用于从油分离水的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于分离乳液的非连续相与连续相的系统，其中在非连续相中的液体具有比连续相中的液体更高的质量密度。本实用新型包括多个通道(100)，每个通道(100)从进给开口(101)水平延伸到排放开口(103)，其中进给开口(101)中的每一个经由入口歧管(202)与入口(301，401)连通，以便将从入口(301，401)接收的流体流分布于所述多个通道(100)中，其中排放开口(103)中的每一个通往沉降体积(324，424)，从而迫使从入口(301，401)到沉降体积(324，424)的流体流动通过通道(100)，并且其中通道(100)竖直地一个堆叠于另一个上方，竖直相邻的通道(100a/b，b/c，…，g/h)通过在分隔壁(108)中穿孔的疏放孔口(110)而彼此连接，分隔壁(108)使竖直相邻的通道(100a/b，b/c，…，g/h)在竖直方向上彼此分隔。
【专利说明】用于从油分离水的系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于从乳液中的连续相分离非连续相的系统，其中非连续相液体 具有比连续相液体更高的比重。更特定而言，本发明涉及用于从例如燃料或油的烃类分离 水滴的系统。
【背景技术】
[0002] 包含于油，例如润滑油、齿轮传动油或液压油中的水可能会严重地影响到油的性 能。因此需要从油移除水。但是，水可能在油内细微分散并且乳化，并且存在多种不同的技 术来试图减小油中的水含量。因此，包含在烃燃料，例如柴油、燃油或类似燃料中的水可能 会影响到燃料的可用性。因此，需要尽可能地减少在这样的燃料中的水含量。
[0003] 根据一种技术，以三个步骤来处理燃料/油：过滤步骤，其用于移除微粒污染物； 聚结（coalescence)步骤，其用于将水聚结成液滴；以及，沉降步骤，其中水滴作为第一连 续液相积聚在沉降容器的底部并且油作为第二连续相积聚在沉降容器顶部中的第一连续 相的顶部。然后通过位于沉降容器底部的龙头移除水并且可通过位于沉降容器顶部或者至 少在沉降容器中第一液相与第二液相之间形成的相分离表面上方位置处的龙头抽出油。
[0004] 第一步骤和第二步骤可组合于一个过滤/聚结元件中。例如，用于组合的过滤和 聚结的这样的已知的元件可包括天然纤维，诸如纤维素纤维，其由粘结剂粘结在一起。过滤 元件可以以多种有利的方式成形，例如，如在US 4 549 963中所公开的。用于过滤油并且 充当聚结介质的其它材料例如公开于US 2011/0147299 A1中。US 2011/0147299 A1的背 景部分也提供用于从油移除水的不同技术的总结。
[0005] 通常，来自前两个步骤的输出为油包水滴的乳液。第三步骤即沉降步骤的效率可 限制总分离过程的效率。当除水过程预期以流通方式执行时这特别地成为问题。而且，在 某些设置中，可用于沉降容器的大小可能是有限的。因此希望提供一种除水系统，其具有改 进的沉降步骤并且提供紧凑并且高效的沉降装置。
[0006] 在本申请的上下文中，参考重力来定义术语"向上"和"向下"、"上"和"下"以及 "顶部"和"底部"，其中坚直方向被定义为平行于重力方向，而水平方向被定义为垂直于重 力方向。当提及细长物体时，术语"轴向"指细长方向，而术语"横向"指垂直于轴向的方向。 例如，通道可被认为是细长的物体，其中，轴向沿着通道，并且横向为垂直于通道的方向。横 向因此垂直于通道的轴向跨越横截面。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种用于分离例如水的第一液体的液滴相与例如油或者 质量密度低于水的质量密度的其它烃类的第二液体的连续相的系统，其可以以流通方式操 作并且克服了上文中所提到的缺陷中的至少某些缺陷或者至少提供已知方法的替代方案。
[0008] 根据一个示例，这通过分离第一液体与第二液体来实现，第一液体形成乳液的非 连续相并且第二液体形成乳液的连续相，其中第一液体具有比第二液体更高的质量密度， 该布置包括以下步骤：
[0009] -在入口处接收乳液的入口流；
[0010] -从沉降体积（volume)的顶部抽出第二液体的输出流；
[0011]-使第一液体的连续相积聚在沉降体积的底部；以及 [0012]-从沉降体积的底部移除第一液体；
[0013] 其中，该布置在对沉降体积中的乳液进行处理之前还包括以下步骤：
[0014] -通过将乳液进给到多个坚直堆叠的水平通道内而将入口流分布于多个坚直堆叠 的水平沉降流中，每个通道在入口侧处具有进给开口，并且在与沉降体积相邻的出口侧上 具有排放开口，
[0015] -允许每个沉降流内的第一液体的液滴下降到该沉降流的底部，同时维持第二液 体在沿着通道的方向从进给开口到排放开口的水平流动，
[0016] -对于在具有位于上通道下方的坚直相邻的下通道的该上通道中的每个上沉降 流，从上通道中的上沉降流的底部，通过在上通道底部中的疏放孔口，疏放第一液体的液 滴，从而将液滴注入到下通道中的下沉降流中；以及
[0017]-将来自水平通道的沉降流通过排放开口排放到沉降体积内。
[0018] 通过在多个通道上分布入口流，实现了便于第一液体的液滴与第二液体的连续相 分离的流型。每个通道运送在第二液体的连续相内包含第一液体的液滴的乳液的沉降流。 由于第一液体的液滴具有比周围第二液体更高的质量密度，在通道内的沉降流使乳液的给 定流体元素从进给开口在水平方向朝向排放开口前移时，液滴在重力的影响下逐渐下降。 在第一液体的液滴已到达给定通道的底部后，疏放孔口允许在向下方向从给定通道移除这 些液滴，同时第二液体的流沿着通道在水平方向被更远地引导。由于堆叠布置的结果，从上 通道移除的液滴被注入到上通道下方的下通道内，即，第一液体实际上被添加到在下通道 中流动的乳液。但是，通过组合（聚结）在第二液体中分散的第一液体的液滴，液滴注入与 约束通道中的流量的组合导致液滴生长。在下通道中的液滴可同样下沉到该通道的底部， 并且可从那里疏放并且注入到位于下通道下方的另外的通道内，且以此类推。由此，在乳液 从进给开口前移到排放开口时，通过从上通道疏放第一液体并且向该堆叠的下通道中的乳 液逐渐地增补从上通道疏放的第一液体而实现了第一液体与第二液体的第一分离。同时， 由于液滴的聚结生长，总液滴大小也可逐渐地增加。最后，从堆叠通道在其排放开口处排放 水平流到共同沉降体积内，其中排放的流体已经在坚直方向表现出显著的浓度梯度，使得 与沉降体积的上部相比，更高浓度的第一流体被注入到沉降体积的底部。由此，实现了分离 过程提高的效率。而且，在排放开口处所排放的液滴增加的大小还可进一步提高沉降体积 中重力分离的效率。
[0019] 最后，当积聚了给定量的第一液体时，通过从沉降体积底部移除第一液体并且从 沉降体积的顶部抽出第二液体的输出流而使得流体彼此分离。通常，以对应于入口处的第 二液体的局部入口流率的速率持续地抽出第二流体，使得该过程可以以流通方式来执行。 在某些实施例中，也可能从沉降体积的底部持续地疏放第一液体。
[0020] 水平通道的堆叠用作流分布器。优选地，通道和入口歧管被配置成在基本上所 有水平通道上基本上均匀地分布从入口接收的流体流，因此，确保了在通道中对所有流体 元素处理基本上相同的停留时间，或者仅最小化或至少缩短在处理停留时间中的任何分散 度。
[0021] 进一步优选地，通过设置大于入口的横截面积的坚直通道的总横向截面面积，与 入口流速度相比，对于该装置的给定处理量，沉降通道的流动速率减小。
[0022] 有利地，根据本发明的优选实施例，该装置用于从烃流体移除水，其中，非连续相 为水并且连续相为烃流体，例如燃料或油。
[0023] 另外，根据用于分离第一液体与第二液体的装置的一个实施例，该布置在将入口 流分布于多个坚直堆叠的水平沉降流上之前，还包括使乳液通过过滤介质以移除微粒污染 物和/或通过聚结介质，从而促进将第一液体聚结为液滴的步骤。通过在沉降步骤之前添 加过滤步骤和/或聚结步骤，因此提高了分离效率。滤出微粒污染物改进了聚结和随后的 液滴生长效率。使乳液通过聚结介质通常增加平均液滴大小或者至少起始聚结以增加在沉 降步骤中作为输入转移到沉降流的乳液的液滴大小。
[0024] 另外，根据用于分离第一液体与第二液体的布置/装置的一个实施例，过滤介质 还充当聚结介质。由此，实现了用于执行过滤和聚结步骤的紧凑和高效配置。合适介质的 示例包括例如包含纤维素纤维的已知的过滤介质，例如在上文中所提到的那些。
[0025] 根据本发明的另一方面，通过一种用于分离第一液体与第二液体的重力分离装置 实现了本发明的目的，第一液体形成乳液的非连续相并且第二液体形成乳液的连续相，其 中第一液体具有比第二液体更高的比重，分离装置包括：外壳，其具有用于接收乳液的入 口；沉降体积；出口，其用于从沉降体积的顶部抽出第二液体；以及，废液端口，其用于从沉 降体积的底部移除积聚的第一液体，其中分离装置包括多个通道，每个通道从进给开口水 平延伸到排放开口，其中进给开口中的每一个经由入口歧管与入口连通，以便将从入口接 收的流体流分布于多个通道中，其中排放开口中的每一个通往沉降体积，从而迫使从入口 到沉降体积的流体流动通过通道，并且其中，通道坚直地一个堆叠于另一个上方，坚直相邻 的通道通过在分隔壁中穿孔的疏放孔口连接到彼此，分隔壁使通道在坚直方向彼此分隔。
[0026] 待处理的乳液在入口处接收。从入口，将乳液传递到入口歧管，其通过入口歧管分 布到水平通道以进行处理。优选地，入口歧管在基本上所有通道上均匀地分布从入口接收 的流体流。在通道中处理之后，通过水平通道中的排放开口将流体排放到共同的沉降体积 内。在将乳液分成至少两相后，通过连接到沉降体积顶部并且通常布置于外壳顶部的出口 抽出第二液体，并且通过连接到沉降体积底部并且通常布置于外壳底部中的废液端口移除 第二液体。
[0027] 入口歧管和出口歧管仅通过通道与沉降体积流体连通，S卩，从入口进给到分离装 置的任何流在到达沉降体积之前必须经由入口歧管通过坚直堆叠的通道。由此，在沉降体 积中执行实际沉降之前引入额外沉降/聚结步骤。水平堆叠的通道使流分层，而连接水平 通道的孔口允许第一流体在第二流体的总分层（stratify)水平流中沉向底部，从而利用 第一液体的液滴来增补分层流的下部。通过疏放孔口将第一液体的液滴注入到本身运送第 一液体的液滴的第二液体的受约束的水平流内，可增加液滴碰撞，从而促进了第一液体液 滴的聚结生长。在分层流沿着水平通道堆叠移动时，在分层流的上部中的第一液体的浓度 降低，而在流的下部中的第一流体的浓度相对应地增加，并且液滴大小增加，水平通道堆叠 的排放开口在坚直方向分布，使得具有较低的第一液体浓度的上通道输出被直接进给到沉 降体积的上部，并且具有更高第一液体浓度的下通道输出被直接进给到沉降体积的下部。 因此向沉降体积充注第一液体和第二液体的分层的浓度分布，其中第一液体积聚在底部， 而第二液体积聚在顶部。由此，改进了沉降装置的分离效率。
[0028] 有利地，根据一实施例，通道堆叠高度基本上匹配沉降体积高度以改进从水平通 道到沉降体积的分层浓度分布的转移/注入。
[0029] 从通道尺寸和通道总数，能确定在堆叠中的通道的总截面积。优选地，总截面积 大于入口截面，以便减小在水平通道中分布流的流动速度。因此，对于给定入口流率，增加 了用于处理分离装置中乳液的流体元素的平均停留时间，因为增加了重力分离装置的总体 积。
[0030] 由给定时段的平均入口流量决定了分离装置的平均处理量。由分离装置处理流体 元素的平均停留时间可被确定为在给定时段分离装置中存在的平均流体量除以该时段的 平均入口流量。对于给定标称/平均入口流量，可将平均停留时间的上限估计为可用于液 体的分离装置的内部体积除以标称/平均入口流量。
[0031] 根据一个实施例，水平通道可包括多组通道，每组形成独立于一个或多个其它坚 直堆叠水平通道组工作的单独坚直堆叠。
[0032] 有利地，根据一个实施例，堆叠在彼此顶部上的通道的数量为至少5,替代地至少 或大约10,替代地至少或大约15,替代地至少或大约20,或者大约25。增加通道数量提高 了分层效果。另一方面，减小的通道截面导致增加的流动阻力。对于给定堆叠高度，用于通 道数量的有利上限可从在分离装置两端的压降不应超过预定设计规范的条件导出。
[0033] 另外，根据分离装置的一个实施例，入口歧管为坚直延伸的中心腔/内孔，通道绕 坚直延伸的中心腔/内孔布置以从中心入口歧管处的进给开口在向外方向上延伸到沉降 体积处的排放开口，沉降体积布置于通道周围。沉降体积也充当收集从所有水平通道输出 的沉降流的出口歧管。有利地，外壳的内壁限定沉降体积的外边界，并且通道堆叠的外包络 限定沉降体积的内边界。另外有利地，外壳具有在水平面中的圆形截面。
[0034] 另外，根据分离装置的一个实施例，通道围绕中心入口歧管螺旋缠绕。通过使通道 围绕入口歧管螺旋，其中进给开口在中心处并且排放开口在周围，实现了紧凑的装置。对于 通道堆叠的给定外尺寸，增加了通道长度。
[0035] 另外，根据分离装置的一个实施例，通道的螺旋匝数为至少2,优选地至少3,替代 地至少4或至少5。对于给定标称入口流率，通过增加通道长度而不减小通道截面，增加了 停留时间，从而提高了分离效率。增加的通道长度导致通道增加的流动阻力。通道长度的 上限可再次根据从入口到出口测量的流通操作中分离装置两端最大可接受的压降的预定 目标来确定。有利地，根据一个实施例，通道长度为至少0.5 m;至少1 m;或至少2 m。
[0036] 另外，根据分离装置的一个实施例，每个通道具有一定横向截面面积，具有在横向 坚直方向的通道高度和在横向水平方向的通道宽度，其中通道高度为至少1 _，至少2 _， 至少5 mm,或至少10 mm,并且优选地，小于20 mm,或小于15 mm和/或其中，通道宽度为 至少1 mm,至少2 mm,至少5 mm,或至少10 mm,并且优选地，小于40 mm,或小于30 mm,或 小于20 mm,或小于15 mm。有利的通道高度可为至少或大约1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm、 6 mm、7 mm、8 mm、9 mm或10 mm。有利的通道高度优选地小于或大约40 mm、30 mm、20 _ 或15謹。有利的通道宽度可为至少或大约1謹、2謹、3謹、4謹、5謹、6謹、7謹、8謹、9 mm或10 mm。有利的通道高度优选地小于或大约40 mm、30 mm、20 mm或15mm。
[0037] 另外，根据分离装置的一个实施例，连接上通道与坚直相邻下通道的疏放孔口具 备从孔口的上游边缘或至少从孔口的上游边缘向下突出到下通道内的套环。紧跟突出部， 套环更快速地将液滴引导至它们被注入的下通道中的沉降流的底部，并且通过组合液滴而 促进了液滴生长。套环应定尺寸成不完全阻挡流动，即，套管的投影截面积必须小于其伸入 的下通道的截面积，如在下通道的横向截面中看出。优选地，套环的投影横向截面面积小于 其所伸入的通道的截面积或为其所伸入的通道的截面积的大约50%。优选地，套环的高度小 于其所伸入的通道的高度。在至少一个，优选地全部通道或基本上全部通道中的至少某些， 优选地全部疏放孔口或基本上全部疏放孔口可具备这样的套环。
[0038] 有利地，疏放孔口根据预定标称最小液滴大小来定尺寸。一般而言,最小孔口尺寸 应当对应于或超过预定标称最小液滴大小。通常，在通道的横向中的孔口宽度在该方向中 在所述通道宽度的50%与100%之间。
[0039] 有利地，根据一个实施例，孔口宽度，即在通道的横向水平方向中观看的孔口尺寸 小于通道宽度，和至少大约预定标称最小液滴大小，例如，大约数毫米，例如至少或大约1 mm，替代地至少或大约2 mm，替代地至少或大约3 mm。有利地，根据另一实施例，孔口长度， 即如沿着通道轴向在轴向观看的孔口尺寸，为至少大约预定标称最小液滴大小，例如大约 数毫米，至少或大约1 mm，替代地至少或大约2 mm,替代地至少或大约3 mm。优选的孔口形 状在通道的轴向是细长的，即，孔口长度大于孔口宽度，例如为孔口宽度的至少1.2倍、至 少1. 5倍或大约2倍。
[0040] 有利地，根据一个实施例，在通道中疏放孔口的总面积小于由通道所覆盖的总坚 直投影面积的50%、40%、30%、20%、10%、5%或2%。有利地，根据再一实施例，每个通道的孔口 数量可为至少或大约2、5、10、20或50。与给定通道的总面积和/或每个通道的孔口总数相 t匕，疏放孔口的总面积的百分率应被配置为以便维持第二液体的分层水平流，同时提供充 分的面积来通过孔口下沉而疏放第一液体。
[0041] 另外，根据分离装置的一个实施例，通道被设置为放置于外壳内侧的插件，插件形 成为通道板的堆叠，每个通道板包括用于使坚直相邻的通道彼此分隔的水平分隔壁，每个 通道板还包括限定在水平方向的通道的坚直突出侧壁，其中，疏放孔口设置于水平分隔壁 中侧壁之间。由此，通道堆叠可易于整合到分离器装置的外壳中。堆叠的板配置易于组装， 从而降低了生产成本。如果需要任何检查或维护，堆叠也可易于再次拆卸。
[0042] 另外，根据分离装置的一个实施例，该分离装置还包括：过滤和/或聚结级，其布 置于外壳内侧在外壳入口与入口歧管之间。通过将三个级布置于同一外壳内，实现了紧凑 的分离装置，其中在同一装置内在随后的级内执行多达三个步骤：过滤级、聚结级和沉降 级。分离装置外壳总是包括沉降级，沉降级具有入口歧管、沉降体积和从入口歧管延伸到沉 降体积的水平通道。过滤级和/或聚结级布置于外壳入口与入口歧管之间以便在将乳液经 由入口歧管进给到水平通道之前迫使从入口接收的流动液体通过过滤级和/或聚结级。优 选地，这些级在外壳中组合使得在入口处接收的乳液的入口流被过滤和/或经受第一聚结 步骤之后紧接着将乳液进给到入口歧管。在其中分离装置外壳包括过滤级和聚结级的实施 例中，过滤级和聚结级可有利地在单个过滤插件中与既留住微粒污染也促进第一液体聚结 的介质（例如用于油包水的乳液的纤维素材料）组合。否则，过滤级和聚结级可为单独的。 在后一种情况下，聚结级布置于过滤级的下游，如在从入口到入口歧管的流动方向上观看。
[0043] 如上文所提到的那样，滤出微粒污染物改进了聚结和随后液滴生长的效率。而且， 通过在使乳液传递到沉降级的水平通道之前执行聚结步骤，开始聚结并且通常增加在乳液 中的第一液体的液滴。因此，促进了随后第一液体的液滴的聚结和沉降级中的两种液体的 分离。通过给定过滤级和/或聚结级与沉降级的这种组合，可实现分离装置改进的沉降效 率。
【专利附图】
【附图说明】
[0044] 在下文中，参考例示实施例进一步解释了本发明。附图示出了 ：
[0045] 图1示意性地示出了根据一个实施例的螺旋通道的顶视图，
[0046] 图2示意性地示出了根据图1的螺旋通道堆叠的截面图，
[0047] 图3示意性地示出了根据一个实施例的重力分离装置的局部剖视的侧视图，
[0048] 图4示出了根据另一实施例的分离装置的局部组件的截面图；以及
[0049] 图5示出了根据一个实施例用于分离第一液体与第二液体的装置的执行步骤的 图解视图。
[0050] 附图标记
[0051] A 第一液体
[0052] B 第二液体
[0053] E 乳液
[0054] a, b, c, 堆叠序号
[0055] 100 水平通道
[0056] 101 进给开口
[0057] 102，202 中心空隙/内孔
[0058] 103 排放开口
[0059] 104, 204 周围表面
[0060] 105 通道板
[0061] 106 凹槽
[0062] 107 侧壁
[0063] 108 水平分隔壁
[0064] 110 孔口
[0065] 111 套环
[0066] 200 坚直堆叠
[0067] 300 外壳
[0068] 301, 401 入口
[0069] 310, 410 上外壳部
[0070] 311, 411 过滤/聚结元件
[0071] 312, 412 周围表面
[0072] 313, 413 中心内孔
[0073] 314, 414 周围体积
[0074] 320, 420 下外壳部
[0075] 324，424 沉降体积
[0076] 330, 430 废液端口
[0077] 331, 431 出口
[0078] 350, 450 中心组装轴
[0079] 402 盖座
[0080] 403 分隔板
[0081] 404 凹部
[0082] 500 过程
[0083] 501 输入
[0084] 510 第一级
[0085] 511 过滤步骤
[0086] 512 聚结步骤
[0087] 520 第二级
[0088] 521 水平流分层步骤
[0089] 522 沉降步骤
[0090] 530 废液
[0091] 531 输出。
【具体实施方式】
[0092] 图1示出了水平通道100的顶视图。图2以截面侧视图示出了沿着图1中的线 π-ll所观看的水平通道100的坚直堆叠 200。参考图1和图2,通道100从在中心空隙102 处的进给开口 101延伸到周围104处的排放开口 103。中心空隙102形成堆叠200的中心 内孔202,中心内孔202充当用于从堆叠通道100的进给开口 101进给堆叠通道100的入口 歧管。通道100的周围104形成坚直堆叠200的周围表面204。通道100绕中心空隙102 以螺旋三匝。但是，根据所希望的通道100的长度、中心空隙102的直径、通道的宽度、即其 在横向水平方向上的尺寸和/或对于坚直堆叠200的周围直径的任何约束，可设想到大于 一匝的任何整数或非整数的匝数。
[0093] 有利地，通过堆叠多个水平板105 (在图2中以a-h排序）来形成通道100的坚直 堆叠200,水平板105在顶侧上包括由向上突出的侧壁107限定的凹槽106和/或在板105 的底侧上包括由向下突出的侧壁限定的相对应的凹槽（未图示）。板105 (a-h)各具有中 心空隙102,中心空隙102在坚直对准的水平板105 (a - h)中形成坚直堆叠200的中心内孔 202。坚直相邻通道通过在分隔壁108中穿孔的疏放孔口 110连接，分隔壁108使由坚直相 邻板105(a/b, b/c…，g/h)形成的坚直相邻的通道100在坚直方向彼此分隔。在分隔壁 108中的疏放孔口 110可具备从相应上通道105(a，c···，h)的底部向下突出到坚直相邻 的下通道100 (b, c…，h)内的套环111。
[0094] 图3示意性地示出了根据一实施例的重力分离装置的截面侧视图并且具备如在 上文中参考图1和图2所描述的堆叠的通道插件。参考图3,水平通道100的坚直堆叠200 可作为流分层插件放置于外壳300内侧，从而在入口 301处接收乳液（E)流。在入口（301) 处接收的乳液（E)包括作为乳液的非连续相的第一流体（A)和作为乳液（E)的连续相的第 二流体（B)，其中第一流体（A)具有比第二液体（B)更高的比重。在外壳300内侧，处理乳 液（E)以分离第一液体（A)与第二液体（B)，使得第一液体（A)可通过废液端口 330移除， 而第二液体（B)可通过出口 331抽出。优选地，第二液体（B)以连续流抽出，使得分离装置 可以以流通方式操作。在入口 301处接收的乳液（E)还可包含污染物，例如在乳液（E)中 分散的小粒子。用于分离第一液体（A)与第二液体（B)的装置因此可有利地包括带过滤和 /或聚结元件311的第一级，用于在第二级中对流体（A, B)进行重力分离之前留住这样的 污染物。
[0095] 有利地，过滤/聚结元件311放置于外壳300的上部310中和由水平通道100的坚 直堆叠200形成的流分层插件的上游。入口 301放置于过滤/聚结元件311的上游，在与 限定于上外壳部310的内侧与过滤/聚结元件311的周围输入侧312之间的周围体积314 流体连通的外壳300的上部310中。周围体积314在过滤/聚结元件311的周围在整个输 入侧312上分布入口流。过滤/聚结元件311被配置成从周围输入侧312接收输入流体， 处理流体以在过滤器中留住污染物和/或开始/刺激第一液体（A)的液滴的聚结，并且将 滤出液排放到中心内孔313，其中在过滤/聚结元件的输出侧上的滤出液也通常包括在连 续相⑶中分散的液滴（A)。
[0096] 重力分离级放置于外壳300的底部320中。重力分离级包括由水平通道100的坚 直堆叠200形成的流分层插件和限定为外壳300的底部320内侧与通道堆叠200的周围之 间在通道堆叠200周围的护套的周围布置的沉降体积324。上外壳部310的周围体积314 和下外壳部320的周围布置的沉降体积324彼此分离，使得上部310仅通过中心内孔313、 202与下部320连通，中心内孔313、202相对于彼此放置成轴向对准。因此待处理的乳液 (E)流从入口 301进入外壳300 ;流经由周围体积314并且通过过滤/聚结元件311传递到 过滤/聚结元件311的中心内孔313内。从过滤/聚结元件311的中心内孔313,流转移 到水平通道100的坚直堆叠200的中心内孔202。中心内孔202充当入口歧管以通过通道 的相应进给开口 101同时并行地进给水平通道。在通道堆叠200的内侧，流分层为通过相 应水平通道100的第二流体（B)的水平子流，而允许第一液体（A)的液滴通过设置于坚直 相邻通道之间的疏放孔口 110而朝向堆叠底部下降。因此在坚直堆叠200的周围204排放 的水平子流在坚直方向上具有浓度梯度，其中更高浓度的第一流体（A)在下部区域而相对 应较低浓度的第一流体（A)在上部区域中。因此，第一流体（A)积聚在沉降体积324的底 部，其可从那里通过废液端口 330移除。第二流体（B)积聚在沉降体积324顶部中第一流 体（A)的顶部，其可从那里通过出口 331抽出。总组件被拧紧并且由中心轴350保持在一 起。
[0097] 图4示出了根据本发明预期用于从油（连续相，第二液体）分离水（分散相，第一 液体）的装置的另一实施例的局部组件的坚直截面图，其中外壳顶部410的盖从其座402 移除。入口 401设置于外壳的顶部410中并且与由上外壳部410(包括移除的盖）的内表 面和过滤/聚结元件411的周围表面412限定的周围体积414连通。从入口接收的流体经 由周围体积414分布于周围表面412上并且通过过滤/聚结元件411。包括在第二液体中 分散的第一液体的液滴的滤出液在中心内孔413中接收，中心内孔413与坚直组装轴450 同轴，并且在坚直组装轴450的方向上在轴向转移到布置于外壳底部420中的重力分离级。 外壳420的底部形成沉降体积424,其包括连接到沉降体积424上部区域的油出口 431，和 在沉降体积424的底部用于水的废液端口 430。在外壳顶部410中的周围体积414和在底 部420中的沉降体积424由搁置于凹部404上的分隔板403而彼此分离。过滤/聚结元件 411布置于分离板403的顶部并且仅通过中心内孔413和在分隔板403中的相对应的中心 空隙与外壳的底部420连通。水平通道100的坚直堆叠200从分隔板403悬挂以伸入到沉 降体积内。水平通道100围绕坚直堆叠200的中心内孔202螺旋。坚直堆叠200的中心内 孔202与过滤/聚结元件411的中心内孔413在轴向对准并且在底部密封。从过滤/聚结 元件411的上中心内孔413转移到坚直堆叠200的下中心内孔202的流体因此在到达沉降 体积424之前被迫通过水平通道100。水（第一液体）积聚在沉降体积底部并且可通过废 液端口 430移除。油（第二流体）积聚在水的顶部并且可通过出口 431抽出，优选地以持 续流动以便以流通方式来操作分离装置。
[0098] 图5示出了使用根据本发明的一个实施例的过程对乳液（E)例如被水污染的油进 行处理的图。过程500包括接收乳化为第二液体（B)的连续相中的非连续相的第一液体（A) 的输入501，其中第一液体（A)与第二液体（B)相比具有更高的相对密度。作为输入501 被接收的乳液（E)可包括另外的污染物，例如微粒污染物。有利地，因此在第一级510中， 乳液通过过滤步骤511，以便移除这样的微粒污染物。在聚结步骤512处，刺激由第一液体 (A)形成的非连续相的聚结，例如通过与聚结介质相互作用。在有利实施例中，在同一过滤 /聚结元件中执行过滤步骤511和聚结步骤512,其中元件的材料充当过滤介质和促进第一 液体（A)聚结的聚结介质。在第一级510中聚结512之后，第一液体（A)的液滴在第二液 体（B)中分散。然后将这样预处理的乳液从第一级510传递到第二级520,在第二级520执 行实际重力分离。第二级520包括流分层步骤521，其中将在这里经由第一级510接收的乳 液的入口流在多个坚直堆叠的水平通道上分布而使流分层。通道配置成维持第二流体（B) 的基本上均匀分布的水平流，而使坚直相邻通道彼此连接的疏放孔允许非连续相（第一液 体，A)的液滴在重力驱动下通过疏放孔朝向连续相（第二液体，B)的分层流的底部下降。 在其下降时，第一液体（A)的液滴与第一液体（A)的其它液滴组合，并且因此大小增长。在 沉降体积中的随后的沉降步骤522,第一液体（A)最后作为在第二液体（B)下方的单独相积 聚，使得第二液体（B)的输出531可从第一液体与第二液体之间的相分离界面上方的沉降 体积顶部抽出，并且第一液体（A)的废液530可从沉降体积的底部排放。
【权利要求】
1. 一种用于分离第一液体（A)与第二液体（B)的重力分离装置，所述第一液体（A)形 成非连续相并且所述第二液体（B)形成乳液（E)的连续相，其中，所述第一液体（A)具有比 所述第二液体（B)更高的质量密度，所述分离装置包括：外壳（300)，其具有用于接收所述 乳液（E)的入口（301，401);沉降体积（324，424);出口（331，431)，其用于从所述沉降 体积（324，424)的顶部抽出所述第二液体（B);以及，废液端口（330，430)，其用于从所述 沉降体积（324，424)的底部移除积聚的第一液体（A)，其特征在于，所述分离装置包括多 个通道（100)，每个通道（100)从进给开口（101)水平延伸到排放开口（103)，其中，所述进 给开口（101)中的每一个经由入口歧管（202)与所述入口（301，401)连通，以便将从所述 入口（301，401)接收的流体流分布于所述多个通道（100)中，其中，所述排放开口（103) 中的每一个通往所述沉降体积（324，424)，从而迫使流体从所述入口（301，401)流到所 述沉降体积（324，424)以通过所述通道（100)，并且其中，所述通道（100)坚直地一个堆 叠于另一个上方，坚直相邻的通道（100 a/b，b/c，…，g/h)通过在分隔壁（108)中穿孔 的疏放孔口（110)而彼此连接，所述分隔壁（108)使所述坚直相邻的通道（100 a/b，b/c， …，g/h)在坚直方向上彼此分隔。
2. 根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述入口歧管（202)为坚直延伸的 中心腔/内孔，所述通道（100)绕所述坚直延伸的中心腔/内孔布置以从所述中心入口歧 管（202)处的进给开口（101)在向外方向上延伸到在所述沉降体积（324，424)处的排放 开口（103)，所述沉降体积（324，424)布置于所述通道（100)周围。
3. 根据权利要求2所述的分离装置，其特征在于，所述通道（100)绕所述中心入口歧管 (202)螺旋缠绕。
4. 根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于，所述通道（100)的螺旋匝数为至少 2,优选地至少3,替代地至少4或者至少5。
5. 根据前述权利要求中的任一项所述的分离装置，每个通道（100)具有一定横向截面 面积，其中，通道高度沿横向坚直方向并且通道宽度沿横向水平方向，其中，所述通道高度 为至少1 mm，至少2 mm,至少5 mm,或至少10 mm,并且优选地，小于20 mm,或小于15 mm, 和/或，其中，所述通道宽度为至少1 mm，至少2 mm,至少5 mm,或至少10 mm,并且优选地， 小于 40 mm、30 mm、20 mm，或小于 15 mm〇
6. 根据权利要求1-4中的任一项所述的分离装置，其特征在于，连接上通道（100 a， b，…，g)与坚直相邻下通道（100 b，c，…，h)的疏放孔口（110)具备套环（111)，所述 套环（111)从所述孔口（110)的至少上游边缘向下突出到所述下通道（l〇〇b，c，…，h) 内。
7. 根据权利要求1-4中的任一项所述的分离装置，其特征在于，所述通道（100)被设置 为放置于所述外壳（300)内侧的插件（200)，所述插件形成为通道板（105)的堆叠，每个通 道板（105)包括用于使坚直相邻的通道（100 a/b，b/c，…，g/h)彼此分隔的水平分隔 壁（108)，每个通道板（105)还包括用于限定在所述水平方向的所述通道（100)的坚直突出 的侧壁（107)，其中，所述疏放孔口（110)设置于所述水平分隔壁（108)中所述侧壁（107) 之间。
8. 根据权利要求1-4中的任一项所述的分离装置，其特征在于，所述分隔装置还包括 布置于所述外壳内侧在所述外壳（300)的入口（301，401)与所述入口歧管（202)之间的 过滤和/或聚结级（311，411)。
9.根据权利要求8所述的分离装置，其特征在于，所述过滤介质也充当聚结介质。
【文档编号】B01D17/025GK203886239SQ201320716199
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2012年11月15日
【发明者】C.A.詹森 申请人:C·C·詹森有限公司