BR102013020905B1 - Módulo de filtro catalítico e sistema de filtro catalítico quecompreende o mesmo - Google Patents

Módulo de filtro catalítico e sistema de filtro catalítico quecompreende o mesmo Download PDF

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Abstract

MÓDULO DE FILTRO CATALÍTICO E SISTEMA DE FILTRO CATALÍTICO QUE COMPREENDE O MESMO Trata-se de um módulo de filtro catalítico para os fluidos gasosos que pode ser incorporado a uma alta densidade de integração em um sistema de filtro. O módulo de filtro compreende um elemento de filtro em formato de bloco, um elemento catalítico e uma disposição de coleta e de descarga de gás de limpeza. O elemento catalítico é substancialmente coextensivo com o elemento de filtro, o dito elemento de filtro tem uma face de alimentação e no seu lado oposto uma face de descarga a partir da qual o filtrado sai para ser recebido pela face a montante do elemento catalítico. O fluido gasoso sai do elemento catalítico como um gás limpo em uma face de gás limpo do mesmo oposta à face a montante. A disposição de coleta e de descarga de gás de limpeza compreende um ou mais canais que se estendem por toda a face de gás limpo do elemento catalítico desviando e direcionando o fluxo de gás limpo transversal à vertical da face de gás limpo do elemento catalítico a uma abertura de descarga de gás limpo do módulo de filtro em uma face lateral do mesmo.

Description

Campo da Invenção
[001] Esta invenção refere-se a um módulo de filtro catalítico e a um sistema de filtro catalítico que compreende o mesmo. Os módulos de filtro catalítico e os sistemas de filtro catalítico da presente invenção são usados, em geral, para uma remoção de partícula e a remoção catalítica combinadas de componentes gasosos nos fluidos gasosos. um exemplo para tal aplicação é uma remoção combinada de partículas e óxidos de nitrogênio a partir de combustão ou gases de escape.
Fundamentos da Invenção
[002] Um sistema de filtro para limpar o gás de combustão é conhecido da patente U.S. 5.318.755 A em que um elemento de filtro de barreira de uma estrutura em formato de colmeia é acomodado em um alojamento junto com um elemento catalisador separado. O gás bruto passa, primeiramente, através de um elemento de filtro de barreira em um espaço de gás limpo e, em seguida, passa a partir do espaço de gás limpo através do elemento catalisador que, da mesma forma, tem uma estrutura em formato de colmeia. O elemento catalisador é substancialmente coextensivo com o elemento de filtro. O gás limpo é subsequentemente descarregado do alojamento em uma direção substancialmente paralela à direção do fluxo dentro do elemento de filtro e do elemento catalítico.
[003] Os módulos de filtro catalítico sob a forma de velas de filtro cilíndrico e um sistema de filtração que compreende o mesmo dentro de um recipiente do filtro foram propostos na patente U.S. 6.863.868 B1 para a filtração de gás quente. As velas de filtro têm um corpo poroso unitário de partículas sinterizadas, as ditas partículas são revestidas com uma camada catalítica sobre as suas superfícies. A superfície a montante ou de alimentação das velas de filtro é coberta por uma membrana porosa que retém os sólidos finos. O gás limpo se acumula dentro das velas de filtro e é extraído dali em um espaço de gás limpo comum onde é descarregado a partir de um recipiente do sistema.
[004] Os módulos de filtro catalítico técnica anterior sob a forma de velas de filtro unitárias e cilíndricas são tipicamente produzidas a partir de materiais cerâmicos. As velas de filtro em cerâmica catalítico convencionais têm um comprimento tipicamente de 2 ou por vezes até 3m que, devido às propriedades mecânicas do material cerâmico sinterizado e à tensão mecânica durante a operação dos sistemas de filtro não pode ser aumentado. Portanto, a área de filtro das velas individuais é limitada e para tratar as taxas de fluxo de volume mais elevadas milhares ou dezenas de milhares de velas de filtro são necessárias. Os recipientes de filtro muito grandes ou vários recipientes que operam em paralelo são necessários a fim de acomodar um número tão grande de velas de filtro catalítico.
[005] No entanto, as taxas de fluxo de volume em aplicações de filtração gás quente podem variar até cerca de 1 milhão m3/h ou mais que são muito elevadas para o uso de tais velas de filtro em cerâmica catalítico convencionais.
Breve Sumário da Invenção
[006] O objetivo da presente invenção é fornecer um módulo de filtro que pode ser incorporado a uma alta densidade de integração em um sistema de filtro.
[007] Esse problema é solucionado por um módulo de filtro de acordo com a reivindicação 1.
[008] Os módulos de filtro catalítico da invenção fornecem uma área de alta filtração por volume e podem ser facilmente integrados com altas densidades em um sistema de filtro. Portanto, os módulos de filtro catalítico da invenção fornecem uma solução para as taxas de fluxo de volume muito altas, ao mesmo tempo em que o recipiente do filtro que acomoda os módulos ainda tem um tamanho razoavelmente econômico.
[009] Os módulos de filtro catalítico e os sistemas que compreendem o mesmo podem ser vantajosamente usados nas filtrações de gás quente clássicas. Outros campos de aplicação são de gaseificação de biomassa, limpeza dos gases de escape de instalações de sinterização e de usinas de coque, limpeza de gases de escape de usinas e incineradores, processos de refinaria como em unidades de FCC (craquea- mento catalícito de fluido) ou em processos químicos, na indústria de cimento, etc.
Descrição Detalhada da Invenção
[010] Os módulos de filtro catalítico da invenção compreendem um elemento de filtro em formato de bloco, um elemento catalítico e uma disposição de coleta e de descarga de gás limpo.
[011] O elemento de filtro e o elemento catalítico são substancialmente coex- tensivos uns com os outros. O elemento de filtro recebe o gás de alimentação (por exemplo, combustão ou gás quente) na sua face a montante ou de alimentação. Na superfície oposta do copo em formato de bloco do elemento de filtro (a seguir, o lado de filtrado ou a face de descarga) o filtrado sai para ser recebido pela face a montante do elemento catalítico.
[012] O elemento catalítico pode ser disposto no lado do filtrado do elemento de filtro um pequeno vão entre o elemento de filtro e o elemento catalítico. Em outras modalidades preferenciais, o elemento catalítico é posicionado em contato direto com o elemento de filtro e recebe diretamente o filtrado para o tratamento catalítico dos componentes gasosos ainda compreendidos dentro do gás de filtrado.
[013] O gás limpo sai do elemento catalítico na sua face de gás limpo. A dire- ção do fluxo do gás que passa através do elemento de filtro e do elemento catalítico é substancialmente uniforme e linear.
[014] A disposição de coleta e de descarga de gás limpo se estende substancialmente por toda a face de gás limpo do elemento catalítico e recebe o fluxo / corrente de gás limpo disso. A disposição de coleta e de descarga de gás limpo desvia a direciona o fluxo de gás limpo transversal à vertical da face de gás limpo do elemento catalítico. O gás limpo sai do módulo da invenção através de uma abertura em uma face lateral do mesmo.
[015] Devido a tal design, o elemento de filtro, o elemento catalítico e a disposição de coleta e de descarga de gás limpo podem ser fornecidos em uma estrutura muito compacta e montados em um grande número por volume dentro de um alojamento ou um recipiente de um sistema de filtro catalítico.
[016] O elemento de filtro do módulo de filtro catalítico da invenção pode ser selecionado a partir de diferentes designs de acordo com os desafios de uma aplicação de filtração específica.
[017] Os designs típicos incluem as membranas, filmes, lâminas, discos e elementos estruturados em formato de colmeia.
[018] De preferência, os elementos de filtro são produzidos a partir de cerâmica sinterizada, metal ou material plástico.
[019] O elemento de filtro pode ser desenvolvido como uma estrutura unitária ou uma pluralidade de subunidades fixas umas às outras por colagem, solda ou sinte- rização ou ao acomodar as subunidades em um quadro comum.
[020] Os elementos de filtro de uma estrutura em formato de colmeia são preferenciais quando uma área de alta filtração é necessária. Os elementos de filtro de uma estrutura em formato de colmeia, tipicamente, têm uma pluralidade de dutos de gás bruto e dutos de filtrado dispostos coextensivos e em paralelo, os dutos de gás bruto sendo abertos na no lado de gás bruto ou na face de alimentação do elemento de filtro e fechados no lado de filtrado ou na face de descarga do mesmo. Os dutos de filtrado são fechados no lado de gás bruto do elemento de filtro e abertos no lado de filtrado. Os dutos de gás bruto e os dutos de filtrado são separados uns dos outros por partes de parede tubular porosa.
[021] O comprimento axial preferível das partes de parede tubular dos elementos de filtro varia de cerca de 10 mm a cerca de 300 mm, com mais preferência de cerca de 30 mm a cerca de 200 mm, com a máxima preferência de cerca de 50 mm a cerca de 150 mm. O comprimento axial preferível das partes de parede tubular permite uma decarga eficiente do material particulado dos elementos de filtro durante o impulso de retorno mesmo quando o eixo longitudinal dos elementos de filtro está em uma orientação horizontal.
[022] O número de elementos de filtro por 10 cm2 de seção transversal do lado de alimentação de uma unidade varia, de preferência, de cerca de 1 a cerca de 100, com mais preferência de 2 a cerca de 10. Tipicamente, o mesmo número de du- tos de gás limpo é fornecido por 10 cm2 de área em seção transversal.
[023] As partes de parede tubular têm áres de em seção transversal que correspondem à área de um quadradas com um comprimento de borda de cerca de 3 mm a cerca de 20 mm, preferível, de cerca de 5 mm a cerca de 10 mm. As áreas em seção transversal correspondentes também são preferíveis para os elementos de filtros desenvolvidos com outras seções retangulares, ovais ou circulares.
[024] A porosidade média das partes de parede tubular e opcionalmente das extremidades fechadas dos dutos de gás bruto e/ou dos dutos de gás limpo na faixa de cerca de 25 a cerca de 90% em volume.
[025] De modo a permitir a regeneração do elemento de filtro enquanto está acomodado no recipiente de filtro de um gás de filtro do sistema, os impulsos de retorno são aplicados que separam e removem o material particulado recolhido nos dutos de gás bruto durante a operação de filtração.
[026] Os módulos de filtro catalítico da invenção são tipicamente acomodados no alojamento de um sistema de filtro catalítico com os lados de gás bruto dos elementos de filtro orientados de modo vertical
[027] Uma orientação dos dutos de gás bruto dos elementos de filtro perpendicular ao lado de gás bruto dos mesmos já permite um impulso de retorno eficaz e a remoção do material particulado dos dutos de gás bruto. A eficiência da remoção de particulado dos dutos de gás bruto durante o impulso de retorno pode ser ainda melhorada mediante a orientação dos dutos de gás bruto (e, da mesma forma, dos dutos de filtrado) em uma orientação inclinada. O ângulo entre o eixo longitudinal dos dutos de gás bruto e a vertical da face de alimentação é, de preferência, na faixa de cerca de 10° a cerca de 60°, de preferência de cerca de 30° a cerca de 60°, a parte mais inferior dos dutos de gás bruto sendo as suas extremidades abertas.
[028] O tamanho dos poros preferencial dos elementos de filtro varia de cerca de 0.1 μm a cerca de 150 μm, com mais preferência de cerca de 1 μm a cerca de 100 μm, com a máxima preferência de cerca de 2 μm a cerca de 10 μm. Em algumas modalidades, os elementos de filtro são desenvolvidos para a filtração de partículas e são capazes de reter as partículas de um tamanho menor que cerca de 1 μm, por exemplo, cerca de 0,5 μm.
[029] O elemento catalítico de acordo com uma primeira modalidade preferencial da presente invenção tem um compartimento que acomoda o material particulado catalítico sob a forma de um leito fluidizado ou um leito fixo.
[030] As partículas catalisadoras do leito fluidizado ou doo leito fixo têm, de preferência, uma tamanho médio de partícula de cerca de 10 μm a cerca de 30 mm, com mais preferência de cerca de 100 μm a cerca de 10 mm.
[031] Em uma modalidade preferencial, o elemento catalítico compreende um corpo produzido a partir de grãos sinterizados e/ou um material fibroso ou um material de espuma. O elemento catalítico pode ser produzido a partir de cerâmica ou materiais de metal. Em alguns casos, o material de cerâmica ou de metal pode ter uma atividade catalítica per se suficiente para uma aplicação específica ou incorporar um catalisador, opcionalmente, um catalisador pode ser aplicado ao corpo do elemento catalítico, por exemplo, mediante a impregnação ou o revestimento do corpo do elemento catalítico.
[032] De um modo geral, o elemento de catalisador pode ser de diversas estruturas, por exemplo, uma estrutura de colmeia, um tipo de cassetes, discos ou em forma de placa, ou na forma de uma esteira de fibras. O elemento de catalisador pode ter uma estrutura unitária ou pode ser composto por várias sub-unidades..
[033] O corpo do elemento catalítico tem, de preferência, uma estrutura de colmeira. A estrutura de colmeira pode ter um formato semelhante ao da estrutura de colmeira explicado em conjunto com a descrição detalhada do elemento de filtro. No entanto, tipicamente os dutos da estrutura de colmeira de um elemento catalítico são abertos em ambas as extremidades da mesma, em contraste com os dutos de um elemento de filtro que tem uma extremidade fechada.
[034] A vantagem dessa segunda modalidade preferida em relação à primeira modalidade preferida é a de que tais elementos catalíticos podem ser concebidos com um menor delta p e uma distribuição mais homogênea dos componentes catalitica- mente ativos.
[035] A menor a queda de pressão pelo elemento catalítico fornece um impul- so de retorno mais eficaz durante a regeneração o cálculo dos módulos de filtros.
[036] De preferência, o tamanho dos poros do elemento catalítico é feito maior do que o tamanho de poro do elemento de filtro. Portanto, o elemento catalítico não contribui para o efeito perceptível o filtro do módulo de filtro, isto é, é mais ou menos não ativamente envolvido na separação de partículas do gás de alimentação.
[037] Um tamanho médio de poros de um elemento catalítico preferido varia de cerca de 10 a cerca de 500 mm, com maior preferência de cerca de 50 a cerca de 200 μm
[038] Os elementos catalíticos preferidos produzidos a partir de espuma cerâmica podem ser caracterizados por um tamanho de poros de cerca de 10 a cerca de 60 ppi (poros por polegada), mais preferivelmente de cerca de 30 a 45 ppi. A espuma cerâmica é de preferência produzida a partir de partículas sinterizadas com um tamanho médio de partícula de cerca de 0,1 a cerca de 100 um, mais preferivelmente de cerca de 0,3 a cerca de 30 um.
[039] Os elementos catalíticos, sob a forma de corpos porosos feitos de fibras cerâmicas são preferidas quando as fibras têm um diâmetro médio de fibra de cerca de 1 a 50 μm, mais de preferência, cerca de 2 a 10 μm. O comprimento da fibra é preferível na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 mm.
[040] Os elementos catalíticos utilizados nos módulos de filtro catalítico da presente invenção podem ser fornecidos na sua superfície de montante, com uma camada de filtro de segurança. Os elementos catalíticos então, além disso tem a função de um fusível de segurança.
[041] O módulo de filtro catalítico pode ser desenvolvido com atividades catalíticas diferentes e também combinadas a fim de se adaptar às exigências de uma aplicação específica. As atividades típicas catalíticas são, por exemplo, as reações redox, nenhuma redução ou remoção de alcatrão.
[042] Dependendo da aplicação, o módulo de filtro da presente invenção pode ser equipado com um segundo elemento catalítico que fornece uma atividade catalítica diferente da atividade catalítica do primeiro elemento catalítico.
[043] A disposição de coleta e de descarga de gás limpo pode ser desenvolvida a um ou mais canais paralelos. De preferência, um canal tem um peso medido como a folga/espaço na direção da vertical da face de gás limpo do elemento catalítico, na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,7 vezes, de preferência, cerca de 0,3 a cerca de 0,5 vezes a distância da face de alimentação do elemento de filtro a partir da face de gás limpo do elemento catalítico.
[044] De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção o módulo de filtro pode compreender um primeiro conjunto de um elemento de filtro em formato de bloco e um elemento catalítico e um segundo conjunto de um elemento de filtro em formato de bloco e um elemento catalítico, os primeiro e segundo conjuntos sendo dispostos espaçados uns dos outros e as faces de gás limpo dos respectivos elementos catalíticos orientados opostos uns aos outros, a dita disposição de coleta e de descarga de gás limpo que é posicionada entre os primeiro e segundo conjuntos que recebem o gás limpo a partir das faces de gás limpo dos elementos catalíticos dos primeiro e segundo conjuntos e serve ambos os conjuntos. De preferência, um ou mais canais da disposição de coleta e de descarga de gás limpo têm um peso, medido como a folga na direção da vertical da face de gás limpos dos conjuntos, na faixa de cerca de 0,2 a cerca de 1,4 vezes, mais de preferência, cerca de 0,6 a cerca de 1 vezes a distância da face de alimentação do elemento de filtro a partir da face de gás limpo do elemento catalítico de um conjunto.
[045] De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção os canais da disposição de coleta e de descarga de gás limpo são orientados com a sua direção longitudinal em um ângulo de cerca de 30° ou mais, de preferência de cerca de 60° ou mais, com mais preferência de cerca de 90° para a face de gás limpo do elemento catalítico do módulo de filtro.
[046] Esse ângulo de deflexão é definido em uma modalidade preferencial pela orientação de uma parede ou paredes dos(s) canal(s) da disposição de coleta e de descarga de gás limpo que se estendem pelo lado de descarga da(s) unidade(s) em formato de bloco do módulo de filtro.
[047] De preferência, os conjuntos de elemento de filtros e dos elementos catalíticos em uma disposição oposta são fornecidos com as suas faces de descarga em uma orientação paralela. O ângulo de deflexão do gás limpo que sai dos dutos de gás limpo é, em seguida, cerca de 90°.
[048] No entanto, as unidades em formato de bloco em uma disposição oposta podem ter as suas superfícies de lado de descarga dispostas divergentes da orientação paralela. No entanto, o ângulo de desvio para o gás limpo que sai dos dutos de gás limpo é, de preferência, cerca de 30° ou mais, mais de preferência, cerca de 60° ou mais.
[049] Os módulos de filtro catalítico da invenção preferidos são concebidos como uma vela de filtro catalítico de seção transversal retangular que pode ser colocada em um recipiente de um sistema de filtro, dependendo de uma lâmina de tubo semelhante ao das velas de filtro cilíndrico convencionais.
[050] O módulo de filtro pode ser produzido a partir de um elemento de filtro que compreende várias subunidades montadas por meio de colagem, sinterização ou solda das subunidades juntas ou ao acomodar as subunidades em um quadro comum. O elemento catalítico pode consistir em um elemento unitário que serve todas as su- bunidades do elemento de filtro ou várias subunidades, por exemplo, uma subunidade do elemento catalítico que serve quatro subunidades do elemento de filtro ou as subu- nidades do elemento catalítico que correspondem em número ao número de subuni- dades que constituem o elemento de filtro.
[051] Os módulos de filtro da presente invenção podem ainda incluir um enquadramento nas faces laterais dos mesmos, que facilita a montagem dos módulos de filtros em um alojamento.
[052] A invenção se refere ainda a um sistema de filtro catalítico que incorpora um ou mais módulos de filtro catalítico em um alojamento conforme explicado acima.
[053] O alojamento compreende um espaço interior separado em uma câmara de gás bruto e de gás limpo. Os módulo(s) de filtro é(são) disposto(s) dentro do dito espaço interior, a(s) face(s) de alimentação do(s) elemento(s) de filtro orientada(s) substancialmente vertical e em comunicação fluida com a câmara de gás bruto. A(s) abertura(s) de descarga de gás limpo do(s) módulo(s) de filtro está(estão) em comunicação fluida com a câmara de gás limpo do alojamento. Opcionalmente, o sistema compreende uma disposição de impulso de retorno.
[054] De preferência, o alojamento compreende uma lâmina de tubo que separa o interior do alojamento na câmara de gás bruto e de gás limpo, a dita lâmina de tubo que compreende as aberturas que acomodam os dois ou mais módulos de filtros, de preferência, em orientação paralela uns aos outros.
[055] De acordo uma modalidade preferencial do sistema, os módulos de filtro são acomodados no alojamento com uma orientação paralela dos lados de alimentação, opcionalmente o lado de alimentação de um módulo de filtro que fica voltado para o lado de gás limpo de um módulo adjacente, os módulos de filtro que são, de preferência, dispostos em uma configuração escalonada.
[056] De acordo uma modalidade preferencial adicional do sistema, os módulos de filtro são acomodados no alojamento com uma orientação paralela dos seus lados de alimentação, os lados de alimentação de um módulo que fica voltado para o lado de alimentação de um módulo adjacente, de preferência, o sistema inclui adicionalmente as placas de divisão posicionadas entre os dois módulos de filtro adjacentes.
[057] De acordo ainda outra modalidade preferencial do sistema, dois ou mais módulos de filtro são montados em uma parte comum e têm, de preferência, as suas disposições de coleta e de descarga de gás limpo conectadas de modo fluido umas às outras. De preferência, o sistema compreende um canal de descarga de gás limpo no qual as extremidades de descarga das disposições de coleta e de descarga de gás limpo alimentam substancial e diretamente o gás limpo através do das aberturas de gás limpo dos módulos de filtros.
Breve Descrição dos Desenhos
[058] a figura 1A mostra um módulo de filtro catalítico de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção; a figura 1B mostra o módulo de filtro catalítico da figura 1A equipado com uma função de fusível de segurança; a figura 2 mostra um módulo de filtro catalítico de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção; a figura 3 mostra um módulo catalítico de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção; as figuras 4A a 4C mostram em uma representação esquemática uma primeira modalidade de um sistema de filtro catalítico que incorpora os módulos de filtro catalítico de acordo com a presente invenção e os detalhes do mesmo; e as figuras 5A a 5C mostram em uma representação esquemática uma segunda modalidade de um sistema de filtro catalítico que incorpora os módulos de filtro catalítico de acordo com a presente invenção e os detalhes do mesmo.
Descrição Detalhada dos Desenhos
[059] A figura 1A mostra um módulo de filtro catalítico 10 de acordo com a presente invenção que inclui um elemento de filtro catalítico 12 em um design em formato de bloco, um elemento catalítico 14 e uma disposição de coleta e de descarga de gás limpo 16.
[060] O elemento de filtro em forma de bloco 12, e o elemento de catalisador 14 estão concebidos substancialmente coextensivos uns com os outros e estão dispostos lado a lado, de preferência, em contato direto um com o outro, de modo a alimentar o produto filtrado que sai do elemento de filtro 12, diretamente para o elemento catalisador 14.
[061] No lado de gás limpo do elemento de catalisador 14, a disposição de descarga e de coleta de gás limpo 16 é proporcionada em uma estrutura substancialmente coextensiva com o gás limpo ou no lado de jusante do elemento catalisador 14.
[062] A disposição de descarga e de coleta de gás limpo 16 é inclui um canal em forma de caixa 18 que se abre no lado frontal 19 do módulo de filtro 10 com uma abertura 20, por exemplo, para uma câmara de gás limpo de um sistema de filtro catalítico (não mostrado na figura 1A).
[063] O elemento de filtro 12 pode ter vários desenhos e será selecionado de acordo com a carga da partícula e da natureza das partículas a serem removidos a partir de um gás bruto.
[064] Na descrição a seguir, a invenção é explicada em conjunto com um elemento de filtro preferido e específico 12 com uma assim chamada estrutura de colmeia mas, claro, a invenção não se limitada a esse tipo específico de elemento de filtro.
[065] O elemento de filtro 12 do módulo de filtro catalítico 10 consiste essencialmente em uma unidade 22 que compreende uma pluralidade de dutos de gás Bruto 24 que tem uma parte da parede tubular porosa e longitudinal 26 com uma extremidade aberta 28 e uma segunda extremidade fechada 30.
[066] As partes da parede tubular 26 tem uma secção transversal quadrada e estão dispostos num padrão quadriculado, juntamente com uma pluralidade de dutos de filtrado 32, os quais são substancialmente coextensivos com, orientados paralelamente a e regularmente interpostos entre os dutos de gás bruto 24. Os dutos de filtrado 32 estão abertos numa extremidade 34 e fechados na outra extremidade 36 da mesma. As extremidades abertas 28 dos dutos de gás bruto 24 e as extremidades fechadas 36 dos dutos de filtrado 32 formam um primeiro padrão quadriculado na face de montante 38 ou de alimentação do elemento de filtro 12. Um padrão de tabuleiro de xadrez de extremidades fechadas 30, os dutos de gás bruto 24 e as extremidades abertas 34 dos dutos de filtrado 32 é fornecida no lado oposto ou a cara de descarga 40 da unidade 22. As partes das paredes tubulares 26 dos dutos de gás bruto 24 são de um material poroso, por exemplo, material cerâmico sinterizado, material metálico sinterizado ou de um material de polímero poroso com um determinado tamanho dos poros. As partes da parede 26 ao mesmo tempo delimitam os dutos de filtrado 32 ao longo da sua direção longitudinal.
[067] O gás bruto que entra na face de alimentação 38 do elemento de filtro 12 flui para as extremidades abertas 28 dos dutos de gás bruto 24, penetra as suas partes de parede tubular 26, e o gás filtrado é recebido nos dutos de filtrado 32 a partir de onde é descarregado para a face de descarga 40 do elemento de filtro 12.
[068] Na face de descarga 40 da unidade 22, o elemento catalisador 14 es- tende-se por toda a dita superfície do elemento de filtro 12. O elemento de catalisador 14 pode ser descrito, de forma exemplar, como um elemento que possui atividade catalítica DeNOx.
[069] O elemento de catalisador 14 compreende um corpo de suporte de uma espuma de cerâmica, por exemplo, alumina ou carboneto de silício, com uma densidade de poro de cerca de 30 ppi. O corpo de suporte é cataliticamente ativada com uma redução catalítica seletiva (RCS) da composição do catalisador de TiO2, V2O5, WO3.
[070] A disposição de coleta e de descarga de gás limpo 16 é fornecida, que é fechada no lado de trás e em três faces laterais e abre-se apenas com a face lateral frontal 44 mostrada na figura 1. O gás limpo sai do módulo de filtro 10 através da abertura 20.
[071] Para facilitar a montagem do módulo de filtro 10 em um compartimento ou recipiente de um sistema de filtro, o módulo de filtro 10 compreende na sua face frontal 44 uma flange que se projeta para fora 46.
[072] As superfícies laterais do módulo de filtração 10 são, de preferência, cobertas por uma estrutura de armação de metal 48, que pode incorporar a disposição de coleta e de descarga de gás limpo 16. Em uma das superfícies laterais da estrutura de armação 48 (face do lado frontal 44 na figura 1A), a flange 46 pode ser fornecida, bem como a abertura 20.
[073] De acordo com a presente invenção, de preferência, o comprimento dos dutos de gás bruto 14 é limitado a cerca de 300 mm ou menos, o que permite muito surpreendentemente fácil limpeza por impulso de retorno do módulo de filtro e o seu elemento de filtro de partículas coletadas durante a operação de filtração em as partes parede tubular 26, mesmo que tenham a orientação horizontal mostrado na figura 1A.
[074] O lado de alimentação da unidade 22 pode ter um tamanho de, por exemplo, 250 x 250 mm2. Este é um tamanho típico quando a unidade 22 é produzida a partir de um material cerâmico, com o uso de um processo de extrusão para produzir a estrutura de duto da unidade 22. Outros processos de fabricação podem permitir maiores dimensões da unidade 22. O comprimento dos dutos de gás bruto e de dutos de filtrado pode ser cerca de 300 mm, como mencionado anteriormente.
[075] Normalmente, os módulos de filtro catalíticos são desejados ter um tamanho substancial maior. Esta necessidade pode ser facilmente alcançada por uma estrutura de multi-unidade onde múltiplas unidades 22 encontram-se conectadas umas às outras lado a lado, para fornecer as áreas de superfície maiores no lado da alimentação de um módulo a montante, por exemplo, as áreas de superfície de 1500 x 1000 mm2 ou 4000 x 250 mm2. No caso do primeiro exemplo, é necessária uma matriz de 6 x 4 unidades 22, no segundo exemplo, a necessidade é satisfeita com uma unidade de matriz de 16 x 1.
[076] A fixação das unidades pode ser realizada por sinterização, soldadura ou colagem das unidades, com o seu lado enfrenta juntos. Em alternativa, as múltiplas unidades podem ser montadas em uma estrutura comum, as suas faces laterais são vedadas uma contra a outra.
[077] Os elementos catalíticos também podem compreender mais do que uma unidade e ser unida ou montada como uma estrutura unitária pelos métodos mencionados em conjunto com o elemento de filtro.
[078] Nos módulos de filtro com uma disposição de unidades múltiplas, a coleta de gases limpos e a disposição de descarga são concebidas com um ou mais canais, cada um dos canais de recepção de gás limpo a partir de mais do que uma unidade.
[079] A figura 1B mostra um módulo de filtro 1 ', que é uma modificação do módulo de filtro 10 da figura 1A. Por conseguinte, partes semelhantes são designadas com os mesmos números de referência como utilizados na descrição da figura 1A. Além dos componentes já descritos com referência à figura 1A o módulo de filtro 10' inclui um fusível de segurança 49 sob a forma de um elemento em forma de disco que cobre as saídas dos condutos do filtrado 32. O fusível de segurança 49 é substancialmente coextensivo com a face de descarga do elemento de filtro 12. Em caso de falha de uma ou mais dos duos de gás bruto 24, por exemplo, as suas partes de parede tubular, o gás bruto não filtrado que penetra nos canais de filtrado 32 não pode alcançar o elemento de catalisador 14, sem antes passar através do fusível de segurança 49. O fusível de segurança 49 pode ser fornecido na face a montante do elemento de catalisador 14.
[080] A distância da parede traseira fechada do canal 18 para a face de gás limpo faz com que o elemento catalítico (folga h), de preferência, equivale a cerca de 0,3 a cerca de 0,5 vezes a distancia da cara de alimentação do elemento de filtro da face de gás limpo.
[081] O filtrado é recebido pelo elemento catalítico 14 através do qual penetra na disposição de coleta e de descarga de gás limpo 16. O fluxo de gás limpo é então desviado em cerca de 90° e direcionado paralelamente à face de gás limpo do elemento catalítico 14.
[082] A figura 2 mostra uma segunda modalidade de um módulo de filtro catalítico 50 de acordo com a presente invenção.
[083] O módulo de filtro 50 compreende um elemento de filtro em forma de bloco 52, na forma de uma unidade 54 que compreende uma pluralidade de dutos de gás bruto 56 que possui um corte longitudinal, parte de parede tubular poroso 58 com as extremidades abertas 60 e uma segunda extremidade fechada 62.
[084] As partes da parede tubular 58 tem uma secção transversal quadrada e estão dispostas em um padrão quadriculado, juntamente com uma pluralidade de du- tos de filtrado 64, que são substancialmente coextensiva com, orientada paralelamente a e regularmente interposto entre os dutos de gás bruto 56. Os dutos de filtrado 64 estão abertos em uma extremidade 66 e fechados na outra extremidade 68 da mesma. As extremidades abertas 60 dos dutos de gás bruto 56 e das extremidades fechadas 68 dos dutos de filtrado 64 forma um primeiro padrão quadriculado na face de montante ou de alimentação 70 do elemento de filtro 52.
[085] Um padrão quadriculado das extremidades fechadas 62 dos dutos de gás bruto 56 e a extremidades abertas 66 do filtrado dutos 64 é fornecida no lado oposto ou a cara de descarga 72 da unidade 54. As peças tubulares de parede 58 dos dutos de gás bruto 56 são de um material poroso, por exemplo, material cerâmico sin- terizado, material metálico sinterizado ou de um material de polímero poroso com um tamanho de poro cetain. As partes de parede 58, ao mesmo tempo delimitam os filtrados dutos 64 ao longo da sua direção longitudinal.
[086] O gás bruto que entra no lado de alimentação do módulo de filtro catalítico 50 desemboca nas extremidades abertas 60 dos dutos de gás bruto 56, penetra as suas partes de parede tubular 58, e o filtrado é recebido no filtrado dutos 64 a partir de onde é descarregado no lado de descarga 72 da unidade 54.
[087] No lado de descarga 72 da unidade 54, um elemento catalítico 74 estende-se por toda a superfície desse lado.
[088] O elemento de catalisador 74 pode ser concebido como o elemento de catalisador 14 mostrado na figura 1A e 1B.
[089] A disposição de coleta e de descarga de gás limpo 76 é fornecida na fa ce de gás limpo 77 do elemento catalisador 74. A disposição de coleta e de descarga de gás limpo compreende um canal em forma de caixa 78 que é fechado na parte de trás e as três faces laterais e aberto apenas para a face lateral 80, como mostrado na figura 2.
[090] O gás limpo sai do módulo de filtro 50 através da abertura 82. Para facilitar a montagem do módulo de filtro 50 em um compartimento de um sistema de filtro, o módulo de filtro 50 compreende na sua face lateral frontal uma flange projetada para fora 86.
[091] Em contraste com o módulo de filtro catalítico 10, da figura 1, o módulo de filtro catalítico 50 da figura 2 tem os dutos de gás bruto 56 (e os dutos de filtrado 64) dispostos com uma orientação oblíqua em relação à vertical da face de alimentação 70, as extremidades abertas dos dutos de gás bruto posicionadas mais baixo do que as suas extremidades fechadas. O ângulo do eixo longitudinal dos dutos de gás bruto com a horizontal pode variar desde cerca de 30° a cerca de 60°.
[092] Mediante o impulso por retorno, o espaço interior dos dutos de gás bruto 56 pode ser mais facilmente limpo a partir da matéria em partículas que acumulou durante o processo devido à configuração inclinada das paredes tubulares 58 dos dutos de gás bruto 56 filtração.
[093] Devido à configuração inclinada dos dutos de gás bruto 56 no interior da unidade 54, uma superfície ligeiramente inferior filtração por razão em volume é obtido. Isto, no entanto, é compensada pelas propriedades melhoradas por impulsos de retorno do filtro módulo 50, que permitem que, no final do ciclo de tempos mais longos deste tipo de módulo, em comparação com o módulo de filtro 10.
[094] A Figura 3 mostra uma terceira modalidade da presente invenção na forma de um módulo de filtração 100. O módulo de filtro 100 compreende dois conjun- tos de elementos de filtro e os elementos catalíticos. As unidades 102, 104 dos dois conjuntos têm uma estrutura básica idêntica a do elemento de filtro 12 do módulo de filtro 10 da figura 1A.
[095] As duas unidades 102, 104 compreendem uma pluralidade de dutos de gás 106, 108 matérias tendo um corte longitudinal, parte da parede tubular porosa 110, 112 com uma extremidade aberta 114, 116 e uma segunda extremidade fechada. As partes das paredes tubulares 110, 112 têm uma secção transversal quadrada e estão dispostos num padrão quadriculado, juntamente com uma pluralidade de dutos de filtrado 122, 124 que são substancialmente coextensiva com, orientada paralelamente a e regularmente interposto entre os dutos de gás 106, 108 matérias.
[096] Os dutos de filtrado 122, 124 estão abertos numa extremidade e fechado na outra extremidade 130, 132 da mesma. As extremidades abertas 122, 124 dos dutos de gás bruto 106, 108 e as extremidades fechadas 130, 132 dos dutos de filtrado 122, 124 formam primeiros padrões de xadrez sobre os lados de montante ou de alimentação 134, 136 dos módulos de filtro100.
[097] Um padrão quadriculado das extremidades fechadas dos dutos de gás matérias 106, 108 e as extremidades abertas dos dutos de filtrado 122, 124 é proporcionado nas faces opostas 140, 142 das unidades 102, 104. Estas faces 140, 142 são a jusante ou faces de descarga das unidades 102, 104. As partes das paredes tubulares 110, 112 dos dutos de gás 106, 108 matérias são de um material poroso, por exemplo, material cerâmico sinterizado, material metálico sinterizado ou de um material polímero poroso com um determinado tamanho de poro. As peças de parede 110, 112, ao mesmo tempo delimitam os dutos de filtrado 122, 124 ao longo das suas dire-ções longitudinais.
[098] O gás bruto que entra nas faces de alimentação 134, 136 do módulo de filtro 100 flui para as extremidades abertas 122, 124 dos dutos de gás bruto 106, 108, penetra as suas partes de parede de tubulares 110, 112, e o filtrado é recebido nos dutos de filtrado 122, 124, de onde sai pelas faces de descarga 140, 142 das unidades 102, 104.
[099] Os elementos catalíticos 144, 146 podem ser concebidos como descrito em conjunto com o elemento de catalisador 14, do módulo de filtro 10 da figura 1A.
[0100] No entanto, em contraste com o módulo de filtro 10 da figura 1A, o módulo do filtro 100 da figura 3 tem os dois conjuntos de unidades 102, 104 e os elementos catalíticos 144, 146 dispostos em uma configuração oposta de tal modo que os elementos catalíticos 144, 146 posicionados nas extremidades fechadas dos tubos de gás em bruto e nas extremidades abertas dos dutos de filtrado ficam frente a frente.
[0101] Portanto, uma coleta de gás limpo comum e arranjo de descarga 154 é suficiente para recolher e descarregar o gás limpo fornecido por ambos os conjuntos de unidades de 102, 104 e elementos catalíticos 144, 146. O gás limpo a partir de ambos os elementos catalíticas 144, 146 quando entra na disposição de coleta de gás limpo e descarga 156 é desviado por cerca de 90° e direcionado transversal às direções de fluxo do gás no interior dos elementos de filtro 102, 104 e os elementos catalíticas 144, 146 do módulo de filtro 100. O gás limpo que sai do módulo de filtro catalítico 100 através da abertura 160 para ser descarregado a partir de um sistema de filtragem que compreende os módulos 100.
[0102] Enquanto que os módulos de filtro 10 e 50 das Figuras 1A, 1B e 2 podem ser facilmente dispostos em uma configuração de múltiplos módulos dentro de um compartimento ou recipiente com as faces frontais 28, 68 estão de frente para a parte de trás do canal de recolha e descarga de gás limpo arranjo 16, 76, o material particulado separado a partir dos elementos de filtro mediante impulso de retorno pode ser facilmente descartado e removido de um tal sistema de filtração.
[0103] No entanto, uma medida de precaução tem de ser feita em uma disposição de módulos múltiplos de filtro 100 em um compartimento ou recipiente, como mostrado na figura 3.
[0104] Mediante o impulso por retorno, em um sistema que compreende os módulos de filtro 100, uma contaminação cruzada dos dois módulos de filtro voltados um para o outro pode ocorrer e, por conseguinte, é preferível dispor de um placa de separação 180 disposta entre as faces de alimentação dos dois módulos de filtro adjacentes 100, como mostrado na figura 3.
[0105] A figura 4A mostra uma primeira modalidade de um sistema de filtração 200 catalítica de acordo com a presente invenção. O sistema de filtro 200 compreende um compartimento 202, que é de uma configuração em forma de caixa alongada. O compartimento 202 é compatível com a estrutura de base 203.
[0106] Dentro do compartimento em forma de caixa 202, duas filas de uma pluralidade de pilhas de módulos de filtro catalítico 204, 204 ', 204'', ... e 206, 206', 206'', ... estão dispostas com as aberturas de descarga dos módulos de filtro as duas filas viradas em direções opostas. Ao longo do eixo longitudinal do compartimento em forma de caixa 202 as pilhas são dispostas em paralelo a uma certa distância umas das outras (ver Figuras 4B e 4C).
[0107] Dentro de uma pilha individual 204, 206 dos módulos de filtro 204 a, b, c, d, e 206a, b, c, d, respectivamente, os módulos de filtro podem ser mutuamente fixos uns aos outros por meio de colagem, soldadura ou sinterização juntos ou montados em uma moldura.
[0108] Em uma disposição exemplificativa do sistema de filtro 200, o lado de alimentação de um módulo de filtro 204a, 206a pode ter um comprimento a 1500 mm e uma altura de 1000 mm, a profundidade do módulo de filtro pode ser de cerca de 400 mm. Tal módulo de filtro pode compreender, por exemplo, 24 unidades em forma bloco, a superfície lateral de alimentação das quais podem ter o tamanho de 250 mm x 250 mm e o comprimento das partes de parede tubular do elemento de filtro que são aproximadamente 140 mm.
[0109] O elemento de catalisador para a cara de descarga do elemento de filtro pode ser um corpo em forma de placa com uma espessura de 200 mm, na direção do fluxo de fluido.
[0110] A folga h do canal de coleta e descarga de gás limpo pode alcançar cerca de 60 mm.
[0111] A distância entre as duas pilhas adjacentes 204 e 204 'ou 206 e 206' dos módulos de filtro pode ser definida, por exemplo, a cerca de 100 mm.
[0112] O compartimento compreende na sua superfície de topo um canal de fornecimento de gás bruto 208 que alimenta o gás bruto no compartimento 202 e seus módulos de filtro 204, 206. O canal de fornecimento de gás bruto 208 tem uma área de seção transversal que diminui a partir da extremidade dianteira da parte dianteira mostrada na figura 4A à extremidade morta localizada na extremidade traseira 214 do sistema 200.
[0113] Em ambas as faces laterais em direção longitudinal, o compartimento 202 inclui passagens de gás limpo 210, 212 que se abrem na extremidade posterior 214 do sistema 200, onde o gás limpo pode ser descarregado.
[0114] De modo a acomodar o aumento da quantidade de gás limpo recebido das múltiplas pilhas dos módulos de filtro 204, 206 ao longo do eixo longitudinal do compartimento 202, a secção transversal das passagens de gás limpo 210, 212 aumenta gradualmente na direção da extremidade traseira 214 do sistema 200.
[0115] Os canais de descarga de gás limpo 210, 212 podem, de acordo com uma variante de ser removível como um todo, quando as pilhas módulo de filtro 204, 206 têm de ser trocadas. Alternativamente, tal como mostrado na Figura 4A dos canais de descarga de gás limpo 210, 212 podem ser fornecidos com um número de portas 218, que permitem o acesso aos módulos de filtro e de troca mesmo sem a remoção completa dos canais de descarga de gás limpo 210, 212.
[0116] O sistema 200 incorpora um mecanismo de impulso de retorno que recebe o gás por impulso de retorno por um tubo 216 que é representado apenas de maneira esquemática. A Figura 4A mostra apenas tubo 216 que fornece o gás de volta com pulsação para os módulos de filtro das pilhas 204 para a regeneração do mesmo. Um tubo correspondente é necessário (não representado) para a regeneração de pilhas 206.
[0117] Estendendo-se desde o tubo de gás de impulso de retorno 260, uma pluralidade de tubos de fornecimento de impulso de retorno 264 direciona o gás de impulso de retorno para as várias pilhas de módulos de filtro 204, 204 ', 204'',
[0118] A pressão por impulso de retorno fornecida através do canal de descarga de gás limpo para os módulos individuais de filtro 204a, 204B, 204C, 204D e 206a, 206b, 206c, 206D separa as partículas que foram coletadas durante a operação de filtração dos elementos filtrantes desses módulos de filtro.
[0119] As partículas descarregadas durante o impulso de retorno a partir dos módulos de filtro catalítico são coletadas em coletores de poeira 220 dispostas de forma cônica na parte inferior do alojamento 202.
[0120] No caso da remoção catalítica de componentes do gás bruto requer um reagente e/ou se um sorvente necessário para completar a filtração, o canal de fornecimento de gás bruto pode ser proporcionado com uma unidade de injeção de sorven- te e/ou reagente 222.
[0121] Na figura 5A, uma segunda modalidade de um sistema de filtro catalítico 300 da invenção é mostrado que compreende um invólucro 302, que consiste essencialmente em uma parte de parede cilíndrica 304 que é fechada na sua extremidade superior por uma tampa em forma de cúpula 306 e ligada na sua extremidade inferior a um coletor de poeira 308 com um formato cônico.
[0122] O compartimento 302 está dividido em uma câmara de gás bruto 310 e 312 e em uma câmara de gás limpo por uma lâmina de tubo 314 que se estende ao longo de toda a seção transversal da parte de parede cilíndrica 304, na sua extremidade superior.
[0123] A câmara de gás bruto 310 é acessível através de uma entrada de gás de alimentação 316 através do qual o gás em bruto pode ser introduzido na câmara de gás bruto 310.
[0124] A porção em forma de cúpula 306 do compartimento 302 compreende uma saída de gás limpo 318 através da qual o gás limpa pode ser descarregado.
[0125] A lâmina de tubo 314 compreende uma pluralidade de aberturas retangulares 320, que acomoda uma pluralidade de módulos de tipo vela de filtro catalítico 330 de acordo com a presente invenção.
[0126] Os módulos de filtro catalítico em forma de vela 320 são mostrados em mais detalhes na Figura 5B, e incluir na sua extremidade superior e se prolonga para fora da flange periférica 332 que serve para a montagem dos módulos de filtro catalítico 330 dentro das aberturas 320 da folha de tubo 314 em um sentido descendente de maneira pendente.
[0127] A figura 5C mostra um corte transversal do sistema 300 ao longo da linha V - V na figura 5A.
[0128] Os módulos de filtro catalíticos individuais 330 compreendem cinco unidades 334, 335, 336, 337 e 338 empilhados em cima uns dos outros, todos face com a face a montante ou do lado de alimentação para a esquerda como mostrado na Figura 5B. As unidades 334 a 338 têm aproximadamente a mesma configuração, com condutos de gás bruto e condutos de filtrado, alternadamente dispostos em forma de xadrez, como mostrado na Figura 1A, para que uma explicação mais detalhada a este respeito é omitida aqui. As unidades de bloco em forma de 334 a 338 podem ser montados em uma estrutura de quadro comum 352 segurando as unidades juntas e proporcionando um canal de gás limpo comum 346. A superfície de topo da estrutura de armação comum 352 pode incorporar integralmente a flange 332 e proporcionar a abertura 350.
[0129] Na face oposta, as unidades em forma de bloco 334 a 338 estão cobertas por um elemento catalítico comum 340.
[0130] No lado a jusante ou de descarga 342 do elemento catalítico comum 340, uma disposição de coleta e descarga de gás limpo comum 344 é proporcionada, que consiste essencialmente em um canal de gás limpo 346, que na sua extremidade superior 348 descarrega o gás limpo, através da abertura 350 para dentro da câmara de gás limpo 312 do compartimento302. Similar ao que foi mostrado na figura 1B e descrito no contexto com o mesmo, os módulos de filtro 330 podem ser fornecidos com elementos de fusíveis de segurança separados que se prolongam ao longo de toda a superfície do lado de descarga do módulo de filtro (não mostrado nas Figuras 5A a 5C).
[0131] Os módulos de filtro do tipo vela 330 estão dispostos na lâmina de tubo 314 em uma disposição escalonada paralela onde os lados de montante ou de alimentação dos módulos de filtragem individuais 330 ficam voltados para os canais de gás limpo de os módulos de filtro adjacentes 330.
[0132] Para a regeneração dos módulos de filtro catalítico 330 do sistema de filtro catalítico 300 360, um sistema de impulso por retorno é fornecido que compreende uma fonte de pressão 362, bem como uma pluralidade de linhas de fornecimento 364 que terminam no interior da tampa em forma de cúpula 306 acima dos módulos de filtro individuais 330.
[0133] A matéria em partículas que é separado a partir dos condutos de gás bruto das unidades em forma de bloco 334, 335, 336, 337, 338 dos módulos de filtro catalítico 330 é recolhido por gravidade no interior da porção de recolha de pó em forma de cone carcaça 308.
[0134] Mediante o impulso por retorno, quando o material em partículas é separado dos dutos de gás bruto das unidades em forma de bloco 334, 335, 336, 337, 338 dos módulos de filtro 330, nenhuma contaminação cruzada entre os módulos de filtro adjacentes 330 pode ocorrer por causa da sua orientação paralela descrita acima.
[0135] As vantagens da presente invenção serão explicadas em mais detalhes por meio de um desenho exemplar.
[0136] O sistema 200 das figuras 4A a 4C, com os módulos de filtro catalítico 204, 206 podem ser concebidos para o tratamento de uma taxa de volume de gás de combustão de 234.000 metros cúbicos por hora, para remoção de matéria em partículas e óxidos de azoto como se segue: Os módulos de filtro 204, 206 têm cada um uma área do lado de alimentação 1500 x 1000 mm2. Os elementos filtrantes são de uma estrutura de colmeia com seções transversais do gás bruto e de dutos de filtrado, de 10 mm x 10 mm de dimensões, o comprimento axial do gás bruto e de dutos de filtrado, sendo 140 mm. O elemento de filtro de cada módulo é composto por 24 unidades, com uma área da face de alimentação de disposição de 250 mm x 250 mm em 6 x 4.
[0137] Os módulos de filtro são equipados com elementos de catalisadores em forma de placa com uma espessura de 200 mm, na direção de um fluxo de espuma de cerâmica de SiC com uma densidade de poros de 30 ppi (poros por polegada), que é cataliticamente ativada com um catalisador SCR da composição TiO2 V2O5, WO3.
[0138] A uma pressão atmosférica e uma temperatura operacional de cerca de 300 ° C, 192 módulos de filtro são necessárias para lidar com a taxa de volume acima identificado.
[0139] O tamanho de um compartimento 202 para acomodar os módulos de filtro 192 em quatro pilhas de módulos 204, 206, conforme mostrado nas figuras 4A a 4C teria as dimensões de 3,5 m de largura e 12,5 m de comprimento e uma altura de 4 m. Os módulos de filtro podem ser incorporados no compartimento com uma distância de pilha a pilha na direção longitudinal da caixa de 100 mm.
[0140] Nos casos em que a pressão de operação é de cerca de 1 bar ou mais acima da pressão ambiente, prefere-se utilizar os compartimentos do tipo recipiente 302 mostrados para a modalidade da figura 5A.

Claims (16)

1. Módulo de filtro catalítico (10, 50) para fluidos gasosos, compreendendo: um elemento de filtro em formato de bloco (12, 52); um elemento catalítico (14, 74); e uma disposição de coleta e de descarga de gás limpo (16, 78); em que o dito elemento catalítico (14, 74) é coextensivo com o elemento de filtro (12, 52); o dito elemento de filtro (12, 52) tendo uma face de alimentação e no seu lado oposto uma face de descarga a partir da qual o filtrado sai para ser recebido pela face a montante do elemento catalítico (14, 74), o fluido gasoso que sai do elemento catalítico (14, 74) como um gás limpo em uma face de gás limpo do mesmo oposta à face a montante; CARACTERIZADO por o dito elemento de filtro (12, 52) compreender uma estrutura em formato de colmeia, que compreende uma pluralidade de dutos de gás bruto (24, 56) e dutos de filtrado (32, 64), os dutos de gás bruto (24, 56) sendo separados dos dutos de filtrado (32, 64) por partes de parede tubular (26, 58), os dutos de gás bruto sendo abertos na face de alimentação do elemento de filtro (12, 52) e fechados na face de descarga do mesmo, os ditos dutos de filtrado sendo fechados na face de alimentação do elemento de filtro (12, 52) e abertos na face de descarga do mesmo, em que a dita disposição de coleta e de descarga de gás limpo (16, 78) compreende um ou mais canais que se estendem por toda a face de gás limpo do elemento catalítico (14, 74) desviando e direcionando o fluxo de gás limpo transversal à vertical da face de gás limpo do elemento catalítico (14, 74) a uma abertura de descarga de gás limpo do módulo de filtro (10, 50) em uma face lateral do mesmo, em que o um ou mais canais da disposição de coleta e de descarga de gás limpo (16, 78) tem uma altura, medida como a folga na direção da vertical da face de gás limpo do elemento catalítico (14, 74), na faixa de 0,3 a 0,5 vezes a distância da face de alimentação do elemento de filtro (12, 52) a partir da face de gás limpo do elemento catalítico (14, 74), e em que o comprimento axial das partes de parede tubular (26, 58) dos elementos de filtro (12, 52) tem de 10 a 300 mm.
2. Módulo de filtro catalítico (10, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito elemento catalítico (14, 74) é um compartimento que acomoda um leito fluidizado ou leito fixo de partículas catalíticas.
3. Módulo de filtro catalítico (10, 50), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito elemento catalítico (14, 74) é um corpo poroso de um material fibroso e/ou de espuma que compreende um catalisador, o catalisador sendo opcionalmente aplicado ao corpo do elemento catalítico mediante o revestimento ou a impregnação do mesmo.
4. Módulo de filtro catalítico (10, 50), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o tamanho do poro do elemento catalítico (14, 74) é maior que o tamanho do poro do elemento de filtro (12, 52).
5. Módulo de filtro catalítico (10, 50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento catalítico (14, 74) é um elemento catalítico redox, um elemento catalítico para a redução de NO e/ou um elemento catalítico para a remoção de alcatrão.
6. Módulo de filtro catalítico (10, 50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento catalítico (14, 74) compreende na sua face a montante uma camada de filtro para fornecer uma funcionalida- de de fusível de segurança ao elemento catalítico.
7. Módulo de filtro (100) para fluidos gasosos compreendendo: um primeiro conjunto de um elemento de filtro em formato de bloco (102) e um elemento catalítico (144); e um segundo conjunto de um elemento de filtro em formato de bloco (104) e um elemento catalítico (146), os primeiro e segundo conjuntos sendo dispostos espaçados um em relação ao outro e orientados em oposição às faces de gás limpo dos respectivos elementos catalíticos, CARACTERIZADO por os ditos elementos de filtro (102, 104) tenr uma face de alimentação e no seu lado oposto uma face de descarga a partir da qual o filtrado sai para ser recebido pela face a montante do elemento catalítico (144, 146), o fluido gasoso que sai dos elementos catalíticos como um gás limpo nas respectivas faces de gás limpo do mesmo opos-ta à face a montante; uma disposição de coleta e de descarga de gás limpo (156), em que a dita disposição de coleta e de descarga de gás limpo (156) compreende um ou mais canais que se estendem por toda a face de gás limpo dos elementos catalíticos desviando e direcionando o fluxo de gás limpo transversal à vertical da face de gás limpo dos elementos catalíticos (144, 146) a uma abertura de descarga de gás limpo do módulo de filtro (100) em uma face lateral do mesmo, a dita disposição de coleta e de descarga de gás limpo (156) sendo desenvolvida como uma disposição comum para os primeiro e segundo conjuntos e posicionados entre os primeiro e segundo conjuntos que recebem o gás limpo a partir das faces de gás limpo dos elementos catalíticos dos primeiro e segundo conjuntos; em que os ditos elementos de filtro (102, 104) compreendem uma estrutura em formato de colmeia, que compreende uma pluralidade de dutos de gás bruto (106, 108) e dutos de filtrado (122, 124), os dutos de gás bruto (106, 108) sendo separados dos dutos de gás filtrado (122, 124) por partes de parede tubular (110, 112), os dutos de gás bruto (106, 108) sendo abertos na face de alimentação do elemento de filtro e fechados na face de descarga do mesmo, os ditos dutos de filtrado (122, 124) sendo fechados na face de alimentação do elemento de filtro (102, 104) e abertos na face de descarga do mesmo, e em que o comprimento axial das partes de parede tubular (110, 112) dos elementos de filtro (102, 104) tem de 10 a 300 mm, o um ou mais canais da disposição de coleta e de descarga de gás limpo (156) têm uma altura, medida como a folga na direção da vertical das faces de gás limpo dos conjuntos, na faixa de 0,6 a cerca de 1 vezes a distância da face de alimentação do elemento de filtro (102, 104) a partir da face de gás limpo do elemento catalítico (122, 124) de um conjunto.
8. Módulo de filtro (10, 50, 100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que os ditos dutos de gás bruto (106, 108) e dutos de filtrado (122, 124) sendo orientados paralelos ou inclinados em um ângulo a partir de cerca de 10° a cerca de 60°, com mais preferência de 30° a 60° para a vertical da face de alimentação do elemento de filtro (12, 52, 102, 104).
9. Módulo de filtro (10, 50, 100), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção transversal das partes de parede tubular (110, 112) dos elementos de filtro (12, 52, 102, 104) é de um formato poligonal, especialmente retangular, com mais preferência, quadrado, circular ou oval.
10. Módulo de filtro (10, 50, 100), de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que as partes de parede tubular (110, 112) têm uma área em seção transversal que corresponde à área de um quadrado com um comprimento de borda de 3 a 20 mm, de preferência de 5 a 10 mm.
11. Módulo de filtro (10, 50, 100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o comprimento axial das partes de parede tubular (110, 112) dos elementos de filtro (12, 52, 102, 104) tem de 30 a 200 mm, de preferência 50 a 150 mm.
12. Sistema de filtro catalítico (300) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um alojamento de filtro (302) e um ou mais módulos de filtro catalítico (330) definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, acomodados no dito alojamento (302), em que o dito alojamento (302) que compreende um espaço interior separado em uma câmara de gás bruto e de gás limpo (310, 312), o(s) dito(s) módulo(s) de fil- tro(s) (330) que é(são) disposto(s) dentro do dito espaço interior, o(s) lado(s) de alimentação do(s) elemento(s) de filtro (330) orientado(s) substancialmente na vertical, o(s) dito(s) lado(s) de alimentação do(s) elemento(s) de filtro (330) estando em comu-nicação fluida com a câmara de gás bruto (310) e as ditas(s) abertura(s) de descarga de gás limpo do(s) módulo(s) de filtro (330) estando em comunicação fluida com a câmara de gás limpo (312) do alojamento (302), o sistema (300) opcionalmente compreendendo uma disposição de impulso de retorno (360).
13. Sistema de filtro catalítico (300), de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o alojamento (302) compreende uma lâmina de tubo (314) que separa o interior do alojamento (302) nas câmaras de gás bruto e de gás limpo (310, 312), a dita lâmina de tubo (314) compreendendo as aberturas que acomodam os dois ou mais módulos de filtros (330), de preferência em orientação paralela uns aos outros.
14. Sistema de filtro, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, CARACTERIZADO pelo fato de que os módulos de filtro (330) são acomodados no alojamento (302) com uma orientação paralela dos lados de alimentação, opcionalmente o lado de alimentação de um módulo de filtro (330) fica voltado para o lado de gás limpo de um módulo adjacente (330), os módulos de filtro (330) sendo, de preferência, dispostos em uma configuração escalonada.
15. Sistema de filtro (300), de acordo com a reivindicação 12 ou 13, CARACTERIZADO pelo fato de que os módulos de filtro (330) são acomodados no alojamento (302) com uma orientação paralela dos seus lados de alimentação, os lados de alimentação de um módulo (330) que fica voltado para o lado de alimentação de um módulo adjacente (330), de preferência o sistema inclui adicionalmente placas de divisão posicionadas entre os dois módulos de filtro adjacentes (330).
16. Sistema de filtro (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, CARACTERIZADO pelo fato de que os dois ou mais módulos de filtros (330) são montados em uma parte comum (352) e, de preferência, têm as suas disposições de coleta e de descarga de gás limpo conectadas de maneira fluida umas às outras, de preferência, o sistema (300) compreende um canal de descarga de gás limpo no qual as extremidades de descarga das disposições de coleta e de descarga de gás limpo alimentam substancialmente diretamente o gás limpo através das aberturas de gás limpo dos módulos de filtro (330).
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