Само фильтрующее устройство, защищенное патентом, представляет собой аппарат, в котором цилиндрическое пористое тело из полимерного материала насаженною на перфорированную металлическую трубу (или проволочный каркас цилиндрической формы). Фильтропакет (2) установлен коаксиально в кожухе (3) или корпусе (1). На входе в кольцевую полость находится завихритель (5) со щелевыми прорезями под углом 45°. В нижней части устройства имеется пространство для сбора жидкости и механических примесей (г) или предусмотрен отвод в специальную емкость сбора (в). На большие расходы в корпус аппарата такие фильтропакеты в кожухах устанавливаются также, как из стекловолокна.

Механизм работы фильтра-сепаратора следующий. Двухфазный поток с механическими примесями поступает в кольцевую полость через завихритель. Приобретя тангенциальную составляющую, закрученный поток подходит к фильтрующей поверхности по касательной (а не по нормали, как при радиальной фильтрации). Капли и частицы, имеющие диаметр больше некоторого dKPU отбиваются под действием центробежных сил на внутреннюю стенку корпуса и под действием силы тяжести стекают вниз в сборник жидкости. Более мелкие капли и частицы вместе с потоком газа по касательной, как уже было сказано, подходят к фильтрующей поверхности, проскакивая по инерции мимо входа в поровое пространство и, наталкиваются на другие капли, коалесцируют друг с другом и, укрупняясь скатываются вниз (так называемое инерционное осаждение при обтекании цилиндра). Благодаря адгезионным свойствам фторопласта, жидкие частицы коагулируют, собираются в пленку и стекают под действием силы тяжести в конденсатосборник, увлекая за собой механические частицы и, тем самым, удаляя их с поверхности фильтра. Специально рассчитанный по разработанной нами методике технологический режим работы аппарата позволяет на протяжении всего периода эксплуатации обеспечивать на фильтрующей поверхности устойчивую пленку жидкости, а значит, и режим незагрязняемости поверхности фильтрапакета. Как следствие, аппарат работает при постоянном перепаде давления на фильтрующей поверхности, что совершенно неосуществимо на всех известных фильтрах. В случае, если какие-либо частицы проникли в поровое пространство, они достаточно легко могут быть удалены при регенерации обратным потоком без демонтажа фильтропакетов. Это возможно благодаря упругости поровых каналов в отличие, например, от металлокерамических фильтров (жестких), капроновых (они набухают в процессе эксплуатации) и др.

Очень хорошие результаты показали двухконтурные фильтры. В одном корпусе устанавливаются концентрично два фильтропакета: наружный — большего диаметра с большим размером пор, внутренний — меньшего диаметра с меньшим размером пор. Наружный фильтр отделяет более крупные капли и все мехпримеси, а более мелкие капли коалесцируют в поровом пространстве. Процесс коалесценции основан на явлениях адгезии и смачивания фильтрующего материала дисперсной фазой. С поверхности ФЭП отделяются капли диаметром 1 -5 мкм. Мельчайшие капельки, проникшие с потоком газа в поровую структуру (d<< I мкм) не коалесцируют на поверхности, а задерживаются в извилинах пор на время, достаточное для того, чтобы другие капли коалесцировали на них посредством соприкосновения. Для этого процесса существенное значение имеет длина первого канала. Капли микронного размера укрупняются в несколько раз (например, с 2 до 10 мкм). Внутренний фильтр с меньшим размером пор доулавливает эти капли. В кольцевой полости каждого фильтра организуется закрученный поток.

В режиме незагрязняемости фильтр с диаметром пор 20 мкм полностью улавливает частицы диаметром 5 мкм и более, а фильтр с диаметром 5 мкм полностью улавливает частицы диаметром 1 мкм и более.

Фильтры-сепараторы с ФЭП устойчивы к нагрузке по жидкости. Для стабильной работы аппарата в режиме незагрязняемости необходимо, чтобы в двухфазном потоке содержалось некоторое минимальное (определяемое в каждом конкретном случае расчетным путем) количество жидкости q_ необходимое для формирования пленки на фильтрующей поверхности. Если содержание жидкости больше qKP, то на поверхности фильтра удерживается в виде пленки только необходимое количество жидкости qKP, излишек жидкости сбрасывается с фильтрующей поверхности под действием силы тяжести вниз. Если содержание жидкости в потоке меньше qKP, то в поток дополнительно подается недостающее количество жидкости.

Работают фильтр-сепараторы с ФЭП в широком диапазоне давлений (от 0,1 МПа до 25-30 МПа) и температур (от -60 °С до +150 °С). Эффективность очистки практически не меняется при колебаниях расхода газа на 25 % в ту или другую сторону. Существенным преимуществом фильтр-сепараторов с ФЭП является возможность установки ФЭП в уже имеющиеся на промыслах корпуса сепараторов вместо жалюзи, сеток или просто внутрь устаревших гравитационных сепараторов.