CN102361676B - 用于从气体中移除固体颗粒的容器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从包含固体颗粒的气体中分离出固体颗粒的容器，所述容器包括：板，该板设置有横穿容器的多个开口，以使得该板将容器分成第一空间和第二空间；多个过滤器元件，该过滤器元件从该多个开口延伸到第一空间；容器开口，用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口，该容器开口流体连通到第一空间；用于排出固体的容器出口开口，该容器出口开口流体连通到第一空间；以及用于气体的容器出口开口，该用于气体的容器出口开口流体连通到第二空间。第一空间还包括一个或多个旋流分离装置，该一个或多个旋流分离装置具有：流体连通到用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口的入口、流体连通到第一空间的旋流气体出口；以及固体旋流出口。

Description

用于从气体中移除固体颗粒的容器
技术领域
本发明涉及一种用于从气体中移除固体颗粒的容器。
背景技术
WO-A-93/20924描述了这样的容器。在该出版物中，描述了一种用于从包含固体颗粒的气体中分离出固体颗粒的容器。该容器具有板，该板设置有开口，该板横穿容器，以使得该板将容器分成第一空间和第二空间。许多过滤器元件从开口延伸到第一空间中。该容器还设置有：用于接收包含固体颗粒的气体并且流体连通到第一空间的容器开口；用于排出固体并且流体连通到第一空间的容器出口开口；以及用于气体并且流体连通到第二空间的容器出口开口。用于接收包含固体颗粒的气体的容器连接到入口管，该入口管在板附近传送气体。
管在容器中的这种布置的缺点在于，在处理供给到这种容器的大量气体和固体时，需要大容器。
发明内容
本发明针对一种改进的容器。
本发明针对下述容器。一种用于从包含固体颗粒的气体中分离出固体颗粒的容器，所述容器包括：板，该板设置有开口，该板横穿容器，以使得该板将容器分成第一空间和第二空间；多个过滤器元件，该多个过滤器元件从开口延伸进入第一空间中；用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口，其流体连通到第一空间；用于排出固体的容器出口开口，其流体连通到第一空间；以及用于气体的容器出口开口，其流体连通到第二空间，
其中，第一空间还包括一个或多个旋流分离装置，该一个或多个旋流分离装置具有：流体连通到用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口的入口；流体连通到第一空间的旋流气体出口；以及固体旋流出口。
容器还包括具有两层或两个部分的格栅，过滤器元件的底部附连到该格栅。该两层格栅允许固体颗粒流过，同时使限制流动的灰尘或颗粒“桥梁”的堵塞最小化。
申请人已经发现：利用根据本发明的容器，可显著减少过滤器元件上的固体载荷。这使得或者对于相同的分离能力需要较少的过滤器元件，或者可使用相同数量的滤芯而间隔更加紧密。另一个优点是，在过滤器固体过载的情况下，现有的容器可通过增加旋流分离器装置而消除薄弱环节。旋流分离装置在高度上是紧凑的，并且在其气体出口处具有倒立的锥形部分，下面将进行更加详细的说明。这两种设计元件产生了“较好”但并非“最好”的分离性能。这使得一些粗的颗粒流到过滤器，这限制了积聚在过滤器中的细小颗粒量，细小颗粒的积聚可导致过滤器阻塞。细小颗粒的积聚还可阻塞用于排出固体的容器出口开口。
该旋流分离装置优选地包括管状壁部分，该壁部分在固体旋流出口处开放并且在其相对端部处由旋流器顶封闭。出口导管适当地与管状壁部分同轴布置并且穿过所述旋流器顶。出口导管的入口是旋流气体出口。
在一个优选的实施例中，中空的锥形插入件同轴布置在管状壁部分的开放端部中。管状壁部分设置有沿切线布置的入口，该入口流体连通到用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口。该沿切线布置的入口在使用中将导致气体和固体沿着管状壁部分的轴线旋转，其中固体将积聚在壁部分的壁附近，而含更少固体的气体将形成在壁部分的中心处。锥形插入件具有比所述管状壁部分局部地更小的直径，以在所述插入件与管状壁之间产生圆形的固体旋流出口。中空的锥形插入件将引导存在于管状壁部分的壁附近的向下移动的固体远离管状壁部分的中心并且进入第一空间。同时，存在于第一空间的气体将从管状壁部分下方进入。这些气体可例如由一系列过滤器元件的回吹（blow-back）而得到。如果中空的锥形插入件不存在，则气体的逆流可阻挡固体沿着旋流器向下流出。
优选地，旋流气体出口经由具有气体出口的导管流体连通到第一空间，其与用于排出固体的容器出口开口相比更加靠近过滤器元件。由此，随着从旋流器排出的与开始气体相比在含更少固体的气体被运输到过滤器元件在所述容器中所处的区域。
根据本发明的容器可适当地具有2到6个旋流分离装置，这些旋流分离装置连接到用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口。
附图说明
图1图示了一种根据本发明的过滤器容器，该过滤器容器具有一个在中心处布置的旋流分离装置。
图2图示了一种根据本发明的过滤器容器，该过滤器容器具有多于一个的旋流分离装置。
图3图示了三角形帽，该三角形帽用于将气体传导到过滤器元件的导管。
图4图示了格栅的一个实施例。
具体实施方式
图1图示了用于从包含固体颗粒的气体中分离出固体颗粒的容器1。容器1包括板2，该板横穿容器1设置，以使得板2将容器分成第一空间4和第二空间5。板2设置有开口3。许多过滤器元件6从所述开口3延伸到第一空间4内。过滤器元件6借助于过滤器支承件37固定在从板2到格栅40的相对端部处（如图4所示）。容器1还设置有用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口7。容器开口7流体连通到第一空间4。容器1还设置有：用于排出固体的容器出口开口8，其流体连通到第一空间4；以及用于含甚至更少固体的气体的容器出口开口9，其流体连通到第二空间5。
第一空间4还包括一个旋流分离装置10，该旋流分离装置具有入口11，该入口11经由入口导管12流体连通到用于接收包含固体颗粒的气体容器开口7。旋流分离装置10还设置有流体连通到第一空间4的旋流气体出口13。
旋流分离装置10包括管状壁部分15。该壁部分15设置有沿切线布置的入口16，该入口流体连通到用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口7。该壁部分15在固体旋流出口14处是开放的，并且在其相对位置处由旋流器顶17封闭。出口导管18与管状壁部分15同轴布置，并且穿过所述旋流器顶17。出口导管18的入口19是用于含更少固体的气体的旋流气体出口13。
优选地，中空的锥形插入件21同轴布置在管状壁部分15的开放端部20中，并且具有比所述管状壁部分15局部地更小的直径，从而在所述插入件与所述管状壁之间产生圆形的固体旋流出口14。
旋流气体出口13经由导管管子22和分配器23流体连通到第一空间4。所述管子22的气体出口24比用于排出固体的容器出口开口8更靠近过滤器元件。优选地，出口24在板2附近，用于将含更少固体的气体传送到过滤器元件6所位于的空间。在该出口处，可设置帽25，以使气体改向到所述过滤器元件6。
图1还示出了使用加压气体回流的清洗装置26的一个实例。清洗装置26用作逆流喷射器，以用于清洗过滤器元件6。对于使用气体回流的装置26的其它设计也是可能的。容器本身、板2、过滤器元件6、清洗装置26、分配器23、管子22和帽25的设计可以如之前提到的WO-A-93/20924中所公开的那样。
图2示出了一个实施例，其中设置有两个或更多个旋流分离装置。这种装置的设计可如图1中所示，且与尺寸无关，该尺寸可以适当地更小。所以，图1中的附图标记也用于该图中以标识相同的功能元件。图2示出了将入口7与分配器28连接起来的中心入口管27。在分配器28中，包含固体颗粒的气体被分成2到6股流。每股流经由管部段29供给到旋流分离装置10。旋流气体出口13流体连通到管子22，含更少固体的气体通过管子22被传送到如图1中所示的靠近板的位置。在图2中，为了清楚起见，仅仅示出了两个旋流分离装置。
如图1和2所示的应用于本发明中的特定类型的一个或多个过滤器元件6仅仅是一个选择问题。然而，本发明尤其适于高温和/或高压应用。因此，所采用的一个或多个第一过滤器元件可由适于压力或真空操作的材料构成或构造，该操作可包括高温操作。本发明的上下文中，“高温操作”指的是大概100℃到1500℃的温度，有利地是200℃到650℃的温度。工作压力可在1bar到100bar之间。总体而言，可使用由刚性或柔性、毡性或非毡性、多层或单层的材料织物或者多孔的单片（陶器的、金属的、或塑料的）物质制成的圆柱形过滤器元件。过滤器元件之间的距离是过滤器元件的尺寸以及流体-颗粒混合物的颗粒浓度的函数。
过滤器元件典型地以蜂窝模式布置，根据它们的尺寸间隔开。管子22和过滤器帽25可在多束过滤器元件之间延伸。
图3示出了帽25的一个实施例，其中帽25呈三角形形状。在图3所示的实施例中，帽25的凸缘30稍微向内弯曲。在一侧且在一角落处，箭头31指示气体流动，箭头32指示颗粒流动。优选地，帽25的面积是导管22的截面面积的2.5倍。相对于圆帽，帽25的该实施例对于元件6来说产生了增大的颗粒载荷，其中一些颗粒被直接吹到容器底部和容器出口开口8。
图4示出了格栅40的一个实施例的立体图，其中格栅40是布置在两层或两个部分中的格栅，该两层或两个部分是顶部部分33和底部部分34。顶部部分33和底部部分34均包括一系列与连接部35连接的平行构件。
连接部35经由杆、条板或其它通过机械方式将格栅40连接到板2的已知装置（未示出）而连接到板2。因而，板2、过滤器元件6以及格栅40形成一组件，该组件可在容器1外部构造，并且作为一体单元附接到容器1中。
过滤器支承件37可在分隔件36的位置处附接在顶部部分33的顶部上，以在WO03/080221中所描述的方式固定过滤器元件6的底部。一束过滤器元件6通常包括48个过滤器元件。为了清楚起见，图4示出了仅仅一个过滤器支承件37，但是在操作中，每个过滤器元件6的底部都被附接到过滤器支承件37。
格栅40的底部部分34可以一角度焊接或者附连到顶部部分33的底部，以形成板2中开口的格栅。间隔件36用作格栅40的顶部部分33与底部部分34之间的连接部。如图4所示，连接部35还可用于将顶部部分33与底部部分34间隔开。这些构件可以是条、杆、条板或者任何当构件彼此以一角度放置时在格栅40中提供开口的其它形状。优选地，底部部分34焊接到顶部部分33的底部，以使得每个部分的平行构件彼此形成30度到90度的角度，该角度优选为60度。
在另一实施例中，底部部分34通过改变分隔件36的长度而在距顶部部分33的底部下方1cm到10cm的距离处附连到顶部部分33，从而在顶部部分33与底部部分34之间形成开口的格栅，以使得每个部分的平行构件彼此形成30度到90度的角度，该角度优选为60度。
如图4所示的格栅40的实施例减少了灰尘积聚，该灰尘积聚可导致形成灰尘“桥”，这可阻挡颗粒-稀薄气体（particulate-poor gas）流入第二空间5中。
本发明还针对一种用于在沿竖向布置的容器中从包含固体颗粒的气体中移除固体颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
（a）将包含固体颗粒的气体供给到存在于容器的下端部内的第一空间中的旋流分离器，以获得含更少固体的气体以及第一量的固体；
（b）将含更少固体的气体传送到过滤器元件，所述过滤器元件存在于所述第一空间中的旋流分离器上方，以获得第二量的固体和在第二空间中获得含甚至更少固体的气体；
（c）将含甚至更少固体的气体从所述第二空间中排出；
（d）借助于重力将第一量的固体和第二量的固体运输到容器的下端部，并且经由用于排出固体的容器出口开口从容器排出所述固体。
优选地，上述方法在根据本发明的容器中实施。流经一个过滤器元件6（也就是，滤芯）的标称气体流量优选地在每分钟10-100有效立方英尺。根据本发明的容器和方法可适当用于从包含例如高达4%（重量百分比）的固体的气态工业流中移除固体（例如炭），以获得包含优选0到2ppm固体的净化气体。可使用该装置的适当方法是流化催化裂化（FCC）方法，煤气化法、加压流化床焚烧炉（PFBC）和基于煤整体气化联合循环（IGCC）的动力系统。

Claims (7)

1.一种用于从包含固体颗粒的气体中分离出固体颗粒的容器，所述容器包括：板，所述板设置有开口，所述板横穿所述容器，以使得所述板将所述容器分成第一空间和第二空间；多个过滤器元件，所述多个过滤器元件从所述开口延伸进入所述第一空间中；用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口，其流体连通到第一空间；用于排出固体的容器出口开口，其流体连通到第一空间；以及用于气体的容器出口开口，其流体连通到第二空间，
其中，所述第一空间还包括一个或多个旋流分离装置，所述一个或多个旋流分离装置具有：流体连通到用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口的入口；流体连通到第一空间的旋流气体出口；以及固体旋流出口，
其中旋流气体出口经由具有气体出口的导管流体连通到第一空间，所述导管的气体出口与用于排出固体的容器出口开口相比更靠近过滤器元件，以及
所述导管还包括三角形帽，所述三角形帽的面积是导管的截面面积的2.5倍，以及
其中所述容器还包括格栅，所述格栅连接到所述板，并且所述过滤器元件附接到所述格栅，所述格栅包括顶部部分和底部部分，所述底部部分通过改变分隔件的长度而在距顶部部分的底部下方1cm到10cm的距离处附连到顶部部分，所述底部部分和顶部部分由一组连接至框架的平行构件构成，以使得底部部分的平行构件和顶部部分的平行构件彼此形成30度到90度的角度，所述底部部分和顶部部分相对于彼此布置成使得在格栅中形成孔口。
2.如权利要求1所述的容器，其中，所述旋流分离装置包括管状壁部分，所述管状壁部分设置有沿切向布置的入口，该沿切向布置的入口流体连通至用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口，所述管状壁部分在固体旋流出口处是开放的并且在其相对端部处由旋流器顶封闭，其中出口导管与管状壁部分同轴布置并且穿过所述旋流器顶，而出口导管的入口是旋流气体出口。
3.如权利要求2所述的容器，其中，中空锥形插入件同轴地布置在管状壁部分的开放端部中，并且具有比所述管状壁部分局部地更小的直径，从而在所述插入件与所述管状壁部分之间产生圆形的固体旋流出口。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的容器，其中，2到6个旋流分离装置连接到用于接收包含固体颗粒的气体的容器开口。
5.如权利要求1-3中的任一项所述的容器，其中，格栅的底部部分和顶部部分布置成使得平行构件彼此形成60度的角。
6.如权利要求1-3中的任一项所述的容器，其中，格栅的底部部分安装在容器中、在格栅的顶部部分的底部下方1cm到10cm处。
7.一种用于在沿竖向布置的容器中从包含固体颗粒的气体中移除固体颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
（a）将包含固体颗粒的气体供给到存在于容器的下端部内的第一空间中的旋流分离器，以获得含更少固体的气体以及第一量的固体；
（b）将含更少固体的气体传送到过滤器元件，所述过滤器元件存在于所述第一空间中的旋流分离器上方，以获得第二量的固体和在第二空间中获得含甚至更少固体的气体；
（c）将含甚至更少固体的气体从所述第二空间中排出；
（d）借助于重力将第一量的固体和第二量的固体运输到容器的下端部，并且经由用于排出固体的容器出口开口从容器排出所述固体；
其中，所述方法在根据权利要求1-6中的任一项所述的容器中实施。
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