專利名稱：從流體中過濾固體顆粒的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種用于從含有固體微粒的流體中過濾固體顆粒的設備。在許多生產過程中，特別是在高溫、高壓生產過程中，會產生含有大量固體顆粒的流體，這些顆粒必須在流體能使用、進一步處理或排泄之前除去。例如，煤的正常燃燒會產生含有飛塵顆粒的廢氣，而這些飛塵顆粒是不允許排入大氣中的。與此相似，煤的氣化或不完全氧化常常會產生產品氣流，該氣流在大量地除去固體之后，包含有按該氣體與固體總重量計0.1%至4.0%的各種固體顆粒，這些固體顆粒包括飛渣或飛塵，在某些情況下還包括沒有燃燒的煤。而且，流體的催化過程常常會產生含有殘余催化劑“碎屑”的氣流或液流，且不允許這些催化劑碎屑污染產品及環境。
為了克服這一問題，可以使用多種處理方法。例如，可以使含有殘余固體的流體連續或有間歇地通過一過濾件或一組組合過濾部件。而且，每隔一段時間都要清潔或凈化過濾件以使過濾件不致完全阻塞。例如，過濾件可以受到氣體或液體的回流沖刷，因而所要被除去的顆粒會由于連續或周期性的除去操作而聚集至過濾器的底部。也可以使用音速、超音速或亞音速的除去操作。
對許多過濾系統而言，一個共同的問題就是存在過濾元件/隔離層或組合件中一個或多個過濾元件/隔離層失效的可能性。例如，若一組過濾元件中的一個過濾元件失效了，流體流就會透過該失效了的過濾元件，同時使固體也完全得以通過，因而使整個過濾組合件失去效用。所以，對于過濾件的安放方式存在著這樣的要求在過濾元件或者一個或多個過濾元件失效的情況下，它能繼續運作。本發明能滿足這一要求并以新穎實用的方式克服過濾部件失效的問題。
本發明的目的在于提供所述類型的過濾設備，該設備提供了第二或后備過濾裝置，而此過濾裝置則恰當地安放于第一過濾裝置的“下游”處，并用于在正常操作過程接收且使流體流和任何能穿過第一過濾裝置的固體得以通過，從而，如果第一過濾裝置失效了，該第二過濾裝置將起塞隙作用。本發明要求，構成第二過濾裝置之過濾元件的材料要比構成第一過濾裝置之過濾元件的材料具有更大的微孔尺寸及更強的透析性，從而在正常操作過程中任何能穿過第一過濾裝置的顆粒也能穿過第二過濾裝置。另一方面，所述之透析性與微孔的尺寸均應足夠地小以便在第一過濾件失效時能阻止大量顆粒通過，并確保第二過濾裝置能起塞隙作用。為了實現本發明的這些效果，第二過濾裝置必須以這樣的方式安放，即若第一過濾裝置失效，該第二過濾裝置就能投入使用，而對第一過濾件的正常清除是無法除去聚集在第二過濾件上的顆粒的。如果用回流沖刷第一過濾件的方法去清潔所有的過濾件，那么，就不必對沖刷裝置的噴射流進行定位，從而使之也能清潔第二過濾裝置。如本文所使用的那樣，除非有相反的含義，“材料”一詞應理解為單數或復數，即一種或多種顆粒俘獲物質。這樣，一組過濾件的“材料”就可能包括有一種以上過濾物質的元件，而單個的過濾元件則包括一種以上的過濾物質。
因此，本發明提供了一種用于從含有固體顆粒的流體中過濾固體顆粒的設備，其特征在于一個容器;
用于將含有固體顆粒的流體提供給所述容器的裝置，此裝置與所述容器相通連。
第一過濾裝置，此裝置安放在所述容器內以接收所述之流體并用于從該流體中過濾固體顆粒，所說的第一過濾裝置包括帶有一定微孔尺寸和透析性的第一過濾材料，以便從所述流體中除去所說的固體顆粒并使該流體從其中通過，所述第一過濾裝置安放在所說的容器內，以便除去所說流體中的顆粒并使之聚集至所述第一過濾材料上，而從中已除去顆粒的流體則能穿過所述第一過濾材料;
用于除去聚集在所述第一過濾材料上固體顆粒的裝置;
用于從所述流體中過濾固體顆粒的第二過濾裝置，所述第二過濾裝置相對于所說的第一過濾裝置以這樣的方式安放在某一位置上含有固體顆粒的流體先通過所述第一過濾裝置，然后再通過所說的第二過濾裝置，所述第二過濾裝置包括第二過濾材料，此材料比所說的第一過濾材料具有更大的微孔尺寸和更強的透析性，較佳的是，所述第二過濾裝置也安放在所說的容器內;
更佳的是，含有固體顆粒的流體是含有飛塵顆粒的氣體。更為理想的是，用于除去聚集在所述第一過濾裝置上固體顆粒的裝置包括用于噴射回流沖刷流體的裝置。在本發明的最佳實施例中，回流沖刷流體是氣體。
本發明第一過濾裝置中過濾元件的特定類型是經過選擇的。但是，本發明特別適合于在高溫、高壓下使用。這樣，所使用的第一過濾元件可以由適合于包括高溫、高壓作業在內的壓力或真空作業的材料構成。在本發明的情況下，“高溫、高壓作業”系指約100℃至1500℃(最好是200℃至650℃)的溫度及一個大氣壓至50個大氣壓或更大的壓力，一般來說，可以使用安放在一共用支架上的、由剛性或柔性、粘接或不粘接、多層或單層原料纖維或者多孔、單塊(陶瓷、金屬或塑料)物質構成的一個圓柱形過濾元件或多個圓柱形過濾元件。如果使用多個第一過濾元件，諸過濾元件間的間距是流體-顆粒混合體中顆粒濃度的函數。
所述第二過濾裝置與第一過濾裝置可以是同類型的，也可以是不同類型的，而且，其過濾材料可以是屬于相似類型的材料，也可以不屬于相似類型的材料。但是，本發明要求上述第二過濾材料與第一過濾材料一樣，也適于上述同樣的作業，而且，更重要的是，第二過濾材料比所使用的第一過濾材料具有更強的滲析性和更大的微孔尺寸。更佳的是，第二過濾材料的滲析水平和微孔尺寸要比第一過濾材料的滲析水平和微孔尺寸大至少兩倍，最好大至少四倍。這就保證了在正常的操作過程中微孔尺寸比第一過濾裝置大的第二過濾裝置能夠使得顆粒通過，而且還保證了正常穿過第一過濾元件的任何顆粒不至堵塞第二過濾裝置。但是，正如業已指出的那樣，第二過濾裝置之過濾材料的微孔尺寸和透析性不應大至使該第二過濾裝置無法在第一過濾裝置失效時起塞隙作用。在本文所公開的內容中，本技術的專家應選擇適合于第二過濾裝置的材料。最好，且不限用什么方法，第二過濾裝置的材料之微孔尺寸和透析性都不應超過所要過濾顆粒平均大小的約20或30倍。較為適宜的是，給定的一第二過濾元件的有效表面面積應顯著地小于(比方說1至10)與第一過濾件或之相關的過濾元件。如果使用回流沖刷清潔第一過濾元件，那么，盡管來自回流沖刷排放口的氣體不會通過第二過濾裝置，但事實上也總會有少量氣體明顯無害地從中通過，而且本發明應理解為已包括了這些少量氣體。第二過濾裝置的存在會增強回流沖刷時的清潔作用。
在本發明的設備應用于多種作業條件的情況下，該設備特別地適用于處理含有固體的高壓、高溫流體(液體或氣體)。這樣，所述設備可以為諸如從燃氣中除去固體而應用于煤的氣化的綜合處理過程(從合成氣中去除飛塵);流體催化過程;工廠排泄物的控制、焚燒;以及熔煉操作等。如果試圖從液體中除去固體，則回流沖刷的流體應為液體或氣體，而在從氣體中除去固體的情況下，回流沖刷的流體通常為氣體。
以下將參照附圖舉例對本發明作更詳細的說明，在附圖中，

圖1顯示了本發明一個實施例的縱剖面，其中使用了多個過濾元件，且每一過濾元件均帶有一第二過濾裝置;圖2顯示了本發明一最佳實施例的部分縱剖面，其中一組或一簇第一過濾元件帶有一單一的第二過濾裝置;圖3顯示了本發明另一最佳實施例中過濾元件不同安置方式的部分縱剖面。以下將以描述煤氣化中除去飛塵為例說明本發明，而且，涉及到的所有數值都僅僅是示意性的或是理論上的。
參照圖1，已經從中除去因煤氣化而產生大量飛塵的合成氣在高壓如25巴、高溫如260℃下通過諸如入口11的裝置沿與容器12相切的方向進入容器12。相應地，該混合氣也可以以其它方式如沿徑向方向(未顯示)進入容器。
沿切線方向進入能使顆粒與氣體完全分離，從而產生需要過濾的氣體，該氣體帶有諸如濃度為2.2克/厘米3的顆粒以及因重力作用經由出口11b下落的粗顆粒。第一過濾裝置，如陶瓷過濾元件17，是由通過粘接或燒結各個顆粒所形成的層狀碳化硅構成的，它以任何適當的方式安放在容器12內，從而使固體顆粒從氣體中除去并沉積于其上，而氣體則穿過上述過濾件經由出口11a流至下一處理過程。依照本發明，第二過濾裝置，即元件13，配備于每一過濾部件，該元件所包括的材料的微孔尺寸和透析性是第一過濾裝置材料的5至10倍，因而，在特定的過濾部件17失效的情況下，該第二過濾裝置將對氣體進行過濾。通過如圖所示那樣安放元件13，這將在下文中作詳細說明，所述第二過濾元件在出現上述失效的情況下會迅速起塞隙作用。容器12內其余過濾元件的運行會無間斷地進行，直至諸如按預定的時間停止。
依照本發明，如果使用回流沖刷氣體清潔第一過濾元件，那么，必須定位回流沖刷氣體排放口從而不致清洗到起塞隙作用的第二過濾裝置上的沉積物。因而，在所說的部件內，在第一過濾件出口或其附近處，提供有裝置14，以便用適當的氣體周期性地回流沖刷該過濾件。例如，一導管穿過容器12安裝在一總導管上，該總導管通過閥門V將諸如氮氣等沖刷氣體供給排放導管，如前所述，排放導管是排空的且安放于第一過濾件出口或其附近處。在所說明的圖中，應以這樣的方式安放第二過濾件13由于該第二過濾件安放在所述排放口的“后部”而使來自回流沖刷氣體排放系統之排放口中的沖刷氣體大體上對準第一過濾件。如本項技術的專家所贊同的那樣，后備過濾裝置13可以全部由過濾材料構成，或者如圖所示，包括一不透析的束套部件15和上述過濾材料。在這種情況下，進入上述束套或過濾材料的總導管的入口必須適當地密封。
在圖2中，一“共用”第二過濾部件20用于接收來自若干第一過濾部件中的流體。本發明的這一實施例具有結構簡單和成本低廉的優點。
如前所述，圖3顯示了本發明的一個實施例，在此實施例中，第二過濾元件15a位于回流沖刷噴嘴的“前部”及其側面。盡管如此，即使第一過濾元件失效，回流沖刷也不會清洗到15a的“塞隙物”。
圖2及圖3中的參照標號14和17，代表的是與圖1中相同的裝置。
對于本項技術的專家來說，根據前述說明，本發明的各種改進型式是顯而易見的。因此這些改進的型式均屬于后附權利要求的范圍。
權利要求
1.一種用于從含有固體顆粒的流體中過濾固體顆粒的設備，其特征在于一個容器；用于將含有固體顆粒的流體提供給所說容器的裝置，此裝置與所說的容器相通連；第一過濾裝置，此裝置安放在所說的容器內以接收所說的流體并用于從所說的流體中過濾固體顆粒，所說的第一過濾裝置包括帶有一定微孔尺寸和透析性的第一過濾材料，以便從所說的流體中除去所述之固體顆粒并使所說的流體從其中通過，所說的第一過濾裝置安放在所說的容器內，以便除去上述流體中的顆粒并使之聚集至上述第一過濾材料上，而從中已除掉固體顆粒的流體則能穿過所說的第一過濾材料；用于除去聚集在所說的第一過濾材料上固體顆粒的裝置；用于從所說流體中過濾固體顆粒的第二過濾裝置，所說的第二過濾裝置相對于所說的第一過濾裝置以這樣的方式安放在某一位置上含有固體顆粒的流體先通過所說的第一過濾裝置，然后再通過所說的第二過濾裝置，所說的第二過濾裝置包括第二過濾材料，此材料比所說的第一過濾材料具有更大的微孔尺寸和更強的透析性。
2.如權利要求1所述之設備，其特征在于含有固體顆粒的流體是含有飛塵顆粒的氣體。
3.如權利要求1或2所述之設備，其特征在于所述第二過濾裝置安放在所說的容器內。
4.如權利要求1至3中任何一個所述之設備，其特征在于所述用于從所說的第一過濾材料中除去固體顆粒的裝置包括用于提供回流沖刷流體的裝置。
5.如權利要求4所述之設備，其特征在于回流沖刷流體是氣體。
全文摘要
一種從流體諸如高溫及高壓氣體中過濾固體顆粒的設備。該設備包括一后備過濾件，此過濾件在第一過濾裝置失效之后使操作能繼續進行。
文檔編號B01D46/04GK1075898SQ9310031
公開日1993年9月8日 申請日期1993年1月9日 優先權日1992年1月16日
發明者詹姆斯·阿瑟·薩爾特, 菲利普·E·尤恩格, 科尼利斯·艾皮爾, 約翰尼斯·L·諾金, 亨德里克·A·迪爾克斯 申請人:國際殼牌研究有限公司