CN106659954A - 固体/流体分离装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种固体/流体分离模块和设备能够处理固体/流体混合物以产生具有高于50％固体含量的经过滤质量。提供了一种具有叠置过滤板和凹入每个过滤板的面内的过滤通路的过滤器单元。

Description

固体/流体分离装置及方法

技术领域

本披露广义上涉及固体/流体分离设备和用于分离不同类型的固体/流体混合物的方法。此外，本披露涉及旋转式压机，特别是经改进的螺杆压机、装置，这些压机、装置可以用于各种各样的具有不同密度、固体含量和多种类型固体和流体或液体的固体/流体混合物和浆料的分离。

发明背景

已知通过固体/流体分离来处理固体/流体混合物的多种不同工艺。它们通常需要大量滞留时间和高压力，有时需要高温。常规流体/固体分离装备对于实现高的固体/流体分离率和具有低液体含量的分离出的固体而言不是令人满意的。

包括洗涤并且随后在压力下集中液体浆料的工艺需要能够在压力下无堵塞地操作的固体/流体分离装备。例如，在对木质纤维素生物质的预处理中的处理效率的关键要素是从固体生物质/纤维素部分中洗涤并挤压出水解的半纤维素糖类、毒素类、抑制剂类和/或其他提取物的能力。通过常规装备难以在纤维素预处理所需的高热和高压下有效地将固体与液体分离。

许多生物质制乙醇的工艺产生湿的纤维浆料，必须在不同的工艺步骤中从该浆料中分离出溶解的化合物、气体和液体以便离析出固体纤维部分。固体/流体分离通常是通过过滤并且用过滤压机分批操作完成、或者通过诸如螺杆压机的旋转式压机以连续地完成。

固体/流体或固体/液体分离在许多其他的商业过程中，如在食品加工(油提取)、减少湿法提取工艺、脱水工艺中废物流的体积、或去除悬浮固体中也是必需的。

可以使用可商购的螺杆压机来从固体/液体浆料中去除水分。可用常规压机实现的去液化的固体饼料通常只含有40％-50％的固体，剩余的含湿量是主要是水。这种分离水平在过滤步骤之后跟随有另一个稀释或处理步骤时可能是令人满意的、但在希望浆料最大脱水时并非如此。这种不令人满意的低固体含量是由于常规螺杆压机所能应对的相对低的最大压力引起的，该压力通常不超过约100-150psig的分离压力。可以使用与排液螺杆相组合的商业模块化螺杆装置(MSD)，它们能以上至300psi的较高压力运转。然而，它们的缺点是其固有的成本、复杂性和不超过50％固体含量的连续滤饼局限性。

在固体/流体分离的过程中，固体部分中剩余的液体量取决于所施加的分离压力的量、固体饼料的厚度、以及过滤器的孔隙率。过滤器的孔隙率取决于过滤孔的数量和大小。压力的减小、饼料厚度的增加或者过滤器孔隙率的减小都将导致液体/固体分离程度降低并且导致固体部分的最终干燥度降低。

对于特定的固体饼料厚度和过滤器孔隙率而言，最大分离是在可能的最高分离压力下实现的。而且，对于特定的固体饼料厚度和分离压力而言，最大分离仅仅取决于过滤器的孔大小。

不幸的是，高分离压力要求能够承受住压机内分离压力的强劲过滤介质，从而使得对此过滤过程的控制是困难的并且使得所需的装备非常昂贵。MSD中的过滤介质通常呈穿孔压力夹套的形式。所使用的分离压力越高，过滤介质(压力夹套)需要越强(越厚)，以便承受那些压力。压力夹套越厚、排放穿孔越长，通过这些穿孔的流动阻力就越高。因此，为了用高压夹套(厚夹套)来实现与低压夹套(薄夹套)相同的过滤器流过能力，就要增加穿孔的数目。然而，增加穿孔的数目削弱了压力夹套，再一次降低了过滤器单元的压力能力。克服用较长穿孔的较高流动阻力的另一种方法是增大穿孔的直径。然而，这将限制过滤器保留住小固体的能力，或者可能导致堵塞增加问题。因此，过滤器的可接受的孔大小受限于固体部分中的纤维和颗粒的大小。液体部分的清澈度仅仅受过滤介质的孔大小的限制，并且太大的孔降低液体/固体的分离效率并可能导致下游装备堵塞。

随着时间的推移，过滤介质趋于被悬浮固体填塞，从而降低其生产速率。在纤维素预处理所需的高压力下情况尤其是如此。因此，通常需要反向洗涤液体流来清除任何阻塞并恢复生产速率。一旦过滤器被填塞，它就需要高压力来对该介质进行反向洗涤。这在使用以高于1000psig的压力运行的过滤介质、通过要使得生产速率最大化而连续进行的并且要获得高纤维素预处理工艺效率的工艺来工作时是个问题。

常规的单、双或三螺杆挤出机并不具有对于生物质的低能量预处理所必须的滞留时间，并且也不具有对于生物质的预处理有用且有效的固体/流体分离装置。美国专利US3,230,865和US 7,347,140披露了具有穿孔外壳的螺杆压机。由于该穿孔外壳的强度低，这样的螺杆压机的操作压力低。美国专利US 5,515,776披露了一种在压机夹套中具有多个排放穿孔的蜗杆压机，这些穿孔增大了在所排液体的流动方上向的截面积。美国专利US7,357,074针对一种具有锥形脱水壳体的螺杆压机，该壳体具有多个穿孔以用于使得水从在压机中被压缩的大体积固体中排出。同样，使用了一种穿孔外壳或夹套。容易理解的是，壳体中穿孔的数目越大，壳体的抗压能力就越低。此外，当需要非常小的孔来分离精细的固体时，在壳体或压机夹套中钻出穿孔是与严重的挑战相关联的。

公布的美国申请US 2012/0118517披露了一种具有高孔隙率的固体/流体分离模块，该分离模块用于高内压压机装置中以便在升高的压力下分离固体/流体。该过滤器模块包括对应地由一对创造排放系统的板制成的过滤组合件。具有切通槽的过滤板创造用于移除液体的流动通道，并且背板创造用于这些流动通道中的液体的排放通路。而且，该背板提供用于在挤压动作过程中将固体的内部压力容纳在压机中的结构支撑。过滤器孔大小由过滤板的厚度和/或过滤板中的槽的开口宽度来调整。然而，材料的强度和制造工艺对孔大小范围的下端设定实际限制。为了将孔大小最小化，过滤板的厚度和排放槽的宽度两者均必须被最小化。然而，对用于切割透过过滤板的槽的工艺和对背板的厚度的实际限制由于流动通道而不适当地限制了孔大小范围的下端。过滤板越薄，过滤板在安装或使用过程中变形的机会就越高。而且，使用两个不同的板增加了制造和组装成本并增加组装误差的危险。最后，为了过滤器组合件的结构完整性、尤其是抗压能力，在过滤器组合件中包括背板的需要显著限制了过滤器背面的每单位长度可实现的最大开放面积或过滤器孔隙率，因为背板不会有助于过滤器孔隙率。这显著限制了这种类型的过滤器单元的吞吐能力。因此，期望一种经改进的固体/流体分离装置。

发明概述

本发明的目的是消除或减轻之前的固体/液体分离装置和工艺的至少一个缺点。

为了改进固体/液体分离，本发明提供了一种用于将流体从固体/液体混合物中分离出来的固体/液体分离模块。优选地，该模块是用于在高于100psig、优选地高于300psig的压力下压缩质量的螺杆压机中使用。

为了实现最大固体/流体分离效率，希望的是将过滤器孔大小最小化，同时将过滤器孔隙率最大化并且在升高的分离压力下进行操作。将孔大小最小化在常规螺杆压机中是一个挑战，因为需要在实心过滤器夹套中穿过过滤板切出多个圆柱形通道、或切割多个过滤槽。这些问题现已由本本发明的分离模块的发明人解决。该分离模块包括过滤器单元，其中，该压力夹套由多个薄过滤板构成，这些过滤板轴向地叠置并压缩以实现压力夹套、或具有升高的操作压力所需的结构完整性的桶。过滤孔通过简单地使过滤通路凹入过滤板的表面内而形成。过滤通路从过滤板的在芯部开口处的内边缘延伸到过滤板的在收集室处的外边缘并且提供从该芯部开口直接延伸到该收集室的流体通路。这可以比在压力夹套中穿过过滤板钻孔或切割过滤槽实现起来容易得多。例如，可以通过将通路蚀刻进过滤板表面来产生过滤通路。通过仅使过滤通路凹入过滤板的表面中，过滤板的整体完整性比在过滤板中通过式切出滤槽受到小得多的影响。这种增加的完整性显著降低了在组装成过滤块过程中或在使用过程中过滤板翘曲或屈曲的机会。而且，即使过滤通路从过滤板的内边缘延伸到外边缘，通过仅在过滤板的表面中形成过滤通路，完全避免了对提供结构支撑的任何背板的需要。使用凹陷通路还允许通过仅切割非常窄且浅的通路来创造小得多的过滤孔。例如，通过在过滤板中切割0.01英寸宽和0.001英寸深的过滤通路，可以实现仅0.00001平方英寸(被计算为通路的最小深度乘以通路最小宽度)的孔大小。

本说明中用于分离加压固体/流体混合物的固体/流体分离模块包括限定可加压流体收集室的壳体和限定用于在压力下容纳加压质量的轴向芯部开口的桶区段。该桶区段安装在该壳体中并包括过滤块，该过滤块至少形成该桶的轴向部分。该过滤块包括多个叠置桶板，每个桶板具有平坦的前面、平坦的后面、限定芯部开口并且从前面延伸到后面的内边缘以及用于与收集室接触并且从该前面延伸到该后面的外边缘。这些桶板叠置在过滤器单元中以用于使得相邻桶板的前面和后面密封接合来形成过滤块并将该芯部开口与夹紧块中的流体收集室密封开。这些桶板中的至少一者被构造为具有凹入该前面的过滤通路的过滤板，该过滤通路从该内边缘延伸到该外边缘以用于使得该加压固体/流体混合物中的流体从该芯部开口排放到该收集室。

在一个优选实施例中，至少两个相邻桶板各自被构造为该过滤板。优选地，过滤块形成整个桶区段。在另一个优选实施例中，多个桶板被构造为过滤板。最优选地，每个桶板被构造为过滤板。而且，每个过滤板优选地包括许多、最优选地多个过滤通路。

每个过滤通路形成为在过滤板的前面和后面中的凹陷。虽然过滤通路可以提供在过滤板的每个面上，但为了易于制造和组装，优选的是在过滤板的仅一个面上提供过滤通路。而且，由于过滤块的最大孔隙率不仅通过增加过滤通路的数量、而且还通过最小化过滤板的厚度来实现，所以在过滤板的两侧提供过滤通路可能不可接受地削弱过滤板的结构完整性。此外，在两个面上具有过滤通路的过滤板可能需要被平坦的背板分离开以防止面对面放置的过滤通路之间的交叉流动。这减少了分离模块的每单位长度过滤板的最大数量并且使组装更加困难。

可以例如通过对前面进行激光切割或蚀刻来产生过滤通路凹陷。用于创造过滤通路的一种方法是通过使用公知的光刻工艺来对前面进行酸性蚀刻。可以通过电抛光或通过涂覆抗摩擦涂层来减小通过酸性蚀刻创造的过滤通路的表面粗糙度。过滤通路可以是相对于芯部开口沿基本上径向方向以直线从内边缘延伸到外边缘的凹陷或凹槽的形式。过滤通路可从内边缘到外边缘加宽。

从包括纤维固体的质量分离出来液体对过滤器构造提出了特别的挑战，因为纤维可以进入过滤通路并在其中平行对齐，从而在通路中引起紧塞，这不仅减少或阻止液体通过，而且通过反向洗涤进行移除可能是非常困难的(如果不是不可能的话)。为了解决这个问题，过滤通路还可以包括在沿其长度的任何点处的充分定向偏转以阻挡住任何穿过该通路的直线路线。这可以例如通过在通路的纵向范围内的S形、或Z形曲线、或者通过在通路中包括岔口或分叉(例如T形、I形、Y形或U形分叉)来实现。这种定向偏转的目的是阻碍线性纤维通过。短纤维(那些具有的长度比纤维通路的宽度更短的纤维)可能能够通过该偏转，但不太可能积聚在通路内并阻挡住该通路。另一方面，长纤维(那些具有的长度比通路的宽度更大的纤维)将最有可能在偏转处拥塞。根据长纤维的总长度，它们将以不同深度和角度在偏转处拥塞。这导致拥塞的纤维不平行、通常随机取向，与在河流的急转弯随机卡住的原木类似。这个不平行取向防止在偏转处完全填塞通路。同时，纤维拥塞可以创造额外的过滤层，从而帮助保留住将正常穿过过滤通路的超精细固体。

分离模块优选地包括具有孔隙率为5％到20％的过滤器单元，孔隙率是指总的孔面积(过滤板中所有孔的面积之和)与总过滤表面(由过滤器单元中所有桶板的内边缘限定的面积)的比率。优选地，在5％至20％、更优选地11％到20％的过滤器孔隙率下，模块承受300psig到10,000psig的操作压力。每个过滤板优选地包括具有0.0005到0.00001平方英寸孔大小的多个过滤通路。

在一个示例性实施例中，该过滤器单元包括带有通路的多个过滤板，这些过滤板具有用于分离精细固体的0.00001平方英寸的孔大小、5.7％的孔隙率和2,500psig的抗压能力。在另一个实施例中，该过滤器单元包括具有0.0005平方英寸的孔大小的孔、和20％的孔隙率以及5,000psig的抗压能力。在进一步的示例性实施例中，该过滤器单元包括具有0.00005平方英寸的孔大小的孔、以及11.4％的孔隙率。在又另一示例性实施例中，该过滤器单元包括具有0.00001平方英寸的孔大小的孔和20％的孔隙率。

孔大小可以通过改变过滤通路的宽度、过滤通路的深度或两者来加以控制。为了保持最大过滤板完整性，过滤通路的深度可以优选地被选择成尽可能小，尤其是对于非常薄的过滤板，并且优选地通过改变过滤通路的宽度来控制孔大小。过滤通路的宽度可以从0.1英寸到0.01英寸变化并且过滤通路的深度可以从0.001英寸到0.005英寸变化。过滤板中的过滤通路可以全部具有相同的孔大小，或它们可以具有不同的孔大小，例如取决于在每个过滤通路的芯部开口端(内端)操作过程中预期的压力。

在一个实施例中，该分离模块可安装到并且合并在螺杆挤压机的桶内并且过滤块的芯部开口大小被确定成用于适合地接纳压机的挤出机螺杆的一部分。挤出机螺杆优选地与过滤块的芯部开口具有紧公差，以便从由桶板的内边缘形成的过滤表面上连续地刮擦掉压缩固体/流体混合物，同时在混合物中产生巨大的分离压力。在少量纤维被截留在过滤表面上的情况下，紧公差将提高被截留的纤维被挤出机元件剪切成更小的片段、最终穿过过滤器并作为非常精细的颗粒随液体流流出的机会。这样提供了一种固体/流体分离装置，该分离装置允许在高压和高温环境下将固体/流体混合物的固体与流体/液体部分分离开。

在另一个实施例中，该分离模块可安装到双螺杆挤压机的桶上并且芯部开口大小被确定成用于配合接纳这些互相啮合的挤出机螺杆的一部分。在用于在双螺杆挤出机的桶中使用的过滤块变体中，过滤块中的板的孔大小优选地根据桶内的和/或围绕双螺杆的压力变化而变化。在双螺杆挤出机的操作过程中，桶的压力在桶的截面上不同。压力在该互相啮合区附近最高。因此，用于在双螺杆挤出机中使用的过滤板可以具有在互相啮合区附近孔大小减小的过滤通路。分离模块可以与截面恒定或逐渐变细的双螺杆一起使用。

另一方面，收集室具有用于从该收集室分开排放液体和气体的液体出口和气体出口。

在一个实施例中，每个桶板具有一对相反的安装接片，以用于以叠置构型将这些板对齐和互连。每个安装接片可以具有用于接纳紧固螺栓的、呈孔或槽缝形式的开口，以用于将该叠桶板对齐并夹紧在一起成为桶的过滤块部分。可替代地，省略用于紧固螺栓的开口并且该壳体包括向内突出的脊以用于使接片对齐并且防止桶板相对于芯部开口旋转，在这样的实施例中将这叠桶板夹紧在一起是通过一对通过过滤板或该壳体外部的螺栓夹紧在一起的端板来实现的。

本领域的普通技术人员在结合附图审阅以下多个特定示例性实施例的描述后将清楚本披露的其他方面和特征。

附图简要说明

为了更好地理解在此描述的示例性实施例并且更清楚地示出可以如何实施这些实施例，现仅以举例的方式对示出了这些示例性实施例的附图加以参照，在附图中：

图1是根据本发明的包括分离模块的示例性固体/流体分离设备的局部示意性侧视立面图；

图2是如图1中所示的示例性设备的竖直截面图，但为了清楚起见，仅包括一个示意性展示的固体/液体分离模块；

图3示意性地展示了固体/流体分离模块的实施例的分解视图；

图4A示出了分离模块的桶板和右手侧过滤板的示意图，该过滤板具有多个径向延伸的过滤通路；

图4B示出了分离模块的桶板和左手侧过滤板的示意图，该过滤板具有多个径向延伸的过滤通路；

图5是根据图4A的一对过滤板的等距视图，这些过滤板被前后叠置；

图6是图5的这对叠置过滤板沿线6-6截取的截面视图；

图7是类似于图4A的过滤板的示意图，但具有更大数量的、孔大小比较小的过滤通路；

图8示出了图7的过滤板的放大详细视图；

图9示出了类似于图4A的过滤板的示意图，但具有孔大小不同的过滤通路；

图10示出了变体过滤板的示意图，包括每个过滤通路中的定向偏转，该偏转呈过滤通路中与过滤板的内边缘相邻的U形分叉的形式；

图11展示了图10的过滤板中的、以图11标记的部分的放大图；

图12示意性展示了在图11的偏转处纤维的随机拥塞式安排；并且

图13A至图13E示意性地展示了不同的示例性定向偏转形状。

优选实施方式的详细说明

应了解的是，为了展示的简化和清楚，在认为适当时，可以在这些图中重复参考号以指代对应的或类似的要素或步骤。此外，列出了众多的具体细节以便提供对于本文描述的这些示例性实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解的是，可以实施在此描述的这些实施例而无需这些特定细节。在其他情况下，没有对公知的方法、工序和部件进行详细描述以便不使在此描述的实施例模糊。此外，不应认为本说明以任何方式限制在此描述的实施例的范围，而是仅描述了在此描述的不同示例性实施例的实现方式。

本发明的所展示的示例性挤出机单元包括双螺杆组件，该双螺杆组件具有多个平行的或不平行的螺杆，其中，这些螺杆的螺旋刮片(flighting)至少沿着挤出机桶的长度的一部分互相插入或互相啮合来在这些螺杆之间以及螺杆与桶之间限定紧密的间隙。还可以使用带有多于两个挤出机螺杆的螺杆挤出机。可以使用圆柱形或锥形(圆锥形)螺杆。紧密间隙产生剪切力增大的区域。这些区域在桶内产生多个高压区，这些高压区将固体/流体混合物向前推进，同时混合物被揉捏和剪切。还提供了一种专业流体分离单元，该流体分离单元允许从被挤混合物中高效地提取流体。

发明人已经开发了一种用于与螺杆压机输送机(例如双螺杆挤出机)一起使用的固体/流体分离装置，该分离装置可以应对升高的压力(上至20,000psig)并且当与双螺杆挤出机组合时令人惊奇地能够产生50％-90％的固体水平，远远超出可商购的装置或实验室装置。此外，因为该装置比较而言非常小的孔大小，使用本发明的分离装置提取的液体部分含有极少的悬浮固体，这提供了额外的益处。高压固体/流体分离单元与双螺杆挤出机组合产生一种能够形成几乎干燥饼料的固体/流体分离装置，这是之前在没有任何干燥步骤的情况下完全无法实现的。双螺杆挤出机可以用于以远超过300psi的压力来将混合物加工成薄层，而同时允许一条路线使被截留和限制的液体和水通过本披露的新型固体/流体分离装置从固体和从该设备迁移出来。

通过根据本发明的、包括双螺杆挤出机的、合并了根据本发明的分离模块的装置，人们可以对含有流体(包括液体)和固体(包括纤维固体)的混合物施加巨大的剪切力/应力，这些力在结构上非常强壮的固体/流体分离模块中施加在薄饼料中，该分离模块具有非常精细的过滤过滤器单元(过滤单元的力量上至20,000psi，其中，孔大小在上至500℃温度下下降到25微米)。这同时允许空出液体来通过精细过滤过滤器单元迁移出来。因此，预期当在双螺杆挤压机内使用时，这个过滤器单元将给要求固体含量高于50％的固体/流体分离的任何工艺提供益处。

现在转到附图，图1示意性地展示了根据本发明的示例性固体/流体分离设备200。该设备包括双螺杆挤出机210，该双螺杆挤出机带有多个桶模块232、234、236以及多个分离模块214，挤出机210通过中间齿轮箱传动装置224由马达226驱动，该马达和齿轮箱二者均是常规部件。

图2中示出了穿过图1中所示的设备的、仅包括单个分离模块214的简化示例性实施例的竖直截面。示例性设备200广泛包括呈现出入口218和出口219219的分段桶216，其中，常规双螺杆组件222在桶216内。组件222经由齿轮箱传动装置224联接马达226。在此展示的简化示例性实施例中，桶216是由两个端对端互连管状桶模块228、230和分离模块214构成。每个桶模块配备有外夹套234、236。分离模块214包括外壳体238。将观察到，第一模块228包括入口229，而分离模块214附接到模口240上。该模口包括中心开口，该中心开口的宽度被选择为在桶216和分离模块214中产生期望的背压。桶216和分离模块214中的压力也可以由这些螺杆250、252与桶216之间的配合以及马达226的转速(参见图1)并且因此由螺杆250、252的转速来控制。每个桶单元还包括内套管242、244，这些套管在桶内合作限定锥形的连续螺杆组件接纳芯部开口128。这个芯部开口128具有总体上“数字8”的形状以便容纳螺杆组件222。如所示，芯部开口128在模块228的后端是最宽的并且逐渐和均匀地变细直到该设备在桶216的出口219处的末端。

所示的螺杆组件222包括第一和第二细长螺杆250、252，这些螺杆为并排关系并且对应地包括细长的中心轴254、256以及向外延伸的螺旋刮片258、260。在所示螺杆中，轴254、256各自具有外表面，该外表面通过第一锥角从入口229到近侧的出口219逐渐并均匀地变细。螺旋刮片258、260基本上延伸轴252、254的全长并且以连续方式从与入口229相邻的后端前进到出口219处的前点。这些对应螺杆250、252的螺旋刮片258、260互相插入、或互相啮合，从而在螺杆250、252之间产生多个紧密间隙揉捏区278。螺旋刮片258、260与螺杆接纳开口248的壁的间距可以被选择为类似于螺杆250、252在捏合区中的相应间距，以便实现螺杆四周连续的揉捏并且为被挤出的混合物的回流创造仅有限的通路280。

在操作过程中，使有待分离的可挤出固体/流体混合物进入并通过挤出机桶216。使螺杆组件222旋转以便使螺杆250、252共同旋转(通常朝同一方向)，通常是以从约20-1200rpm的速度。挤出机内的压力通常在恰好与出口220相邻处为最大，并且范围可以从约100psig到20,000psig、或从约300psig到10,000psig。一般而言，螺杆250、252的转速越高，在挤出机内产生的压力就越高。挤出机内的温度范围可以从约40℃到500℃。在装置200内创造了挤出条件，使得从挤出机桶中出来的产品通常具有比进入挤出机中的可挤出混合物更高的固体含量。在可挤出混合物穿过桶216过程中，螺杆组件222作用于混合物上，从而与最末端的模口240(或其他背压产生结构)一起产生用于分离的期望压力。以上描述的螺杆250、252的特定构型产生了迄今为止用常规螺杆压机还没有发现的分离条件。即，当使可挤出混合物沿共同旋转螺杆250、252的长度前进时，该混合物连续地经历揉捏区278，这些揉捏区产生用于向前推动或“泵送”物料的相对高的局部压力。同时，当螺杆旋转时，可挤出混合物在揉捏区278内被揉捏。可以允许物料回流通过通路280，或者通路280的大小可以被调整成也产生一个或多个捏和区。结果是在桶216内的剧烈混合/剪切和可能蒸煮动作。另外，已发现可以使用本发明的装置分离各种各样的可挤出固体/流体混合物；这简单地通过改变螺杆组件222的转速，并且当必要时，改变桶内的温度条件即可，这仅仅意味着通过改变该设备的操作特征。这种灵活程度和多功能性程度在过滤领域是不常见的。

图3中示出了本发明的分离模块214的基本构造。图2的设备中的分离模块214包括限定了收集室200的壳体或压力夹套220、限定了轴向芯部开口128并且包括过滤器单元100的桶248，该过滤器单元由多个叠置桶板120构成。这些桶板中的至少一个桶板被构造为过滤板160、180。由压力夹套或壳体220以及进口和出口端板230和240限定的收集室200能够承受任何组分的最高压力并用于将过滤出的流体分离成气体和液体。液体可以从收集室200通过液体排放管221排出，该液体排放管优选地位于压力夹套220的最低点处。压力夹套220进一步包括在夹套的内侧上平行于该夹套的纵向轴线延伸的多个对齐脊223，以便将桶板和/或过滤板在收集室200内对齐，如以下更详细讨论的。积聚在收集室200中的气体可以通过气体排放管222从该收集室中排出，该气体排放管优选地位于压力夹套220的最高点处。这个高压收集室200通过定位在压力夹套220的轴向端220a、220b与端板230、240之间的多个圆形密封件250密封。这种高压/高温能力允许洗涤可挤出混合物，例如生物质，如木质纤维素性生物质。可以用在50℃至250℃的工艺操作温度下正常处于气态的氨、CO2和水洗涤可挤出混合物。分离模块214通过位于压力夹套220外的多个组装螺栓225固持在一起，以便将这些端板230、240拉到一起并且将压力夹套220和圆形密封件250夹紧在它们之间。额外的过滤器单元夹紧螺栓(未示出)也可以用于将桶板120和过滤板160、180夹紧在一起，容纳在壳体220中，这些夹紧螺栓对应地延伸穿过这些端板230、240中的孔231、241并提供分离模块200的额外夹紧在一起。为了使得分离模块200中需要被可靠密封以维持收集室200中的压力的穿透点的数量最小化，将过滤器单元紧固螺栓省略并且通过位于压力夹套220外的多个外部紧固结构(如组装螺栓225)来实现将分离的模块200的零件全部夹紧在一起。取决于所使用的压力，可以是在收集室200中分离出一些气体，或者可以利用分开的闪蒸器来优化该工艺的总体效率。

在所示示例性实施例中，过滤器单元100包括由桶板120和过滤板160、180组装的若干板叠层，这将在以下更详细地讨论。该过滤器单元可以包括交替的桶板120和过滤板160、180，这些桶板具有平坦的前表面和后表面，这些过滤板在前表面中具有过滤通路(参见图4至图13)。该过滤器单元还可以包括一对或多对彼此直接前后叠置的过滤板160、180。在一个优选实施例中，过滤器单元中的所有桶板被构造为过滤板160、180，使地这些叠置过滤板160、180完全填满端板230、240之间的间距，以便最大化过滤器单元的孔隙率和过滤能力。该过滤器和这些桶板(160，180和120)以及端板230、240全都限定桶248并且具有用于接纳加压可挤出混合物的贯通芯部开口128(未示出)。芯部开口128通过夹紧的板120、160、180而与收集室200密封开。芯部开口128在大小和形状上与图2中所示的螺杆组件接纳桶248完全相同。分离模块214替换桶216的一区段，并且这些叠置桶板120和/或过滤板160、180形成固体过滤块，当在端板230、240之间被夹紧时，该过滤块形成该桶的一部分。为了最大孔隙率，该过滤器单元优选地仅包括被构造为过滤板160、180的桶板，这些过滤板被安排在过滤板叠层中的盖板230后面，由此每个过滤板160、180的背面163起到对相应地叠置在后面的过滤板160、180的前面161的盖的作用。通过仅使用过滤板160、180，没有中间平坦的桶板120，过滤器单元100的过滤能力就可以被最大化。

在连续测试中，使用1英寸双螺杆挤出机和包括3个1英寸长的板叠层的分离模块，每个板叠层包括200个0.005英寸厚的叠置过滤板160、180和0.864平方英寸的总开口面积，可以在约600psig的桶压力下实现72％的干物质含量。在连续基础上，可以在100℃温度下使用600psig的内部力在分离模块100中将含有40g固体和60g水的100g生物质(玉米穗轴、杨木)挤压出获得含有39g悬浮固体和15g水的干燥生物质排出料(该液体/固体生物质的固体部分)。获得的滤出物含有约95克水。该滤出物相对清洁，仅含有少量(约1g)悬浮固体，并且平均颗粒大小等于过滤通路的孔大小。

图4示意性地展示了桶板120，该桶板具有圆形中间区段122，该圆形中间区段附接至第一支撑接片124和第二支撑接片126。圆形中间区段122具有数字8形芯部开口128，用于适合地接纳双螺杆挤出机压机的压机螺杆。桶板120具有前面121和背面123、在前面和背面121、123之间延伸并且限定芯部开口128的内边缘125以及与收集室200相接触的外边缘127。当多个桶板120被叠置并夹紧在一起以用于相邻板120的前面和背面121、123的密封接合时，圆形中间区段122可以形成桶区段。

这些桶板120中的一个或多个桶板可以被修改以形成右手侧过滤板160，如图4A所示，或左手侧过滤板180，如图4B所示。过滤板160、180的基本构造与桶板的基本构造相同，桶板120和过滤板160、180具有附接到第一支承接片164和第二支撑接片166的圆形中间区段162。圆形中间区段162具有数字8形芯部开口128，用于适合地接纳双螺杆压机的压机螺杆。桶板120和过滤板160、180具有前面161和背面163、在前面和背面161、163之间延伸并且限定芯部开口128的内边缘165以及与收集室200相接触的外边缘167。然而，在过滤板160、180中，前面161包括至少一个过滤通路130。在图4A和图4B所示的实施例中，芯部开口128在前面161上被多个过滤通路130包围。在允许过滤板160以左手侧取向使用并且允许过滤板180以右手侧取向使用的这种结构特征是安装接片164、166的取向。从前表面161观看时，安装接片164、166相对于芯部开口128的横向轴线以45度角延伸。安装接片164、166在右手侧过滤板160中的取向因此是从左手侧过滤板180中的安装接片164、166移位90度。当然，桶板120包括与过滤板160、180相同的主要取向特征，桶板120的安装接片124、126相对于芯部开口128的横向轴线以45度角延伸。然而，由于桶板120的前表面和后表面161、163是完全相同的，所以桶板120可以被翻转并且以右手侧取向或左手侧取向来使用。

现在将关于图4A中所示的右手侧过滤板160讨论过滤板160、180的详细构造，图4B中的左手侧过滤板180除了安装接片164、166的取向之外结构特征完全相同。为了方便展示，图4A的过滤板160包括多个粗过滤通路130。以下将参照图7和图8讨论具有数量大得多的更精细过滤通路130的优选过滤板160。为了实现最大的固体/流体分离效率，希望的是将过滤孔大小最小化，而同时将过滤器孔隙率最大化。将孔大小最小化在常规螺杆压机中是一种挑战，因为需要在过滤器夹套中切割多个圆柱形通路。这个问题是使用根据本发明的过滤器单元解决的，其中，通过简单地在薄过滤板160的前面161中切割凹陷132形成过滤通路130来形成过滤孔。凹陷132被切割至一定深度，这仅是过滤板厚度的一小部分，以保护板的结构完整性并防止在安装或操作过程中板翘曲或弯曲。优选地，凹陷132具有至多是板厚度的1/3、更优选地板厚度的1/5、最优选地至多板厚度的1/10的深度。对于根据本发明的过滤板160，通过使用如图4和图5中所示的非常薄的过滤板和非常浅的凹陷132可以实现非常小的过滤孔。例如，通过在过滤板中切割具有0.05英寸宽度和0.001英寸深度的过滤凹陷或凹槽，可以实现仅0.00005平方英寸的孔大小。为了甚至更精细的过滤，可以使用宽0.01英寸的过滤凹陷。在表I中列出了示例性过滤板厚度/凹陷深度/凹陷宽度的组合。

表I

实例	板厚度(英寸)	凹陷深度(英寸)	凹陷宽度(英寸)
				1	0.005	0.001	0.010
2	0.020	0.001	0.040
				3	0.020	0.005	0.040

在过滤板160的前面161中切割凹陷132可以通过任何常规工艺来实现，如切割或蚀刻，例如激光切割或酸性蚀刻。在一个实施例中，过滤板160是316不锈钢并且通过酸性蚀刻来切割凹陷132。可以用常规光刻工艺来在过滤板161上限定有待切割的凹陷图案。每个过滤板160包括一个或多个过滤通路130，这些过滤通路从内边缘165延伸至外边缘167以便当过滤板160与桶板120或其他过滤板160、180夹紧成过滤器单元100中的过滤块时提供从芯部开口128到收集室200的流体排放通路。如图中所示，每个过滤板160优选地包括多个过滤通路130，优选地可以通过光蚀刻工艺不会由于尤其在内边缘165处的光漆画下的酸下切从一个凹陷到另一个凹陷引起的孔大小过度公差地在前面161上安排的最大数量的过滤通路130。

使用激光切割或酸性蚀刻工艺产生的表面通常是不平坦的。这导致过滤通路具有显著表面粗糙度的基底，这可能干扰流体流过该通路并且可能增大滤出物中悬浮颗粒或纤维被截留在通路中的倾向，从而可能导致完全阻塞。为了抵消这种效果，抗摩擦涂层可以涂覆于过滤通路上，这将降低滤出物中颗粒淤积在通路中的可能性。抗摩擦涂层可以使用喷墨印刷工艺被喷涂到通路中，或者过滤板的整个表面可以被整体喷上该涂层并且随后被抛光以清除过滤通路外的任何涂层。取决于所使用的涂层类型，可以省略抛光步骤。代替或者除了涂覆抗摩擦涂层以外，过滤通路还可以被电抛光。如果电抛光和抗摩擦涂层结合使用，则在涂覆涂层之前抛光过滤通路。适用于对形成过滤通路130的凹陷132进行切割的光刻和电抛光工艺是公知的并且不需要在这里详细地描述。

每个右手侧过滤板160被叠置成以其前面161靠在桶板120、相同过滤板160的背面163、或左手侧过滤板180的背面163上，如图3中所示。从图3中清楚的是，过滤板作为右手侧板160或左手侧板180安装在过滤器单元100中。作为左手侧过滤板和右手侧过滤板的过滤板的取向由此用于在这些板的保持图案中产生90度的移位并且用于如果过滤器单元100过滤的具体质量需要液体/气体分离则提供手段来使得液体排放到收集室200的底部和气体流到该收集室的顶部。带有或不带有中间桶板120的连续右手侧板160(或反过来左手侧板180)的数量有利地等于至少0.25”厚，但取决于模块中板的总数可以厚达1”。

如在图3中可以看到的，桶板安装接片124、126和过滤板安装接片164、166全都成形为适合地接纳在安装于压力夹套220的内壁上的多对对齐脊223之间。

图6和图7展示了根据本发明的仅由过滤板160构成的最基本过滤组合件。一对过滤板160彼此前后叠置，其中一个过滤板160的前面161与另一个过滤板的后面163接合。通过芯部开口128馈送的挤出固体/流体混合物(未展示)中夹带的流体(液体和/或气体)被存在的分离压力迫使在内边缘165处流(参见箭头)入由前面161中的凹陷132所形成的过滤通路130中。在外边缘167，流体离开过滤通路130进入收集室(参见图3)。这样，过滤板160可以过滤出液体和非常小的颗粒，这些液体和颗粒在横向于挤出混合物流过数字8形芯部开口128的方向上行进通过过滤通路132。为了允许从过滤通路130的、结束于安装接片164、166之一的外端排放，横跨安装接片的基底在前面161中切割准确的凹陷134，该凹陷134可以用与过滤通路130相同的方式切割并且切割至相同的深度，但可以具有显著更大的宽度。

总而言之，利用这种较高的压力能力，可以从可挤出混合物中挤压出更多的液体，或者对于相同的物料干度而言，每单位过滤面积可以实现更高的生产率。过滤品质(固体捕获率)可以根据板构型和厚度进行控制。过滤/压力等级/资本成本可以根据特定生物质的过滤要求进行优化。这些板构型可以安装在一种挤出机(单螺杆、双螺杆或三螺杆)中以获得高压力、高吞吐量、连续的分离。该固体/流体分离模块由于螺杆的擦拭性质和这种交叉轴向流图案而在某种程度上是自清洁的(对于双螺杆和三螺杆而言)。过滤面积取决于工艺要求而是灵活的，因为板组合件的长度可以针对具体的要求容易地进行定制装配。该模块可以用于在一个机器的一个或多个级中以同流或逆流构型对固体进行洗涤，从而减少资本成本并降低能量要求。可以将液体滤出物的压力从真空条件控制到甚至高于过滤块的内部压力(2,000至3,000psig)(如果需要的话)。这样对于液体流中的另外分离提供了大的工艺灵活性(例如，高压下的超临界CO₂、用于在高压下洗涤的液氨、或者在收集室中使用真空进行挥发性有机化合物和氨气的释放)。高背压能力(高于过滤块内部压力)可以用于在操作过程中在过滤器填塞或结垢的情况下对过滤器进行反向冲洗，由此最小化停工时间。

由于根据本发明的分离模块的增大的孔隙率和抗压能力，干部分排出料中高达90％的干物质含量是可能的，而同时由于孔大小较小，实现了相对清洁的液体部分，其中悬浮固体低至1％。容易理解的是，根据本发明的固体/流体分离模块可以在许多不同的应用中用来分离一种材料的固体部分/流体部分。

在一个优选实施例中，过滤器单元100包括用于分离精细固体的、具有0.00005平方英寸的孔大小的过滤孔、5.7％的孔隙率以及2,500psig的抗压能力。在另一个示例性实施例中，过滤器单元100包括具有0.005平方英寸的孔大小的过滤孔和20％的孔隙率以及5,000psig的抗压能力。在另外一个示例性实施例中，过滤器单元100包括具有0.00005平方英寸的孔大小的过滤孔以及11.4％的孔隙率。在又另一个示例性实施例中，过滤器单元100包括具有0.005平方英寸的孔大小的过滤孔以及20％的孔隙率。

过滤器孔隙率

过滤孔的大小是过滤凹陷的深度×开口处的槽缝宽度。在图4的过滤板中，孔大小为0.001”(凹陷的深度)×0.010”(开口处的槽缝宽度)＝0.00001平方英寸/孔。每个板有144个孔，总孔面积＝0.00144平方英寸开孔面积/板。

在使用较小的1英寸直径的双螺杆挤出机的试验设置中，600个这些过滤板160、180彼此专门叠置。每个板厚0.0050”，从而产生过滤器的0.864平方英寸的总开口面积。以这个孔隙率，这一试验板叠层能够承受住2500psig的分离压力。1”厚的板160的组合件包括200个过滤板，每个过滤板具有0.00144平方英寸的开口面积，这引起该组合件的开口面积总计0.288平方英寸。这等于超过了1/4”直径的管道，全都是在用于试验设置的1英寸直径小挤出机中仅1英寸挤出机长度的距离之内可实现的。使用200个右手侧过滤板160和左手侧过滤板180的交替叠层。

可以通过减小过滤板的厚度、或桶板的厚度(如果使用任何桶板)来增大孔隙率。将板厚度减小50％将使得过滤器单元的孔隙率加倍。然而，当板厚度减小时，过滤器单元的强度将减小。这可以通过增加这些板的圆形中间区段的总直径来抵消，这使液体流动路线稍微更长但保持开口面积相同。

图7示意性地展示了类似于图4的但具有更大数量的、孔大小更小的过滤通路的过滤板160。如可以从图8的放大详图中可以看到的，过滤通路130的宽度从内边缘165到外边缘167略微增加。图7和图8展示了过滤板的一个实施例，其中，过滤凹陷具有0.001英寸的整体深度并且在内边缘165具有0.01英寸的宽度和在外边缘167具有0.02英寸的宽度。对于这个示例性板，过滤通路130的总数是144。

在如图9中所示的变体过滤板中，与挤出机螺杆的相互插入或相互啮合区域相邻的过滤通路根据在这个区域所预期的升高的桶压力而被更紧密地安排并且具有更小的孔大小。

使用过滤板160、180来制造过滤器模块允许低成本地生产该过滤器，因为可以使用低成本生产方法来制造过滤板。过滤板160、180中的过滤凹陷132可以用激光切割或蚀刻。用于制造过滤器单元的材料类型可以适配不同的工艺条件。例如，在低pH/腐蚀性的应用中，可以使用像钛、高镍和钼的合金等材料。

每个过滤通路130被形成为过滤板160、180的前面和后面161、163之一中的凹陷132。虽然过滤通路130可以提供在过滤板160的每个面上，但为了易于制造和组装，优选的是在过滤板的仅一个面上提供过滤通路130。而且，由于过滤块的最大孔隙率不仅通过增加过滤通路130的数量、而且还通过最小化过滤板的厚度来实现，所以在过滤板160、180的两侧161、163提供过滤通路130可能不可接受地削弱过滤板的结构完整性。此外，在两个面上具有过滤通路的过滤板160、180将需要被平坦的桶板120分离开，这些桶板起到背板的用作以防止面对面放置的任何过滤通路130之间的交叉流动。这减少了分离模块214的每单位长度过滤板160、180的最大数量并且使组装更加困难。如果以对称图案在过滤板的每一侧安排过滤通路130，使得一对相互面对的过滤板中的一个过滤板中的每个过滤通路130与这对相互面对的过滤板的另一个过滤板中的一个过滤通路130对齐并完全重叠，还可以避免相互面对的双面过滤板中的过滤通路之间交叉流动。这个对称图案是通过将过滤通路130以镜像安排方式放置到芯部开口的竖直对称平面129的每一侧来实现的，例如，如图10中所示。尽管这个设计没有排除需要插入平坦的桶板120(图10中未示出)并且方便了组装，但这个设计的缺点是相互面对的过滤板的所产生过滤通路使孔大小加倍，由此就颗粒大小方面减小了分离模块的保留能力。因此，如果要保持孔大小，将无论如何必须插入平坦的桶板。

可以例如通过对前面161进行激光切割或酸性蚀刻来产生形成过滤通路130的过滤凹陷132。用于创造过滤通路的一种方法是通过使用公知的光刻工艺来对前面161进行酸性蚀刻。可以通过已知的电抛光或通过涂覆抗摩擦涂层来减小通过酸性蚀刻创造的过滤通路的表面粗糙度。过滤通路130可以是相对于芯部开口128沿基本上径向方向以直线从内边缘165延伸到外边缘167的凹陷或凹槽132的形式。如图8中所示，过滤通路130可以从内边缘165到外边缘167加宽。

从包括纤维固体的可挤出混合物中分离出液体对过滤器构造提出了特别的挑战。纤维可以进入过滤通路130并在其中平行对齐，从而在通路中引起紧塞，这不仅减少或阻止液体通过，而且通过反向洗涤进行移除可能是非常困难的(如果不是不可能的话)。这个问题形成根据本发明的过滤板160、180的如图10至图13中所示的变体实施例的基础。为了解决这个问题，过滤通路130可以包括在沿着其长度的任何点处的、如图10至图13中所示的定向偏转300，以阻塞任何穿过该通路的直线路线。这可以通过在通路的纵向范围内提供S形、或Z形曲线、或者通过在通路中包括岔口或分叉(例如T形、I形、Y形或U形分叉)来实现。图10至图12中示出了U形分叉形式的示例性偏转。定向偏转300的目的是阻碍穿过过滤通路130的直线通路、或阻碍线性纤维的笔直通路。因此，可以使用过滤通路130中的足以阻挡住穿过过滤通路130的直线路线的任何定向偏转300，而不管偏转的形状如何，或者偏转在过滤通路130的纵向范围的位置如何。在图10至图12中所示的实施例中，偏转300有利地在内边缘165位于通路130的末端。在图10到图12中所示的U形偏转300中，过滤通路130包括宽度为A的、蚀刻进过滤板160的前表面161的凹陷132。U形分叉是通过使凹陷132分支成一对相反的支路320来创造的，通过使凹陷132以等于凹陷的宽度的半径朝相反方向弯曲来使该凹陷分支，在所示实施例中半径为0.001英寸(1微米)。支路320然后以相同的半径弯曲回到该凹陷的原始方向，以创造U形分叉。前表面161的位于内边缘165与支路320之间的部分产生了冲撞物310，该冲撞物阻挡住穿过过滤通路130的直线通路。

如图12中所示，短纤维350(那些具有的长度比过滤通路130的宽度更短的纤维)可能能够通过该偏转300，而不太可能积聚并阻塞通路130，因为它们的长度不足以引起该通路拥塞。另一方面，长纤维360(那些具有的长度比通路130的宽度更大的纤维)将最有可能在偏转300处拥塞。取决于长纤维360的总长度，在偏转300处拥塞的长纤维360将以不同深度和角度在偏转300处拥塞。这导致拥塞的纤维360不平行、通常随机取向，与在河流的急转弯随机卡住原木类似。拥塞的纤维360的这种总体上不平行的取向防止过滤通路130在偏转处完全堵塞。同时，纤维拥塞可以创造额外的过滤层，从而帮助保留住将正常穿过过滤通路130的超精细固体。

图13A至图13E示意性地展示了过滤通路130中的其他类型的偏转，如Y形、V形、T形、S形和Z形偏转。关于图1至图9的示例性实施例，图10至图13E的示例性实施例中的过滤通路130可以朝向外边缘167、例如从偏转300到外边缘167加宽。

发明人已开发了一种固体/流体分离装置，该分离装置在升高的压力下分离可挤出混合物的固体和流体部分。在此考虑到了，该固体/流体分离装置可以在许多不同的应用中用来分离一种材料的固体部分/流体部分。进一步地，由于本发明的固体/流体分离装置可以具有比常规过滤装置小得多的孔大小，所预期的是其不那么容易堵塞，由此减少对保养的需要，包括常规装置定期要求的反向洗涤。因此，使用本披露的固体/流体分离装置的工艺可以停工时间更少且保养更少，从而与常规过滤装置相比，引起提高的生产能力和较少的成本。

在所描述的固体/流体分离装置中，在该分离装置内部传递物料的螺杆元件可以与过滤块的内表面具有非常紧的公差并且从过滤器表面上连续地擦除物料。在少量纤维被截留在过滤器表面上的情况下，它们将被这些挤出机元件剪切成更小的片段并且最终穿过该过滤器并且随着液体流一起出去。

过滤板的总数可以根据可挤出混合物而变化并且控制总过滤面积。对于相同的固体/流体分离条件而言，较小的孔需要更多的板/更大的表面积。孔的大小控制传递到流体/液体部分的固体的量。每种可挤出混合物可能需要一定的孔大小以便获得期望的最大固体捕获率(液体滤出物中悬浮固体的量)。

虽然本披露已经描述并展示了某些实施例，但还应当理解的是，所描述的系统、设备和方法不局限于这些具体实施例。而是，应当理解，作为已经在此描述和展示的这些具体实施例和特征的所有功能上或机械上的等效物的所有实施例都被包括在内。

应当理解的是，虽然关于这些实施例中的一个或另一个描述了多种不同的特征，但这些不同特征和实施例可以与在此描述和展示的其他特征和实施例组合或联合使用。

Claims (21)

1.一种用于分离加压固体/流体混合物的固体/流体分离模块，包括

壳体，该壳体限定可加压流体收集室；以及

桶，该桶限定用于在压力下容纳该固体/流体混合物的轴向芯部开口，该桶包括过滤块；

该过滤块形成至少该桶的轴向部分并且由多个叠置的桶板构成；

每个桶板具有平坦的前面、平坦的后面、限定该芯部开口并且从该前面延伸到该后面的内边缘、以及用于与该收集室相接触并且从该前面延伸到该后面的外边缘，这些桶板被紧密叠置在该过滤器单元中以用于使得相邻过滤器单元板的前面和后面密封接合来将该芯部开口与该流体收集室密封开；以及

这些桶板中的至少一者被构造为具有凹入该前面的过滤通路的过滤板，该过滤通路从该内边缘延伸到该外边缘以用于使得该加压固体/流体混合物中的流体从该芯部开口排放到该收集室。

2.如权利要求1所述的分离模块，其中，至少两个相邻桶板各自被构造为该过滤板。

3.如权利要求1或2所述的分离模块，其中，该过滤块形成该桶的整个轴向部分。

4.如权利要求1或2所述的分离模块，其中，每个桶板被构造为过滤板。

5.如权利要求3或4所述的分离模块，其中，每个过滤板包括这些过滤通路中的多个过滤通路。

6.如权利要求1至5中任一项所述的分离模块，其中，该过滤板具有预选择的孔大小并且该过滤通路在该内边缘具有与该预选择的孔大小相对应的开口面积。

7.如权利要求1至5中任一项所述的分离模块，其中，该过滤块具有预选择的过滤孔大小和预选择的孔隙率，每个过滤通路在该内边缘具有与该预选择的孔大小相对应的开口面积并且每个过滤板具有从该芯部开口的总表面、该预选择的孔大小和过滤通路的数量计算的板孔隙率，该过滤块包括的过滤板的数目使得至少等于该预选择的孔隙率/板孔隙率。

8.如权利要求1至7中任一项所述的分离模块，其中，该过滤通路在远离该内边缘的方向上变宽。

9.如权利要求1至8中任一项所述的分离模块，其中，该收集室具有用于容纳该过滤器单元的压力夹套，该压力夹套在输入端被输入端板可密封地封闭并且在输出端被输出端板可密封地封闭，该过滤块被夹在该输入端板与该输出端板之间。

10.如权利要求9的分离模块，其中，该压力夹套包括用于液体和气体的分开的排放管。

11.如权利要求6所述的分离模块，其中，该过滤块包括由多个彼此前后叠置并且被夹在该输入端板与该输出端板之间的过滤板构成。

12.一种用于分离可加压固体/流体混合物的固体/流体分离模块，该分离模块被构造成用于与具有挤出桶、挤出机块和配合接纳在该挤出机桶中的可旋转挤出机螺杆的螺杆挤出机一起使用，该分离模块包括

壳体，该壳体限定可加压流体收集室，该收集室在输入端可连接至该挤出机桶并且在输出端可连接至该挤出机块；以及

桶，该桶限定用于在压力下容纳该加压固体/流体混合物并且可连接至该挤出机桶的轴向芯部开口，该桶安装在该壳体中并包括过滤块；

该过滤块形成至少该桶的轴向部分并且由多个叠置的桶板构成；

每个桶板具有平坦的前面、平坦的后面、限定该芯部开口并且从该前面延伸到该后面的内边缘、以及用于与该收集室相接触并且从该前面延伸到该后面的外边缘，这些桶板被紧密叠置在该过滤器单元中以用于使得相邻过滤器单元板的前面和后面密封接合来将该芯部开口与该流体收集室密封开；以及

这些桶板中的至少一者被构造为具有凹入该前面的过滤通路的过滤板，该过滤通路从该内边缘延伸到该外边缘以用于使得该加压固体/流体混合物中的流体从该芯部开口排放到该收集室。

13.如权利要求12所述的分离模块，其中，该入口板、该出口板和这些过滤板限定与该收集室密封开的芯部开口，该芯部开口用于与该挤出桶相连通，该过滤板具有与该芯部开口相连通并且延伸远离该芯部开口的至少一个过滤通路，并且该分离室具有用于将被该过滤器组合件分离的液体排放出去的排放出口。

14.如权利要求1至13中任一项所述的分离模块，其中，该过滤板包括多个过滤通路，这些过滤通路具有0.00003平方英寸至0.005平方英寸的孔大小。

15.如权利要求1至14中任一项所述的分离模块，其中，该过滤块具有作为总孔面积相对于总过滤表面而测量的5％至40％的孔隙率。

16.如权利要求14或15所述的分离模块，其中，该过滤块被构造成用于在100psig到5000psig的压力下操作。

17.如权利要求16所述的分离模块，其中，该过滤块被构造成用于在2500psig到3000psig的压力下操作。

18.如权利要求1至17中任一项所述的分离模块，其中，该过滤通路包括用于阻挡住穿过该过滤通路的直线路线的定向偏转。

19.如权利要求18所述的分离模块，其中，该过滤通路在该芯部开口处具有内端并且在该收集室处具有外端，并且该偏转被定位在该内端、在该外端、或者在该内端与该外端之间的任何点。

20.如权利要求19所述的分离模块，其中，在T形、I形、Y形或U形分叉形式的过滤通路中，该偏转为S形曲线、Z形曲线、或分叉或岔口的形式。

21.如权利要求18至20中任一项所述的分离模块，其中，该过滤通路在远离该内边缘的方向上变宽。