一种过滤箱和具有过滤箱的可收回水下过滤模块的制作方法

本发明涉及一种水下(subsea)过滤箱和具有此类水下过滤箱的可收回(retrievable)水下过滤模块。该水下过滤器模块特别适用于与为此类水下过滤器模块设有专用区域的水下基盘(subsea template)一起使用。

背景技术：

1、该水下过滤箱和可收回水下过滤模块特别用于淡化处理，该淡化处理利用反渗透膜(ro-membranes)和静水压(hydrostatic pressure)，以完全或部分地对海水加压通过反渗透膜。

2、在水下使用具有膜的压力容器还降低了压力容器所需的额定压力(pressurerating)，因为压力容器内部和外部之间的压力差减小了。

3、在过滤领域，空间可能成为一个问题，本发明的目的是提供比先前的解决方案更紧凑的具有膜的压力容器的堆叠。由于空间可能有限，且因为通常需要大型支持船部署或回收大型基盘和模块，高度的空间需求会增加生产和安装成本，紧凑堆叠在水下模块中使用具有膜的压力容器时尤其有用。

4、反渗透(ro)膜可以放置在海水中的一定水深处，该水深提供大于渗透压(π)的静水压。在淡化处理中，可以利用大于π的静水压推动水分子通过ro膜，而不需要额外的压力。水下淡化有利之处在于，提供穿过ro膜的水流的泵可以位于ro膜的下游，因此该泵只泵送淡化水流，而不是全部海水流。

5、典型的反渗透膜压力容器具有透过物出口，透过物出口位于与入口相对的一个短边的中心处。这样的位置需要通向压力容器的端部，并且这种通路对压力容器的堆叠提出了特殊要求。本发明的目的之一是消除这种限制，以在压力容器堆叠中提供更大的灵活性。此外，本发明的水下过滤箱提供了紧凑的结构，其适合在水下模块中使用，并且可以作为多个压力容器和水下过滤箱配置的基础。

技术实现思路

1、本发明涉及一种水下过滤箱，水下过滤箱具有多个纵向压力容器，所述多个纵向压力容器形成至少一组纵向压力容器。每个压力容器包括膜、第一端部段和第二端部段。每个第一端部段包括第一侧面和第一端部段端面。每个第二端部段包括第二侧面和第二端部段端面。所述第一端部段端面背向(face away)第二端部段端面。

2、至少一个进料液入口位于所述第一端部段侧面上，至少一个截留物出口和至少一个透过物/滤液出口位于所述第二端部段侧面上。所述水下过滤箱包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板具有多个固定几何结构，每个所述固定几何结构均支撑第一端部段，所述第二支撑板具有多个固定几何结构，每个所述固定几何结构均支撑第二端部段；因此，所述多个压力容器中的每个压力容器均在第一支撑板的固定几何结构和第二支撑板的固定几何结构之间延伸。所述至少一组压力容器包括：至少一个入口压力容器，所述入口压力容器的所述第一端部段侧面设有至少一个液体出口；至少一个中间压力容器，所述中间压力容器的第一端部段侧面设有至少一个液体出口；至少一个透过物入口，所述透过物入口位于所述第二端部段侧面；至少一个截留物入口，所述截留物入口位于所述第二端部段侧面，与所述入口压力容器相邻并液体连接。一个末端压力容器，所述末端压力容器与所述中间压力容器相邻并液体连接。夹紧结构将所述第一支撑板和所述第二支撑板向所述多个压力容器夹紧。

3、该入口压力容器可以是5-端口压力容器，该末端压力容器可以是4-端口压力容器，该中间压力容器可以是6-端口压力容器。

4、该入口压力容器可以进一步包括：透过物/滤液出口，透过物/滤液出口位于第二端部段侧面；该末端压力容器则可以包括：截留物入口，截留物入口位于第二端部段侧面。

5、压力容器的进料液入口、截留物出口和透过物/滤液出口通过可拆卸的液体耦合件可以分别连接至相邻的压力容器的进料液出口、截留物入口和透过物入口。

6、该可拆卸的液体耦合件可以提供机械接头，该机械接头提供刚性连接，用于将纵向压力容器组中的各压力容器机械地彼此固定。

7、每个压力容器可以包括：透过物端盖，该透过物端盖密封压力容器的透过物侧。透过物端盖可以包括：透过物通道，该透过物通道固定至压力容器的透过物/滤液出口管的螺纹部分，该透过物通道具有管道形式的端盖附接支架，该端盖附接支架具有螺纹连接至透过物/滤液出口管的内螺纹，该透过物通道在侧面上具有端口，该端口允许透过物流出管道，该透过物通道将端盖固定至透过物/滤液出口管。

8、第一端部段端面可以平行于第二端部段端面。

9、膜可以是反渗透(ro)膜，水下过滤箱可能适用于水下淡化，其中，进料液为海水，截留物为浓盐水(brine)，透过物为淡水。

10、此外，本发明涉及一种可收回水下过滤模块，该可收回水下过滤模块具有至少一个如上所述的过滤箱，该可收回水下过滤模块包括多组纵向压力容器，该可收回水下过滤模块进一步包括：进料液入口集管，该进料液入口集管液体连接至每个入口压力容器的每个进料液入口。截留物集管液体连接至入口压力容器或末端压力容器之一上的每个截留物出口。透过物集管液体连接至入口压力容器或末端压力容器之一上的每个透过物/滤液出口。

11、过滤模块可以包括两个过滤箱，其中两个过滤箱的第一过滤箱位于第二过滤箱的顶部之上，由此第一过滤箱的每个压力容器的纵向中心线与第二过滤箱的压力容器的纵向中心线重合。

12、水下过滤模块可以进一步包括：水下淡化基盘，该水下淡化基盘具有可收回水下过滤模块区域，截留物出口管，该截留物出口管自淡化模块延伸，和透过物和服务管线，该透过物和服务管线自淡化基盘延伸至透过物接收设施。

13、此外，本发明涉及一种具有膜的纵向压力容器。第一端部段包括：第一侧面和第一端部段端面。第二端部段包括：第二侧面和第二端部段端面。第一端部段端面背向第二端部段端面。第一端部段侧面上设有至少一个进料液入口。第二端部段侧面上设有至少一个截留物出口和至少一个透过物/滤液出口。第一端部段侧面上设有至少一个进料液出口，第二端部段侧面上设有截留物入口(33)，第二端部段侧面上设置有透过物入口。

14、膜可以是反渗透(ro)膜，压力容器可以是淡化压力容器。

技术特征：

1.一种水下过滤箱，具有多个纵向压力容器(1)，所述多个纵向压力容器形成至少一组纵向压力容器，其中，每个压力容器(1)包括膜、第一端部段(17)和第二端部段(6)；

2.根据权利要求1所述的水下过滤箱，其特征在于，所述入口压力容器(15)是5-端口压力容器，所述末端压力容器(14)是4-端口压力容器，所述至少一个中间压力容器(16)是6-端口压力容器。

3.根据权利要求2所述的水下过滤箱，其特征在于，所述入口压力容器(15)进一步包括透过物/滤液出口(4)，所述透过物/滤液出口(4)位于所述第二端部段侧面(24)上，所述末端压力容器(14)包括截留物入口(33)，所述截留物入口(33)位于所述第二端部段侧面(24)上。

4.根据权利要求1所述的水下过滤箱，其特征在于，一压力容器的所述进料液入口(2)、所述截留物出口(3)和所述透过物/滤液出口(4)通过可拆卸的液体耦合件(18)分别连接至一相邻的压力容器的所述进料液出口(32)、所述截留物入口(33)和所述透过物入口(34)。

5.根据权利要求4所述的水下过滤箱，其特征在于，所述可拆卸的液体耦合件(18)提供机械接头，所述机械接头提供刚性连接，用于将纵向压力容器组中的各压力容器机械地彼此固定。

6.根据上述任一权利要求所述的水下过滤箱，其特征在于，每个所述压力容器包括透过物端盖(30)，所述透过物端盖(30)密封压力容器(1)的透过物侧，所述透过物端盖(30)包括透过物通道(31)，所述透过物通道(31)固定至压力容器的透过物/滤液出口管(38)的螺纹部分，从而将所述端盖(30)保持至所述透过物/滤液出口管(38)，所述透过物通道(31)具有管道形式的端盖附接支架(36)，所述端盖附接支架(36)具有螺纹连接至所述透过物/滤液出口管(38)的内螺纹，所述透过物通道(31)在侧面具有端口，所述端口允许所述透过物流出所述管道。

7.根据上述任一权利要求所述的水下过滤箱，其特征在于，所述第一端部段端面可以平行于所述第二端部段端面。

8.根据上述任一权利要求所述的水下过滤箱，其特征在于，所述膜是反渗透(ro)膜，其中，所述水下过滤箱适用于水下海水淡化，其中，所述进料液为海水，所述截留物为浓盐水，所述透过物为淡水。

9.一种可收回水下过滤模块，具有至少一个权利要求1-8任一所述的水下过滤箱，所述可收回水下过滤模块包括多组纵向压力容器(1)，还包括：

10.根据权利要求9所述的可收回水下过滤模块，其特征在于，包括两个水下过滤箱，其中，所述两个水下过滤箱的第一水下过滤箱位于第二水下过滤箱的顶部上，由此所述第一水下过滤箱的每个压力容器的纵向中心线与所述第二水下过滤箱的压力容器的纵向中心线重合。

11.根据权利要求9或10所述的可收回水下过滤模块，其特征在于，还包括：

12.一种纵向压力容器(1)，包括：

13.根据权利要求12所述的纵向压力容器(1)，其特征在于，所述膜是ro-膜，并且所述压力容器是淡化压力容器(1)。

技术总结
本发明涉及一种水下过滤箱，该水下过滤箱具有多个压力容器1，多个压力容器1形成至少一组纵向压力容器。第一支撑板7和第二支撑板8包括多个固定几何结构20，每个固定几何结构支撑压力容器的端部段17,6。多个压力容器中的每一个均在第一支撑板的固定装置和第二支撑板上的固定装置之间延伸。每组压力容器包括：至少一个入口压力容器、与中间压力容器16相邻且与其液体连接一个末端压力容器14、以及过滤箱框架，该过滤箱框架将第一支撑板7和第二支撑板8夹紧至多个压力容器。还公开了过滤模块，该过滤模块具有至少一个过滤箱。

技术研发人员：莫滕·哈娜,汤姆·冈纳尔·欧姆伯格,乔·杰恩斯莱滕,比阿特丽斯·加西亚·费尔南德斯
受保护的技术使用者：沃特艾斯有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15