一种用于MTO装置的高温烟气过滤设备的制作方法

本实用新型涉及一种非对称通道的刚性过滤器，具体是一种用于MTO装置的高温烟气过滤设备，属于含微细颗粒物的高温烟气净化技术领域。

背景技术：

MTO装置在运行过程中，其外排超过500℃的高温干燥气体中会夹带约500～1000mg/Nm³的微细颗粒物，逃逸的微细颗粒物主要组分是催化剂产品，其粒径的分布为：0～5μm占70％；5～20μm占25％；20～40μm占5％；颗粒物的中位径一般小于5μm。现阶段尾气外排之前经过多级旋风分离器后会捕集大部分的颗粒物，外排浓度约150～50mg/Nm³，外排粉尘粒径为0～2μm的约占70％，这种情况需要进一步回收后才能将尾气排向大气。

自2017年7月1日开始执行的《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)，其中规定，尾气的排放量必须要小于≤30mg/Nm³，因此现阶段的尾气治理装置都需要升级改造。

微细颗粒收集常用的工艺方案有袋式除尘器、静电除尘器和旋风分离器等，但是这三种技术方案都不适合处理MTO装置的干燥尾气，主要原因是(一)微细颗粒物的粒径、比重和比电阻参数都超出静电除尘器的适用范围；(二)袋式除尘器的材质很难耐受250℃以上的温度；(三)旋风分离器的收集效率不能满足排放指标。

基于上述背景，石油化工行业亟需一种高温气体的微细颗粒物收集工艺来收集干燥尾气中微细颗粒物，确保全时段排放达标。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种可以在250～600℃高温下高效过滤的用于MTO装置的高温烟气过滤设备，不仅能够满足环保排放的要求，而且设备寿命可达到10年以上。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种用于MTO装置的高温烟气过滤设备，包括壳体，在壳体的顶端设有净烟气出口，底端连接有灰斗，灰斗的底端具有微细颗粒物排出口，在壳体上位于灰斗上方设有原烟气进口，壳体中设有至少一个沿轴向分布的滤芯，滤芯采用多层复合结构，多层复合结构由至少两层带不同孔径过滤孔的分层复合而成，相邻两分层的过滤孔相连通且各分层的过滤孔孔径由内至外逐级减小，在壳体中位于滤芯上方设有反吹管组件。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

进一步的，多层复合结构由内至外依次为刚性支撑体层和刚性过滤层。

进一步的，刚性支撑体层的过滤孔孔径大于刚性过滤层的过滤孔孔径。这种结构使得滤芯的滤孔外小内大，形成非均相结构，这种非均相结构可以截留更小的微细颗粒物，但是更为重要的作用是提高了反吹效果，当高压气体咋滤孔通道内急剧加速时，这种结构会使得冲击粘附的微细颗粒物的动能增加。

进一步的，刚性支撑体层、刚性过滤层的材料为陶瓷、合金或碳化硅等，这些材料在高温条件下的化学稳定性比较高，可根据烟气条件和温度条件对应选择不同的材料。

进一步的，滤芯为中空柱状体，中空柱状体的顶部敞开，底面为弧形凸起面或平面。

进一步的，壳体为中空的圆柱形体，圆柱形体的顶面为弧形凸起面或平面。

进一步的，反吹管组件包括能够容纳气体流通的反吹管和连接反吹管的反吹气体入口。

进一步的，滤芯的直径为1～30厘米，长度为0.5～3米，滤芯可以单件安装在一个壳体内组成一个过滤单元，也可以多个滤芯安装于一个壳体内组成一个过滤器，过滤器可以根据现场条件立式或者卧式布置。

进一步的，一组高温烟气过滤设备通过管路系统并联形成一个过滤系统。

更进一步的，管路系统包括进气管路系统、洁净气体管路系统、反吹气管路系统、料渣收集系统管路和紧急排放系统管路，进气管路系统连接原烟气进口，洁净气体管路系统连接净烟气出口，反吹气管路系统连接反吹气体入口，料渣收集系统管路连接微细颗粒物排出口，紧急排放系统管路连接位于壳体上的紧急排放口。

本实用新型的有益效果是：1)通过选用刚性滤芯，其机械强度好，耐温度和载荷交变的冲击，没有破袋的风险；2)过滤精度高，可以根据颗粒物的粒径特点设计滤孔通道，可供过滤的最小颗粒物直径可达到0.1μm；3)过滤效率高，对常规性质的粉尘，过滤后出口浓度可低于10mg/Nm³，一级过滤就可以满足达标排放；4)本实用新型可以在烟气压力小于5.0MPa的工况下工作；5)本实用新型孔隙率高，过滤通量大，过滤风速大于1.5m/min，明显高于现有的柔性的过滤器；6)本实用新型使用寿命可至10年以上；7)本实用新型不仅适用于MTO装置还适用于FCC装置。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为本实用新型中滤芯的横截面。

图3为本实用新型的工艺流程图。

图4为非对称结构滤芯的过滤原理。

图5为非对称结构滤芯的反吹清灰原理。

图6为本实用新型过滤系统的工艺流程图。

其中：1-滤芯，11-刚性支撑层，12-刚性过滤层，2-反吹组件，21-反吹管，22-反吹气体入口，3-壳体，4-净烟气出口，5-原烟气进口，6-灰斗，7-微细颗粒物排出口。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种用于MTO装置的高温烟气过滤设备，包括壳体3，在壳体3的顶端设有净烟气出口4，底端连接有灰斗6，灰斗6的底端具有微细颗粒物排出口7，在壳体上位于灰斗6上方设有原烟气进口5，壳体3中设有一个沿轴向分布的滤芯1，滤芯1采用多层复合结构，多层复合结构由两层带不同孔径过滤孔的分层复合而成，相邻两分层的过滤孔相连通且各分层的过滤孔孔径由内至外逐级减小，在壳体3中位于滤芯1上方设有反吹管组件2。多层复合结构由内至外依次为刚性支撑体层11和刚性过滤层12。刚性支撑体层11的过滤孔孔径大于刚性过滤层12的过滤孔孔径。这种结构使得滤芯的滤孔外小内大，形成非均相结构，这种非均相结构可以截留更小的微细颗粒物，但是更为重要的作用是提高了反吹效果，当高压气体咋滤孔通道内急剧加速时，这种结构会使得冲击粘附的微细颗粒物的动能增加。刚性支撑体层11、刚性过滤层12的材料为陶瓷、合金或碳化硅等，这些材料在高温条件下的化学稳定性比较高，可根据延期条件和温度条件对应选择不同的材料。滤芯1为中空柱状体，中空柱状体的顶部敞开，底面为弧形凸起面或平面。壳体3为中空的圆柱形体，圆柱形体的顶面为弧形凸起面或平面。反吹管组件2包括能够容纳气体流通的反吹管21和连接反吹管21的反吹气体入口22。滤芯的直径为1～30厘米，长度为0.5～3米，滤芯可以单件组成一个过滤单元，也可以多个滤芯安装于一个可体内组成一个过滤器，过滤器可以根据现场条件立式或者卧式布置。

本实用新型的工作原理为：烟气通过原烟气进口5进入非均相结构滤芯1的外表面，滤芯1的外表面为具有高精度孔径的刚性过滤层12，在内外压差的作用下，大于滤孔径的催化剂等固体颗粒物会被拦截在滤芯1的外表面，洁净的气体快速经过滤芯1，通过净烟气出口4排出。随着刚性过滤层12外表面的粉尘增加，滤芯1的内外压差会增大，当压差增大到一定程度时，需要对滤芯1进行反吹。反吹时，通过高于物料输送压力的反冲气源，利用瞬间的冲量，将粘附在滤芯1外表面的粉尘冲落至灰斗6，最后由微细颗粒物排出口7排出，这样可确保滤芯1的洁净和稳定的过滤通量。

本实施例的高温烟气过滤设备过滤效率高。例如某炼厂催化剂生产线的再生后干燥烟气经再生器内设置的两级旋分离器出去携带的大部分催化剂后，再经再生烟气三级旋风分离器和再生烟气四级旋风分离器除去夹带的催化剂，经双动滑阀、降压孔板后送至余热锅炉进一步回收热量后，烟气温度降低至400℃，烟气中颗粒物含量约500mg/Nm³。然而，进入本实施例的高温烟气过滤设备后，高温烟气可经过换热后达到10mg/Nm³的排放标准直接排放。

另外，如图6所示，八个高温烟气过滤设备通过管路系统并联形成一个过滤系统，其中管路系统包括进气管路系统、洁净气体管路系统、反吹气管路系统、料渣收集系统管路和紧急排放系统管路，进气管路系统连接原烟气进口5，洁净气体管路系统连接净烟气出口4，反吹气管路系统连接反吹气体入口22，料渣收集系统管路连接微细颗粒物排出口7，紧急排放系统管路连接位于壳体3上的紧急排放口。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。