從氣體中除去固體顆粒的裝置和方法
2023-05-09 07:50:36 1
專利名稱：從氣體中除去固體顆粒的裝置和方法
背景技術：
本發明涉及一種從氣體中除去固體顆粒的裝置。在許多工業方法中，尤其是在升高的溫度或高溫、高壓過程中，所得到的氣流中含有的固體顆粒必須先被除去，然後才能被使用、深處理或釋放掉。例如，煤的一般燃燒會產生含有飛灰顆粒的廢氣，該廢氣不能直接排放到大氣中。類似地，煤的氣化或部分氧化常常產生一種產物氣流，除去該氣流中大部分顆粒之後，相對於氣體和固體的總重還含有0.1-4.0％(重量)的多種固體顆粒，所述顆粒包括飛渣(flyslag)或飛灰及在某些情況下未燃燒的煤。流化催化裂解(FCC)方法也會產生含有催化劑粉末的氣流，該氣流也會對環境造成汙染。其它使用裝置來淨化氣體的方法是加壓流化床燃燒器(PFBC)和電力系統中煤的一體化氣化聯合循環(IGCC)。
現在在多種技術方案中當在高溫下過濾熱氣體時使用陶瓷型高溫過濾元件。在一種技術方案中過濾器是由一個大過濾容器中所含的大量過濾元件組成。在這種容器的上部裝配有用於排出淨化後氣體的排出口，在其下部裝配有一個收集室用來收集從過濾器中分離出來並從過濾元件落下的固體。未淨化的氣體從該容器的底端進入過濾元件下部的空間。過濾元件被懸掛在含有孔的板上，所述板在容器的上部支持單個的過濾元件。所述板的每個孔裝配有懸在孔的下邊的過濾元件。過濾元件(有時稱為濾燭)淨化流過它的氣體，淨化後的氣體從板上的孔流出，所述孔分別與過濾元件聯在一起。因而位於板上面的氣體不含固體並被帶到過濾容器的出口。來自未淨化氣體的固體將附著在不同的過濾元件的外部。在過濾元件的周期性再淨化中當氣體以相反的方向通過過濾元件時這些固體便脫落，也稱作逆流回洗。從收集室中收集的固體在容器的底部排出。
上面所述的過濾元件中包含的陶瓷材料在強度方面具有不確定的組成，這是由於在每一個所製得的陶瓷部件中在陶瓷的內部結構存在瑕疵。如果該過濾元件受到應力時可能會導致該元件的斷裂，例如在溫度不穩定時。
在一個過濾器中有許多過濾元件，有時高達800個，這樣總是可能有一個或多個過濾元件破裂。過濾元件破裂的結果是流過破裂的過濾元件的這部分氣體以未淨化的狀態通過該元件。在有些情況下僅僅一個或少量的過濾元件破裂而導致分離效率的降低是可以接受的。例如在過濾失效的時候灰載量為2000-20000ppm是可以接受的。然而問題是由於一個過濾元件失效而產生的存在於板的上部的固體顆粒將進入未破裂過濾元件的下遊或淨化端。由於逆流回洗氣體夾帶該固體而使該固體進入未破裂過濾元件的下遊或淨化端。該固體將淤塞在未破裂過濾元件的淨化端而使其堵塞，從而導致整個過濾裝置或過濾器組件為無效的過濾設備。
為了確保沒有固體通過破裂的過濾元件或包括一個或多個破裂過濾元件的一組元件，人們已經描述了不同的裝置。這種裝置例如描述在EP-A-551951和EP-A-642377中。尚未描述具有如下功能的裝置總體上允許一些固體通過該過濾容器，同時確保大多數未破裂的過濾元件不會被通過破裂的過濾元件的固體堵塞。本發明的目的即在於提供這樣一種裝置。
發明概述本發明提供一種用於從含有固體顆粒的流體中過濾固體顆粒的裝置，包括一個過濾容器，一個橫裝在過濾容器內並具有孔的板，所述板將該容器分成上下兩部分，許多過濾元件在所述孔的下面向下延伸，其中存在許多與一個或多個過濾元件流體相連的輸出管，所述輸出管具有一個與所述上部室相連的輸出口，其中圍繞所述輸出管存在一個罩，在所述罩上裝配有提供逆流回洗流體以從所述過濾元件中除去固體顆粒的設備，且其中所述罩與輸出管之間的空間應足夠大，從而確保當除去固體顆粒時基本上只有位於罩與輸出管之間的淨化氣體被逆流回洗流體夾帶而進入過濾元件中。
本裝置提供了一種堅固而又簡單的結構來過濾固體，其中流體通過裝置的壓降是低的。本裝置的另一個優點是基於密封墊、墊圈、固定設備和裝配物該裝置容易與已存在的過濾器系統結構相結合。一個或多個過濾元件的破裂不會導致所有過濾元件被堵塞而失去過濾設備的功能。在通常的操作中在所述罩和所述輸出管之間的空間被離開過濾元件的淨化後的氣體佔據。當一個或多個其它的過濾元件破裂並停止作為過濾設備而使固體在上部室積聚時，沒有破裂的過濾元件同樣被淨化後的氣體佔據。對於本發明的裝置來說當該裝置被定期地逆流回洗時這些固體進入未破裂的過濾元件的可能性較小。這是因為當逆流回洗時僅僅存在於所述罩和所述過濾器輸出管之間的淨化氣體被夾帶進入未破裂過濾元件的「淨化「側或下遊端。
附圖的簡要說明
圖1表示了根據本發明的一個過濾器裝置。圖2顯示了本發明一個可能的技術方案的輸出管和罩的詳圖。圖3顯示了一個實施方案，其中幾個過濾元件與一個輸出管和聯結的罩流體相通。
優選的實施方案的詳細說明圖1顯示了根據本發明的一個裝置，包括一個過濾器容器(1)、橫過過濾容器(1)的帶有孔(3)的板(2)。該板(2)將該容器(1)分成上部室(4)和下部室(5)，許多過濾元件(6)在孔(3)的下面延伸。許多輸出管(7)與一個或多個過濾元件(6)流體相連。輸出管(7)具有一個與所述上部室(4)流體相連的輸出口(8)。圍繞所述輸出管(7)存在一個罩(9)。在所述罩(9)上裝配有提供逆流回洗流體以從所述過濾元件(6)中除去固體顆粒的設備(10)。在所述罩與輸出管(7)之間的空間應足夠大以確保當除去固體顆粒時基本上只有位於罩(9)與輸出管(7)之間的淨化氣體被逆流回洗流體夾帶而進入過濾元件(6)中。容器(1)還被裝配一個氣體輸出管(11)以從上部室(4)排放淨化後的氣體，及一個氣體入口導管(12)以向下部室(5)內提供氣體-固體混合物。在容器(1)的下部室(5)的底端還裝配有一個固體輸出口(13)。
輸出管(7)優選具有一個開口向上的輸出口(8)。所述罩(9)優選具有一個向下的開口。所述罩的高度和直徑應該足夠大以容納一定體積的氣體，當過濾元件被逆流回洗時該氣體被夾帶進入過濾元件的淨化端。該罩可以是上端封閉下端開口的管狀。封閉端優選裝配有用於逆流回洗的設備(10)，其中設備(10)的設置應使得逆流回洗氣體容易地進入過濾元件的淨化端。
過濾元件適宜採用垂直放置的中空管，該管的底部伸入過濾容器(1)的下部室(5)並封閉及上部開口以使得淨化氣進入過濾容器(1)的上部室(4)。這些元件有時也稱作濾燭。
圖2顯示了一個氣體輸出管的詳圖，顯示了過濾元件(6)的上端與通過孔(3)伸入板(2)中的輸出管(7)流體相通。圍繞管(7)存在一個罩(9)並裝配有用於提供逆流回洗氣體的設備(10)。設備(10)的逆流回洗氣體的出口方向應設置為使氣體直接進入過濾元件中。逆流回洗氣體的一個例子是氮氣。
圖3顯示了一個實施方案，其中5個過濾元件(6)與輸出管(7)流體相連。圍繞輸出管(7)存在一個罩(9)並裝配有用於提供逆流回洗氣體的設備(10)。為了實現本發明的有益效果，顯然過濾容器應該有不止一個的輸出管(7)和與其結合的過濾元件(6)。其中2-60個過濾元件(6)與一個輸出管(7)相結合的實施方案是可能的。
在上面對過濾器容器的描述中，過濾器容器、過濾設備和板的指向具有如圖1所示的指向。應該理解到當該裝置以一定的角度使用，甚至在水平放置，其中所述板被垂直放置及上部室(4)和下部室(5)一個挨一個時，本發明的優點同樣可以達到。
用在本發明中的具體過濾元件或元件組類型可以有多種選擇。然而，因為本發明尤其適用於高溫下。所以所使用的主過濾器元件或過濾元件組可以由下述材料組成或構造，這種材料適宜於加壓或真空應用並可包括處於高溫的條件下的應用。在本發明的正文中所述的「高溫應用」指溫度可能為100-1500℃，優選200-650℃。操作壓力可以在1-50巴或更大。一般地，圓筒形的過濾元件由堅硬的或柔性的、粘結的或非粘結的、多層或單層材料的織物組成，或由多孔的單塊(陶瓷、金屬或塑料)物質組成。過濾元件之間的間隔隨著流體-顆粒混合物的顆粒濃度而變化。
本發明還涉及下面的方法從含有固體顆粒的氣流中除去固體顆粒的方法，交替地使用下述步驟(a)來自上遊室的氣體藉助於與所述下遊室流體相連的過濾元件的出口經過大量的過濾元件到達下遊室，及(b)向單個的過濾元件的出口提供逆流回洗流體，其中逆流回洗流體在通過單個過濾元件之前夾帶部分淨化的氣體併到達上遊室，因而便從所述過濾元件中除去固體顆粒。
在上面的方法中當一個單個的過濾元件被損壞時，較多的固體將存在於下遊室。然而當逆流回洗時這不會使所述較多的固體從下遊室進入仍在起作用的過濾元件。這是因為只有氣體被剛通過所述仍在起作用的過濾元件的逆流回洗流體夾帶。在說明書中描述的是優選的操作條件。根據本發明在該裝置中優選上面的方法，其中上遊部分相當於所述裝置的下部室及下遊部分相當於所述裝置的上部室。
氣體的化學性質或者是氧化性，如在PFBC法中，或者是還原性，如在IGCC法中。通過一個過濾元件(即濾燭)的氣體額定流速優選10-100實際立方英尺/分。
根據本發明的裝置適宜用於除去固體(例如木炭)，例如從固體含量高達4％(重量)的氣態加工物流中可以得到固體含量優選在0-2ppm的淨化的氣體。使用該裝置的適宜的方法是流化催化裂解(FCC)法、煤氣化法、加壓流體床燃燒器(PFBC)及電力系統中煤的一體化氣化聯合循環(IGCC)。
權利要求
1.一種用於從含有固體顆粒的氣體中除去固體顆粒的裝置，包括一個過濾容器，一個橫裝在所述過濾容器內並具有孔的板，所述板將該容器分成上下兩部分，許多過濾元件在所述孔的下面向下延伸，其中存在許多與一個或多個過濾元件流體相連的多個輸出管，所述輸出管具有一個與所述上部室相連的輸出口，其中圍繞所述輸出管存在一個罩，在所述罩上裝配有提供逆流回洗流體以從所述過濾元件中除去固體顆粒的設備，其中所述罩與輸出管之間的空間應足夠大，從而確保當除去固體顆粒時基本上只有位於罩與輸出管之間的淨化氣體被逆流回洗流體夾帶而進入過濾元件中。
2.用於從含有固體顆粒的氣流中除去固體顆粒的方法，交替地使用下述步驟(a)來自上遊室的氣體藉助於與所述下遊室流體相連的過濾元件的出口經過大量的過濾元件到達下遊室，及(b)向單個過濾元件的出口提供逆流回洗流體，其中逆流回洗流體在通過單個過濾元件之前夾帶部分淨化的氣體併到達上遊室，因而從所述過濾元件中除去固體顆粒。
3.根據權利要求2的方法，其中該方法在根據權利要求1所述的裝置中進行。
全文摘要
一種用於從含有固體顆粒的氣體中除去固體顆粒的裝置,包括一個過濾容器,一個橫裝在所述過濾容器內並具有孔的板,所述板將該容器分成上下兩部分,許多過濾元件在所述孔的下面向下延伸,其中存在許多與一個或多個過濾元件流體相連的多個輸出管,所述輸出管具有一個與所述上部室相連的輸出口,其中圍繞所述輸出管存在一個罩,在所述罩上裝配有提供逆流回洗流體以從所述過濾元件中除去固體顆粒的設備,其中所述罩與輸出管之間的空間應足夠大,從而確保當除去固體顆粒時基本上只有位於罩與輸出管之間的淨化氣體被逆流回洗流體夾帶而進入過濾元件中。
文檔編號B01D46/42GK1351512SQ00807906
公開日2002年5月29日 申請日期2000年5月19日 優先權日1999年5月21日
發明者H·W·A·德裡斯 申請人:國際殼牌研究有限公司