CN107983016A - 一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了过滤滤芯技术领域中一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其整体呈圆管形状，包括金属网层和金属粉末层，本发明一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯是一种过滤控制层较薄，流阻较小的复合滤芯结构，增大了过滤的流量从而使装置的产能有所提升，在石油炼化厂的油浆过滤、S‑Zorb吸附剂过滤以及其他化工工艺过滤中，采用内进外出的过滤方式解决了滤饼不均匀、搭桥和形成短路通道等问题，使用本发明复合滤芯过滤时，会在滤芯的内部形成一层均匀的滤饼，有利于提高过滤的稳定性和在线反吹再生能力，另外，这种内进外出滤芯的设计方案可以使得滤芯在过滤器中设置更加紧凑，从而可以减小过滤器的体积，节约空间和成本。
Description
技术领域
本发明涉及过滤滤芯技术领域，具体领域为一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法。
背景技术
由于耐高温、耐低温和耐腐蚀等优点，金属过滤材料被广泛应用于石油化工和许多其他化工工艺过程中，其性能直接影响产品质量、生产效率和生产装置的安全，作用十分重要。例如，国内外的石油炼化厂普遍采用金属粉末烧结滤芯过滤油浆中的催化剂颗粒；S-Zorb汽柴油加氢脱硫生产工艺也是采用金属粉末烧结滤芯来分离吸附剂颗粒；目前，匀质金属粉末烧结滤芯大都采用冷等静压无缝管烧结和粉末板卷管焊接这两种生产工艺制作，这种匀质金属粉末滤芯的管壁从外到内在结构上均匀相同，通常在石油化工等领域需要分离的催化剂和吸附剂颗粒非常细小，这就需要非常高的过滤精度，匀质金属粉末烧结滤芯的壁厚一般控制在1～5mm之间，在生产实践中所暴露出来的缺点主要是过滤阻力较大和过滤的流量小而导致装置的产能较小，同时细小的颗粒进入滤芯的内部结构难以反吹再生，会直接导致滤芯的失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其整体呈圆管形状，包括从外至内依次烧结而成的金属网层和金属粉末层，所述金属网层包括外侧席型网、内侧席型网和平织网，所述外侧席型网和所述内侧席型网结构一致，所述外侧席型网和所述内侧席型网按照纹路垂直交叉叠加设置，所述内侧席型网的内表面与所述金属粉末层之间均匀设有所述平织网，所述金属粉末层包括过滤控制层和界面强化过渡层，所述界面强化过渡层设置在所述平织网和所述过滤控制层之间。
优选的，所述平织网的设置数量为2，并且位于内侧席型网一侧的所述平织网为40目，位于所述金属粉末层一侧的所述平织网为100～500目。
优选的，所述金属粉末层的粒度目数为100～800目。
优选的，所述过滤控制层和所述界面强化过渡层的厚度范围均为0.1～1.0mm，所述过滤控制层的粒度目数为200～800目，所述界面强化过渡层的粒度目数为100～500目。
优选的，所述金属网层和所述金属粉末层的材质为不锈钢、镍基合金、金属钛、镍和Fe-Cr-Al合金中的一种或多种。
优选的，一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其生产方法包括以下步骤：
步骤1)排列金属网层：通过两辊轧机将外侧席型网和内侧席型网上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后按照目数从小至大依次叠加放置平织网；
步骤2)烧结金属网层：将步骤1)中排列完毕的金属网层放在真空烧结炉中进行烧结，烧结结束后再通过两辊轧机将烧结物轧制平整，得到金属网层；
步骤3)制备悬浮液浆料：将过滤控制层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到过滤控制层悬浮液浆料，将界面强化过渡层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到界面强化过渡层悬浮液浆料；
步骤4)制备金属粉末层：使用喷枪将界面强化过渡层悬浮液浆料均匀喷涂在平织网表面，使用真空泵在位于外侧席型网一侧将界面强化过渡层悬浮液浆料中的液相缓慢抽走形成均匀的界面强化过渡层，待干燥后使用过滤控制层悬浮液浆料重复这一过程，形成均匀的过滤控制层；
步骤5)半成品烧结：将步骤4)中制备物充分干燥后，放入真空烧结炉中烧结，烧结结束后，通过两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结；
步骤6)压制成品：将步骤5中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，其中金属粉末层位于圆管形状的内侧，最后焊接中缝得到成品。
优选的，步骤2中所述真空烧结炉的设定温度为1000～1400℃，烧结时间为1～10h，步骤2中所述金属网层的烧结次数为2。
优选的，步骤5中所述真空烧结炉的设定温度为1000～1400℃，烧结时间为1～5h，步骤5中所述半成品的烧结次数为2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯是一种过滤控制层较薄，流阻较小的复合滤芯结构，增大了过滤的流量从而使装置的产能有所提升，在石油炼化厂的油浆过滤、S-Zorb吸附剂过滤以及其他化工工艺过滤中，采用内进外出的过滤方式解决了滤饼不均匀、搭桥和形成短路通道等问题，使用本发明复合滤芯过滤时，会在滤芯的内部形成一层均匀的滤饼，有利于提高过滤的稳定性和在线反吹再生能力，另外，这种内进外出滤芯的设计方案可以使得滤芯在过滤器中设置更加紧凑，从而可以减小过滤器的体积，节约空间和成本。
附图说明
图1为本发明主体结构示意图。
图中：1-金属网层、11-外侧席型网、12-内侧席型网、13-平织网、2-金属粉末层、21-过滤控制层、22-界面强化过渡层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
步骤1)排列金属网层：通过两辊轧机将12×64目外侧席型网和12×64目内侧席型网上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后依次叠加放置40目和100目的平织网；
步骤2)烧结金属网层：将步骤1)中排列完毕的金属网层放在真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1000℃，烧结时间为10h，重复进行2次烧结，烧结结束后再通过两辊轧机将烧结物轧制平整，得到金属网层；
步骤3)制备悬浮液浆料：将过滤控制层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到过滤控制层悬浮液浆料，将界面强化过渡层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到界面强化过渡层悬浮液浆料，其中过滤控制层固体金属粉末颗粒和界面强化过渡层固体金属粉末颗粒与液相载体的重量比均为0.4:1，粘度为800mPa·s；
步骤4)制备金属粉末层：使用喷枪将界面强化过渡层悬浮液浆料均匀喷涂在平织网表面，使用真空泵在位于外侧席型网一侧将界面强化过渡层悬浮液浆料中的液相缓慢抽走形成均匀的界面强化过渡层，待干燥后使用过滤控制层悬浮液浆料重复这一过程，形成均匀的过滤控制层；
步骤5)半成品烧结：将步骤4)中制备物充分干燥后，放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1000℃，烧结时间为5h，烧结结束后，通过两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结，对半成品进行2次烧结；
步骤6)压制成品：将步骤5中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，其中金属粉末层位于圆管形状的内侧，最后焊接中缝得到成品。
实施例2：
步骤1)排列金属网层：通过两辊轧机将12×64目外侧席型网和12×64目内侧席型网上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后依次叠加放置40目和200目的平织网；
步骤2)烧结金属网层：将步骤1)中排列完毕的金属网层放在真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1100℃，烧结时间为7h，重复进行2次烧结，烧结结束后再通过两辊轧机将烧结物轧制平整，得到金属网层；
步骤3)制备悬浮液浆料：将过滤控制层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到过滤控制层悬浮液浆料，将界面强化过渡层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到界面强化过渡层悬浮液浆料，其中过滤控制层固体金属粉末颗粒和界面强化过渡层固体金属粉末颗粒与液相载体的重量比均为0.8:1，粘度为1500mPa·s；
步骤4)制备金属粉末层：使用喷枪将界面强化过渡层悬浮液浆料均匀喷涂在平织网表面，使用真空泵在位于外侧席型网一侧将界面强化过渡层悬浮液浆料中的液相缓慢抽走形成均匀的界面强化过渡层，待干燥后使用过滤控制层悬浮液浆料重复这一过程，形成均匀的过滤控制层；
步骤5)半成品烧结：将步骤4)中制备物充分干燥后，放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1100℃，烧结时间为4h，烧结结束后，通过两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结，对半成品进行2次烧结；
步骤6)压制成品：将步骤5中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，其中金属粉末层位于圆管形状的内侧，最后焊接中缝得到成品。
实施例3：
步骤1)排列金属网层：通过两辊轧机将12×64目外侧席型网和12×64目内侧席型网上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后依次叠加放置40目和300目的平织网；
步骤2)烧结金属网层：将步骤1)中排列完毕的金属网层放在真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为5h，重复进行2次烧结，烧结结束后再通过两辊轧机将烧结物轧制平整，得到金属网层；
步骤3)制备悬浮液浆料：将过滤控制层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到过滤控制层悬浮液浆料，将界面强化过渡层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到界面强化过渡层悬浮液浆料，其中过滤控制层固体金属粉末颗粒和界面强化过渡层固体金属粉末颗粒与液相载体的重量比均为0.8:1，粘度为1500mPa·s；
步骤4)制备金属粉末层：使用喷枪将界面强化过渡层悬浮液浆料均匀喷涂在平织网表面，使用真空泵在位于外侧席型网一侧将界面强化过渡层悬浮液浆料中的液相缓慢抽走形成均匀的界面强化过渡层，待干燥后使用过滤控制层悬浮液浆料重复这一过程，形成均匀的过滤控制层；
步骤5)半成品烧结：将步骤4)中制备物充分干燥后，放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为3h，烧结结束后，通过两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结，对半成品进行2次烧结；
步骤6)压制成品：将步骤5中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，其中金属粉末层位于圆管形状的内侧，最后焊接中缝得到成品。
实施例4：
步骤1)排列金属网层：通过两辊轧机将12×64目外侧席型网和12×64目内侧席型网上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后依次叠加放置40目和400目的平织网；
步骤2)烧结金属网层：将步骤1)中排列完毕的金属网层放在真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为3h，重复进行2次烧结，烧结结束后再通过两辊轧机将烧结物轧制平整，得到金属网层；
步骤3)制备悬浮液浆料：将过滤控制层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到过滤控制层悬浮液浆料，将界面强化过渡层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到界面强化过渡层悬浮液浆料，其中过滤控制层固体金属粉末颗粒和界面强化过渡层固体金属粉末颗粒与液相载体的重量比均为0.4:1，粘度为800mPa·s；
步骤4)制备金属粉末层：使用喷枪将界面强化过渡层悬浮液浆料均匀喷涂在平织网表面，使用真空泵在位于外侧席型网一侧将界面强化过渡层悬浮液浆料中的液相缓慢抽走形成均匀的界面强化过渡层，待干燥后使用过滤控制层悬浮液浆料重复这一过程，形成均匀的过滤控制层；
步骤5)半成品烧结：将步骤4)中制备物充分干燥后，放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为2h，烧结结束后，通过两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结，对半成品进行2次烧结；
步骤6)压制成品：将步骤5中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，其中金属粉末层位于圆管形状的内侧，最后焊接中缝得到成品。
实施例5：
步骤1)排列金属网层：通过两辊轧机将12×64目外侧席型网和12×64目内侧席型网上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后依次叠加放置40目和500目的平织网；
步骤2)烧结金属网层：将步骤1)中排列完毕的金属网层放在真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1400℃，烧结时间为1h，重复进行2次烧结，烧结结束后再通过两辊轧机将烧结物轧制平整，得到金属网层；
步骤3)制备悬浮液浆料：将过滤控制层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到过滤控制层悬浮液浆料，将界面强化过渡层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到界面强化过渡层悬浮液浆料，其中过滤控制层固体金属粉末颗粒和界面强化过渡层固体金属粉末颗粒与液相载体的重量比均为0.4:1，粘度为800mPa·s；
步骤4)制备金属粉末层：使用喷枪将界面强化过渡层悬浮液浆料均匀喷涂在平织网表面，使用真空泵在位于外侧席型网一侧将界面强化过渡层悬浮液浆料中的液相缓慢抽走形成均匀的界面强化过渡层，待干燥后使用过滤控制层悬浮液浆料重复这一过程，形成均匀的过滤控制层；
步骤5)半成品烧结：将步骤4)中制备物充分干燥后，放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1400℃，烧结时间为1h，烧结结束后，通过两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结，对半成品进行2次烧结；
步骤6)压制成品：将步骤5中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，其中金属粉末层位于圆管形状的内侧，最后焊接中缝得到成品。
实施例1～5所制备的复合滤芯较薄且具有良好的支撑强度，流阻较小，增大了过滤的流量从而使装置的产能有所提升；使用时会在滤芯的内部形成一层均匀的滤饼，提高过滤的稳定性和在线反吹再生能力，复合滤芯在过滤器中设置紧凑，减小过滤器的体积，节约了空间和成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其特征在于：其整体呈圆管形状，包括从外至内依次烧结而成的金属网层(1)和金属粉末层(2)，所述金属网层(1)包括外侧席型网(11)、内侧席型网(12)和平织网(13)，所述外侧席型网(11)和所述内侧席型网(12)结构一致，所述外侧席型网(11)和所述内侧席型网(12)按照纹路垂直交叉叠加设置，所述内侧席型网(12)的内表面与所述金属粉末层(2)之间均匀设有所述平织网(13)，所述金属粉末层(2)包括过滤控制层(21)和界面强化过渡层(22)，所述界面强化过渡层(22)设置在所述平织网(13)和所述过滤控制层(21)之间。
2.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其特征在于：所述平织网(13)的设置数量为2，并且位于内侧席型网(12)一侧的所述平织网(13)为40目，位于所述金属粉末层(2)一侧的所述平织网(13)为100～500目。
3.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其特征在于：所述金属粉末层(2)的粒度目数为100～800目。
4.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其特征在于：所述过滤控制层(21)和所述界面强化过渡层(22)的厚度范围均为0.1～1.0mm，所述过滤控制层(21)的粒度目数为200～800目，所述界面强化过渡层(22)的粒度目数为100～500目。
5.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其特征在于：所述金属网层(1)和所述金属粉末层(2)的材质为不锈钢、镍基合金、金属钛、镍和Fe-Cr-Al合金中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其特征在于：其生产方法包括以下步骤：
步骤1)排列金属网层：通过两辊轧机将外侧席型网和内侧席型网上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后按照目数从小至大依次叠加放置平织网；
步骤2)烧结金属网层：将步骤1)中排列完毕的金属网层放在真空烧结炉中进行烧结，烧结结束后再通过两辊轧机将烧结物轧制平整，得到金属网层；
步骤3)制备悬浮液浆料：将过滤控制层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到过滤控制层悬浮液浆料，将界面强化过渡层固体金属粉末颗粒分别与液相载体、粘结剂和添加剂混合搅拌，得到界面强化过渡层悬浮液浆料；
步骤4)制备金属粉末层：使用喷枪将界面强化过渡层悬浮液浆料均匀喷涂在平织网表面，使用真空泵在位于外侧席型网一侧将界面强化过渡层悬浮液浆料中的液相缓慢抽走形成均匀的界面强化过渡层，待干燥后使用过滤控制层悬浮液浆料重复这一过程，形成均匀的过滤控制层；
步骤5)半成品烧结：将步骤4)中制备物充分干燥后，放入真空烧结炉中烧结，烧结结束后，通过两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结；
步骤6)压制成品：将步骤5中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，其中金属粉末层位于圆管形状的内侧，最后焊接中缝得到成品。
7.根据权利要求6所述的一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其特征在于：步骤2中所述真空烧结炉的设定温度为1000～1400℃，烧结时间为1～10h，步骤2中所述金属网层的烧结次数为2。
8.根据权利要求6所述的一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，其特征在于：步骤5中所述真空烧结炉的设定温度为1000～1400℃，烧结时间为1～5h，步骤5中所述半成品的烧结次数为2。
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