專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣固相反應(yīng)分離系統(tǒng)及其分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣固相反應(yīng)分離系統(tǒng)及其分離方法，尤其涉及一種氣固相反應(yīng)的
產(chǎn)物中粉塵和氣體的分離系統(tǒng)及分離工藝，用于氣固相催化反應(yīng)過(guò)程和氣固相非催化反應(yīng) 過(guò)程。
背景技術(shù)：
氣-固分離即氣態(tài)非均一體系的分離，是在化工、冶金、煤炭燃燒和氣化、水泥、環(huán) 境保護(hù)等行業(yè)中都要用到的分離過(guò)程，特別是高溫氣體中固態(tài)粒子的脫除、回收一直是工 業(yè)廢氣處理、環(huán)境保護(hù)的重大課題。有用粉體的回收，特別是高附加值粉塵的回收可以創(chuàng)造 很可觀的經(jīng)濟(jì)效益。例如在石油化工廠流化床設(shè)備中回收催化劑，在氣流輸送與噴霧干燥 過(guò)程中收集粉料，納米材料生產(chǎn)，有機(jī)硅、多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中硅粉的收集，冶金行業(yè)中有色 金屬的回收以及其它超細(xì)粉體生產(chǎn)中粉體的回收等。 氣固相反應(yīng)過(guò)程即反應(yīng)物系中存在氣相和固相的一種多相反應(yīng)過(guò)程，包括氣固相 催化反應(yīng)過(guò)程和氣固相非催化反應(yīng)過(guò)程。氣固相催化反應(yīng)過(guò)程是氣相組分在固體催化劑作 用下的反應(yīng)過(guò)程，是化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最廣、規(guī)模最大的一種反應(yīng)過(guò)程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%左右的 催化反應(yīng)過(guò)程是氣固相催化反應(yīng)過(guò)程。如有機(jī)硅的生產(chǎn)，是將硅粉與氯甲烷在催化劑銅粉 的作用下反應(yīng)生成的混合氣是一種混合物，里面含有多種硅烷氣體和粉塵原料。在有機(jī)硅 的生產(chǎn)過(guò)程中，需要將混合氣中的粉塵去除。 氣固相非催化反應(yīng)過(guò)程，即固相反應(yīng)物受熱分解生成氣相產(chǎn)物的反應(yīng)，如煤化工， 煤粉和空氣(或者氧氣等氣化劑)在反應(yīng)器內(nèi)氣化生成煤氣，混合氣體中含有煤粉顆粒。 燃煤電廠需要將混合氣體中的顆粒去除，得到的潔凈氣體再進(jìn)入下一步工序，目前采用的 靜電除塵器，設(shè)備投資大，能耗高，除塵的效果仍達(dá)不到陶瓷膜的水平；煤的潔凈燃燒新工 藝一一集成氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)路線，即在煤氣化反應(yīng)塔和脫硫裝置之后需要進(jìn)行高 溫氣體粉塵濾除。 目前的一些除塵裝置，如濕式除塵、靜電除塵等，都或多或少存在一些缺點(diǎn)。中國(guó) 專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)CN1438226A和CN101148453A中分別公布了一種有機(jī)氯硅烷濕法除塵和干法 除塵工藝，濕法除塵工藝用有機(jī)氯硅烷作為洗滌液，該方法除塵的漿液中含有約60%的有 機(jī)氯硅烷，提取漿液中的固體物質(zhì)較困難，有機(jī)氯硅烷的用量很大；干法除方法采用掛燭式 陶瓷濾芯對(duì)含粉塵的混合氣進(jìn)行除塵，該方法為終端式過(guò)濾，容易在膜面積聚濾餅，導(dǎo)致通 量迅速下降，過(guò)濾阻力增大，為維持通量而進(jìn)行的高頻反沖導(dǎo)致工業(yè)應(yīng)用中存在陶瓷管斷 裂的問(wèn)題。而錯(cuò)流式過(guò)濾則克服了上述缺點(diǎn)，其進(jìn)料方向平行于膜面，對(duì)膜面具有很好的沖 刷作用，可有效減少濾餅沉積，顯著提高膜通量，減少膜的清洗周期(如反沖頻率)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、除塵效率高、無(wú)環(huán)境污染的氣固相反應(yīng)過(guò)程 中的氣固相反應(yīng)分離系統(tǒng)，本發(fā)明還有一目的是提供一種氣固相反應(yīng)分離方法，該方法使用新型無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器和傳統(tǒng)袋式過(guò)濾器結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)氣固分離，簡(jiǎn)化現(xiàn)有工藝，以解決 濕法除塵工藝復(fù)雜、水洗工藝產(chǎn)生廢水污染環(huán)境等缺點(diǎn)。 本發(fā)明的技術(shù)方案一種氣固相反應(yīng)分離系統(tǒng)，其特征在于該分離系統(tǒng)由反應(yīng)器、 無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器、布袋過(guò)濾器、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)組成，并通過(guò)不銹鋼管路連接；其中，無(wú)機(jī)膜 錯(cuò)流過(guò)濾器由殼體和膜組件組成，殼體的上部設(shè)有高溫?zé)煔膺M(jìn)口 ，下部為倒錐形，底部設(shè)有 集塵箱；膜組件的頂部設(shè)有濃塵腔、底部設(shè)有排氣通道、中間固定膜過(guò)濾元件；濃塵腔上設(shè) 有濃塵氣體出口、膜組件的上端分別設(shè)有潔凈氣體出口和反吹氣體進(jìn)口 ；殼體和膜組件之 間為氣體回轉(zhuǎn)通道。 其中無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器中所述的膜過(guò)濾元件為陶瓷或金屬材料構(gòu)成的管式膜；膜 的平均孔徑為0. 02 ii m 50 ii m ;膜通道的直徑為3-100mm。 陶瓷材料優(yōu)選氧化鋁、氧化鋯、碳化硅；金屬材料優(yōu)選不銹鋼、FeAl合金、FeCrAl
A會(huì) 本發(fā)明還提供了一種利用上述氣固相反應(yīng)分離系統(tǒng)的氣固相反應(yīng)分離方法，其具 體步驟如下 A)反應(yīng)器中出來(lái)的高溫?zé)煔庠陔x心風(fēng)機(jī)的作用下經(jīng)高溫?zé)煔膺M(jìn)口沿切線方向通 入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器，氣流在無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器中沿回轉(zhuǎn)通道由上至下做圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 氣流中的顆粒被慣性離心力拋至器壁，并匯集于過(guò)濾器錐形底部的集塵箱，進(jìn)行一次除塵， 氣體則沿排氣通道從底部向上進(jìn)入膜組件，通過(guò)無(wú)機(jī)膜的篩分作用來(lái)實(shí)現(xiàn)氣固分離，進(jìn)行 二次除塵； B)透過(guò)無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器的潔凈氣體進(jìn)入后處理工段；膜截留側(cè)的濃塵氣體從 濃塵氣體出口排出并進(jìn)入袋式過(guò)濾器中進(jìn)行三次除塵，透過(guò)布袋過(guò)濾器的氣體進(jìn)入后處理 工段； C)被無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器和袋式過(guò)濾器截留下來(lái)的粉塵返回反應(yīng)器參與反應(yīng)。
優(yōu)選步驟A中高溫?zé)煔馄叫杏谀っ?，高溫?zé)煔膺M(jìn)入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器時(shí)，控制跨 膜壓力0. OlMPa-l. OMpa ;膜面氣體流速lm/s-100m/s。 上述無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器裝有反吹氣體進(jìn)口，在膜通量下降至初始通量的40-60%
時(shí)，自動(dòng)采用無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器出口的潔凈氣體(b)間歇反沖膜分離器，將附著在膜面上的濾
餅脫落，沉降到分離器的底部，從而有效地防止膜污染。 本發(fā)明采用常規(guī)的反應(yīng)器、布袋過(guò)濾器、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。 本發(fā)明將氣固相反應(yīng)過(guò)程和粉塵的分離過(guò)程耦合于同一系統(tǒng)中，可以有效實(shí)現(xiàn)過(guò) 程的連續(xù)性。本發(fā)明適用于氣固相反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)分離系統(tǒng)，如有機(jī)硅工藝中的除塵裝 置、煤氣化過(guò)程中除塵、多晶硅尾氣處理以及流化床催化反應(yīng)制氯乙烯流程中催化劑的回 收等。無(wú)機(jī)膜機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫，可以有效去除混合氣中的粉塵。
有益效果 (1)本發(fā)明在氣固相反應(yīng)的工藝基礎(chǔ)上，不改變?cè)械姆磻?yīng)條件，將新型無(wú)機(jī)膜錯(cuò) 流過(guò)濾器與袋式過(guò)濾器結(jié)合凈化含塵氣體以及回收有用的粉體，在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中完成氣 固分離。 (2)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，反沖氣體的溫度和過(guò)濾體系的溫度相當(dāng)，應(yīng)用在高溫氣固相 反應(yīng)分離時(shí)，反吹氣體不需要另外加熱。
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(3)本發(fā)明沒(méi)有濕法洗滌除塵步驟，工業(yè)用水需要量少，無(wú)廢水排放，對(duì)環(huán)境污染 小。 (4)本發(fā)明將旋風(fēng)分離器的原理用于無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器的設(shè)計(jì)，在無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器 之后設(shè)有袋式過(guò)濾器來(lái)進(jìn)行粉塵收集，因此本發(fā)明對(duì)粉塵去除率高，分離效率超過(guò)99.8%。


圖1為本發(fā)明所述的氣固相反應(yīng)過(guò)程中粉塵分離工藝的流程圖；
其中I-反應(yīng)器、II-無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器、III-布袋過(guò)濾器、IV-風(fēng)機(jī)、V-壓縮機(jī)； A-后處理； 圖2為本發(fā)明所述的無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器結(jié)構(gòu)示意圖； 其中l(wèi)-高溫?zé)煔膺M(jìn)口、2-殼體、3-膜組件、4-膜過(guò)濾元件、5-回轉(zhuǎn)通道、6-排氣通 道、7-集塵箱、8_潔凈氣體出口 、9-濃塵氣體出口 、 10-濃塵腔、11-反吹氣體進(jìn)口 ；
圖3為本發(fā)明的無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器的俯視圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 :生物質(zhì)發(fā)電除塵系統(tǒng) 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明 A)整個(gè)系統(tǒng)由氣化器、無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器、布袋過(guò)濾器、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)組成，氣化 器、無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器均為不銹鋼材質(zhì)，無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器上設(shè)有高溫?zé)煔膺M(jìn)口 1、潔凈氣 體出口 8，濃塵氣體出口 9以及反吹氣體進(jìn)口 11 ;氣化器出口設(shè)有風(fēng)機(jī)，并經(jīng)不銹鋼管路連 接到高溫?zé)煔膺M(jìn)口 1 ;潔凈氣體出口 8經(jīng)不銹鋼管路連接到后處理工段，管路上接一支口經(jīng) 不銹鋼管路經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)連接到反吹氣體進(jìn)口 11 ;濃塵氣體出口 9經(jīng)不銹鋼管路連接到布 袋過(guò)濾器；布袋過(guò)濾器出口經(jīng)不銹鋼管路連接到后處理工段；膜過(guò)濾原件采用一根孔徑為 20um的碳化硅濾管，單管，內(nèi)徑40mm，外徑60mm ; B)從氣化器出來(lái)的氣體中含有顆粒、焦油、NO"C(^，氣化器出口處的高溫?zé)煔?a) 在離心通風(fēng)機(jī)(IV)作用下進(jìn)入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)中進(jìn)行分離，錯(cuò)流速度18m/s，跨膜 壓差0. 03MPa，進(jìn)料側(cè)含塵濃度為3. 9686g/m3，過(guò)濾起始時(shí)刻，膜管通量為43. 6m3/m2 *h，，濃 塵氣體(d)在風(fēng)機(jī)(IV)的作用下通入袋式過(guò)濾器(III)，透過(guò)無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)和布 袋過(guò)濾器(III)的氣體混合后的總含塵濃度為3.6mg/m3。 如圖2、3所示，氣化器(I)出口處的高溫?zé)煔?a)在離心風(fēng)機(jī)(IV)的作用下經(jīng)高
溫?zé)煔膺M(jìn)口 1沿切線方向進(jìn)入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(n)，氣流沿回轉(zhuǎn)通道5由上至下做回轉(zhuǎn)
運(yùn)動(dòng)，在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，粉塵沿器壁在向下的氣流和重力的共同作用下沿過(guò)濾器壁運(yùn)動(dòng)到過(guò) 濾器底部進(jìn)入集塵箱7，含塵氣體經(jīng)排氣通道6向上流動(dòng)經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾元件4中，透過(guò)無(wú)機(jī)膜 錯(cuò)流過(guò)濾器(II)的潔凈氣體(b)方向垂直于原混合氣流向，經(jīng)潔凈氣體出口 8排出。截留 的富含粉塵的濃塵氣體(d)則經(jīng)濃塵氣體出口 9排出過(guò)濾器，進(jìn)入到布袋過(guò)濾器(III)中。 當(dāng)無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)通量顯著降低至設(shè)定值17. 5mVm2 h時(shí)，反沖系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，經(jīng) 反吹氣體進(jìn)口 11對(duì)分離膜進(jìn)行反向沖洗，使濾餅脫落，沉降到分離器的底部并自動(dòng)排出濾 渣，濾渣進(jìn)入集塵箱7 ; B)從無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)流出的潔凈氣體(b)和透過(guò)袋式過(guò)濾器(III)的氣體一起進(jìn)入后處理(A)工段； C)被無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器(II)和袋式過(guò)濾器(III)截留下來(lái)的粉塵(e)返回流化床反 應(yīng)器(I)參與反應(yīng)。 反沖的時(shí)候，反沖時(shí)間3s，反沖壓力0. 2MPa。本實(shí)施例對(duì)混合氣體中粉塵的去除 率達(dá)到99. 91%。 實(shí)施例2 :有機(jī)硅除塵裝置 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明 A)高溫?zé)煔?a)在離心通風(fēng)機(jī)(IV)作用下進(jìn)入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)中進(jìn)行 分離，采用一根孔徑為0. 2 m的氧化鋯膜，19通道，通道內(nèi)徑6mm，錯(cuò)流速度30m/s，跨膜壓 差0. lMPa，進(jìn)料側(cè)氣體含塵濃度為0. 9308g/m3，過(guò)濾起始時(shí)刻，膜管通量為51. 5m3/m2 h，， 含有濃塵的混合氣在風(fēng)機(jī)的作用下通入袋式過(guò)濾器(III)，透過(guò)無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)和 布袋過(guò)濾器(III)的氣體混合后的總含塵濃度為1. lmg/m3。 如圖2所示，流化床反應(yīng)器(I)出口處的高溫?zé)煔?a)在離心風(fēng)機(jī)(IV)的作用下 沿切線方向經(jīng)高溫?zé)煔膺M(jìn)口 l進(jìn)入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)，氣流由上至下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在 回轉(zhuǎn)過(guò)程中，粉塵沿器壁在向下的氣流和重力的共同作用下沿過(guò)濾器壁運(yùn)動(dòng)到過(guò)濾器底部 進(jìn)入集塵箱7，含塵氣體經(jīng)排氣通道6向上流動(dòng)經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾元件4中，透過(guò)無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾 器的潔凈氣體(b)方向垂直于原混合氣流向，經(jīng)潔凈氣體出口 8排出。截留的富含粉塵的 濃塵煙氣(d)則經(jīng)濃塵氣體出口 9排出過(guò)濾器，進(jìn)入到袋式過(guò)濾器(III)中。當(dāng)無(wú)機(jī)膜錯(cuò) 流過(guò)濾器(II)通量顯著降低至設(shè)定值20. 6m3/m2 h時(shí)，反沖系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，經(jīng)反吹氣體進(jìn) 口 ll對(duì)分離膜進(jìn)行反向沖洗，使濾餅脫落，沉降到分離器的底部。當(dāng)濾餅量積累到一定程 度時(shí)可自動(dòng)排出濾渣，濾渣進(jìn)入集塵箱7 ; B)從無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)流出的潔凈氣體(b)和透過(guò)袋式過(guò)濾器的氣體一起 進(jìn)入后處理(A)工段； C)被無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器(II)和袋式過(guò)濾器(III)截留下來(lái)的粉塵(e)返回流化床反 應(yīng)器參與反應(yīng)。 反沖的時(shí)候，反沖時(shí)間3s，反沖壓力0. 2MPa。本實(shí)施例對(duì)混合氣體中粉塵的去除
率達(dá)到99. 89%。 實(shí)施例3 :煤氣化除塵 煤粉和空氣在反應(yīng)器內(nèi)氣化生成煤氣；正常操作期間，高溫?zé)煔庠陔x心風(fēng)機(jī)的作 用下沿切線方向通入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器，氣流由上至下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，粉塵沿 器壁在向下的氣流和重力的共同作用下沿過(guò)濾器壁運(yùn)動(dòng)到過(guò)濾器底部進(jìn)行收塵，含塵氣體 從過(guò)濾器的底部向上流動(dòng)經(jīng)過(guò)陶瓷過(guò)濾管，混合氣中一部分粉塵被無(wú)機(jī)膜捕集去除，無(wú)機(jī) 膜過(guò)流過(guò)濾器截留的濃塵氣體進(jìn)入袋式過(guò)濾器進(jìn)行終端除塵；采用四根孔徑為lOym的多 孔FeAl合金對(duì)稱(chēng)膜，單管，內(nèi)徑50mm，錯(cuò)流速度25m/s，跨膜壓差0. 07MPa，進(jìn)料側(cè)含塵濃度 為7. 9357g/m 透過(guò)無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器和布袋過(guò)濾器的氣體混合后的總含塵濃度為5. 6mg/ m3 ;從無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器流出的凈化氣體和透過(guò)袋式過(guò)濾器的氣體一起進(jìn)入后處理工段； 被無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器和袋式過(guò)濾器截留下來(lái)的粉塵，經(jīng)過(guò)再處理后，返回流化床反應(yīng)器參與反 應(yīng)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行20h無(wú)需對(duì)膜進(jìn)行反沖。本實(shí)施例對(duì)混合氣體中粉塵的去除率達(dá)到99. 93% 。
實(shí)施例4 :多晶硅尾氣處理
硅粉和氯化氫進(jìn)入流化床反應(yīng)器，在催化劑的催化作用下，發(fā)生反應(yīng)生成混合氣 體，混合氣體由三氯氫硅、氯化氫以及硅粉組成；混合氣體在離心風(fēng)機(jī)的作用下沿切線方向 通入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器，氣流由上至下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，粉塵沿器壁在向下的氣 流和重力的共同作用下沿過(guò)濾器壁運(yùn)動(dòng)到過(guò)濾器底部進(jìn)行收塵，含塵氣體從過(guò)濾器的底部 向上流動(dòng)經(jīng)過(guò)陶瓷過(guò)濾管，混合氣中一部分粉塵被無(wú)機(jī)膜捕集去除，無(wú)機(jī)膜過(guò)流過(guò)濾器截 留的濃塵氣體進(jìn)入袋式過(guò)濾器進(jìn)行終端除塵；采用六根孔徑為5 m的FeCrAl合金對(duì)稱(chēng)膜， 單管，內(nèi)徑50mm，錯(cuò)流速度15m/s，跨膜壓差0. 04MPa，進(jìn)料側(cè)含塵濃度為4. 3856g/m3，透過(guò) 無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器和布袋過(guò)濾器的氣體混合后的總含塵濃度為4. 3mg/m 從無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò) 濾器流出的凈化氣體和透過(guò)袋式過(guò)濾器的氣體一起進(jìn)入后處理工段；被無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器和袋 式過(guò)濾器截留下來(lái)的粉塵，經(jīng)過(guò)再處理后，返回流化床反應(yīng)器參與反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行20h無(wú)需 對(duì)膜進(jìn)行反沖。本實(shí)施例對(duì)混合氣體中粉塵的去除率達(dá)到99. 90%。
實(shí)施例5 :流化床催化反應(yīng)制氯乙烯流程中催化劑的回收 流化床反應(yīng)器中進(jìn)行乙烯氧氯化反應(yīng)時(shí)，采用細(xì)顆粒催化劑，原料乙烯、氯化氫和 空氣分別由底部進(jìn)入反應(yīng)器，充分混合均勻后，通入催化劑層，使催化劑處于流化狀態(tài)。反 應(yīng)生成的混合氣體為多種氣體和催化劑顆粒的混合物；混合氣體在離心風(fēng)機(jī)的作用下沿切 線方向通入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器，氣流由上至下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，粉塵沿器壁在向 下的氣流和重力的共同作用下沿過(guò)濾器壁運(yùn)動(dòng)到過(guò)濾器底部進(jìn)行收塵，含塵氣體從過(guò)濾器 的底部向上流動(dòng)經(jīng)過(guò)陶瓷過(guò)濾管，混合氣中一部分粉塵被無(wú)機(jī)膜捕集去除，無(wú)機(jī)膜過(guò)流過(guò) 濾器截留的濃塵氣體進(jìn)入袋式過(guò)濾器進(jìn)行終端除塵；采用一根孔徑為30ym的堇青石濾 管，單管，內(nèi)徑40mm，錯(cuò)流速度22m/s，跨膜壓差0. 02MPa，進(jìn)料側(cè)含塵濃度為3. 4892g/m3，透 過(guò)無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器和布袋過(guò)濾器的氣體混合后的總含塵濃度為2. 3mg/m 從無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流 過(guò)濾器流出的凈化氣體和透過(guò)袋式過(guò)濾器的氣體一起進(jìn)入后處理工段；被無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器和 袋式過(guò)濾器截留下來(lái)的粉塵，經(jīng)過(guò)再處理后，返回流化床反應(yīng)器參與反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行30h無(wú) 需對(duì)膜進(jìn)行反沖。本實(shí)施例對(duì)混合氣體中粉塵的去除率達(dá)到99. 93% 。
權(quán)利要求
一種氣固相反應(yīng)分離系統(tǒng)，其特征在于該分離系統(tǒng)由反應(yīng)器(I)、無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)、布袋過(guò)濾器(III)、風(fēng)機(jī)(IV)和壓縮機(jī)(V)組成，并通過(guò)不銹鋼管路連接；其中，無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)由殼體(2)和膜組件(3)組成，殼體(2)的上部設(shè)有高溫?zé)煔膺M(jìn)口(1)，下部為倒錐形，底部設(shè)有集塵箱(7)；膜組件(3)的頂部設(shè)有濃塵腔(10)、底部設(shè)有排氣通道(6)、中間固定膜過(guò)濾元件(4)；濃塵腔(10)上設(shè)有濃塵氣體出口(9)、膜組件的上端分別設(shè)有潔凈氣體出口(8)和反吹氣體進(jìn)口(11)；殼體(2)和膜組件(3)之間為氣體回轉(zhuǎn)通道(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的分離系統(tǒng)，其特征在于無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)中所述的膜過(guò) 濾元件(4)為陶瓷或金屬材料構(gòu)成的管式膜；膜的平均孔徑為O. 02iim 50iim;膜通道的 直徑為3-100mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離系統(tǒng)，其特征在于所述的陶瓷材料為氧化鋁、氧化鋯或 碳化硅；金屬材料為不銹鋼、FeAl合金或FeCrAl合金。
4. 一種氣固相反應(yīng)分離方法，其具體步驟如下A) 反應(yīng)器(I)中出來(lái)的高溫?zé)煔?a)在離心風(fēng)機(jī)(IV)的作用下經(jīng)高溫?zé)煔膺M(jìn)口 (1) 沿切線方向通入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)，氣流在無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)中沿回轉(zhuǎn)通道(5) 由上至下做圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，氣流中的顆粒被慣性離心力拋至器壁，并匯集于過(guò)濾器錐形底 部的集塵箱(7)，進(jìn)行一次除塵，氣體則沿排氣通道(6)從底部向上進(jìn)入膜組件(3)，通過(guò)無(wú) 機(jī)膜的篩分作用來(lái)實(shí)現(xiàn)氣固分離，進(jìn)行二次除塵；B) 透過(guò)無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)的潔凈氣體(b)進(jìn)入后處理(A)工段；膜截留側(cè)的濃 塵氣體(d)從濃塵氣體出口 (9)排出并進(jìn)入袋式過(guò)濾器(III)中進(jìn)行三次除塵，透過(guò)布袋 過(guò)濾器(III)的氣體進(jìn)入后處理(A)工段；C) 被無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)和袋式過(guò)濾器(III)截留下來(lái)的粉塵(e)返回反應(yīng)器(I) 參與反應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離方法，其特征在于步驟A中高溫?zé)煔?a)平行于膜面， 高溫?zé)煔?a)進(jìn)入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器時(shí)，控制跨膜壓力0. OlMPa-l. OMpa ;膜面氣體流速lm/ s-100m/s。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離方法，其特征在于無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器裝有反吹氣體進(jìn)口(II) ，在膜通量下降至初始通量的40-60%時(shí)，自動(dòng)采用無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器出口的潔凈氣體(b) 間歇反沖膜分離器，將附著在膜面上的濾餅脫落，沉降到分離器的底部，從而有效地防止膜 污染。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣固相反應(yīng)分離系統(tǒng)及其分離方法，其具體步驟如下高溫?zé)煔?a)進(jìn)入無(wú)機(jī)膜錯(cuò)流過(guò)濾器(II)，氣流在過(guò)濾器(II)中沿回轉(zhuǎn)通道(5)由上至下做圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，氣流中部分顆粒被慣性離心力拋至器壁，并匯集于過(guò)濾器底部的集塵箱(7)，而氣體則沿中央排氣通道(6)從底部向上進(jìn)入膜組件(3)，通過(guò)無(wú)機(jī)膜的篩分作用進(jìn)行氣固分離；凈化后的潔凈氣體(b)進(jìn)入后處理(A)工段；無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器截留的濃塵氣體(d)進(jìn)入袋式過(guò)濾器(III)進(jìn)行固體粉塵的收集；透過(guò)布袋過(guò)濾器的氣體進(jìn)入后處理(A)工段；被無(wú)機(jī)膜過(guò)濾器(II)和袋式過(guò)濾器(III)截留下來(lái)的粉塵(e)返回反應(yīng)器(I)參與反應(yīng)。
文檔編號(hào)B01D46/24GK101757827SQ20101010567
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者仲兆祥, 張桂花, 徐南平, 邢衛(wèi)紅 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)