專利名稱：從氣體中除去固體顆粒的裝置和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種從氣體中除去固體顆粒的裝置。在許多工業(yè)方法中，尤其是在升高的溫度或高溫、高壓過(guò)程中，所得到的氣流中含有的固體顆粒必須先被除去，然后才能被使用、深處理或釋放掉。例如，煤的一般燃燒會(huì)產(chǎn)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(chǎn)生一種產(chǎn)物氣流，除去該氣流中大部分顆粒之后，相對(duì)于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(huì)產(chǎn)生含有催化劑粉末的氣流，該氣流也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。其它使用裝置來(lái)凈化氣體的方法是加壓流化床燃燒器(PFBC)和電力系統(tǒng)中煤的一體化氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)。
現(xiàn)在在多種技術(shù)方案中當(dāng)在高溫下過(guò)濾熱氣體時(shí)使用陶瓷型高溫過(guò)濾元件。在一種技術(shù)方案中過(guò)濾器是由一個(gè)大過(guò)濾容器中所含的大量過(guò)濾元件組成。在這種容器的上部裝配有用于排出凈化后氣體的排出口，在其下部裝配有一個(gè)收集室用來(lái)收集從過(guò)濾器中分離出來(lái)并從過(guò)濾元件落下的固體。未凈化的氣體從該容器的底端進(jìn)入過(guò)濾元件下部的空間。過(guò)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(gè)的過(guò)濾元件。所述板的每個(gè)孔裝配有懸在孔的下邊的過(guò)濾元件。過(guò)濾元件(有時(shí)稱為濾燭)凈化流過(guò)它的氣體，凈化后的氣體從板上的孔流出，所述孔分別與過(guò)濾元件聯(lián)在一起。因而位于板上面的氣體不含固體并被帶到過(guò)濾容器的出口。來(lái)自未凈化氣體的固體將附著在不同的過(guò)濾元件的外部。在過(guò)濾元件的周期性再凈化中當(dāng)氣體以相反的方向通過(guò)過(guò)濾元件時(shí)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(guò)濾元件中包含的陶瓷材料在強(qiáng)度方面具有不確定的組成，這是由于在每一個(gè)所制得的陶瓷部件中在陶瓷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在瑕疵。如果該過(guò)濾元件受到應(yīng)力時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致該元件的斷裂，例如在溫度不穩(wěn)定時(shí)。
在一個(gè)過(guò)濾器中有許多過(guò)濾元件，有時(shí)高達(dá)800個(gè)，這樣總是可能有一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾元件破裂。過(guò)濾元件破裂的結(jié)果是流過(guò)破裂的過(guò)濾元件的這部分氣體以未凈化的狀態(tài)通過(guò)該元件。在有些情況下僅僅一個(gè)或少量的過(guò)濾元件破裂而導(dǎo)致分離效率的降低是可以接受的。例如在過(guò)濾失效的時(shí)候灰載量為2000-20000ppm是可以接受的。然而問(wèn)題是由于一個(gè)過(guò)濾元件失效而產(chǎn)生的存在于板的上部的固體顆粒將進(jìn)入未破裂過(guò)濾元件的下游或凈化端。由于逆流回洗氣體夾帶該固體而使該固體進(jìn)入未破裂過(guò)濾元件的下游或凈化端。該固體將淤塞在未破裂過(guò)濾元件的凈化端而使其堵塞，從而導(dǎo)致整個(gè)過(guò)濾裝置或過(guò)濾器組件為無(wú)效的過(guò)濾設(shè)備。
為了確保沒(méi)有固體通過(guò)破裂的過(guò)濾元件或包括一個(gè)或多個(gè)破裂過(guò)濾元件的一組元件，人們已經(jīng)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(guò)該過(guò)濾容器，同時(shí)確保大多數(shù)未破裂的過(guò)濾元件不會(huì)被通過(guò)破裂的過(guò)濾元件的固體堵塞。本發(fā)明的目的即在于提供這樣一種裝置。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種用于從含有固體顆粒的流體中過(guò)濾固體顆粒的裝置，包括一個(gè)過(guò)濾容器，一個(gè)橫裝在過(guò)濾容器內(nèi)并具有孔的板，所述板將該容器分成上下兩部分，許多過(guò)濾元件在所述孔的下面向下延伸，其中存在許多與一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾元件流體相連的輸出管，所述輸出管具有一個(gè)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(gè)罩，在所述罩上裝配有提供逆流回洗流體以從所述過(guò)濾元件中除去固體顆粒的設(shè)備，且其中所述罩與輸出管之間的空間應(yīng)足夠大，從而確保當(dāng)除去固體顆粒時(shí)基本上只有位于罩與輸出管之間的凈化氣體被逆流回洗流體夾帶而進(jìn)入過(guò)濾元件中。
本裝置提供了一種堅(jiān)固而又簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)過(guò)濾固體，其中流體通過(guò)裝置的壓降是低的。本裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是基于密封墊、墊圈、固定設(shè)備和裝配物該裝置容易與已存在的過(guò)濾器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合。一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾元件的破裂不會(huì)導(dǎo)致所有過(guò)濾元件被堵塞而失去過(guò)濾設(shè)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(kāi)過(guò)濾元件的凈化后的氣體占據(jù)。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)其它的過(guò)濾元件破裂并停止作為過(guò)濾設(shè)備而使固體在上部室積聚時(shí)，沒(méi)有破裂的過(guò)濾元件同樣被凈化后的氣體占據(jù)。對(duì)于本發(fā)明的裝置來(lái)說(shuō)當(dāng)該裝置被定期地逆流回洗時(shí)這些固體進(jìn)入未破裂的過(guò)濾元件的可能性較小。這是因?yàn)楫?dāng)逆流回洗時(shí)僅僅存在于所述罩和所述過(guò)濾器輸出管之間的凈化氣體被夾帶進(jìn)入未破裂過(guò)濾元件的“凈化“側(cè)或下游端。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)過(guò)濾器裝置。圖2顯示了本發(fā)明一個(gè)可能的技術(shù)方案的輸出管和罩的詳圖。圖3顯示了一個(gè)實(shí)施方案，其中幾個(gè)過(guò)濾元件與一個(gè)輸出管和聯(lián)結(jié)的罩流體相通。
優(yōu)選的實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)裝置，包括一個(gè)過(guò)濾器容器(1)、橫過(guò)過(guò)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(guò)濾元件(6)在孔(3)的下面延伸。許多輸出管(7)與一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾元件(6)流體相連。輸出管(7)具有一個(gè)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(gè)罩(9)。在所述罩(9)上裝配有提供逆流回洗流體以從所述過(guò)濾元件(6)中除去固體顆粒的設(shè)備(10)。在所述罩與輸出管(7)之間的空間應(yīng)足夠大以確保當(dāng)除去固體顆粒時(shí)基本上只有位于罩(9)與輸出管(7)之間的凈化氣體被逆流回洗流體夾帶而進(jìn)入過(guò)濾元件(6)中。容器(1)還被裝配一個(gè)氣體輸出管(11)以從上部室(4)排放凈化后的氣體，及一個(gè)氣體入口導(dǎo)管(12)以向下部室(5)內(nèi)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(gè)固體輸出口(13)。
輸出管(7)優(yōu)選具有一個(gè)開(kāi)口向上的輸出口(8)。所述罩(9)優(yōu)選具有一個(gè)向下的開(kāi)口。所述罩的高度和直徑應(yīng)該足夠大以容納一定體積的氣體，當(dāng)過(guò)濾元件被逆流回洗時(shí)該氣體被夾帶進(jìn)入過(guò)濾元件的凈化端。該罩可以是上端封閉下端開(kāi)口的管狀。封閉端優(yōu)選裝配有用于逆流回洗的設(shè)備(10)，其中設(shè)備(10)的設(shè)置應(yīng)使得逆流回洗氣體容易地進(jìn)入過(guò)濾元件的凈化端。
過(guò)濾元件適宜采用垂直放置的中空管，該管的底部伸入過(guò)濾容器(1)的下部室(5)并封閉及上部開(kāi)口以使得凈化氣進(jìn)入過(guò)濾容器(1)的上部室(4)。這些元件有時(shí)也稱作濾燭。
圖2顯示了一個(gè)氣體輸出管的詳圖，顯示了過(guò)濾元件(6)的上端與通過(guò)孔(3)伸入板(2)中的輸出管(7)流體相通。圍繞管(7)存在一個(gè)罩(9)并裝配有用于提供逆流回洗氣體的設(shè)備(10)。設(shè)備(10)的逆流回洗氣體的出口方向應(yīng)設(shè)置為使氣體直接進(jìn)入過(guò)濾元件中。逆流回洗氣體的一個(gè)例子是氮?dú)狻?br> 圖3顯示了一個(gè)實(shí)施方案，其中5個(gè)過(guò)濾元件(6)與輸出管(7)流體相連。圍繞輸出管(7)存在一個(gè)罩(9)并裝配有用于提供逆流回洗氣體的設(shè)備(10)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有益效果，顯然過(guò)濾容器應(yīng)該有不止一個(gè)的輸出管(7)和與其結(jié)合的過(guò)濾元件(6)。其中2-60個(gè)過(guò)濾元件(6)與一個(gè)輸出管(7)相結(jié)合的實(shí)施方案是可能的。
在上面對(duì)過(guò)濾器容器的描述中，過(guò)濾器容器、過(guò)濾設(shè)備和板的指向具有如圖1所示的指向。應(yīng)該理解到當(dāng)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(gè)挨一個(gè)時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)同樣可以達(dá)到。
用在本發(fā)明中的具體過(guò)濾元件或元件組類型可以有多種選擇。然而，因?yàn)楸景l(fā)明尤其適用于高溫下。所以所使用的主過(guò)濾器元件或過(guò)濾元件組可以由下述材料組成或構(gòu)造，這種材料適宜于加壓或真空應(yīng)用并可包括處于高溫的條件下的應(yīng)用。在本發(fā)明的正文中所述的“高溫應(yīng)用”指溫度可能為100-1500℃，優(yōu)選200-650℃。操作壓力可以在1-50巴或更大。一般地，圓筒形的過(guò)濾元件由堅(jiān)硬的或柔性的、粘結(jié)的或非粘結(jié)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(zhì)組成。過(guò)濾元件之間的間隔隨著流體-顆?；旌衔锏念w粒濃度而變化。
本發(fā)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(lái)自上游室的氣體借助于與所述下游室流體相連的過(guò)濾元件的出口經(jīng)過(guò)大量的過(guò)濾元件到達(dá)下游室，及(b)向單個(gè)的過(guò)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(guò)單個(gè)過(guò)濾元件之前夾帶部分凈化的氣體并到達(dá)上游室，因而便從所述過(guò)濾元件中除去固體顆粒。
在上面的方法中當(dāng)一個(gè)單個(gè)的過(guò)濾元件被損壞時(shí)，較多的固體將存在于下游室。然而當(dāng)逆流回洗時(shí)這不會(huì)使所述較多的固體從下游室進(jìn)入仍在起作用的過(guò)濾元件。這是因?yàn)橹挥袣怏w被剛通過(guò)所述仍在起作用的過(guò)濾元件的逆流回洗流體夾帶。在說(shuō)明書(shū)中描述的是優(yōu)選的操作條件。根據(jù)本發(fā)明在該裝置中優(yōu)選上面的方法，其中上游部分相當(dāng)于所述裝置的下部室及下游部分相當(dāng)于所述裝置的上部室。
氣體的化學(xué)性質(zhì)或者是氧化性，如在PFBC法中，或者是還原性，如在IGCC法中。通過(guò)一個(gè)過(guò)濾元件(即濾燭)的氣體額定流速優(yōu)選10-100實(shí)際立方英尺/分。
根據(jù)本發(fā)明的裝置適宜用于除去固體(例如木炭)，例如從固體含量高達(dá)4％(重量)的氣態(tài)加工物流中可以得到固體含量?jī)?yōu)選在0-2ppm的凈化的氣體。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(tǒng)中煤的一體化氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)。
權(quán)利要求
1.一種用于從含有固體顆粒的氣體中除去固體顆粒的裝置，包括一個(gè)過(guò)濾容器，一個(gè)橫裝在所述過(guò)濾容器內(nèi)并具有孔的板，所述板將該容器分成上下兩部分，許多過(guò)濾元件在所述孔的下面向下延伸，其中存在許多與一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾元件流體相連的多個(gè)輸出管，所述輸出管具有一個(gè)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(gè)罩，在所述罩上裝配有提供逆流回洗流體以從所述過(guò)濾元件中除去固體顆粒的設(shè)備，其中所述罩與輸出管之間的空間應(yīng)足夠大，從而確保當(dāng)除去固體顆粒時(shí)基本上只有位于罩與輸出管之間的凈化氣體被逆流回洗流體夾帶而進(jìn)入過(guò)濾元件中。
2.用于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(lái)自上游室的氣體借助于與所述下游室流體相連的過(guò)濾元件的出口經(jīng)過(guò)大量的過(guò)濾元件到達(dá)下游室，及(b)向單個(gè)過(guò)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(guò)單個(gè)過(guò)濾元件之前夾帶部分凈化的氣體并到達(dá)上游室，因而從所述過(guò)濾元件中除去固體顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該方法在根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置中進(jìn)行。
全文摘要
一種用于從含有固體顆粒的氣體中除去固體顆粒的裝置,包括一個(gè)過(guò)濾容器,一個(gè)橫裝在所述過(guò)濾容器內(nèi)并具有孔的板,所述板將該容器分成上下兩部分,許多過(guò)濾元件在所述孔的下面向下延伸,其中存在許多與一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾元件流體相連的多個(gè)輸出管,所述輸出管具有一個(gè)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(gè)罩,在所述罩上裝配有提供逆流回洗流體以從所述過(guò)濾元件中除去固體顆粒的設(shè)備,其中所述罩與輸出管之間的空間應(yīng)足夠大,從而確保當(dāng)除去固體顆粒時(shí)基本上只有位于罩與輸出管之間的凈化氣體被逆流回洗流體夾帶而進(jìn)入過(guò)濾元件中。
文檔編號(hào)B01D46/42GK1351512SQ00807906
公開(kāi)日2002年5月29日 申請(qǐng)日期2000年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月21日
發(fā)明者H·W·A·德里斯 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司