专利名称：从气体中除去固体颗粒的装置和方法
背景技术：
本发明涉及一种从气体中除去固体颗粒的装置。在许多工业方法中，尤其是在升高的温度或高温、高压过程中，所得到的气流中含有的固体颗粒必须先被除去，然后才能被使用、深处理或释放掉。例如，煤的一般燃烧会产生含有飞灰颗粒的废气，该废气不能直接排放到大气中。类似地，煤的气化或部分氧化常常产生一种产物气流，除去该气流中大部分颗粒之后，相对于气体和固体的总重还含有0.1-4.0％(重量)的多种固体颗粒，所述颗粒包括飞渣(flyslag)或飞灰及在某些情况下未燃烧的煤。流化催化裂解(FCC)方法也会产生含有催化剂粉末的气流，该气流也会对环境造成污染。其它使用装置来净化气体的方法是加压流化床燃烧器(PFBC)和电力系统中煤的一体化气化联合循环(IGCC)。
现在在多种技术方案中当在高温下过滤热气体时使用陶瓷型高温过滤元件。在一种技术方案中过滤器是由一个大过滤容器中所含的大量过滤元件组成。在这种容器的上部装配有用于排出净化后气体的排出口，在其下部装配有一个收集室用来收集从过滤器中分离出来并从过滤元件落下的固体。未净化的气体从该容器的底端进入过滤元件下部的空间。过滤元件被悬挂在含有孔的板上，所述板在容器的上部支持单个的过滤元件。所述板的每个孔装配有悬在孔的下边的过滤元件。过滤元件(有时称为滤烛)净化流过它的气体，净化后的气体从板上的孔流出，所述孔分别与过滤元件联在一起。因而位于板上面的气体不含固体并被带到过滤容器的出口。来自未净化气体的固体将附着在不同的过滤元件的外部。在过滤元件的周期性再净化中当气体以相反的方向通过过滤元件时这些固体便脱落，也称作逆流回洗。从收集室中收集的固体在容器的底部排出。
上面所述的过滤元件中包含的陶瓷材料在强度方面具有不确定的组成，这是由于在每一个所制得的陶瓷部件中在陶瓷的内部结构存在瑕疵。如果该过滤元件受到应力时可能会导致该元件的断裂，例如在温度不稳定时。
在一个过滤器中有许多过滤元件，有时高达800个，这样总是可能有一个或多个过滤元件破裂。过滤元件破裂的结果是流过破裂的过滤元件的这部分气体以未净化的状态通过该元件。在有些情况下仅仅一个或少量的过滤元件破裂而导致分离效率的降低是可以接受的。例如在过滤失效的时候灰载量为2000-20000ppm是可以接受的。然而问题是由于一个过滤元件失效而产生的存在于板的上部的固体颗粒将进入未破裂过滤元件的下游或净化端。由于逆流回洗气体夹带该固体而使该固体进入未破裂过滤元件的下游或净化端。该固体将淤塞在未破裂过滤元件的净化端而使其堵塞，从而导致整个过滤装置或过滤器组件为无效的过滤设备。
为了确保没有固体通过破裂的过滤元件或包括一个或多个破裂过滤元件的一组元件，人们已经描述了不同的装置。这种装置例如描述在EP-A-551951和EP-A-642377中。尚未描述具有如下功能的装置总体上允许一些固体通过该过滤容器，同时确保大多数未破裂的过滤元件不会被通过破裂的过滤元件的固体堵塞。本发明的目的即在于提供这样一种装置。
发明概述本发明提供一种用于从含有固体颗粒的流体中过滤固体颗粒的装置，包括一个过滤容器，一个横装在过滤容器内并具有孔的板，所述板将该容器分成上下两部分，许多过滤元件在所述孔的下面向下延伸，其中存在许多与一个或多个过滤元件流体相连的输出管，所述输出管具有一个与所述上部室相连的输出口，其中围绕所述输出管存在一个罩，在所述罩上装配有提供逆流回洗流体以从所述过滤元件中除去固体颗粒的设备，且其中所述罩与输出管之间的空间应足够大，从而确保当除去固体颗粒时基本上只有位于罩与输出管之间的净化气体被逆流回洗流体夹带而进入过滤元件中。
本装置提供了一种坚固而又简单的结构来过滤固体，其中流体通过装置的压降是低的。本装置的另一个优点是基于密封垫、垫圈、固定设备和装配物该装置容易与已存在的过滤器系统结构相结合。一个或多个过滤元件的破裂不会导致所有过滤元件被堵塞而失去过滤设备的功能。在通常的操作中在所述罩和所述输出管之间的空间被离开过滤元件的净化后的气体占据。当一个或多个其它的过滤元件破裂并停止作为过滤设备而使固体在上部室积聚时，没有破裂的过滤元件同样被净化后的气体占据。对于本发明的装置来说当该装置被定期地逆流回洗时这些固体进入未破裂的过滤元件的可能性较小。这是因为当逆流回洗时仅仅存在于所述罩和所述过滤器输出管之间的净化气体被夹带进入未破裂过滤元件的“净化“侧或下游端。
附图的简要说明
图1表示了根据本发明的一个过滤器装置。图2显示了本发明一个可能的技术方案的输出管和罩的详图。图3显示了一个实施方案，其中几个过滤元件与一个输出管和联结的罩流体相通。
优选的实施方案的详细说明图1显示了根据本发明的一个装置，包括一个过滤器容器(1)、横过过滤容器(1)的带有孔(3)的板(2)。该板(2)将该容器(1)分成上部室(4)和下部室(5)，许多过滤元件(6)在孔(3)的下面延伸。许多输出管(7)与一个或多个过滤元件(6)流体相连。输出管(7)具有一个与所述上部室(4)流体相连的输出口(8)。围绕所述输出管(7)存在一个罩(9)。在所述罩(9)上装配有提供逆流回洗流体以从所述过滤元件(6)中除去固体颗粒的设备(10)。在所述罩与输出管(7)之间的空间应足够大以确保当除去固体颗粒时基本上只有位于罩(9)与输出管(7)之间的净化气体被逆流回洗流体夹带而进入过滤元件(6)中。容器(1)还被装配一个气体输出管(11)以从上部室(4)排放净化后的气体，及一个气体入口导管(12)以向下部室(5)内提供气体-固体混合物。在容器(1)的下部室(5)的底端还装配有一个固体输出口(13)。
输出管(7)优选具有一个开口向上的输出口(8)。所述罩(9)优选具有一个向下的开口。所述罩的高度和直径应该足够大以容纳一定体积的气体，当过滤元件被逆流回洗时该气体被夹带进入过滤元件的净化端。该罩可以是上端封闭下端开口的管状。封闭端优选装配有用于逆流回洗的设备(10)，其中设备(10)的设置应使得逆流回洗气体容易地进入过滤元件的净化端。
过滤元件适宜采用垂直放置的中空管，该管的底部伸入过滤容器(1)的下部室(5)并封闭及上部开口以使得净化气进入过滤容器(1)的上部室(4)。这些元件有时也称作滤烛。
图2显示了一个气体输出管的详图，显示了过滤元件(6)的上端与通过孔(3)伸入板(2)中的输出管(7)流体相通。围绕管(7)存在一个罩(9)并装配有用于提供逆流回洗气体的设备(10)。设备(10)的逆流回洗气体的出口方向应设置为使气体直接进入过滤元件中。逆流回洗气体的一个例子是氮气。
图3显示了一个实施方案，其中5个过滤元件(6)与输出管(7)流体相连。围绕输出管(7)存在一个罩(9)并装配有用于提供逆流回洗气体的设备(10)。为了实现本发明的有益效果，显然过滤容器应该有不止一个的输出管(7)和与其结合的过滤元件(6)。其中2-60个过滤元件(6)与一个输出管(7)相结合的实施方案是可能的。
在上面对过滤器容器的描述中，过滤器容器、过滤设备和板的指向具有如图1所示的指向。应该理解到当该装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)一个挨一个时，本发明的优点同样可以达到。
用在本发明中的具体过滤元件或元件组类型可以有多种选择。然而，因为本发明尤其适用于高温下。所以所使用的主过滤器元件或过滤元件组可以由下述材料组成或构造，这种材料适宜于加压或真空应用并可包括处于高温的条件下的应用。在本发明的正文中所述的“高温应用”指温度可能为100-1500℃，优选200-650℃。操作压力可以在1-50巴或更大。一般地，圆筒形的过滤元件由坚硬的或柔性的、粘结的或非粘结的、多层或单层材料的织物组成，或由多孔的单块(陶瓷、金属或塑料)物质组成。过滤元件之间的间隔随着流体-颗粒混合物的颗粒浓度而变化。
本发明还涉及下面的方法从含有固体颗粒的气流中除去固体颗粒的方法，交替地使用下述步骤(a)来自上游室的气体借助于与所述下游室流体相连的过滤元件的出口经过大量的过滤元件到达下游室，及(b)向单个的过滤元件的出口提供逆流回洗流体，其中逆流回洗流体在通过单个过滤元件之前夹带部分净化的气体并到达上游室，因而便从所述过滤元件中除去固体颗粒。
在上面的方法中当一个单个的过滤元件被损坏时，较多的固体将存在于下游室。然而当逆流回洗时这不会使所述较多的固体从下游室进入仍在起作用的过滤元件。这是因为只有气体被刚通过所述仍在起作用的过滤元件的逆流回洗流体夹带。在说明书中描述的是优选的操作条件。根据本发明在该装置中优选上面的方法，其中上游部分相当于所述装置的下部室及下游部分相当于所述装置的上部室。
气体的化学性质或者是氧化性，如在PFBC法中，或者是还原性，如在IGCC法中。通过一个过滤元件(即滤烛)的气体额定流速优选10-100实际立方英尺/分。
根据本发明的装置适宜用于除去固体(例如木炭)，例如从固体含量高达4％(重量)的气态加工物流中可以得到固体含量优选在0-2ppm的净化的气体。使用该装置的适宜的方法是流化催化裂解(FCC)法、煤气化法、加压流体床燃烧器(PFBC)及电力系统中煤的一体化气化联合循环(IGCC)。
权利要求
1.一种用于从含有固体颗粒的气体中除去固体颗粒的装置，包括一个过滤容器，一个横装在所述过滤容器内并具有孔的板，所述板将该容器分成上下两部分，许多过滤元件在所述孔的下面向下延伸，其中存在许多与一个或多个过滤元件流体相连的多个输出管，所述输出管具有一个与所述上部室相连的输出口，其中围绕所述输出管存在一个罩，在所述罩上装配有提供逆流回洗流体以从所述过滤元件中除去固体颗粒的设备，其中所述罩与输出管之间的空间应足够大，从而确保当除去固体颗粒时基本上只有位于罩与输出管之间的净化气体被逆流回洗流体夹带而进入过滤元件中。
2.用于从含有固体颗粒的气流中除去固体颗粒的方法，交替地使用下述步骤(a)来自上游室的气体借助于与所述下游室流体相连的过滤元件的出口经过大量的过滤元件到达下游室，及(b)向单个过滤元件的出口提供逆流回洗流体，其中逆流回洗流体在通过单个过滤元件之前夹带部分净化的气体并到达上游室，因而从所述过滤元件中除去固体颗粒。
3.根据权利要求2的方法，其中该方法在根据权利要求1所述的装置中进行。
全文摘要
一种用于从含有固体颗粒的气体中除去固体颗粒的装置,包括一个过滤容器,一个横装在所述过滤容器内并具有孔的板,所述板将该容器分成上下两部分,许多过滤元件在所述孔的下面向下延伸,其中存在许多与一个或多个过滤元件流体相连的多个输出管,所述输出管具有一个与所述上部室相连的输出口,其中围绕所述输出管存在一个罩,在所述罩上装配有提供逆流回洗流体以从所述过滤元件中除去固体颗粒的设备,其中所述罩与输出管之间的空间应足够大,从而确保当除去固体颗粒时基本上只有位于罩与输出管之间的净化气体被逆流回洗流体夹带而进入过滤元件中。
文档编号B01D46/42GK1351512SQ00807906
公开日2002年5月29日 申请日期2000年5月19日 优先权日1999年5月21日
发明者H·W·A·德里斯 申请人:国际壳牌研究有限公司