[發明專利]一種應用于煤制油產物氣固分離的過濾單元制備方法

在審

• 申請號: 201710257464.4
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107158811A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 賈劍平;陳璐;王栓柱;史璐;董領峰;曹柏亮
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: B01D46/00
• 分類號: B01D46/00;B01D46/24;B01D39/12;C10K1/02
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司61227
• 代理人: 黃偉洪,何畏

技術領域

本發明屬于煤制油技術領域，尤其涉及一種應用于煤制油產物氣固分離的過濾單元制備方法。

背景技術

我國目前的石油年消耗量5億多噸，其中60％依賴進口。尋找新的替代能源，緩解當前石油短缺問題勢在必行。我國的煤炭資源比較豐富，而且目前利用煤炭的手段大多是直接燃燒，煤炭熱能的利用率不足30％。用化學工藝，通過將煤炭氣化、加氫、液化為柴油汽油(簡稱：煤制油)既能提高煤炭熱能利用率、減少環境污染，又能緩解石油資源短缺問題。煤制油過程中煤氣化是首要工藝。氣化產出的混合氣，是加氫工藝的“原料”，混合氣體中除主要成分H₂、CO外，還有少量的未參與氣化的炭固體顆粒、煤焦油等物質。其中固體物對加氫工藝造成嚴重障礙。所以尋找有效手段與設備，對混合氣中的固體顆粒物進行有效分離是非常必要的。目前市場上常用的氣固分離設備為旋風分離機、重力分離機、電除塵器和過濾分離機，煤制油工業上廣泛應用的是旋風分離機和重力分離機。例如神華、兗礦集團等旗下的煤制油企業使用的是旋風分離機等原有的分離器。這些對較大顆粒(粒徑大于5μm)的分離效果比較理想，但是對粒徑處于0.1～2μm的固體顆粒分離效果較差，不能滿足后續工藝對混合氣的要求。旋風重力分離器工作原理為被分離氣體通過設備入口進入設備內旋風分離區，當含雜質氣體沿軸向進入旋風分離管后，氣流受導向葉片的導流作用而產生強烈旋轉，氣流沿筒體呈螺旋形向下進入旋風筒體，密度大的液滴和塵粒在離心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋風管排塵口至設備底部儲液區，從設備底部的出液口流出。旋轉的氣流在筒體內收縮向中心流動，向上形成二次渦流經導氣管流至凈化氣室，再經設備頂部出口流出。陶瓷過濾機是一種用于細煤泥回收的過濾機，有一個機座，所述機座下部設有一個細煤泥液料槽，該細煤泥液料槽內設有液位控制器，該細煤泥液料槽兩端設有負壓集水箱，該負壓集水箱一側裝有負壓連接組件定盤，另一側裝有真空泵管道，該真空泵管道與一個真空泵連通；所述機座上設有一個煤泥回收轉子，該轉子由一個主軸、多級陶瓷過濾圓盤、卸料板、多節出水連接管道、管道支架板、負壓連接組件動盤組成；所述煤泥回收轉子位于所述細煤泥液料槽內；所述陶瓷過濾圓盤由多個陶瓷空腔微孔板構成，位于同一軸線上的多個陶瓷空腔微孔板通過所述出水連接管道連通。楔形絲過濾機過濾芯采用金屬繞絲焊接而成，所以可以使用法蘭、電焊等多種連接件連接。楔形絲在濾芯上的應用，使篩管縫隙間形成V字形開口，根據實際需求設計的縱向支撐桿排列，及篩管的接續性縫隙形式，使得該產品具備更高的抗壓性能。過濾管縫隙范圍大，可以根據實際需求制作縫隙在0.02mm～60mm之間的任意篩管縫隙大小，以滿足不同的應用條件。煤制油混合氣的工作狀況是溫度：500～700℃，壓力：4～8kg/cm²，焦油含量：0.6％(重量百分數)，固體顆粒物粒徑：0.1～150μm。針對這種狀況，我國一些研究單位圍繞著高溫氣體介質過濾除塵技術的開發做了人量的研究工作，在高性能過濾材料的研制、開發等方面取得了富有成效的研究成果。其中以FeAl金屬間化合物和310S以其突出的抗高溫氧化和耐硫腐蝕性能而倍受關注。尤其是FeAl金屬間化合物，它是種廉價的高新材料。多年來我國西北有色金屬研究院和鋼鐵研究總院(安泰科技公司)致力于金屬多孔材料新產品的研制，開發了多種金屬過濾材料制品。在燒結金屬方面有鎳基合金、316、316L和18-8不銹鋼等金屬過濾材料制品，在燒結金屬絲網方面有304、316、316L、18-8不銹鋼、GH30和GH44高溫合金等過濾材料制品。最近，又開發了310S燒結金屬絲網和Fe₃Al燒結金屬粉末過材料制品。這些材料都有較高的過濾效率，對于10μm粒子的過濾效果＞99.5％，滿足工業氣體凈化除塵的需求。另外，310S-20過濾元件具有很好的透氣性，該材料可應用于煤氣化高溫煤氣的凈化過濾。研制出310S材質的燒結金屬絲網過濾元件(Φ50mm×1000mm)，等效孔徑20μm。該材料在煤氣化爐中試裝置上開展的金屬過濾器高溫煤氣除塵試驗，表明我國高溫氣體過濾除塵技術的開發取得了一定進展，在高性能金屬過濾介質制作技術、過濾介質再生技術、高溫除塵工藝技術以及裝備技術等方面都已有了長足的進步。金屬絲編織網成本最低、柔韌性好，但相對精度較低(允許有大網孔)，網孔可能變形，一般需要具有高精度篩網生產能力的廠家才能保證大量生產(需要從大量的高精度篩網中選取符合GB/T6003.1-1997標準的篩網)。金屬絲過濾網在編織過程中出現的斷經問題一直是金屬絲編織網生產廠家共同面臨的難題，一旦出現嚴重斷經(即通常說的斷機)就要把金屬網編織過程中最耗費人力和時間的遞綜、穿筘、插停經片、綁機等工序重新走一遍，極大地浪費人力物力、增加成本，并且降低生產效率。傳統的除渣裝置使用刮刀將濾渣從分離單元上刮下來，但是由于刮刀與濾網之間總會存在3～5mm的間隙，所以濾渣會除不干凈，通常會繼續用水沖洗，這樣會造成物料的浪費。而使用脈沖反吹除渣效率高、能耗低，但是分離成本也會隨之提高。過濾單元易吹斷或折斷是在因為清渣過程中使用脈沖反吹氣將過濾單元上的濾餅吹落，除了制造過濾材料的金屬本身易斷之外，過濾介質的厚度也是一個影響因素，當它比較薄時也會容易折斷，以及當分離機運行時使用的最高和最低溫度差異比較大時，過濾單元也比較容易被吹斷或者折斷。雖然使用不易折斷或者性能更好的材料能解決這個問題，但是往往材料的成本也會上升，對性能與價格無法同時兼顧。