并切向于上游表面通过；将非连续有机相沿第一流体流动路径通过疏水过滤 器元件并通过第一出口，将非连续有机相减少的含水相的流体切向于上游表面通过并沿第 二流体流动路径并通过第二出口，通过第二过滤器设备的入口，所述第二过滤器设备包括 具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和 在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，其中横跨第一流体流动路径设置具有上游 表面和下游表面的亲水过滤器元件；将非连续有机相减少的含水相的流体切向于上游表面 通过；将水相流体沿第一流体流动路径通过亲水过滤器元件并通过第一出口，将水相减少 的非连续有机相减少的流体切向于上游表面通过并沿第二流体流动路径并通过第二出口。 在一些实施方案中，流体混合物包括连续水相、非连续有机相和固相，该方法包括将该混合 物通入第一过滤器设备的入口，将该混合物切向于上游表面通过；其中切向于上游表面通 过并沿设备的第二流体流动路径通过第二出口的流体包括固体，如以上一般性讨论的。
[0026] 在另一个实施方案中，该方法包括将连续水相和非连续有机相的混合物通入第一 过滤器设备的入口，所述第一过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入 口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动路 径，其中横跨第一流体流动路径设置具有上游表面和下游表面的亲水过滤器元件；将该混 合物切向于上游表面通过；将连续水相沿第一流体流动路径通过亲水过滤器元件并通过第 一出口，将水相减少的含非连续有机相的流体切向于上游表面通过并沿第二流体流动路径 并通过第二出口；且将连续水相和非连续有机相的混合物通入第二过滤器设备的入口，所 述第二过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限 定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，其中横跨第一流体 流动路径设置具有上游表面和下游表面的疏水过滤器元件；将该混合物通过入口并切向于 上游表面通过；将非连续有机相沿第一流体流动路径通过疏水过滤器元件并通过第一出 口，将非连续有机相减少的含水相的流体切向于上游表面通过并沿第二流体流动路径并通 过第二出口。优选地，该方法进一步包括将水相减少的含非连续有机相的流体从第一设备 的第二出口通入容器，如进料罐中，并将非连续有机相减少的含水相的流体从第二设备的 第二出口通入该容器，使得水相减少的含非连续有机相的流体和非连续有机相减少的含水 相的流体在该容器中组合。如果需要，可向组合补充附加的流体（例如，新的和/或附加的 混合物流体和/或渗滤流体），随后通入如上所述的第一和第二过滤器设备中。
[0027] 例如，有机相可以是在混合物最初总体积的约5%至约15%的范围内，尽管有机 相可以小于混合物的5%，或大于混合物的15%。一般地，固相包括小颗粒，直径数量级为 约10微米或更少。例如，固相可以是在混合物总体积的约10%至约20%的范围内，尽管固 相可以小于混合物的10%，或大于混合物的20%。
[0028] 不受限于任何特定机理，据信，当包括多孔膜的疏水过滤器元件，优选地，包括颗 粒涂层的多孔膜的疏水过滤器元件（其中颗粒涂层该膜的上游表面），被用于交叉流过滤 应用（特别是固体颗粒大于油滴的情况）时，固体被提升离开，油滴被聚结成连续层并拖曳 至膜，导致改善渗透。
[0029] 许多系统构造适用于本发明的实施方案，并在本领域内公知。系统中的过滤器设 备可串联设置（例如，如在图1和2 -般性示出）。尽管图1和2说明的实施方案展示包括 亲水过滤器元件（图1中的"亲水组件"）的过滤器设备设置在包括疏水过滤器元件（图1 中的"疏水组件"）的过滤器设备的上游，但是包括疏水过滤器元件的过滤器设备也可被设 置在包括亲水过滤器元件的过滤器设备的上游。可替代地，过滤器设备可在系统中并联设 置，例如，如图3A(单泵并联回路）和图3B(双泵并联回路）所示。本领域公知，使用并联 回路可希望地提供通过相应过滤器设备的不同流速，例如，通过使用过滤器设备下游的单 泵和流体控制设备（例如，阀），或通过使用双泵（以及流量控制设备，如果需要）。
[0030] 系统可包括附加部件，例如，一个或多个再循环回路，渗滤罐和环路，一个或多个 截留物排放处（例如，用于获得浓缩固体），和/或一个或多个附加泵。
[0031] 通常，当流体流经相应过滤器设备时，操作该系统使得平衡水相和有机相减少的 速率以在希望时间段内保持所需的整体浓度。例如，可操作该系统以保持进料罐中的目标 油水比。
[0032] 多种颗粒（优选PTFE颗粒）适用于本发明，所述颗粒通常用载体流体提供，例 如，以颗粒流体和喷雾形式提供，包括以流体和喷雾形式的商购可得的的颗粒。通过本领 域已知的多种技术将颗粒涂层沉积在膜上，例如，喷涂（其中颗粒作为气溶胶悬浮在喷雾 在膜上的液滴中），和浸涂（其中颗粒悬浮在膜被浸渍的液体中）。优选地，颗粒悬浮在 挥发性载体液体中以施用于膜的表面上。适合的挥发性载体液体包括，例如，1，1，1，2_四 氟乙烷和甲醇。例如，包括PTFE颗粒的说明性的合适的喷雾、隔离剂和润滑剂可购自 Mi 1 ler-Stephenson Chemical Company, Inc. , SPRAYON(Cleveland, OH),以及 Chem-Trend L. P. (Howell, MI)。
[0033] 颗粒可具有任何适合的平均粒径，可以任何适合的浓度施用在膜表面上。通常， 颗粒的平均粒径的范围为约1微米至约6微米（在一些实施方案中，平均直径在约3微米 至6微米的范围内），具有较大或较小平均粒径的颗粒地可适用于根据本发明的实施方案。 通常，当用喷枪施涂时，以至少约〇. 2gm/板的速率施涂颗粒，更通常的情况，适用以至少 0. 8gm/板的速率施涂。
[0034] 颗粒具有的临界润湿表面张力（CWST，例如在美国专利号US4, 925, 572中限定的） 为约25达因/厘米（约2. 5 X l(T2N/m)或更少，优选地，范围在约22达因/厘米至约16达 因 / 厘米（约 2. 2 X 10_2N/m 至约 1. 6 X 10_2N/m)。
[0035] 膜可以具有任何所希望的CWTS。CWTS可选自本领域已知的那些，例如，另外公开 在例如美国专利US5152905、5443743、5472621和6074869中的那些。
[0036] 通常，用于亲水过滤器元件中的亲水膜的CWTS至少为约72达因/厘米（约 7. 2Xl(T2N/m)。
[0037] 在那些疏水过滤器元件包括至少一个多孔疏水膜，且该膜缺少颗粒涂层的实施方 案中，膜的CWST为约25达因/厘米（约2. 5X l(T2N/m)或更少。在那些疏水过滤器元件包 括至少一个多孔膜并且膜的上游表面上具有颗粒涂层的实施方案中，膜（即在涂层下方） 可以是疏水的或亲水的。通常，膜的CWST在从23达因/厘米（约2. 3X 10_2N/m)至约78 达因/厘米（约7. 8Xl(T2N/m)的范围内，但CWST可小于或大于那些值。
[0038] 多种膜，优选聚合膜，适用于本发明，包括商购可得的膜。适合的聚合物包括，但不 限于，全氟聚烯烃，例如聚四氟乙烯（PTFE)、聚烯烃（例如聚丙烯和聚甲基戊烯）、聚酯、聚 酰胺（例如任何尼龙，例如Nylon 6,11，46,66和610)、聚酰亚胺、砜（例如聚砜，包括芳香 聚砜，例如聚醚砜、双酚A聚砜、聚芳砜和聚苯砜）、聚偏卤乙烯（包括聚偏氟乙烯（PVDF))、 丙烯酸类树脂、聚丙烯腈、聚芳酰胺、聚亚芳基醚和硫醚，以及由齒代烯烃和不饱和腈制得 的聚合物和共聚物。
[0039] 其他适合的材料包括纤维素衍生物，例如醋酸纤维素、丙酸纤维素、醋酸-丙酸纤 维素、醋酸-丁酸纤维素和丁酸纤维素。
[0040] 适合的商购可得的膜包括，但不限于，从Pall公司可购得的商标为SUP0R?、 VERSAP0R?，卿OSIDYNE?, ULTIPOR N66?, ULTIPOR?, FLU0R0DYNE?, L0PR0DYNE?、CARBOXYDYNE?、IMMUNODYNE?、BIODYNE A?、BIODYNE B?、 BIODYNE C?和MUSTANG?的那些。
[0041] 例如，膜的孔结构取决于待处理流体的组成和/或有机相液滴的大小。该膜 可以具有任何适合的孔结构，例如孔径（例如，由泡点证明，或由描述在例如美国专利 US4340479中描述的&证明，或由毛细管冷凝流气孔计表征）、平均流动孔径（MFP)(例 如，当用气孔计证明时，例如Porvair气孔计（Porvair plc，Norfolk, UK)，或可购得的商 标为P0R0LUX的气孔计（Porometer.com;Belgium))孔隙等级，孔径（例如，当用美国专利 US4925572中描述的改进0SU F2试验表征时），或流体流经多孔膜时一种或多种所关心的 材料的减少或允许通过其中的去除率。通常，每个膜具有的平均孔径在约〇. 1至约〇. 8微 米的范围内，尽管平均孔径可以大于或小于此范围的尺寸。
[0042] 根据本发明的实施方案，膜具有多种构造，包括平面状、褶状和/或中空圆柱状。
[0043] -种或多种膜通常设置在外壳内，所述外壳包括至少一个入口和至少一个出口并 在入口和出口之间限定至少一个流体流动路径，其中膜横跨该流体流动路径以提供过滤器 设备或过滤器组件。在一个实施方案中，至少一个过滤器设备可包括具有入口、和第一出口 的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径；和膜，在外壳内横跨第一流体流动 路径设置该膜。
[0044] 优选地，为了应用切向流动，在外壳内设置一个或多个膜，该外壳包括至少一个入 口和至少两个出口并在入口和第一出口之间限定至少一个第一流体流动路径，以及在入口 和第二出口之间限定第二流体流动路径，其中膜横跨第一流体流动路径以提供过滤器组 件。在说明性实施方案中，第一过滤器设备和第二过滤器设备每个都包括交叉流过滤器组 件，该外壳还包括第二出口，并在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，第一出口包 括浓缩物出口，第二出口包括渗透物出口，其中横跨第一流体流动路径设置膜为。
[0045] 过滤器设备或组件是可灭菌的。可以采用任何适合形状且提供一个入口和一个或 多个出口的外壳。
[0046] 外壳可由任何适合的刚性不透性的材料制成，包括任何不透性的热塑性材料，其 与被处理的流体相适应。例如，外壳可由金属例如不锈钢制成，或由聚合物，例如透明或半 透明聚合物，诸如丙烯酸类、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯化树脂制成。
[0047] 下面实施例进一步解释本发明，不应理解为以任何方式限制本发明。
[0048] 实施例1
[0049] 本实施例证明使用根据本发明实施方案的包括第一和第二过滤器设备的系统，与 仅使用第二过滤器设备相比具有改进的效果。
[0050] 第一过滤器设备是MICR0ZA组件（Pall公司，Port Washington, NY)，其包括具有 0. 1微米（μ m)等级的亲水不对称中空纤维膜，该组件被设置为提供内-外翻转流动。有效 膜面积是〇. 12M2。
[0051] 第二过滤器设备包括单个平板膜。用悬浮在溶剂（Miller-Stephenson喷雾 MS-122V;平均颗粒尺寸6μπι，范围1-20μπι)中的聚四氟乙烯（PTFE)颗粒（约18-20达因 /厘米的CWST)喷雾具有CWST为75-78达因/厘米的0. 45微米（μ m)的ULTIP0R尼龙6， 6膜（Pall公司，Port Washington，NY)，以在将成为膜的上游表面（设备中待与流体接触 的第一表面）上提供颗粒涂层。平板形式的膜经溶剂结合到在交叉流不锈钢外壳内的不锈 钢载体上，以提供第二过滤器设备。外壳中有效的膜面积是0.0128M 2。涂层的表面被设置 为外壳内的膜的上游表面。
[0052] 包括第一和第二过滤器设备的系统通常设置为如图2 -般性所示。
[0053] 测试流体是90%水（代表连续水相）和10%十六烷（代表分散的有机相）。通过 每个过滤器设备的流速是每分钟9加仑（GPM)。
[0054] 基于测试流体的最初进料中十六烷的量，在这些试验中最大通过量可达253L/M2。
[0055] 仅十六烷通过第二过滤器设备。
[0056] 如图4所示，以L/M2(X_轴）计十六烷的通过量和以升/每平方米每小时计十六烷 的通量（LMHdnTWY-轴）的图展示对于根据本发明实施方案的两个过滤器系统，通量 达到725LMH，总通过量达到253L/M 2,然而仅使用第二过滤器设备，展示通量达到约225LMH， 总通过量达到245L/M2。该图还展示了对于这两个过滤器系统，在处理过程中去除水保持了 油的浓度并改进了整体性能，因为在较长时间段内保持高通量。
[0057] 实施例2
[0058] 本实施例证明使用相据本发明另一个实施方案的包括第一和第二过滤器设备的 系统，与仅使用第二过滤器设备相比具有改进的效果。
[0059] 第一过滤器设备是MICR0ZA组件（Pall公司，Port Washington, NY)，其包括实施 例1所描述的亲水不对称中空纤维膜。
[0060] 第二过滤器设备包括单个平板膜。用如实施例1所描述的聚四氟乙烯（PTFE)颗 粒喷雾0· 45微米（μ m)的聚四氟乙烯（PTFE)膜（CWST为25达因/厘米，EMFL0N，Pall公 司，East Hills，NY)。平板形式的膜经溶剂结合到在交叉流不锈钢外壳内的不锈钢载体上， 以提供第二过滤器设备。外壳内有效的膜面积是0.0128M 2。涂层的表面被设置为外壳内的 膜的上游表面。
[0061] 包括第一和第二过滤器设备的系统设置为如图2 -般性所示。
[0062] 测试流体是90%水（代表连续水相）和10%十六烷（代表分散的有机相）。通过 每个过滤器设备的流速是1. 5至2GPM。
[0063] 基于测试流体的最初进料中十六烷的量，在这些试验中最大通过量可达253L/M2。
[0064] 仅十六烷通过第二过滤器设备。
[0065] 如图5所示，以L/M2(X_轴）计十六烷通过量和以升/每平方米每小时计十六烷 的通量（LMHan^Oa-轴）的图表展示了对于根据本发明的实施方案的两个过滤器系 统，通量达到350LMH，总通过量达到240L/M 2。然而仅使用第二过滤器设备，展示通量达到 约160LMH，总通过量达到225L/M2。该图还展示了对于这两个过滤器系统，在处理过程中去 除水保持了油的浓度并改进了整体性能，因为在较长时间段内保持高通量。
[0066] 本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，通过参考并入本文，弓丨 用程度如同各参考文献被单独和特别地说明以通过参考并入本文并且以其整体列举。
[0067] 术语（冠词）"一个（a) "和"一种（an) "和"该（the) "以及类似的用语在描述本 发明的上下文中（特别是在下面的权利要求的上下文中）被解释为覆盖单数和复数，除非 本文另外说明或上下文明显矛盾。后接一系列的一个或多个项目的术语"至少一种"的（例 如，"A和B中的至少一种"）的使用应理解为意味着选自所列项目中的一项（A或B)或两 种或多种所列项目的任何组合（A和B)，除非在此另外说明或通过上下文看出明显矛盾。术 语"包含"，"具有" "包括"和"含有"解释为开放式的术语（意指"包括，但不限于"，），除非 另外说明。本文中数值范围仅仅意指用作单独涉及的各个落入范围内的单个数值的简记方 法，除非本文另外说明，各个单个的数值被合并到说明书中，如同其被本文单独引用。本文 描述的所有方法可以按照任意合适的顺序实施，除非本文另外说明或上下文明显矛盾。任 何一个和全部实例的使用，或本文提供的示例性语言（例如"如"、"例如"），仅仅意指更好 地阐明发明，而不对发明的范围施加限制，除非另外声明。说明书中没有语言被解释为表明 任何未声明的成分是实施本发明必不可少的。
[0068] 本文描述了本发明的优选实施方式，包括发明人所知的实施发明的最佳模式。这 些优选实施方式中的变体对于阅读了前述说明书的普通技术人员来说是显而易见的。发明 人预计本领域技术人员适当时会采用这种变体，并且发明人还倾向于与本文详细描述不同 地实施的发明。因此，本发明包括适用的法律所允许的本文所附的权利要求中记载的主题 的所有改进和等同物。此外，本发明包括上述元素在所有可能的变体中的任意组合，除非本 文另外说明或上下文明显矛盾。
【权利要求】
1. 一种处理包括有机相的流体的系统，该系统包括： 第一过滤器设备；和 第二过滤器设备； 第一过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间 限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，以及包括横跨第 一流体流动路径的多孔亲水膜的亲水过滤器元件；和 第二过滤器设备包括具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间 限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，以及横跨第一流 体流动路径的疏水过滤器元件。
2. 权利要求1的系统，其中第一过滤器设备和第二流体过滤器设备并联设置。
3. 权利要求1的系统，其中第一过滤器设备和第二流体过滤器设备串联设置。
4. 权利要求1至3任一项的系统，其中疏水过滤器元件包括多孔疏水膜。
5. 权利要求1至3任一项的系统，其中疏水过滤器元件包括颗粒涂层的多孔亲水膜或 颗粒涂层的多孔疏水膜，其中颗粒具有的临界润湿表面张力CWST为约25达因/厘米（约 2. 5X10_2N/m)或更少。
6. -种处理包括连续水相和非连续有机相的流体混合物的方法，该方法包括： 将混合物通入第一过滤器设备的入口，所述第一过滤器设备包括具有入口、第一出口 和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和在入口和第二出口之 间限定第二流体流动路径，其中横跨第一流体流动路径设置具有上游表面和下游表面且包 括多孔亲水膜的亲水过滤器元件； 将混合物切向于亲水过滤器元件的上游表面通过； 将连续水相沿第一流体流动路径通过亲水过滤器元件并通过第一出口；且 将水相减少的含非连续有机相的流体切向于亲水过滤器元件的上游表面通过并沿第 二流体流动路径并通过第二出口，通过第二过滤器设备的入口，所述第二过滤器设备包括 具有入口、第一出口和第二出口的外壳，在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径和 在入口和第二出口之间限定第二流体流动路径，其中横跨第一流体流动路径设置具有上游 表面和下游表面的疏水过滤器元件； 将水相减少的含非连续有机相的流体切向于疏水过滤器元件的上游表面通过； 将非连续有机相沿第一流体流动路径通过疏水过滤器元件并通过第一出口；并 将水相减少的非连续有机相减少的流体切向于疏水过滤器元件的上游表面通过并沿 第二流体流动路径并通过第二出口。
7. 权利要求6的方法，其中流体混合物包括连续水相、非连续有机相和固相，此方法包 括： 将混合物通入第一过滤器设备的入口，将混合物切向于亲水过滤器元件的上游表面通 过； 将连续水相沿第一流体流动路径通过亲水过滤器元件并通过第一出口；且 将水相减少的含非连续有机相且含固体的流体切向于亲水过滤器元件的上游表面通 过，并沿第二流体流动路径并通过第二出口，通过第二过滤器设备的入口； 将水相减少的含非连续有机相且含固体的流体切向于疏水过滤器元件的上游表面通 过； 将非连续有机相沿第一流体流动路径通过疏水过滤器元件并通过第一出口；并 将水相减少的非连续有机相减少的含固体的流体切向于疏水过滤器元件的上游表面 通过，并沿第二流体流动路径并通过第二出口。
8. 权利要求6或7的方法，进一步包括：在新的或附加的流体混合物通入第一过滤器 设备的入口之前，水相减少的非连续有机相减少的流体从第二过滤器设备的第二出口通 过，并与新的或附加的流体混合物混合。
9. 权利要求6-8任一项的方法，进一步包括在新的或附加的流体混合物通入第一过滤 器设备的入口之前，将渗滤流体与新的或附加的流体混合物混合。
【文档编号】B01D17/022GK104289009SQ201410413329
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】J·D·布兰特利, J·M·迪特兹 申请人:帕尔公司