[发明专利]流体净化系统

说明书

本发明是美国专利第169，981号，1988年3月18日提出申请的分案申请和部分继续。

本发明涉及从烃类流体中除去腐蚀性污染物的方法和设备。尤其，本发明涉及从卤代烃和烃类流体中除去污染物。

在汽轮机以及往复式发动机中燃烧的燃料中存在的钠、硫和其它腐蚀性污染物会引起昂贵的维持费用和缩短发动机寿命等问题。汽轮（发动）机的燃料污染问题业已在陆地和海洋装备，尤其在中东一带的装备中被发现了。燃料污染值得注意的问题也从用于推动船舶前进的汽轮（发动）机中查看到了。燃料污染导致了汽轮（发动）机部件的腐蚀，尤其在高温操作时。高温腐蚀是由于钒、钠和钾的存在而引起的。在发动机操作过程中，这些元素形成了化合物，它们在组件上形成了沉淀，溶解涂覆层，并且使这些部件易于受到硫化作用的侵蚀。烃类流体，诸如用作为液压流体的那些，以及卤代烃也含有这类腐蚀性的污染物。

通常，烃类流体的精制者采用各种方法以从中间馏分烃类中除去硫和金属离子污染，其基本的过程是首先用水（水蒸气）处理烃。水被用来从烃类中抽提出水溶性污染物。然后采用离心法、水聚结技术、被动重力（沉降）法和过滤法除去水及与水在一起的污染物。这些多步方法存在固有的低效性，且水、硫和金属污染要降低至符合标准和燃料用户的技术要求的水平通常是困难的和费用昂贵的。

一旦在精炼厂净化后，中间馏分烃类通常在去使用地点途中再次被污染。盐的或污染的水通常在运输和贮藏过程中与中间馏分烃类和卤代烃流体共混。中间馏分燃料的用户，如操作汽轮（发动）机的那些用户，必须持有专门的燃料处理和净化设备以防止其发动机免遭损坏。大多数汽轮（发动）机的制造商均特别指明了对液体燃料纯度的要求。要求汽轮（发动）机燃料，如液体石油气、直馏轻汽油馏分、直馏重汽油馏分、煤油、柴油机燃料和粗柴油中含有少于1%（重量）的游离水和少于0.1份/百万份（ppm）的钒、钠、钾、钙和铅。铜的量必须低于0.02份/百万份（ppm）。因而，这些发动机燃料必须经历净化过程以向用户保证内（燃）临界状态的发动机部件的损坏变得最小。

已有的净化技术通常包括在精制阶段和在使用地点进行中间馏分燃料纯化的多级步骤。这类已有技术，如离心法、聚结法，被动重力沉降法和过滤法不总是能有效地从烃中分离出水和污染物。一个尤其困难的分离问题是由在水和烃相之间油/水界面引起的。离心法和被动重力沉降技术不能有效地处理该界面，且在水和油相之间常常出现一些交叉污染。聚结器只能在聚结作用变得很强烈（聚结器变成过功率）以前，通过带走水和停止运转而处理在石油烃中一定的最大的水体积。当然，通常的过滤法不能从烃类中完全分离出水。

本发明提供了一种简单有效的技术，其中任何来源的水是与烃类有意或无意地共混，且可采用一交叉流动空心纤维膜系统从烃类中被除去。

早先的采用空心纤维膜的交叉流动系统需要一个泵，它起着抵抗由泵出口和通向包括空心纤维膜在内的分离组件的进口之间的管道系统所产生的流体阻力的作用。从空心纤维的内侧到外侧的流体减量（例如，通过渗透）会引起体积和阻力的减小，该力被相继由空心纤维本身和在滞留液返回至系统的贮液器的过程中由管道系统所产生的阻力所平衡（抵消）。

污染的流体通过泵而被送入膜交叉式分离组件。渗透液将传送至发动机或贮液器，滞留液则再循环回至开口式贮液器中。排出贮液器中沉积的污染物。贮液器应馈入污染流体管线再直接地泵送入膜交叉式分离组件以再循环和进一步净化。

业已发现，空心纤维膜可有效地作为半渗透膜用于血液透析器的分离器件中。这些透析膜被用于人工肾透析器中。欲透析的血液经空心纤维芯内流过，而透析液则从纤维的外表面向外流出。通过透析，即通过空心纤维壁后，杂质从血液中被除去。杂质溶解于流动的透析液中，透析液将其带出透析器，而纯化后的血液则返回到病人体内。Porter等人的美国专利第4，288，494（1981年9月8日公开）和4，333，906（1982年6月8日公开）中，本发明者在这些专利中均是共同发明人，上述每项专利都涉及了这种空心纤维，尤其可在血液透析器中使用。