[发明专利]一种应用于煤制油产物气固分离的过滤单元制备方法

说明书

技术领域

本发明属于煤制油技术领域，尤其涉及一种应用于煤制油产物气固分离的过滤单元制备方法。

背景技术

我国目前的石油年消耗量5亿多吨，其中60％依赖进口。寻找新的替代能源，缓解当前石油短缺问题势在必行。我国的煤炭资源比较丰富，而且目前利用煤炭的手段大多是直接燃烧，煤炭热能的利用率不足30％。用化学工艺，通过将煤炭气化、加氢、液化为柴油汽油(简称：煤制油)既能提高煤炭热能利用率、减少环境污染，又能缓解石油资源短缺问题。煤制油过程中煤气化是首要工艺。气化产出的混合气，是加氢工艺的“原料”，混合气体中除主要成分H₂、CO外，还有少量的未参与气化的炭固体颗粒、煤焦油等物质。其中固体物对加氢工艺造成严重障碍。所以寻找有效手段与设备，对混合气中的固体颗粒物进行有效分离是非常必要的。目前市场上常用的气固分离设备为旋风分离机、重力分离机、电除尘器和过滤分离机，煤制油工业上广泛应用的是旋风分离机和重力分离机。例如神华、兖矿集团等旗下的煤制油企业使用的是旋风分离机等原有的分离器。这些对较大颗粒(粒径大于5μm)的分离效果比较理想，但是对粒径处于0.1～2μm的固体颗粒分离效果较差，不能满足后续工艺对混合气的要求。旋风重力分离器工作原理为被分离气体通过设备入口进入设备内旋风分离区，当含杂质气体沿轴向进入旋风分离管后，气流受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的液滴和尘粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋风管排尘口至设备底部储液区，从设备底部的出液口流出。旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导气管流至净化气室，再经设备顶部出口流出。陶瓷过滤机是一种用于细煤泥回收的过滤机，有一个机座，所述机座下部设有一个细煤泥液料槽，该细煤泥液料槽内设有液位控制器，该细煤泥液料槽两端设有负压集水箱，该负压集水箱一侧装有负压连接组件定盘，另一侧装有真空泵管道，该真空泵管道与一个真空泵连通；所述机座上设有一个煤泥回收转子，该转子由一个主轴、多级陶瓷过滤圆盘、卸料板、多节出水连接管道、管道支架板、负压连接组件动盘组成；所述煤泥回收转子位于所述细煤泥液料槽内；所述陶瓷过滤圆盘由多个陶瓷空腔微孔板构成，位于同一轴线上的多个陶瓷空腔微孔板通过所述出水连接管道连通。楔形丝过滤机过滤芯采用金属绕丝焊接而成，所以可以使用法兰、电焊等多种连接件连接。楔形丝在滤芯上的应用，使筛管缝隙间形成V字形开口，根据实际需求设计的纵向支撑杆排列，及筛管的接续性缝隙形式，使得该产品具备更高的抗压性能。过滤管缝隙范围大，可以根据实际需求制作缝隙在0.02mm～60mm之间的任意筛管缝隙大小，以满足不同的应用条件。煤制油混合气的工作状况是温度：500～700℃，压力：4～8kg/cm²，焦油含量：0.6％(重量百分数)，固体颗粒物粒径：0.1～150μm。针对这种状况，我国一些研究单位围绕着高温气体介质过滤除尘技术的开发做了人量的研究工作，在高性能过滤材料的研制、开发等方面取得了富有成效的研究成果。其中以FeAl金属间化合物和310S以其突出的抗高温氧化和耐硫腐蚀性能而倍受关注。尤其是FeAl金属间化合物，它是种廉价的高新材料。多年来我国西北有色金属研究院和钢铁研究总院(安泰科技公司)致力于金属多孔材料新产品的研制，开发了多种金属过滤材料制品。在烧结金属方面有镍基合金、316、316L和18-8不锈钢等金属过滤材料制品，在烧结金属丝网方面有304、316、316L、18-8不锈钢、GH30和GH44高温合金等过滤材料制品。最近，又开发了310S烧结金属丝网和Fe₃Al烧结金属粉末过材料制品。这些材料都有较高的过滤效率，对于10μm粒子的过滤效果＞99.5％，满足工业气体净化除尘的需求。另外，310S-20过滤元件具有很好的透气性，该材料可应用于煤气化高温煤气的净化过滤。研制出310S材质的烧结金属丝网过滤元件(Φ50mm×1000mm)，等效孔径20μm。该材料在煤气化炉中试装置上开展的金属过滤器高温煤气除尘试验，表明我国高温气体过滤除尘技术的开发取得了一定进展，在高性能金属过滤介质制作技术、过滤介质再生技术、高温除尘工艺技术以及装备技术等方面都已有了长足的进步。金属丝编织网成本最低、柔韧性好，但相对精度较低(允许有大网孔)，网孔可能变形，一般需要具有高精度筛网生产能力的厂家才能保证大量生产(需要从大量的高精度筛网中选取符合GB/T6003.1-1997标准的筛网)。金属丝过滤网在编织过程中出现的断经问题一直是金属丝编织网生产厂家共同面临的难题，一旦出现严重断经(即通常说的断机)就要把金属网编织过程中最耗费人力和时间的递综、穿筘、插停经片、绑机等工序重新走一遍，极大地浪费人力物力、增加成本，并且降低生产效率。传统的除渣装置使用刮刀将滤渣从分离单元上刮下来，但是由于刮刀与滤网之间总会存在3～5mm的间隙，所以滤渣会除不干净，通常会继续用水冲洗，这样会造成物料的浪费。而使用脉冲反吹除渣效率高、能耗低，但是分离成本也会随之提高。过滤单元易吹断或折断是在因为清渣过程中使用脉冲反吹气将过滤单元上的滤饼吹落，除了制造过滤材料的金属本身易断之外，过滤介质的厚度也是一个影响因素，当它比较薄时也会容易折断，以及当分离机运行时使用的最高和最低温度差异比较大时，过滤单元也比较容易被吹断或者折断。虽然使用不易折断或者性能更好的材料能解决这个问题，但是往往材料的成本也会上升，对性能与价格无法同时兼顾。