专利名称：从流体中过滤固体颗粒的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于从含有固体微粒的流体中过滤固体颗粒的设备。在许多生产过程中，特别是在高温、高压生产过程中，会产生含有大量固体颗粒的流体，这些颗粒必须在流体能使用、进一步处理或排泄之前除去。例如，煤的正常燃烧会产生含有飞尘颗粒的废气，而这些飞尘颗粒是不允许排入大气中的。与此相似，煤的气化或不完全氧化常常会产生产品气流，该气流在大量地除去固体之后，包含有按该气体与固体总重量计0.1%至4.0%的各种固体颗粒，这些固体颗粒包括飞渣或飞尘，在某些情况下还包括没有燃烧的煤。而且，流体的催化过程常常会产生含有残余催化剂“碎屑”的气流或液流，且不允许这些催化剂碎屑污染产品及环境。
为了克服这一问题，可以使用多种处理方法。例如，可以使含有残余固体的流体连续或有间歇地通过一过滤件或一组组合过滤部件。而且，每隔一段时间都要清洁或净化过滤件以使过滤件不致完全阻塞。例如，过滤件可以受到气体或液体的回流冲刷，因而所要被除去的颗粒会由于连续或周期性的除去操作而聚集至过滤器的底部。也可以使用音速、超音速或亚音速的除去操作。
对许多过滤系统而言，一个共同的问题就是存在过滤元件/隔离层或组合件中一个或多个过滤元件/隔离层失效的可能性。例如，若一组过滤元件中的一个过滤元件失效了，流体流就会透过该失效了的过滤元件，同时使固体也完全得以通过，因而使整个过滤组合件失去效用。所以，对于过滤件的安放方式存在着这样的要求在过滤元件或者一个或多个过滤元件失效的情况下，它能继续运作。本发明能满足这一要求并以新颖实用的方式克服过滤部件失效的问题。
本发明的目的在于提供所述类型的过滤设备，该设备提供了第二或后备过滤装置，而此过滤装置则恰当地安放于第一过滤装置的“下游”处，并用于在正常操作过程接收且使流体流和任何能穿过第一过滤装置的固体得以通过，从而，如果第一过滤装置失效了，该第二过滤装置将起塞隙作用。本发明要求，构成第二过滤装置之过滤元件的材料要比构成第一过滤装置之过滤元件的材料具有更大的微孔尺寸及更强的透析性，从而在正常操作过程中任何能穿过第一过滤装置的颗粒也能穿过第二过滤装置。另一方面，所述之透析性与微孔的尺寸均应足够地小以便在第一过滤件失效时能阻止大量颗粒通过，并确保第二过滤装置能起塞隙作用。为了实现本发明的这些效果，第二过滤装置必须以这样的方式安放，即若第一过滤装置失效，该第二过滤装置就能投入使用，而对第一过滤件的正常清除是无法除去聚集在第二过滤件上的颗粒的。如果用回流冲刷第一过滤件的方法去清洁所有的过滤件，那么，就不必对冲刷装置的喷射流进行定位，从而使之也能清洁第二过滤装置。如本文所使用的那样，除非有相反的含义，“材料”一词应理解为单数或复数，即一种或多种颗粒俘获物质。这样，一组过滤件的“材料”就可能包括有一种以上过滤物质的元件，而单个的过滤元件则包括一种以上的过滤物质。
因此，本发明提供了一种用于从含有固体颗粒的流体中过滤固体颗粒的设备，其特征在于一个容器;
用于将含有固体颗粒的流体提供给所述容器的装置，此装置与所述容器相通连。
第一过滤装置，此装置安放在所述容器内以接收所述之流体并用于从该流体中过滤固体颗粒，所说的第一过滤装置包括带有一定微孔尺寸和透析性的第一过滤材料，以便从所述流体中除去所说的固体颗粒并使该流体从其中通过，所述第一过滤装置安放在所说的容器内，以便除去所说流体中的颗粒并使之聚集至所述第一过滤材料上，而从中已除去颗粒的流体则能穿过所述第一过滤材料;
用于除去聚集在所述第一过滤材料上固体颗粒的装置;
用于从所述流体中过滤固体颗粒的第二过滤装置，所述第二过滤装置相对于所说的第一过滤装置以这样的方式安放在某一位置上含有固体颗粒的流体先通过所述第一过滤装置，然后再通过所说的第二过滤装置，所述第二过滤装置包括第二过滤材料，此材料比所说的第一过滤材料具有更大的微孔尺寸和更强的透析性，较佳的是，所述第二过滤装置也安放在所说的容器内;
更佳的是，含有固体颗粒的流体是含有飞尘颗粒的气体。更为理想的是，用于除去聚集在所述第一过滤装置上固体颗粒的装置包括用于喷射回流冲刷流体的装置。在本发明的最佳实施例中，回流冲刷流体是气体。
本发明第一过滤装置中过滤元件的特定类型是经过选择的。但是，本发明特别适合于在高温、高压下使用。这样，所使用的第一过滤元件可以由适合于包括高温、高压作业在内的压力或真空作业的材料构成。在本发明的情况下，“高温、高压作业”系指约100℃至1500℃(最好是200℃至650℃)的温度及一个大气压至50个大气压或更大的压力，一般来说，可以使用安放在一共用支架上的、由刚性或柔性、粘接或不粘接、多层或单层原料纤维或者多孔、单块(陶瓷、金属或塑料)物质构成的一个圆柱形过滤元件或多个圆柱形过滤元件。如果使用多个第一过滤元件，诸过滤元件间的间距是流体-颗粒混合体中颗粒浓度的函数。
所述第二过滤装置与第一过滤装置可以是同类型的，也可以是不同类型的，而且，其过滤材料可以是属于相似类型的材料，也可以不属于相似类型的材料。但是，本发明要求上述第二过滤材料与第一过滤材料一样，也适于上述同样的作业，而且，更重要的是，第二过滤材料比所使用的第一过滤材料具有更强的渗析性和更大的微孔尺寸。更佳的是，第二过滤材料的渗析水平和微孔尺寸要比第一过滤材料的渗析水平和微孔尺寸大至少两倍，最好大至少四倍。这就保证了在正常的操作过程中微孔尺寸比第一过滤装置大的第二过滤装置能够使得颗粒通过，而且还保证了正常穿过第一过滤元件的任何颗粒不至堵塞第二过滤装置。但是，正如业已指出的那样，第二过滤装置之过滤材料的微孔尺寸和透析性不应大至使该第二过滤装置无法在第一过滤装置失效时起塞隙作用。在本文所公开的内容中，本技术的专家应选择适合于第二过滤装置的材料。最好，且不限用什么方法，第二过滤装置的材料之微孔尺寸和透析性都不应超过所要过滤颗粒平均大小的约20或30倍。较为适宜的是，给定的一第二过滤元件的有效表面面积应显著地小于(比方说1至10)与第一过滤件或之相关的过滤元件。如果使用回流冲刷清洁第一过滤元件，那么，尽管来自回流冲刷排放口的气体不会通过第二过滤装置，但事实上也总会有少量气体明显无害地从中通过，而且本发明应理解为已包括了这些少量气体。第二过滤装置的存在会增强回流冲刷时的清洁作用。
在本发明的设备应用于多种作业条件的情况下，该设备特别地适用于处理含有固体的高压、高温流体(液体或气体)。这样，所述设备可以为诸如从燃气中除去固体而应用于煤的气化的综合处理过程(从合成气中去除飞尘);流体催化过程;工厂排泄物的控制、焚烧;以及熔炼操作等。如果试图从液体中除去固体，则回流冲刷的流体应为液体或气体，而在从气体中除去固体的情况下，回流冲刷的流体通常为气体。
以下将参照附图举例对本发明作更详细的说明，在附图中，
图1显示了本发明一个实施例的纵剖面，其中使用了多个过滤元件，且每一过滤元件均带有一第二过滤装置;图2显示了本发明一最佳实施例的部分纵剖面，其中一组或一簇第一过滤元件带有一单一的第二过滤装置;图3显示了本发明另一最佳实施例中过滤元件不同安置方式的部分纵剖面。以下将以描述煤气化中除去飞尘为例说明本发明，而且，涉及到的所有数值都仅仅是示意性的或是理论上的。
参照图1，已经从中除去因煤气化而产生大量飞尘的合成气在高压如25巴、高温如260℃下通过诸如入口11的装置沿与容器12相切的方向进入容器12。相应地，该混合气也可以以其它方式如沿径向方向(未显示)进入容器。
沿切线方向进入能使颗粒与气体完全分离，从而产生需要过滤的气体，该气体带有诸如浓度为2.2克/厘米3的颗粒以及因重力作用经由出口11b下落的粗颗粒。第一过滤装置，如陶瓷过滤元件17，是由通过粘接或烧结各个颗粒所形成的层状碳化硅构成的，它以任何适当的方式安放在容器12内，从而使固体颗粒从气体中除去并沉积于其上，而气体则穿过上述过滤件经由出口11a流至下一处理过程。依照本发明，第二过滤装置，即元件13，配备于每一过滤部件，该元件所包括的材料的微孔尺寸和透析性是第一过滤装置材料的5至10倍，因而，在特定的过滤部件17失效的情况下，该第二过滤装置将对气体进行过滤。通过如图所示那样安放元件13，这将在下文中作详细说明，所述第二过滤元件在出现上述失效的情况下会迅速起塞隙作用。容器12内其余过滤元件的运行会无间断地进行，直至诸如按预定的时间停止。
依照本发明，如果使用回流冲刷气体清洁第一过滤元件，那么，必须定位回流冲刷气体排放口从而不致清洗到起塞隙作用的第二过滤装置上的沉积物。因而，在所说的部件内，在第一过滤件出口或其附近处，提供有装置14，以便用适当的气体周期性地回流冲刷该过滤件。例如，一导管穿过容器12安装在一总导管上，该总导管通过阀门V将诸如氮气等冲刷气体供给排放导管，如前所述，排放导管是排空的且安放于第一过滤件出口或其附近处。在所说明的图中，应以这样的方式安放第二过滤件13由于该第二过滤件安放在所述排放口的“后部”而使来自回流冲刷气体排放系统之排放口中的冲刷气体大体上对准第一过滤件。如本项技术的专家所赞同的那样，后备过滤装置13可以全部由过滤材料构成，或者如图所示，包括一不透析的束套部件15和上述过滤材料。在这种情况下，进入上述束套或过滤材料的总导管的入口必须适当地密封。
在图2中，一“共用”第二过滤部件20用于接收来自若干第一过滤部件中的流体。本发明的这一实施例具有结构简单和成本低廉的优点。
如前所述，图3显示了本发明的一个实施例，在此实施例中，第二过滤元件15a位于回流冲刷喷嘴的“前部”及其侧面。尽管如此，即使第一过滤元件失效，回流冲刷也不会清洗到15a的“塞隙物”。
图2及图3中的参照标号14和17，代表的是与图1中相同的装置。
对于本项技术的专家来说，根据前述说明，本发明的各种改进型式是显而易见的。因此这些改进的型式均属于后附权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于从含有固体颗粒的流体中过滤固体颗粒的设备，其特征在于一个容器；用于将含有固体颗粒的流体提供给所说容器的装置，此装置与所说的容器相通连；第一过滤装置，此装置安放在所说的容器内以接收所说的流体并用于从所说的流体中过滤固体颗粒，所说的第一过滤装置包括带有一定微孔尺寸和透析性的第一过滤材料，以便从所说的流体中除去所述之固体颗粒并使所说的流体从其中通过，所说的第一过滤装置安放在所说的容器内，以便除去上述流体中的颗粒并使之聚集至上述第一过滤材料上，而从中已除掉固体颗粒的流体则能穿过所说的第一过滤材料；用于除去聚集在所说的第一过滤材料上固体颗粒的装置；用于从所说流体中过滤固体颗粒的第二过滤装置，所说的第二过滤装置相对于所说的第一过滤装置以这样的方式安放在某一位置上含有固体颗粒的流体先通过所说的第一过滤装置，然后再通过所说的第二过滤装置，所说的第二过滤装置包括第二过滤材料，此材料比所说的第一过滤材料具有更大的微孔尺寸和更强的透析性。
2.如权利要求1所述之设备，其特征在于含有固体颗粒的流体是含有飞尘颗粒的气体。
3.如权利要求1或2所述之设备，其特征在于所述第二过滤装置安放在所说的容器内。
4.如权利要求1至3中任何一个所述之设备，其特征在于所述用于从所说的第一过滤材料中除去固体颗粒的装置包括用于提供回流冲刷流体的装置。
5.如权利要求4所述之设备，其特征在于回流冲刷流体是气体。
全文摘要
一种从流体诸如高温及高压气体中过滤固体颗粒的设备。该设备包括一后备过滤件，此过滤件在第一过滤装置失效之后使操作能继续进行。
文档编号B01D46/04GK1075898SQ9310031
公开日1993年9月8日 申请日期1993年1月9日 优先权日1992年1月16日
发明者詹姆斯·阿瑟·萨尔特, 菲利普·E·尤恩格, 科尼利斯·艾皮尔, 约翰尼斯·L·诺金, 亨德里克·A·迪尔克斯 申请人:国际壳牌研究有限公司