磁性杂质过滤装置、煤液化油品中磁性杂质的过滤系统的制作方法

本发明涉及煤化工技术领域，具体而言，涉及一种磁性杂质过滤装置、煤液化油品中磁性杂质的过滤系统。

背景技术：

将煤炭转化为液体油品(如柴油、石脑油)、化工产品(如甲醇、烯烃、二甲醚)加以利用是我国煤炭工业和煤炭企业转型升级、提高附加值的重要途径之一。

煤液化油品在生产过程中，来自于煤炭、设备磨损、外界的杂质污染多，不易于处理，这些杂质如果处理不干净，进入成品油中会大大降低产品的质量。其中，铁磁性颗粒的过滤尤为重要，铁磁性颗粒杂质的存在会使油品使用过程中加剧磨损、甚至严重损坏设备(例如柴油发动机)，同时会影响油品各项理化指标的稳定性。现有的技术主要利用过滤法滤除杂质。然而，过滤法存在成本较高、滤膜容易堵塞、过滤效率慢等弊端。且现有的磁吸法较为粗放，吸附和过滤效果差。

基于上述原因，有必要提供一种有效的磁性杂质的去除方式。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种磁性杂质过滤装置、煤液化油品中磁性杂质的过滤系统，以解决现有技术中煤液化油品中磁性杂质不易去除的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种磁性杂质过滤装置，其包括：外层管道；一个或多个内层管道，内层管道沿外层管道的轴向设置在外层管道的内部；磁性介质，磁性介质设置在外层管道和内层管道之间。

进一步地，磁性杂质过滤装置还包括封端层，封端层设置在外层管道的管口处，封端层上设置有一个或多个通孔，且通孔与内层管道的管口一一对应设置，外层管道的内壁、内层管道的外壁和封端层之间形成密封空腔，且密封空腔中填充有磁性介质；其中，磁性介质包括磁流体和第一磁粉。

进一步地，内层管道的内径为2～10mm。

进一步地，磁流体和第一磁粉的重量比为3～5:1。

进一步地，按重量份计，磁流体包括15～25份的第二磁粉、25～35份的基载液以及1～3份的界面活性剂。

进一步地，第一磁粉为四氧化三铁粉末，第二磁粉为三氧化二铁颗粒、四氧化三铁颗粒、镍颗粒和钴颗粒中的一种或多种；优选第一磁粉的粒径为5～30μm，第二磁粉的粒径小于10nm。

进一步地，基载液为丙三醇，界面活性剂为油酸。

进一步地，外层管道和内层管道的材料为柔性材料。

进一步地，柔性材料为硅胶、聚丙烯酰胺水凝胶或胶原蛋白凝胶。

另外，根据本发明的另一方面，提供了一种煤液化油品中磁性杂质的过滤系统，其包括上述的磁性杂质过滤装置。

进一步地，系统还包括预过滤器，预过滤器与过滤装置相连通，且预过滤器位于过滤装置的上游。

进一步地，系统还包括增压泵，增压泵位于预过滤器与过滤装置之间的管路上。

应用本发明的技术方案，磁性杂质过滤装置包括外层管道、一个或多个内层管道，内层管道沿外层管道的轴向设置在外层管道的内部，在外层管道和内层管道之间设置有磁性介质。

在实际应用过程中，煤液化油品(也可以是其他液体)从内层管道中通过，在流动过程中，磁性杂质可以在磁性介质的磁性作用下被吸附至内层管壁上，从而起到除杂功能。同时，上述过滤装置利用管道还可以实现多通道、长距离的除杂，对于磁性杂质的去除效率较高。且对于过滤量较大的工业需求，该多通道、长距离的除杂也能够显著提高磁性杂质的去除效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种实施例的磁性杂质过滤装置示意图；

图2示出了根据本发明的一种实施例的磁性杂质过滤装置的横截面示意图；以及

图3示出了根据本发明的一种实施例的磁性杂质过滤装置的除杂过程原理示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、外层管道；20、内层管道；30、封端层；a、磁性介质。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中存在煤液化油品中磁性杂质不易去除的问题。为了解决这一问题，本发明提供了一种磁性杂质过滤装置，如图1和图2所示。其包括外层管道10、一个或多个内层管道20以及磁性介质a，内层管道20沿外层管道10的轴向设置在外层管道10的内部；磁性介质a设置在外层管道10和内层管道20之间。

本发明提供的上述过滤装置，包括外层管道10、一个或多个内层管道20，内层管道20沿外层管道10的轴向设置在外层管道10的内部，在外层管道10和内层管道20之间设置有磁性介质a。在实际应用过程中，煤液化油品(也可以是其他液体)从内层管道20中通过，在流动过程中，磁性杂质可以在磁性介质的磁性作用下被吸附至内层管壁上(如图3所示)，从而起到除杂功能。同时，上述过滤装置利用管道还可以实现多通道、长距离的除杂，对于磁性杂质的去除效果较高。且对于过滤量较大的工业需求，该多通道、长距离的除杂页能够显著提高磁性杂质的去除效率。

在一种优选的实施例中，上述装置还包括封端层30，封端层30设置在外层管道10的管口处，封端层30上设置有一个或多个通孔，且通孔与内层管道20的管口一一对应设置，外层管道10的内壁、内层管道20的外壁和封端层30之间形成密封空腔，且密封空腔中填充有上述磁性介质a；其中磁性介质包括磁流体和第一磁粉。

利用磁流体和第一磁粉的混合物作为磁性介质，具有较高的磁性。同时，磁流体是具有流动性的胶状流体，相应磁性介质具有流动性。由于封端层30设置在外层管道10的管口处，封端层30上设置有一个或多个通孔，且通孔与内层管道20的管口一一对应设置，外层管道10的内壁、内层管道20的外壁和封端层30之间形成密封空腔，所以能够将可流动的磁性介质密封在该密封空腔中。另外，使用磁流体作为第一磁粉的载体，能够使磁粉更均匀地分布在密闭空腔中，从而有利于进一步提高对磁性介质的吸附能力，进一步改善除杂效果。

根据油品的处理量和流动性，可以对过滤装置流通通道的尺寸进行调整。在一种优选的实施例中，上述过滤装置中，内层管道的内径为2～10mm。此外，更优选过滤装置包括多个内层管道。

在一种优选的实施例中，外层管道10和内层管道20的材料为柔性材料。将柔性材料作为管道材料，同时结合磁流体和第一磁粉形成的具有流动性的磁性介质，能够使磁性杂质过滤装置具有柔性，能够随意弯曲，更适于在煤制油工业生产和实验室操作等各种复杂工况下使用。优选地，柔性材料为硅胶、聚丙烯酰胺水凝胶或胶原蛋白凝胶。这些材料柔性好，塑性高，且具有较好的耐温性能，作为上述装置的材料更为适宜。

在一种优选的实施例中，磁流体和第一磁粉的重量比为3～5:1。将磁流体和第一磁粉的重量比控制在上述范围内，磁性介质的磁性较强，且流动性较高。对液体中磁性杂质的去除效率更高，且更容易填充在柔性管内进行随意弯曲。

本发明上述采用的磁流体可以是任意的磁流体，只要其具有流动性即可。在一种优选的实施例中，按重量份计，磁流体包括15～25份的第二磁粉、25～35份的基载液以及1～3份的界面活性剂。该配方下的磁流体的流动性更佳，且磁流体本身即具有一定的磁性，从而能够进一步提高磁性介质的磁性。更优选地，按重量份计，磁流体包括20份的第二磁粉、30份的基载液以及1份的界面活性剂。

上述第一磁粉和第二磁粉只要是本身具有磁性的颗粒即可。在一种优选的实施例中，第一磁粉为四氧化三铁粉末，第二磁粉为三氧化二铁颗粒、四氧化三铁颗粒、镍颗粒和钴颗粒中的一种或多种；优选第一磁粉的粒径为.5～30μm.，第二磁粉的粒径小于10nm。这些磁粉磁性较高，成本相对较低，从而有利于工业化大规模使用。

在一种优选的实施例中，基载液为丙三醇，界面活性剂为油酸。该体系的磁流体性能稳定，流动性强，磁性颗粒的分散性高，从而能够进一步提高过滤装置的稳定性和过滤性能。

值得说明的是，本发明提供的上述磁性杂质过滤装置可以适用于各种液体的除杂。只要是含有磁性杂质的流体即可。

另外，根据本发明的另一方面，还提供了一种煤液化油品中磁性杂质的过滤系统，其包括上述的过滤装置。

该磁性杂质过滤装置包括外层管道、一个或多个内层管道及封端层，内层管道沿外层管道的轴向设置在外层管道的内部，封端层设置在外层管道的管口处，封端层上设置有一个或多个通孔，且通孔与内层管道的管口一一对应设置，外层管道的内壁、内层管道的外壁和封端层之间形成密封空腔，且密封空腔中填充有磁性介质。

在实际应用过程中，煤液化油品从内层管道中通过，在流动过程中，磁性杂质可以在磁性介质的磁性作用下被吸附至内层管壁上，从而起到除杂功能。同时，上述过滤装置利用管道还可以实现多通道、长距离的除杂，对于磁性杂质的去除效果较高。且对于过滤量较大的工业需求，该多通道、长距离的除杂也能够显著提高磁性杂质的去除效率。

在一种优选的实施例中，系统还包括预过滤器，预过滤器与过滤装置相连通，且预过滤器位于过滤装置的上游。这样的设置能够对煤液化油品的大颗粒杂质进行预处理，从而能够进一步提高煤液化油品的除杂效果。优选地，预过滤器包括壳体和位于壳体内部的滤芯。

优选地，系统还包括增加泵，增加泵位于预过滤器与过滤装置之间的管路上。

具体操作过程中，油品从原料罐经预过滤器将较大颗粒杂质去除后，经增压泵将原料油品送入磁性杂质过滤装置。油品中的铁磁性颗粒杂质进入内层管道后，其中的铁磁性颗粒被磁性介质吸附在管壁上，油品则顺利通过流入成品罐，从而达到去除磁性杂质的目的，完成过滤工作。

根据油品的处理量和流动性，可以对过滤装置流通通道的尺寸进行调整。在一种优选的实施例中，上述过滤装置中，内层管道的内径为2～10mm。此外，更优选过滤装置包括多个内层管道。

以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：

实施例1

以硅胶作为外层管道、内层管道及封端层材料，内层管道沿外层管道的轴向设置在外层管道的内部，封端层设置在外层管道的管口处，封端层上设置有一个或多个通孔，且通孔与内层管道的管口一一对应设置，外层管道的内壁、内层管道的外壁和封端层之间形成密封空腔，且密封空腔中填充有磁性介质。

其中外层管道的内径为50mm，内层管道的内径为2mm。磁性介质中，第一磁粉选用四氧化三铁粉末，粒径为5～15μm。磁流体中包括第二磁粉、基载液为丙三醇、界面活性剂为油酸，三者重量比为20:30:1。第二磁粉的粒径小于10nm，为Fe₂O₃:Fe₃O₄:Ni:Co＝2:2:1:1。第一磁粉和磁流体之间的重量比为1:4。

取100ml煤直接液化油品通过上述过滤装置，利用PQ铁量仪测得的过滤前后铁磁性颗粒指数只分别为75和3，过滤效率高达96％。

实施例2

以硅胶作为外层管道、内层管道及封端层材料，内层管道沿外层管道的轴向设置在外层管道的内部，封端层设置在外层管道的管口处，封端层上设置有一个或多个通孔，且通孔与内层管道的管口一一对应设置，外层管道的内壁、内层管道的外壁和封端层之间形成密封空腔，且密封空腔中填充有磁性介质。

其中外层管道的内径为50mm，内层管道的内径为10mm。磁性介质中，第一磁粉选用四氧化三铁粉末，粒径为15～35μm。磁流体中包括第二磁粉、基载液为丙三醇、界面活性剂为油酸，三者重量比为25:35:3。第二磁粉的粒径小于10nm，为Fe₂O₃:Fe₃O₄:Ni:Co＝2:2:1:1。第一磁粉和磁流体之间的重量比为1:3。

取100ml煤直接液化油品通过上述过滤装置，利用PQ铁量仪测得的过滤前后铁磁性颗粒指数只分别为75和5，过滤效率高达93％。

实施例3

以硅胶作为外层管道、内层管道及封端层材料，内层管道沿外层管道的轴向设置在外层管道的内部，封端层设置在外层管道的管口处，封端层上设置有一个或多个通孔，且通孔与内层管道的管口一一对应设置，外层管道的内壁、内层管道的外壁和封端层之间形成密封空腔，且密封空腔中填充有磁性介质。

其中外层管道的内径为50mm，内层管道的内径为4mm。磁性介质中，第一磁粉选用四氧化三铁粉末，粒径为15～35μm。磁流体中包括第二磁粉、基载液为丙三醇、界面活性剂为油酸，三者重量比为15:25:1。第二磁粉的粒径小于10nm，为Fe₂O₃:Fe₃O₄:Ni:Co＝2:2:1:1。第一磁粉和磁流体之间的重量比为1:5。

取100ml煤直接液化油品通过上述过滤装置，利用PQ铁量仪测得的过滤前后铁磁性颗粒指数只分别为75和4，过滤效率高达94％。

实施例4

以硅胶作为外层管道、内层管道及封端层材料，内层管道沿外层管道的轴向设置在外层管道的内部，封端层设置在外层管道的管口处，封端层上设置有一个或多个通孔，且通孔与内层管道的管口一一对应设置，外层管道的内壁、内层管道的外壁和封端层之间形成密封空腔，且密封空腔中填充有磁性介质。

其中外层管道的内径为50mm，内层管道的内径为15mm。磁性介质中，第一磁粉选用四氧化三铁粉末，粒径为35～45μm。磁流体中包括第二磁粉、基载液为丙三醇、界面活性剂为油酸，三者重量比为10:20:1。第二磁粉的粒径小于10nm，为Fe₂O₃:Fe₃O₄:Ni:Co＝2:2:1:1。第一磁粉和磁流体之间的重量比为1:6。

取100ml煤直接液化油品通过上述过滤装置，利用PQ铁量仪测得的过滤前后铁磁性颗粒指数只分别为75和8，过滤效率高达90％。

由上述数据可知，采用本发明提供的磁性杂质过滤装置，对于煤液化油品中磁性杂质的去除效率较高。尤其是实施例1至2中的过滤装置，其中的磁性介质的组成为优选配方，其过滤效果更佳。

当然，对于过滤量较大的工业需求，可以增加过内层管道的数量或增加外层管道的横截面积或增加管道长度来提高过滤量，达到高效过滤的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。