RU2317134C1 - Grainy filter used for extraction of the soot from the aerosol streams - Google Patents

Grainy filter used for extraction of the soot from the aerosol streams Download PDF

Info

Publication number
RU2317134C1
RU2317134C1 RU2006118495/15A RU2006118495A RU2317134C1 RU 2317134 C1 RU2317134 C1 RU 2317134C1 RU 2006118495/15 A RU2006118495/15 A RU 2006118495/15A RU 2006118495 A RU2006118495 A RU 2006118495A RU 2317134 C1 RU2317134 C1 RU 2317134C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
gas
soot
filter
bulk density
Prior art date
Application number
RU2006118495/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Михайлович Шопин
Константин Викторович Супонев
Константин Игоревич Дмитриев
Original Assignee
Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИППУ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИППУ СО РАН) filed Critical Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИППУ СО РАН)
Priority to RU2006118495/15A priority Critical patent/RU2317134C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2317134C1 publication Critical patent/RU2317134C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemical industry; natural gas industry; rubber industry; other industries; production of the grainy filter used for extraction of the soot from the aerosol streams.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the dust catching and can be used for production of the soot used in the capacity of the filling agent in the production of the rubber. The grainy filter includes the sections, each of which is divided by the filtering layer of the soot trapping granules located on the carrying gas-distribution device into the chambers of the dusty and the purified gas and the collectors of the dusty and purified gases. The collectors are connected by means of the distribution valves to the appropriate chambers of the sections. The gas-distribution device is made out of the layer of the coarse-grained carbonic material located on the bearing lattice. At that the bulk density of the layer of the coarse-grained material in 2-3 times exceeds the bulk density of the filtering layer, and the size of its grains in 3-10 times exceeds the size of the grains of the filtering layer. The ratio of the altitude of the gas-distribution layer to the altitude of the filtering layer compounds 0.1-0.3. The technical result of the invention is the uniform distribution of the gas along the volume of the filtering layer at its recuperation and the increased efficiency of the gas purification from the particles of the soot.
EFFECT: the invention ensures the uniform distribution of the gas along the volume of the filtering layer at its recuperation and the increased efficiency of the gas purification from the particles of the soot.
2 dwg, 6 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к пылеулавливанию и может быть использовано, например, при получении сажи, которую используют в качестве усиливающего наполнителя в производстве резин.The invention relates to dust collection and can be used, for example, in the production of soot, which is used as a reinforcing filler in the production of rubber.

Известен зернистый фильтр для очистки газов, включающий секции, каждая из которых разделена на камеры запыленного и очищенного газа фильтрующим зернистым слоем, расположенным на газораспределительной решетке, которая выполнена из волокнистого перфорированного листа и уложенного на нем плоского перфорированного листа (патент США №4026687 по кл, НКИ 55-288, опубл. 31.05.77).Known granular filter for gas purification, comprising sections, each of which is divided into chambers of dusty and purified gas by a filtering granular layer located on a gas distribution grid, which is made of a fibrous perforated sheet and a flat perforated sheet laid on it (US patent No. 4026687 per cell, NKI 55-288, publ. 31.05.77).

Недостатком данного фильтра является высокая трудоемкость изготовления распределительной решетки, возможность зарастания ее в процессе эксплуатации улавливаемой пылью и неравномерного распределения газа при регенерации фильтрующего слоя по поверхности решетки, что приводит не только к повышению затрат на очистку газов, но и к снижению эффективности очистки газов.The disadvantage of this filter is the high complexity of the manufacture of the distribution grid, the possibility of overgrowing it during operation of the captured dust and uneven distribution of gas during the regeneration of the filter layer on the surface of the grid, which leads not only to an increase in the cost of gas cleaning, but also to a decrease in the efficiency of gas cleaning.

Известен также фильтр для отделения дисперсных частиц из аэрозольных потоков, включающий слои песка, средние размеры зерен которого уменьшаются в направлении потока. Причем слой 3 включает относительно грубые зерна, чтобы служить слоем подложки и поддержан экраном. В фильтре слои 1 и 2 имеют диаметры зерен песка больше 2,9 и 0,37 мм соответственно (GB 1533619 KERNFORSCHUNGSZENTRUM KARLSRUHE GMBH, 29.11.1978).Also known is a filter for separating dispersed particles from aerosol streams, including layers of sand, the average grain size of which decreases in the direction of flow. Moreover, layer 3 includes relatively coarse grains to serve as a substrate layer and is supported by a screen. In the filter, layers 1 and 2 have sand grain diameters greater than 2.9 and 0.37 mm, respectively (GB 1533619 KERNFORSCHUNGSZENTRUM KARLSRUHE GMBH, 11.29.1978).

Недостатком данного фильтра является чрезвычайно низкая скорость фильтрации в песчаных слоях (2-5 см/с), полное отсутствие технической возможности регенерации подобного фильтра без нарушения заявленного распределения размеров зерен в слоях. Если допустить возможность регенерации указанного фильтра обратной продувкой, что невероятно сложно из-за высокой плотности слоев, то попадание песка в целевой продукт было бы неизбежным.The disadvantage of this filter is the extremely low filtration rate in sandy layers (2-5 cm / s), the complete lack of technical ability to regenerate such a filter without violating the claimed distribution of grain sizes in the layers. If we allow the possibility of regeneration of the specified filter by backflushing, which is incredibly difficult due to the high density of the layers, then the ingress of sand into the target product would be inevitable.

Известен зернистый фильтр для очистки газов сажевого производства от дисперсных частиц сажи, включающий корпус, в котором расположены секции, каждая из которых разделена на камеры запыленного и очищенного газа фильтрующим зернистым слоем сажевых гранул. Вышеупомянутый слой сажевых гранул размещен на установленных в секциях фильтра газораспределительных решетках, которые выполнены в виде несущей сетки. А.С. СССР №869797, кл. МПК B01D 46/30, опубл. 08.06.1981 г., прототип.A granular filter is known for purifying soot production gases from dispersed soot particles, including a housing in which sections are located, each of which is divided into dusty and purified gas chambers by a filtering granular layer of soot granules. The aforementioned layer of soot granules is placed on gas distribution grids installed in the filter sections, which are made in the form of a carrier grid. A.S. USSR No. 869797, class IPC B01D 46/30, publ. 06/08/1981, the prototype.

Недостатком известного зернистого фильтра с фильтрующим слоем сажевых гранул является неравномерное распределение газов в объеме фильтрующего слоя, размещенного на несущей сетке, при его регенерации и, как следствие, низкая эффективность очистки газа от сажи.A disadvantage of the known granular filter with a filtering layer of soot granules is the uneven distribution of gases in the volume of the filter layer placed on the carrier grid during its regeneration and, as a result, the low efficiency of gas purification from soot.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности улавливания высокодисперсной сажи из аэрозольных потоков, как ценного высокочистого углеродного материала, за счет равномерного распределения газа по объему фильтрующего слоя при фильтрации аэрозоля и регенерации запыленного слоя, а также обеспечение чистоты целевого продукта.The aim of the present invention is to increase the efficiency of collecting fine soot from aerosol streams, as a valuable high-purity carbon material, due to the uniform distribution of gas throughout the volume of the filter layer during aerosol filtration and regeneration of the dusty layer, as well as ensuring the purity of the target product.

Предлагаемый фильтр для выделения сажи из аэрозольных потоков содержит секции, каждая из которых разделена на камеры запыленного и очищенного газа фильтрующим слоем гранулированной сажи с низкой насыпной плотностью 0,2 г/см3<ρ<0,5 г/см3 и размером зерен 0,5 мм<d<2,0 мм. Вышеупомянутый фильтрующий слой размещен на газораспределительном устройстве, выполненном из слоя крупнозернистого углеродного материала с насыпной плотностью 0,7 г/см3<ρ<1,0 г/см3, что в 2-3 раза превышает насыпную плотность фильтрующего слоя, и размером зерен 3 мм<d<6 мм, что в 3-10 раз превышает размер зерен фильтрующего слоя. Газораспределительное устройство, в свою очередь, помещено на несущей решетке. При этом отношение высоты газораспределительного слоя к высоте фильтрующего слоя составляет 0,1-0,3. Кроме того, фильтр снабжен коллекторами запыленных и очищенных газов и газов регенерации фильтрующего слоя, которые соединены посредством распределительных клапанов с соответствующими камерами секций.The proposed filter for separating soot from aerosol streams contains sections, each of which is divided into dusty and purified gas chambers by a filter layer of granular soot with a low bulk density of 0.2 g / cm 3 <ρ <0.5 g / cm 3 and grain size 0 5 mm <d <2.0 mm. The aforementioned filter layer is placed on a gas distribution device made of a layer of coarse carbon material with a bulk density of 0.7 g / cm 3 <ρ <1.0 g / cm 3 , which is 2-3 times higher than the bulk density of the filter layer, and grain size 3 mm <d <6 mm, which is 3-10 times larger than the grain size of the filter layer. The gas distribution device, in turn, is placed on a supporting grid. The ratio of the height of the gas distribution layer to the height of the filter layer is 0.1-0.3. In addition, the filter is equipped with collectors of dusty and purified gases and regeneration gases of the filter layer, which are connected by means of control valves to the respective section chambers.

Отличительным признаком данного изобретения является выполнение газораспределительного устройства из слоя крупнозернистого углеродного материала. При этом насыпная плотность углеродного материала составляет 0,7 г/см3<ρ<1,0 г/см3, что в 2-3 раза больше насыпной плотности фильтрующего слоя, а размер его зерен 3 мм<d<6 мм, что в 3-10 раз превышает размер зерен фильтрующего слоя, размещенного на несущей решетке. Кроме того, отношение высоты газораспределительного слоя к высоте фильтрующего слоя находится в пределах 0,1-0,3.A distinctive feature of this invention is the implementation of the gas distribution device from a layer of coarse carbon material. The bulk density of the carbon material is 0.7 g / cm 3 <ρ <1.0 g / cm 3 , which is 2-3 times greater than the bulk density of the filter layer, and its grain size is 3 mm <d <6 mm, which 3-10 times the grain size of the filter layer placed on the supporting grid. In addition, the ratio of the height of the gas distribution layer to the height of the filter layer is in the range of 0.1-0.3.

Предлагаемая совокупность существенных признаков, характеризующая зернистый фильтр для выделения сажи из аэрозольных потоков, позволяет обеспечить равномерное распределение газа по объему фильтрующего слоя при его регенерации и повысить эффективность очистки газа от высокодисперсной сажи, обеспечивая при этом высокую чистоту улавливаемого целевого продукта.The proposed set of essential features characterizing a granular filter for separating soot from aerosol streams allows for uniform distribution of gas throughout the volume of the filter layer during its regeneration and to increase the efficiency of gas purification from highly dispersed soot, while ensuring high purity of the target product.

Поток запыленного сажевого аэрозоля после выделения из него основной части материала в циклоне направляют сверху вниз через слой углеродных гранул фильтрующего слоя, размещенного на газораспределительной решетке, между камерой запыленного газа и очищенного газа. Взвешенные в потоке аэрозоля частицы осаждаются на поверхности гранул фильтрующего углеродного материала, образуя пористый фильтрующий слой из частиц и агрегатов частиц сажи, и задерживаются им. Из камеры очищенного газа газовый поток подают в коллектор чистого газа.The flow of dusty soot aerosol after the main part of the material is separated from it in the cyclone is directed from top to bottom through a layer of carbon granules of the filter layer placed on the gas distribution grill between the dusty gas chamber and the purified gas. Particles suspended in the aerosol stream are deposited on the surface of the granules of the filtering carbon material, forming a porous filter layer of particles and aggregates of soot particles, and are retained by it. From the purified gas chamber, the gas stream is fed into the clean gas manifold.

Регенерация фильтрующего слоя сажевых гранул осуществляют очищенным газом, поступающим через газораспределительное устройство снизу вверх. При этом фильтрующий слой подвергается псевдоожижению, а осажденные на его поверхности и в слое частицы и агрегаты частиц сажи с потоком газа направляют из камер запыленного газа через распределительные клапаны в коллектор газов регенерации и далее на улавливание в циклоне.The regeneration of the filtering layer of soot granules is carried out with purified gas coming from the gas distribution device from the bottom up. In this case, the filtering layer is subjected to fluidization, and soot particles and aggregates of soot particles deposited on its surface and in the layer are sent from the dusty gas chambers through distribution valves to the regeneration gas collector and then to capture in a cyclone.

Основным недостатком известных конструкций зернистых фильтров является их низкая эффективность вследствие накопления пыли в слое фильтрующего материала из-за неравномерности регенерации фильтрующего материала по объему слоя. Следует заметить, что на образование необходимой для регенерации степени псевдоожижения слоя влияют как свойства улавливаемых материалов, так и конструкция и материал, из которого выполнен газораспределитель. В идеальном случае газораспределительные устройства должны иметь пористую структуру, чтобы ожижающий газ поступал через множество мелких отверстий. Газораспределительные устройства с малым числом крупных отверстий (сетки, колпачковые решетки, гравий, песок и т.д.) характеризуются высокими скоростями в отдельных точках основания слоя, что приводит к каналообразованию в зернистом слое, нарушает однородность его структуры, приводит к попаданию в целевой продукт посторонних включений материала газораспределительного устройства. Для устранения этих недостатков предложено выполнить газораспределительное устройство из слоя крупнозернистого углеродного материала с невысокой насыпной плотностью 0,7 г/см<ρ<1,0 г/см3 и размером зерен 3 мм<d<6 мм. При этом насыпная плотность фильтрующего слоя сажевых гранул для обеспечения эффективной регенерации запыленного слоя должна быть в 2-3 раза меньше насыпной плотности газораспределительного углеродного слоя, а размер его гранул в 3-10 раз меньше размера углеродных гранул слоя газораспределительного устройства. Отношение высоты газораспределительного слоя к высоте фильтрующего слоя составляет 0,1-0,3.The main disadvantage of the known designs of granular filters is their low efficiency due to the accumulation of dust in the layer of filter material due to the uneven regeneration of the filter material in the volume of the layer. It should be noted that the formation of the degree of fluidization of the bed necessary for regeneration is influenced by both the properties of the trapped materials and the design and material of which the gas distributor is made. Ideally, gas distribution devices should have a porous structure so that fluidizing gas flows through many small holes. Gas distribution devices with a small number of large openings (nets, cap grids, gravel, sand, etc.) are characterized by high speeds at individual points of the base of the layer, which leads to channel formation in the granular layer, violates the uniformity of its structure, and leads to the target product extraneous inclusions of the gas distribution device material. To eliminate these shortcomings, it was proposed to make a gas distribution device from a layer of coarse-grained carbon material with a low bulk density of 0.7 g / cm <ρ <1.0 g / cm 3 and a grain size of 3 mm <d <6 mm. In this case, the bulk density of the filtering layer of soot granules to ensure effective regeneration of the dusty layer should be 2-3 times less than the bulk density of the gas distribution carbon layer, and the size of its granules is 3-10 times less than the size of the carbon granules of the gas distribution layer. The ratio of the height of the gas distribution layer to the height of the filter layer is 0.1-0.3.

Пределы величин насыпной плотности углеродного материала газораспределительного слоя и размера его гранул зависят от физико-химических характеристик материала фильтрующего слоя гранул сажи и дисперсных частиц сажевого аэрозоля.The limits of the bulk density of the carbon material of the gas distribution layer and the size of its granules depend on the physicochemical characteristics of the material of the filter layer of soot granules and dispersed particles of soot aerosol.

При использовании в качестве фильтрующего слоя сажи с размером гранул 0,4-0,6 мм насыпная плотность углеродного материала газораспределительного слоя должна быть не менее чем в 2 раза больше величины насыпной плотности сажевых гранул фильтрующего слоя. При этом размер гранул углеродного материала газораспределительного слоя должен в 10 раз превышать размер гранул фильтрующего слоя. При регенерации фильтрующего слоя в режиме псевдоожижения создаются условия для равномерного распределения газов регенерации по поверхности слоя. Наблюдается интенсивное и однородное «кипение» слоя, постоянство его гидравлического сопротивления, исключающее накопление уловленного материала в фильтрующем слое, создаются необходимые условия для удаления из слоя всех уловленных дисперсных аэрозольных частиц в потоке газов регенерации слоя, исключается попадание в целевой продукт посторонних включений. При этом отношение высоты газораспределительного слоя к высоте фильтрующего слоя составляет не более 0,3.When using soot with a particle size of 0.4-0.6 mm as the filtering layer, the bulk density of the carbon material of the gas distribution layer should be at least 2 times the bulk density of the soot granules of the filtering layer. Moreover, the granule size of the carbon material of the gas distribution layer should be 10 times the size of the granules of the filter layer. When regenerating the filter bed in the fluidization mode, conditions are created for the uniform distribution of regeneration gases over the surface of the bed. Intense and uniform “boiling” of the layer is observed, its hydraulic resistance is constant, eliminating the accumulation of trapped material in the filter layer, the necessary conditions are created for removing all trapped dispersed aerosol particles from the layer in the gas stream of the layer regeneration, and foreign particles are not allowed to enter the target product. The ratio of the height of the gas distribution layer to the height of the filter layer is not more than 0.3.

При использовании в фильтрующем слое сажевых гранул с размером 1,0-2,0 мм необходимо, чтобы насыпная плотность углеродного материала газораспределительного слоя не превышала более чем в 3 раза величину насыпной плотности сажевых гранул фильтрующего слоя. Размер зерен углеродного материала газораспределительного слоя при этом должен превышать размер сажевых гранул фильтрующего слоя не менее чем в 3 раза. Отношение высоты газораспределительного слоя к высоте фильтрующего слоя при этом должно быть не менее 0,1.When using soot granules with a size of 1.0-2.0 mm in the filtering layer, it is necessary that the bulk density of the carbon material of the gas distribution layer does not exceed more than 3 times the bulk density of the soot granules of the filter layer. The grain size of the carbon material of the gas distribution layer in this case should exceed the size of the carbon black granules of the filter layer by at least 3 times. The ratio of the height of the gas distribution layer to the height of the filter layer should be at least 0.1.

Насыпную плотность крупнозернистого углеродного материала газораспределительного слоя ρр=2 ρф, размеры зерен Dp=10 dф, а отношение h/H=0,3 принимают, когда используется фильтрующий слой из сажевых гранул с размером 0,4-0,6 мм со сравнительно высокой насыпной плотностью. При этом снижение плотности ρр, а также увеличение размеров Dp и отношения h/H нецелесообразно, так как не создает условий для равномерного распределения газов при регенерации фильтрующего слоя и повышения эффективности очистки газов.The bulk density of the coarse-grained carbonaceous material of the gas distribution layer ρ p = 2 ρ f , grain sizes D p = 10 d f , and the ratio h / H = 0.3 is taken when a filter layer of carbon black granules with a size of 0.4-0.6 is used mm with a relatively high bulk density. In this case, a decrease in the density ρ p , as well as an increase in the sizes D p and the h / H ratio, is impractical, since it does not create conditions for a uniform distribution of gases during regeneration of the filter layer and an increase in the efficiency of gas purification.

Насыпную плотность крупнозернистого углеродного материала газораспределительного слоя ρр=3 ρф, размеры зерен Dp=3 dф, а отношение h/H=0,1 принимают, когда используется фильтрующий слой из сажевых гранул с размером 1,0-2,0 мм со сравнительно низкой насыпной плотностью. При этом увеличение плотности ρр, а также снижение размеров Dp и отношения h/H нецелесообразно, так как не создает условий для равномерного распределения газов при регенерации фильтрующего слоя и повышения эффективности очистки газов.The bulk density of the coarse carbon material of the gas distribution layer ρ p = 3 ρ f , grain sizes D p = 3 d f , and the ratio h / H = 0.1 is taken when a filter layer of carbon black granules with a size of 1.0-2.0 is used mm with a relatively low bulk density. At the same time, an increase in the density ρ p , as well as a decrease in the sizes D p and the h / H ratio, is impractical, since it does not create conditions for a uniform distribution of gases during regeneration of the filter layer and an increase in the efficiency of gas purification.

На фиг.1 представлена принципиальная схема установки с использованием предлагаемого зернистого фильтра для выделения сажи из аэрозольных потоков.Figure 1 presents a schematic diagram of the installation using the proposed granular filter for separating soot from aerosol streams.

На фиг.2 представлена схема секции зернистого фильтра для выделения сажи из аэрозольных потоков.Figure 2 presents a diagram of a section of a granular filter for separating soot from aerosol streams.

Предлагаемая установка содержит циклон 1 со шлюзовым затвором 2, зернистый фильтр для выделения сажи из аэрозольных потоков 3, включающий несколько (8-16) секций 4. Каждая из секций 4 содержит камеры запыленного 5 и очищенного 6 газа, несущую щелевую решетку 7, выполненную из труб, газораспределительный слой 8, из крупнозернистого углеродного материала, на котором размещен фильтрующий зернистый слой сажевых гранул 9. Камеры запыленного газа 5 каждой секции 4 патрубками 10 через распределительные клапаны 11 соединены с коллектором запыленного газа 12 посредством патрубков 13, и с коллектором газа регенерации 14 - посредством патрубков 15. Камеры очищенного газа 6 соединены патрубками 16 с коллектором очищенного газа 17. Коллектор газа регенерации 14 фильтрующего зернистого слоя 9 посредством газодувки 18 соединен с газоходом 19 перед циклоном 1.The proposed installation contains a cyclone 1 with a lock gate 2, a granular filter for separating soot from aerosol streams 3, including several (8-16) sections 4. Each of sections 4 contains chambers of dusty 5 and purified 6 gas, carrying a slotted grating 7 made of pipes, gas distribution layer 8, of a coarse-grained carbon material, on which a filtering granular layer of soot granules is placed 9. Dusty gas chambers 5 of each section 4 by nozzles 10 are connected through the distribution valves 11 to the dusty gas collector 1 2 by means of nozzles 13, and with a regeneration gas manifold 14 through nozzles 15. The purified gas chambers 6 are connected by nozzles 16 to the purified gas collector 17. The regeneration gas collector 14 of the filter granular layer 9 is connected to the gas duct 19 in front of cyclone 1 through a gas blower 18.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Охлажденный после реактора (не показан) аэрозоль с концентрацией сажи от 40 г/м3 до 100 г/м3, температурой от 280°С до 300°С и под давлением от 3,0 кПа до 5,0 кПа поступает в циклон 1, в котором осаждается от 90% до 95% содержащейся в аэрозоле сажи. Уловленная в циклоне 1 сажа через шлюзовой затвор 2 поступает в аппараты для обработки (не показаны). Далее аэрозоль с концентрацией сажевых частиц от 4,0 г/м3 до 5,0 г/м3 из циклона 1 подают в коллектор запыленного газа 12 и далее через патрубки 13, клапаны 11, посредством патрубков 10 в камеры 5. В камерах 5 аэрозоль поступает сверху вниз со скоростью 0,3-0,4 м/с через фильтрующий слой углеродных гранул 9 с фракционным составом, например, 0,7-1,0 мм и насыпной плотностью 0,3 г/см3. При этом на поверхности слоя 9 образуется рыхлый пористый фильтрующий слой из сажевых агрегатов. В этом слое во время фильтрации аэрозоля между регенерациями фильтрующего слоя сажевых гранул осаждаются аэрозольные дисперсные частицы сажи и их агрегаты. Часть дисперсных частиц сажи проникает вглубь фильтрующего слоя 9 и задерживается в нем за счет адгезии аэрозольных сажевых частиц к поверхности углеродных гранул и аутогезии аэрозольных частиц и их агрегатов, осаждаясь в его поровом пространстве. Наиболее тонкие фракции аэрозольных сажевых частиц проникают через фильтрующий слой в газораспределительный слой 8 из гранул углеродного материала с насыпной плотностью 0,8 г/см3 и размером 4-5 мм и осаждаются на шероховатой поверхности углеродных гранул, а очищенный газ через несущие решетки 7, камеры 6, патрубки 16 удаляется в коллектор 17. Регенерацию фильтрующего слоя 9 в одной из секций 4 зернистого фильтра осуществляют периодически по заданному циклу с помощью системы автоматического управления работой клапанов 11. При регенерации фильтрующего слоя 9 клапан 11 перекрывает подачу аэрозоля из патрубка 13, открывая одновременно вход в патрубок 15. Очищенный газ из коллектора 17 по патрубку 16 с помощью газодувки 18 подают в камеру 6, откуда через несущую решетку 7 и газораспределительный слой углеродных гранул 8 газ поступает со скоростью 0,4-0,6 м/с под запыленный фильтрующий слой углеродных гранул 9, который при этом псевдоожижается. Под воздействием газа регенерации фильтрующего слоя углеродных гранул рыхлый пористый сажевый слой на поверхности слоя углеродных гранул разрушается, кроме того, из него удаляются сажевые агрегаты из дисперсных частиц, проникшие в поровое пространство слоя. При этом углеродные гранулы газораспределительного слоя подвергаются «динамическому удару», под воздействием газового потока, направленного снизу вверх, гранулы поворачиваются вокруг своих осей, что приводит к удалению с их поверхности дисперсных сажевых частиц в поток газов регенерации фильтрующего слоя. Далее, потоком газов регенерации уловленная сажа направляется через камеру 5, патрубок 10, клапан 11, патрубок 15, коллектор 14 газодувкой 18 в циклон 1, из которого она с основной массой продукта, уловленного циклоном 1, выгружается шлюзовым затвором 2. В таблице приведены примеры осуществления процесса фильтрации сажевого аэрозоля в фильтре 3 с использованием газораспределительного слоя углеродных гранул 8, в сравнении с известным фильтром.The aerosol cooled after the reactor (not shown) with a carbon black concentration of 40 g / m 3 to 100 g / m 3 , a temperature of 280 ° C to 300 ° C and a pressure of 3.0 kPa to 5.0 kPa enters cyclone 1 in which from 90% to 95% of the soot contained in the aerosol is precipitated. Soot captured in cyclone 1 through a lock gate 2 enters the processing apparatus (not shown). Next, an aerosol with a concentration of soot particles from 4.0 g / m 3 to 5.0 g / m 3 from cyclone 1 is fed into the collector of dusty gas 12 and then through nozzles 13, valves 11, through nozzles 10 into chambers 5. In chambers 5 the aerosol flows from top to bottom at a speed of 0.3-0.4 m / s through the filter layer of carbon granules 9 with a fractional composition, for example, 0.7-1.0 mm and a bulk density of 0.3 g / cm 3 . In this case, a loose porous filter layer of soot aggregates forms on the surface of layer 9. In this layer, during aerosol filtration between regenerations of the filtering layer of soot granules, aerosol dispersed soot particles and their aggregates are deposited. A part of the dispersed soot particles penetrates deep into the filter layer 9 and is retained in it due to the adhesion of aerosol soot particles to the surface of carbon granules and the autogenesis of aerosol particles and their aggregates, precipitating in its pore space. The finest fractions of aerosol soot particles penetrate through the filter layer into the gas distribution layer 8 from granules of carbon material with a bulk density of 0.8 g / cm 3 and a size of 4-5 mm and are deposited on the rough surface of the carbon granules, and the purified gas through the carrier grilles 7, chamber 6, nozzles 16 are removed to the collector 17. The regeneration of the filter layer 9 in one of the sections 4 of the granular filter is carried out periodically according to a given cycle using the automatic control system of the valves 11. During regeneration, the filter of the layer 9, the valve 11 shuts off the aerosol supply from the nozzle 13, while simultaneously opening the entrance to the nozzle 15. The purified gas from the manifold 17 through the nozzle 16 is fed into the chamber 6 by means of a gas blower 18, from where the gas flows from the carrier grill 7 and the gas distribution layer of carbon granules 8 a speed of 0.4-0.6 m / s under a dusty filter layer of carbon granules 9, which is then fluidized. Under the influence of the regeneration gas of the filter layer of carbon granules, the loose porous soot layer on the surface of the layer of carbon granules is destroyed, in addition, soot aggregates from dispersed particles penetrating into the pore space of the layer are removed from it. In this case, the carbon granules of the gas distribution layer undergo a “dynamic impact”, under the influence of a gas flow directed from the bottom up, the granules rotate around their axes, which leads to the removal of dispersed soot particles from their surface into the gas stream of the regeneration of the filter layer. Next, the recovered soot stream is directed through the chamber 5, nozzle 10, valve 11, nozzle 15, manifold 14 by gas blower 18 to cyclone 1, from which it is discharged with a lock gate 2 with the bulk of the product caught by cyclone 1. The table shows examples the process of filtering carbon black aerosol in the filter 3 using the gas distribution layer of carbon granules 8, in comparison with the known filter.

Пример 1. Применяют фильтр 3 для выделения сажи из аэрозольного потока с несущей решеткой, выполненной из труб и снабженной газораспределительным слоем крупнозернистого углеродного материала с насыпной плотностью 0,72 г/см3 и диаметром зерен 4-6 мм при ρр=2 ρф; Dp=10 da и h/H=0,3. При этом высота газораспределительного слоя крупнозернистого углеродного материала составляла 45 мм, высота фильтрующего слоя углеродных гранул - 150 мм, его насыпная плотность - 0,36 г/см3, а размер гранул - 0,4-0,6 мм.Example 1. A filter 3 is used to extract soot from an aerosol stream with a support grid made of pipes and provided with a gas distribution layer of coarse-grained carbon material with a bulk density of 0.72 g / cm 3 and a grain diameter of 4-6 mm at ρ p = 2 ρ f ; D p = 10 d a and h / H = 0.3. The height of the gas distribution layer of coarse-grained carbon material was 45 mm, the height of the filter layer of carbon granules was 150 mm, its bulk density was 0.36 g / cm 3 and the granule size was 0.4-0.6 mm.

Пример 2. Фильтр содержит газораспределительное устройство, снабженное слоем крупнозернистого углеродного материала с насыпной плотностью 0,75 г/см3 и диаметром гранул 4,2-5,4 мм при ρр=2,5 ρф; Dp=6 da и h/H=0,2. При этом высота слоя крупнозернистого углеродного материала составляла 40 мм, высота фильтрующего слоя - 200 мм, его насыпная плотность - 0,3 г/см3, а размер зерен - 0,7-0,9 мм.Example 2. The filter contains a gas distribution device equipped with a layer of coarse carbon material with a bulk density of 0.75 g / cm 3 and a diameter of granules of 4.2-5.4 mm with ρ p = 2.5 ρ f ; D p = 6, d a and h / H = 0,2. The height of the layer of coarse-grained carbon material was 40 mm, the height of the filter layer was 200 mm, its bulk density was 0.3 g / cm 3 and the grain size was 0.7-0.9 mm.

Пример 3. Фильтр содержит газораспределительное устройство, снабженное слоем крупнозернистого углеродного материала с насыпной плотностью 0,84 г/см3 и диаметром зерен 3,0-6,0 мм при ρр=3 ρф; Dp=3 da и h/H=0,1. При этом высота газораспределительного слоя крупнозернистого углеродного материала составляла 30 мм, высота фильтрующего слоя - 300 мм, его насыпная плотность - 0,28 г/см3, а размер зерен - 1,0-2,0 мм.Example 3. The filter contains a gas distribution device provided with a layer of coarse carbon material with a bulk density of 0.84 g / cm 3 and a grain diameter of 3.0-6.0 mm with ρ p = 3 ρ f ; D p = 3 d a and h / H = 0.1. The height of the gas distribution layer of coarse-grained carbon material was 30 mm, the height of the filter layer was 300 mm, its bulk density was 0.28 g / cm 3 , and the grain size was 1.0-2.0 mm.

Пример 4. Фильтр содержит газораспределительное устройство, снабженное слоем крупнозернистого углеродного материала с насыпной плотностью 0,65 г/см3 и диаметром гранул 4,4-6,6 мм при ρр=1,8 ρф; Dp=11 da и h/H=0,35. При этом высота газораспределительного слоя крупнозернистого углеродного материала составляла 52,5 мм, высота фильтрующего слоя - 150 мм, его насыпная плотность - 0,36 г/см3, а размер гранул - 0,4-0,6 мм.Example 4. The filter contains a gas distribution device equipped with a layer of coarse carbon material with a bulk density of 0.65 g / cm 3 and a diameter of granules of 4.4-6.6 mm with ρ p = 1.8 ρ f ; D p = 11 d a and h / H = 0.35. The height of the layer of coarse timing of the carbon material was 52.5 mm, the height of the filtering layer - 150 mm, its bulk density - 0.36 g / cm 3 and the granular size - 0.4-0.6 mm.

Пример 5. Фильтр содержит газораспределительное устройство, снабженное слоем крупнозернистого углеродного материала с насыпной плотностью 0,7 г/см3 и диаметром гранул 4,0-8,0 мм при ρр=4 ρф; Dp=2,5 da и h/H=0,08. При этом высота газораспределительного слоя крупнозернистого углеродного материала составляла 24 мм, высота фильтрующего слоя - 300 мм, его насыпная плотность - 0,28 г/см3, а размер гранул - 1,0-2,0 мм.Example 5. The filter contains a gas distribution device equipped with a layer of coarse carbon material with a bulk density of 0.7 g / cm 3 and a diameter of granules of 4.0-8.0 mm at ρ p = 4 ρ f ; D p = 2.5 d a and h / H = 0.08. The height of the gas distribution layer of coarse-grained carbon material was 24 mm, the height of the filter layer was 300 mm, its bulk density was 0.28 g / cm 3 and the granule size was 1.0-2.0 mm.

Пример 6 (по прототипу). Известный фильтр содержит в качестве распределительных решеток металлическую сетку. При этом высота фильтрующего слоя составляет 200 мм, его насыпная плотность - 0,35 г/см3, а размер сажевых гранул - 0,7-1,4 мм.Example 6 (prototype). The known filter contains as a distribution grid a metal grid. The height of the filter layer is 200 mm, its bulk density is 0.35 g / cm 3 and the size of the soot granules is 0.7-1.4 mm.

ТаблицаTable Технические показателиTechnical indicators ПримерыExamples 1one 22 33 4four 55 66 Скорость фильтрации, м/сFiltration rate, m / s 0,30.3 0,30.3 0,30.3 0,30.3 0,30.3 0,30.3 Скорость регенерации слоя, м/сLayer regeneration rate, m / s 0,50.5 0,50.5 0,50.5 0,50.5 0,50.5 5,05,0 Давление перед фильтром, кПаPressure before the filter, kPa 2,32,3 2,52,5 2,82,8 2,22.2 2,72.7 3,23.2 Гидравлическое сопротивление, кПаHydraulic resistance, kPa 2,12.1 2,32,3 2,62.6 2,02.0 2,52,5 3,03.0 Температура газов перед фильтром, °СThe gas temperature in front of the filter, ° C 260260 260260 260260 260260 260260 260260 Концентрация сажи в аэрозоле, г/м3:Soot concentration in aerosol, g / m 3 : - перед фильтром- before the filter 4,74.7 4,44.4 5,05,0 4,64.6 4,54,5 4,34.3 - после фильтра- after filter 0,030,03 0,0250,025 0,030,03 0,120.12 0,100.10 0,130.13 Время фильтрации до регенерации слоя, сFiltration time before layer regeneration, s 240240 240240 240240 240240 240240 240240 Время регенерации слоя, сLayer regeneration time, s 20twenty 20twenty 20twenty 20twenty 20twenty 20twenty Эффективность очистки газов, %The efficiency of gas purification,% 99,3699.36 99,4399.43 99,4099.40 97,4097.40 97,7897.78 97,097.0

Анализ приведенных в таблице данных показывает, что применение в установке для улавливания высокодисперсной сажи из аэрозольного потока предлагаемого зернистого фильтра, отличительными признаками которого являются газораспределительное устройство, выполненное из слоя крупнозернистого углеродного материала с насыпной плотностью 0,7 г/см3<ρ<1,0 г/см3 (в 2-3 раза больше насыпной плотности фильтрующего слоя) и размером гранул 3 мм<d<6 мм (в 3-10 раз больше размера гранул фильтрующего слоя) при отношении высоты газораспределительного слоя углеродных гранул к высоте фильтрующего слоя углеродных гранул в пределах 0,1-0,3, что повышает эффективность очистки газов и надежность работы установки, обеспечивая чистоту уловленного продукта. Кроме того, предотвращается зарастание щелей несущей решетки осколками зерен фильтрующего слоя, образующимися в процессе эксплуатации фильтра. Это обусловлено в основном более равномерным распределением газа по объему фильтрующего слоя при его регенерации, что обеспечивается предлагаемыми соотношениями насыпной плотности и размеров углеродных гранул, а также отношением высоты газораспределительного и фильтрующего слоя.Analysis of the data presented in the table shows that the use of the proposed particulate filter in the apparatus for collecting finely dispersed soot from the aerosol stream, the distinguishing features of which is a gas distribution device made of a layer of coarse carbon material with a bulk density of 0.7 g / cm 3 <ρ <1, 0 g / cm 3 (2-3 times more than the bulk density of the filter layer) and a grain size of 3 mm <d <6 mm (3-10 times the size of the granules of the filter layer) with respect to the height of the timing layer uglero GOVERNMENTAL granules to a height of the filtering layer of carbon granules in the range of 0.1-0.3, which increases efficiency and reliability of the gas purification unit operation, providing the collected product purity. In addition, the slots of the support grid are prevented from overgrowing with fragments of grains of the filter layer formed during operation of the filter. This is mainly due to a more uniform distribution of gas over the volume of the filter layer during its regeneration, which is ensured by the proposed ratios of bulk density and sizes of carbon granules, as well as the ratio of the height of the gas distribution and filter layer.

Кроме того, к достоинствам предлагаемого по заявке фильтра можно отнести наличие технической возможности использования углеродных гранул с заданными характеристиками, получаемых на сажевом заводе, для использования их в газораспределительном устройстве и фильтрующем слое.In addition, the advantages of the filter proposed by the application include the technical feasibility of using carbon granules with specified characteristics obtained at a carbon black plant for use in a gas distribution device and filter layer.

Таким образом, использование предлагаемого по заявке фильтра в совокупности существенных признаков по сравнению с существующим уровнем техники и прототипом, в частности, позволяет получить неожиданный технический эффект в виде снижения концентрации сажи в отходящих газах после фильтра в 3,0-5,0 раз. При этом эффективность очистки газов сажевого производства повышается на 2,0-3,0%. В результате этого повышаются экономические показатели процесса получения сажи и уменьшаются выбросы сажи в атмосферу, что улучшает экологию окружающей среды.Thus, the use of the filter proposed by the application in combination of essential features in comparison with the current level of technology and the prototype, in particular, allows to obtain an unexpected technical effect in the form of a decrease in the concentration of soot in the exhaust gases after the filter by 3.0-5.0 times. At the same time, the efficiency of gas purification of soot production increases by 2.0-3.0%. As a result of this, the economic indicators of the soot production process increase and soot emissions in the atmosphere decrease, which improves the ecology of the environment.

Claims (1)

Зернистый фильтр для выделения высоко дисперсной сажи из аэрозольных потоков, включающий секции, каждая из которых разделена фильтрующим слоем сажевых гранул на камеры запыленного и очищенного газа, размещенным на несущем газораспределительном устройстве, коллекторы запыленного и очищенного газов, соединенные посредством распределительных клапанов с соответствующими камерами секций, отличающийся тем, что газораспределительное устройство размещено на несущей решетке и выполнено из слоя крупнозернистого углеродного материала, причем насыпная плотность слоя крупнозернистого материала в 2-3 раза больше насыпной плотности фильтрующего слоя, а размер его зерен в 3-10 раз превышает размер зерен фильтрующего слоя, при этом отношение высоты газораспределительного слоя к высоте фильтрующего слоя составляет 0,1-0,3.A granular filter for separating highly dispersed soot from aerosol streams, including sections, each of which is separated by a filtering layer of soot granules into dusty and purified gas chambers placed on a carrier gas distribution device, dusty and purified gas collectors connected via distribution valves to the corresponding section chambers, characterized in that the gas distribution device is placed on a supporting grid and is made of a layer of coarse-grained carbon material, the bulk density of the coarse-grained material layer is 2-3 times greater than the bulk density of the filter layer, and its grain size is 3-10 times greater than the grain size of the filter layer, while the ratio of the height of the gas distribution layer to the height of the filter layer is 0.1-0.3 .
RU2006118495/15A 2006-05-29 2006-05-29 Grainy filter used for extraction of the soot from the aerosol streams RU2317134C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006118495/15A RU2317134C1 (en) 2006-05-29 2006-05-29 Grainy filter used for extraction of the soot from the aerosol streams

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006118495/15A RU2317134C1 (en) 2006-05-29 2006-05-29 Grainy filter used for extraction of the soot from the aerosol streams

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2317134C1 true RU2317134C1 (en) 2008-02-20

Family

ID=39267122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006118495/15A RU2317134C1 (en) 2006-05-29 2006-05-29 Grainy filter used for extraction of the soot from the aerosol streams

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2317134C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453770C1 (en) * 2011-03-28 2012-06-20 Леонид Васильевич Степанов Combined ash catcher
RU2569099C1 (en) * 2014-10-17 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН) Filtering of aerosols in granular filters
RU2593299C1 (en) * 2015-06-02 2016-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН) Method for deposition of fine aerosols
RU2746369C1 (en) * 2020-05-19 2021-04-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (Академия ГПС МЧС России) Method for automated control of the dust collection process in granular filters with an unbound structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453770C1 (en) * 2011-03-28 2012-06-20 Леонид Васильевич Степанов Combined ash catcher
RU2569099C1 (en) * 2014-10-17 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН) Filtering of aerosols in granular filters
RU2593299C1 (en) * 2015-06-02 2016-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН) Method for deposition of fine aerosols
RU2746369C1 (en) * 2020-05-19 2021-04-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (Академия ГПС МЧС России) Method for automated control of the dust collection process in granular filters with an unbound structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1213787C (en) Granular bed filter dust-collector and method thereof
RU2317134C1 (en) Grainy filter used for extraction of the soot from the aerosol streams
CN103301743B (en) Flue gas integral dry waste removing system and flue gas waste removing and back washing method
CN109603409B (en) Flue gas purification system and flue gas purification method
US9839871B2 (en) Method for the purification of flue gas, filter system therefor, and retrofit unit
CN108554125A (en) Remove the method and device of Pu&#39;er tea production harmful substances from flue gases
CN111001239A (en) Pyrolysis gas dust removal method and device
CN201572586U (en) Granular layer high-temperature flue gas purification device
US4880608A (en) Contactor/filter improvements
CN102019118A (en) Granular-bed gas filtering device and filtering dust removing method thereof
CN103212249B (en) Air treating system with in-situ recycling function
CN101721175B (en) Bag type dust collector with novel air inlet mode and airflow distribution structure
GB2070973A (en) Moving bed gas filter
RU2569099C1 (en) Filtering of aerosols in granular filters
CN104437069A (en) Desulfurization and dust-removal device and desulfurization and dust-removal method of membrane separation circulating fluidized bed
CN109569184B (en) Analytic tower, flue gas purification system and flue gas purification method
CN105903294A (en) Backflush-free gas purifier with grain beds and purifying method
CN111603890B (en) Adsorption tower for preventing dust deposition in air chamber and method for treating flue gas by using adsorption tower
CN201333367Y (en) Complex fly ash filter with cyclone inside for pre dust removal
CN104707409B (en) The uniform method and device of Dual-Phrase Distribution of Gas olid in a kind of large-scale sack cleaner
CN201543343U (en) Bag type dust collector with novel gas intake mode and novel airflow distribution structure
CN108325311B (en) Method and device for prolonging continuous operation period of coal pyrolysis flue gas control treatment equipment
CN205995182U (en) A kind of granular gas purifier exempting from blowback
CN206184168U (en) Grain bed filter dust removal device
CN110404349A (en) A kind of device of efficient removal flue gas of refuse burning dust and dioxin

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20210603