應(yīng)用燒結(jié)金屬過濾介質(zhì)的過濾技術(shù)進(jìn)展

　　利用燒結(jié)金屬介質(zhì)的過濾技術(shù)為顆粒物質(zhì)從氣體或液體中分離提供了杰出的工作性能(例如液/固和氣/固分離)，該技術(shù)被大量地應(yīng)用于工業(yè)氣體和液體過濾。燒結(jié)金屬介質(zhì)由金屬纖維或粉末制成過濾元件，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、石油化工和電力工業(yè)。如為了產(chǎn)品的分離或滿足環(huán)保要求，生產(chǎn)中需要分離顆粒物以保護(hù)下游工序的設(shè)備。
　　燒結(jié)金屬介質(zhì)過濾器為下游的工序提供了有效的屏障。該介質(zhì)具有高的除塵效率，可靠的過濾性能，有效的反沖洗性和長期的在線服務(wù)能力。燒結(jié)金屬介質(zhì)過濾器的粒子捕獲效率達(dá)99.9% ，若使用表面或深層介質(zhì)則效率會(huì)更高。依據(jù)選擇的金屬合金，操作溫度可高達(dá)l O00~C。除了考慮過濾效率外，同等重要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還包括抗腐蝕性、操作溫度下的機(jī)械強(qiáng)度、沉積物的排放(自清能力)和在線工作壽命，上述因素對(duì)于實(shí)現(xiàn)成功有效的運(yùn)行十分重要。
　　該過濾介質(zhì)的壽命(即過濾器運(yùn)行壽命)依賴其捕獲粒子的能力和相應(yīng)的壓力降。通過反沖洗循環(huán)系統(tǒng)塵餅?zāi)鼙欢ㄆ谌コ?。反沖洗循環(huán)系統(tǒng)和過濾器壓降回復(fù)的效率是集塵和過濾介質(zhì)性能的一個(gè)決定性功能。在光滑的過濾器中成形的深層過濾介質(zhì)適用于低粒子負(fù)載的場(chǎng)合。
　　除了在單一過程中提供優(yōu)越的過濾外，可在線反沖洗介質(zhì)還減少了操作者暴露在加工物料和揮發(fā)性排放物下的時(shí)間，同時(shí)還能在高溫和腐蝕環(huán)境下應(yīng)用。任何高操作成本的以壓力驅(qū)動(dòng)的過濾工藝都有使用燒結(jié)金屬過濾技術(shù)的潛力。
　　本文將討論燒結(jié)多孔金屬介質(zhì)過濾器的操作參數(shù)和過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以優(yōu)化一些化工流程的性能。
　　21世紀(jì)給化學(xué)工業(yè)帶來了許多經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面的挑戰(zhàn)。變化的主要推動(dòng)力包括市場(chǎng)全球化，改善環(huán)境的需求，利潤率、生產(chǎn)率和改變生產(chǎn)力的要求。未來化學(xué)加工工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將是來自專利技術(shù)和技術(shù)訣竅。隨著環(huán)境影響和能源效率的提高，新的經(jīng)濟(jì)性高產(chǎn)量和高質(zhì)量工藝的特點(diǎn)將是許多工業(yè)化生產(chǎn)裝置都具有好的環(huán)境保護(hù)能力和高的能效。
　　很多化工產(chǎn)品和工藝都包含固體(顆粒)處理過程。過濾技術(shù)提供了一種通過機(jī)械分離(借助于專利設(shè)計(jì)的過濾器和獨(dú)特的運(yùn)行系統(tǒng))減少固體顆粒的方法。過濾能提高產(chǎn)品的純度，增加生產(chǎn)能力，減少污染物的排放(盡量減少或防止對(duì)水和空氣的污染)，并為過濾器下游的貴重設(shè)備提供保護(hù)。過濾技術(shù)的進(jìn)步包括以連續(xù)工藝代替陳舊的間歇工藝技術(shù)。成本節(jié)省包括有害排放物的減少和由于新技術(shù)而帶來的勞動(dòng)力節(jié)省。全自動(dòng)的過濾系統(tǒng)能與工廠的工藝控制相結(jié)合。
　　固體減少包括清除工藝廢液和清洗溶劑中的懸浮顆粒?；厥盏囊后w可被循環(huán)用作其他進(jìn)料。廢棄物的最小化包括回收或再循環(huán)中有害固體物質(zhì)和丟棄至垃圾處理場(chǎng)無害物質(zhì)的減少。過濾能減少廢水中的BOD(生物耗氧量)、COD(化學(xué)耗氧量)、TSS(總懸浮顆粒)和TOC(總有機(jī)碳)，根據(jù)國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)，上述指標(biāo)是目前排放物測(cè)量的主要參數(shù)。

　1、過濾的基本原則

　　過濾的基本原則主要是確保過濾介質(zhì)的合理設(shè)計(jì)，特有介質(zhì)的最佳選擇和為每一種過濾應(yīng)用設(shè)計(jì)過濾器?？梢钥紤]兩種主要的過濾方式，如深層過濾和表層過濾。深層過濾時(shí)粒子是在介質(zhì)中被捕獲，而表層過濾是粒子被截留在表面上，最后形成塵餅。
　　表層過濾主要是一個(gè)粗濾(過篩)的裝置，將過濾器表層前面的粒徑大于過濾介質(zhì)孑L徑的粒子分離掉，阻止大粒徑粒子進(jìn)入或通過氣孔。后來的粒子積累形成塵餅，隨著更多的粒子流進(jìn)入過濾介質(zhì)，塵餅增厚。塵餅良好的較小的孑L徑結(jié)構(gòu)使其分離的粒子比過濾介質(zhì)分離的粒子更細(xì)，但是塵餅在過濾過程中必須有足夠多的孑L以允許連續(xù)的氣流通過。操作可以在壓力增加的連續(xù)流動(dòng)或壓力降低的連續(xù)流動(dòng)下進(jìn)行。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的表層過濾器不是十分光滑或沒有很均勻的孑L徑結(jié)構(gòu)，會(huì)發(fā)生一些深層過濾，因而將會(huì)影響過濾器的壽命。
　　深層過濾主要用于微小粒子的分離上，例如保護(hù)下游的設(shè)備不被阻塞和腐蝕，保護(hù)催化劑不中毒和產(chǎn)品提純。粒子進(jìn)入介質(zhì)中，隨后被其多層結(jié)構(gòu)所捕獲。該多層結(jié)構(gòu)阻止了介質(zhì)的過早阻塞，并增加了介質(zhì)容納污物的能力和在線壽命。因?yàn)榱Ｗ釉诮橘|(zhì)的深層被捕獲，所以需要進(jìn)行離線清洗。離線清洗可通過溶劑、超聲波振動(dòng)、高溫分解、水蒸氣清洗或用循環(huán)水清洗來完成。介質(zhì)可以打褶，這是將空間尺寸和成本降到最低的一種構(gòu)形。
　　了解過濾器去除氣流中粒子的能力是過濾器成功設(shè)計(jì)和運(yùn)行的關(guān)鍵。對(duì)于載有少量粒狀雜質(zhì)的流體采用內(nèi)部多孔介質(zhì)捕獲粒子的方法過濾是高效獲得粒子的關(guān)鍵。燒結(jié)金屬的結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)曲折的路徑，可在其內(nèi)部將粒子捕獲。捕獲的粒子在介質(zhì)表面形成塵餅，新捕獲的粒子在以前沉積的粒子之上。這類過濾器的壽命取決于其容污能力和相應(yīng)的壓降。對(duì)于載有大量粒子的流體，現(xiàn)行的過濾設(shè)備是濾餅過濾。生成的濾餅超過了過濾元件，變成過濾層并產(chǎn)生附加的壓降。壓降隨著負(fù)載粒子的增加而增加。一旦在過濾循環(huán)中達(dá)到最終的壓力，過濾器就用潔凈的氣體反吹或沖洗掉濾餅。如果過濾介質(zhì)的孑L徑選擇正確，介質(zhì)的壓降能被恢復(fù)到初始?jí)航?。但是，如果粒子在前面的流?dòng)中沉積在多孑L介質(zhì)內(nèi)部，并逐漸充填，那么過濾器的壓降在清洗循環(huán)之后可能不會(huì)完全回復(fù)。
　　過濾比率受到喂入粒子濃度、粘度和溫度因素的影響。過濾器運(yùn)行模式可以是恒定壓力，恒定流動(dòng)率，或是過濾過程中壓力上升而流動(dòng)率下降。如果粒子很快阻塞達(dá)到壓力極限，或是塵餅過濾的容塵已滿，即使沒有達(dá)到極限壓力，過濾循環(huán)都會(huì)被終止。滲透性用相對(duì)于壓降的流動(dòng)率來表示，受到過濾器類型、流體溫度和固體載量的影響。

　　1.1 燒結(jié)金屬粉末介質(zhì)

　　燒結(jié)金屬介質(zhì)通過把金屬粉末壓成多孑L薄片或管狀物制成，然后再用高溫?zé)Y(jié)。具有代表性的燒結(jié)金屬粉末介質(zhì)的掃描電子顯微鏡照片見圖1。粉末細(xì)度、壓制和燒結(jié)操作綜合因素決定了孑L的尺寸和分布、多孔組件的強(qiáng)度和滲透性。燒結(jié)金屬介質(zhì)的孔徑用ASTME.128來測(cè)定。介質(zhì)等級(jí)的確定相當(dāng)于孑L的平均水平或過濾器孑L的平均尺寸。燒結(jié)金屬介質(zhì)有幾個(gè)等級(jí)，0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、20、40和1O0。介質(zhì)等級(jí)在0.2～20的過濾級(jí)別，液體過濾等級(jí)是絕對(duì)值為1.4～35μm，氣體過濾等級(jí)為0.1～100μm。

　　由薄片或管狀物構(gòu)成的濾筒是一個(gè)全焊接結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)和制成的過濾介質(zhì)是穩(wěn)定的多孔基體，具有精確的始沸點(diǎn)特性、精密的厚度偏差和均勻的滲透性，因而可確?？煽康倪^濾性能、高效的反沖洗性和長時(shí)間的在線服務(wù)壽命。

　　1.2燒結(jié)金屬纖維介質(zhì)

　　金屬纖維過濾介質(zhì)由很細(xì)的金屬絲(1.5～80μm)均勻地鋪放，形成三維的非織造布結(jié)構(gòu)并在連接點(diǎn)進(jìn)行燒結(jié)構(gòu)成的，具有代表性的燒結(jié)金屬纖維過濾介質(zhì)的掃描電子顯微鏡照片見圖2。這些介質(zhì)是專門為表層或深層過濾器而設(shè)計(jì)的。利用每一層由不同直徑的纖維構(gòu)成的單層或多層復(fù)合的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)最佳的工作性能，例如壓降、過濾效率、粒子負(fù)載能力和介質(zhì)強(qiáng)度。多層復(fù)合材料采用分級(jí)設(shè)計(jì)，因此容污的能力更高，壽命期望值也更長。過濾器最終等級(jí)由使用的每層介質(zhì)的面密度及其纖維組成，以及層與層的結(jié)合狀況來決定。高孔隙率結(jié)構(gòu)(達(dá)85%)可提供非常高的滲透性，因而壓降很低。
　　由各種金屬合金構(gòu)成的金屬纖維過濾器特性，對(duì)于氣體過濾允許在高溫、高壓和有腐蝕性氣體等極端的情況下使用。燒結(jié)金屬過濾器的基本優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度大，斷裂韌性好，耐高溫、高壓，抗高熱沖擊，耐腐蝕，易清潔，全焊接組裝和工作壽命長。
　　金屬纖維介質(zhì)比金屬粉末介質(zhì)擁有更高的孔積率，因此導(dǎo)致較低的壓降。對(duì)于在高溫或腐蝕性的環(huán)境中的應(yīng)用，Bekaert已經(jīng)研究出了除AISI316L以外的新合金纖維。Inconel 601和Fecralloy兩種產(chǎn)品被應(yīng)用于高溫場(chǎng)合(分別高達(dá)560~C和1 000~C)，而合金HR可以耐高達(dá)600~C的溫度和潮濕的腐蝕環(huán)境。
　　金屬過濾器的內(nèi)在韌性保證了連續(xù)的反脈沖運(yùn)行，延長周期。對(duì)于高溫應(yīng)用領(lǐng)域需要添加另外的標(biāo)準(zhǔn)，如蠕變疲勞作用和高溫腐蝕機(jī)件。半永久性介質(zhì)的過濾器性價(jià)比好，因?yàn)樵撨^濾器的停機(jī)時(shí)間最短，能用最少的人員進(jìn)行停車和自動(dòng)操作，且極少維修。
　　過濾介質(zhì)的合理選擇，包括合適的孔徑、強(qiáng)度和耐腐蝕性，使其能在粒子滯留下長期地高效運(yùn)行。液體的過濾等級(jí)是絕對(duì)值在2～35μm之間，氣體的過濾等級(jí)是0.1～1Oμm之間。

　2、過濾器設(shè)計(jì)

　　液固分離的過濾器設(shè)計(jì)是選擇能提供符合要求的過濾，最小程度的反沖洗或噴吹以及最大的產(chǎn)量。三種類型的過濾器結(jié)構(gòu)描述如下：
　　(1)從外向內(nèi)過濾：傳統(tǒng)液固隔板分離發(fā)生在封閉端管式過濾器部件的外部邊界(LSP)。已證實(shí)充有氣體的水脈沖反沖洗是清洗燒結(jié)多孔金屬過濾器最有效的方法。
　　(2)從內(nèi)向外過濾：液固隔板分離發(fā)生在封閉端管式過濾器部件的里面(LSI)。LSI的反沖洗型式有全程反沖洗、空殼反沖洗、空殼和空的濕塵餅反沖洗、空殼卸除濕塵餅。
　　(3)從內(nèi)向外多級(jí)過濾：液固隔板式流動(dòng)分離發(fā)生在開放式的管狀過濾器元件(LSM和LSX)的內(nèi)部。元件密封在兩個(gè)管狀薄片里，因而允許從頂部或底部進(jìn)料。LSM過濾器擁有進(jìn)料再循環(huán)的特點(diǎn)，已經(jīng)在幾個(gè)連續(xù)的密封反應(yīng)器系統(tǒng)得到證明。向下的速率控制著催化劑塵餅的厚度，速率越低塵餅越厚。過濾器反沖洗模式與LSI反沖洗模式相似，也包括碰撞和凝聚式的反沖洗，允許固體物質(zhì)在過濾器的元件或殼體內(nèi)不排盡。連續(xù)的密封反應(yīng)器系統(tǒng)可以不要求反沖洗。
　　過濾系統(tǒng)的能力要考慮到高流速和固體含量增加的需要。過濾單元適合于間歇或連續(xù)工藝。在流速允許，并且在反沖洗前的幾分鐘內(nèi)即可停止流動(dòng)，或者可以進(jìn)行離線維護(hù)的工藝，建議采用單室的過濾系統(tǒng);對(duì)于需要連續(xù)流動(dòng)和只允許短時(shí)間離線維護(hù)的工藝，建議采用兩個(gè)過濾器的雙重系統(tǒng);對(duì)于即使在維護(hù)階段也可連續(xù)運(yùn)行的工藝，建議采用三個(gè)過濾器的系統(tǒng)。

　　3、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和中間試驗(yàn)

　　估計(jì)過濾器性能的有效方法是通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和中間試驗(yàn)。過濾器測(cè)試通常采用一個(gè)簡單的圓盤式可行性試驗(yàn)來考核介質(zhì)和獲得主要的過濾性能。成功的可行性研究通常進(jìn)行更進(jìn)一步的中間試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)。中間試驗(yàn)有助于研發(fā)可付諸
　　實(shí)施的工業(yè)化分離工藝。
　　在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)提供可靠的過濾器性能指標(biāo)的同時(shí)，在中試生產(chǎn)線上測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)將顯示正常工藝變化下的過濾器運(yùn)行參數(shù)。研發(fā)程序要求在擴(kuò)大階段直接使用適合的設(shè)備。可反沖洗燒結(jié)金屬過濾器的中間試驗(yàn)可以提供如下信息：
　　(1)考核過濾質(zhì)量;
　　(2)在不同流率下每一周期過濾器的處理量;
　　(3)壓降的上升率與處理量的關(guān)系;
　　(4)反沖洗容積和產(chǎn)生的固體濃度;
　　(5)為最大規(guī)模裝置按比例放大數(shù)據(jù);
　　(6)精確的成本估算;
　　(7)論證高的產(chǎn)品價(jià)值;
　　(8)運(yùn)行可靠，長時(shí)間在線工作，維修少;
　　(9)在工業(yè)化規(guī)模上論證新技術(shù)。
　　除了確定過濾器的性能外，中間試驗(yàn)還為操作工程師提供了學(xué)習(xí)使用設(shè)備和對(duì)于特殊工藝進(jìn)行過濾器最優(yōu)化操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。中間試驗(yàn)在完全工業(yè)化之前還存在重要的技術(shù)問題和難題。中試運(yùn)行結(jié)果表明：
　　(1)過濾/反應(yīng)的研究結(jié)果在實(shí)驗(yàn)室和中試裝置上得到證明;
　　(2)論證新技術(shù);
　　(3)自始至終回收大量產(chǎn)品;
　　(4)最優(yōu)化的產(chǎn)品分離和回收;
　　(5)完成生產(chǎn)能力測(cè)試;
　　(6)綜合運(yùn)行效率高。

　4、介質(zhì)選擇

　　以固體催化劑分離作為可行性研究案例。下面的研究案例說明了可行性試驗(yàn)和介質(zhì)選擇的一個(gè)典型方法。目的是通過對(duì)新催化劑過濾特性的評(píng)價(jià)來支持現(xiàn)有的LSI工業(yè)化的過濾裝置。過濾研究在一個(gè)直徑為70 mm圓盤式的試驗(yàn)過濾器上進(jìn)行，使用5級(jí)和10級(jí)兩種介質(zhì)來比較過濾器性能。催化劑的粒徑分布(PSD)使用HoribaLA-910激光分散粒子粒徑分布分析儀來測(cè)定。平均粒徑為l3.4μm的粒徑變化范圍(根據(jù)體積分?jǐn)?shù))是0.51～60μm。圖3是放大2 000倍的粒徑分布SEM照片。
　　催化劑漿料一旦以恒定的速度通過裝有5級(jí)和1O級(jí)介質(zhì)的直徑為70 mm的圓盤式過濾器(圖4)時(shí)，漿料喂入樣品和過濾(5級(jí))樣品的粒徑分布比較如圖5所示。測(cè)試表明，使用5級(jí)介質(zhì)過濾比使用1O級(jí)介質(zhì)過濾產(chǎn)生的升壓低，如圖6所示?；鞚針悠返倪^濾結(jié)果相似。5級(jí)介質(zhì)過濾測(cè)得為2.9 NTU，而10級(jí)介質(zhì)為2.3NTU。厚3.2 mm的片。濾餅從5級(jí)介質(zhì)表面被有效反沖洗。一些催化劑仍滯留在10級(jí)介質(zhì)的多孑L結(jié)構(gòu)中，表明催化劑阻塞了一些表面氣孔。

　　測(cè)試結(jié)果表明，使用HyPulse LSI過濾器構(gòu)形時(shí)，5級(jí)介質(zhì)更適合新催化劑樣品的過濾。工業(yè)化中間試驗(yàn)證實(shí)了可行性研究的結(jié)果，并為現(xiàn)有過濾器購買更換的濾芯。

　5、工業(yè)化應(yīng)用實(shí)例

　　5.1 應(yīng)用1

　　在1992年4月進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室圓盤式試驗(yàn)表明了燒結(jié)金屬過濾器適用于催化劑的回收。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模試驗(yàn)過濾器試驗(yàn)是在用戶的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備上進(jìn)行的，驗(yàn)證了過濾器的性能和過濾質(zhì)量。1992年11月采用2% 漿料連續(xù)催化劑過濾的中間試驗(yàn)顯示出始終如一的流量2.2 g/(min·m2 )。中試試驗(yàn)的圓盤式測(cè)試中得出的過濾器性能對(duì)比如表1所示。通過過濾器的軸向速率控制塵餅厚度。通過過濾器的速度或速率在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模試驗(yàn)中達(dá)到了最佳化。最佳的過濾器性能表明過濾器在壓力小于69 kPa時(shí)運(yùn)行不需要反沖洗。試驗(yàn)時(shí)間超過1 500 h，無重大變化，試驗(yàn)一直進(jìn)行到結(jié)束。

　　中試研發(fā)計(jì)劃的目標(biāo)是將異構(gòu)化從間歇：[藝改造為連續(xù)工藝。第一家工業(yè)化裝置按計(jì)劃已在1994年運(yùn)行，在l994年7月開車，其制定的工藝參數(shù)與中試參數(shù)一致。開車階段的系統(tǒng)動(dòng)力!學(xué)和最初的運(yùn)行情況與中試研究相似。在進(jìn)行溶劑洗滌和每批從流程中移走10% 催化劑之后，過濾器成功地實(shí)現(xiàn)了貴金屬催化劑回收和再循環(huán)的操作。然而，工藝液體是有危險(xiǎn)性的，因?yàn)檫^濾系統(tǒng)是全封閉的，用溶劑進(jìn)行洗滌且回用的催化劑漿料會(huì)返回至反應(yīng)器。
　　最初的(較大的)LSM催化劑過濾器被設(shè)計(jì)成用于大量催化劑的過濾和再循環(huán)。該過濾器設(shè)計(jì)是全封閉的自動(dòng)操作，過濾器清洗/換熱操作極少。每批都加入新鮮的催化劑。較小的LSP過濾器是為了從系統(tǒng)中移走催化劑而設(shè)計(jì)的。在運(yùn)行7年之后，過濾器組在一次預(yù)防性維修保養(yǎng)巾被取代。自從1994年安裝以后，過濾系統(tǒng)一直在運(yùn)行。

　　5.2 應(yīng)用2

　　催化劑過濾的構(gòu)想在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，并確定了過濾器運(yùn)行參數(shù)和介質(zhì)選擇。利用中試裝置進(jìn)行的一個(gè)研發(fā)項(xiàng)目使用了裝有可以從催化劑中分離產(chǎn)品的過濾反應(yīng)器，產(chǎn)品可以從反應(yīng)器中移走，而催化劑仍被保留，因此允許進(jìn)行半連續(xù)或連續(xù)反應(yīng)。試驗(yàn)使用的是HyPulse LSM過濾器設(shè)計(jì)。
　　給反應(yīng)器配備一個(gè)貯存催化劑的容器，反應(yīng)物能被抽出而不含產(chǎn)品的催化劑可連續(xù)移出。當(dāng)催化劑失活時(shí)，氫化過程停止。更好的過濾方法是在反應(yīng)器上安裝一個(gè)可重復(fù)循環(huán)的回路，如圖7所示。持續(xù)生產(chǎn)的間歇工藝或連續(xù)工藝都需要使用大量的催化劑，以充分保證工業(yè)化大生產(chǎn)的產(chǎn)量。該工藝可使總的循環(huán)時(shí)間減少50%，增產(chǎn)超過65%，如表2所示。

　　5.3 應(yīng)用3

　　1985年首次在油漿的連續(xù)過濾中使用了采用從內(nèi)向外(LSI)HyPulse過濾技術(shù)的燒結(jié)金屬過濾器。該裝置證明了燒結(jié)金屬介質(zhì)適用于為改進(jìn)碳纖維工藝使用的油漿高溫過濾。過濾器成功運(yùn)行多年，生產(chǎn)了固體含量少于20×10“的潔凈油料，后來因產(chǎn)品需求少而被關(guān)閉。此后，全世界的煉油廠都認(rèn)識(shí)到在油漿運(yùn)轉(zhuǎn)中采用燒結(jié)金屬介質(zhì)過濾去除催化劑細(xì)粒的好處。
　　20世紀(jì)90年代許多LSI過濾系統(tǒng)被安裝用于流化催化裂化(FCC)工藝中油漿的過濾。最大的連續(xù)過濾系統(tǒng)使用(3)66”LSI過濾器，如圖8所示。在207 kPa和414 kPa操作壓力下，過濾周期2—16 h，分別過濾含固量1 000 X 10 的油漿。通過同時(shí)運(yùn)行的兩個(gè)過濾器來獲得更長的循環(huán)周期，但是循環(huán)時(shí)間是不確定的，當(dāng)其中一個(gè)過濾單元被反沖洗時(shí)，第三個(gè)過濾單元必須準(zhǔn)備工作。過濾器設(shè)計(jì)使用全程反沖洗。使用兩個(gè)在線過濾器產(chǎn)品的回收效率超過99.8% 。

　　自1997年以來，中國已經(jīng)有許多煉油廠安裝了LSI過濾系統(tǒng)，用于渣油流化催化裂化(RFCC)單元去除催化劑。使用(2)24”LSI過濾器的過濾系統(tǒng)被安裝在一個(gè)年生產(chǎn)能力140萬t的RFCC單元上，每天的油漿輸出量為180 t，油漿的平均固體濃度為3000 X 10-6～5000 X 10-6，循環(huán)時(shí)間2—8h不等，濾液固體含量少于50 X 10-6。過濾器由PLC控制，與煉油廠的控制系統(tǒng)(DCS)相連接，操作者可在控制室內(nèi)監(jiān)視過濾進(jìn)程。該系統(tǒng)一直在連續(xù)運(yùn)行，為當(dāng)?shù)毓咎峁崈舻臑V液用來生產(chǎn)碳黑。

　　5.4 應(yīng)用4

　　一項(xiàng)生產(chǎn)二氧化鈾的工藝采用了HyPulse氣/固文丘里脈沖(GSV)反吹的燒結(jié)金屬過濾器(圖9)，用于在烘干工序中回收二氧化鈾細(xì)粒。該燒結(jié)金屬過濾器必須能耐爐中149~C的高溫氣流，并能耐氣體中的化學(xué)組分。與該反應(yīng)相關(guān)的問題是主要存在化學(xué)性危險(xiǎn)和放射性。反應(yīng)過程使用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，使二氧化鈾溶解，可能導(dǎo)致鈾的吸人，并且腐蝕性的化學(xué)品存在引起火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)。成功應(yīng)用的領(lǐng)域和實(shí)驗(yàn)室提供的工況數(shù)據(jù)促成了在1984年第一個(gè)工業(yè)化過濾器的安裝和投入運(yùn)行。全封閉的GSV 過濾器運(yùn)行效率高達(dá)99.999%，固體負(fù)載很低，且很少反沖洗。主要的運(yùn)行參數(shù)包括過濾器控制達(dá)到的流速、高效率和為連續(xù)運(yùn)行使用反吹的流量。如今美國一家使用該專利技術(shù)的鈾冶煉廠仍在繼續(xù)運(yùn)行。

　　5.5 應(yīng)用5

　　末道工序?qū)Τ龎m效率有更高的要求，潔凈的燒結(jié)金屬纖維過濾器為該工序提供了經(jīng)濟(jì)的解決方法。金屬纖維過濾介質(zhì)的發(fā)展(例如Bekipor)通過較高過濾效率和更長的在線壽命有助于產(chǎn)品質(zhì)量提高。傳統(tǒng)的分離系統(tǒng)如旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器(ESP)和一次性過濾器都失去了對(duì)人們的吸引力。多孔結(jié)構(gòu)是燒結(jié)金屬纖維介質(zhì)的特點(diǎn)，即使在高過濾速率下也會(huì)提供高的滲透性和低的壓降。投資少，運(yùn)行成本低。在線清洗表層過濾和離線清洗深層過濾的清潔度都很好。
　　人們已使用Bekiflow HG來去除氧化鋁和氫氧化鋁粉塵，該粉塵中50% 的粒子粒徑小于l5μm。測(cè)得氣體溫度為450℃。過濾器入口粉塵濃度為250～800 mg/Nm ，過濾后氣體含塵濃度小于3Omg/Nm ，最大壓降是1.5 kPa，過濾器的總表面積830 m 。金屬纖維過濾器只產(chǎn)生有限的壓降，經(jīng)測(cè)試保證27 000 h的使用壽命。用戶可獲得的好處是更少的過濾器表面、較小的除塵袋和更小的安裝空間。

　6、結(jié)語

　　燒結(jié)金屬介質(zhì)為去除微粒提供了一種有效的過濾方法，無論這些微粒是化工流程中的雜質(zhì)還是有價(jià)值的副產(chǎn)品。這些介質(zhì)十分適合于要求更高的應(yīng)用領(lǐng)域，包括高溫、高壓和(或)腐蝕性流體場(chǎng)合。化工公司正在利用過濾在源頭即把廢棄物減至最少，而不是在生產(chǎn)線的末端。在化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)中，過濾提高了產(chǎn)品質(zhì)量并保護(hù)了下游的設(shè)備。過濾技術(shù)的進(jìn)步包括用連續(xù)的工藝代替老的間歇工藝技術(shù)的發(fā)展。使用傳統(tǒng)的板式過濾器進(jìn)行液/固相過濾是很臟的，清洗存在危險(xiǎn)，并且要求延長再循環(huán)時(shí)間來獲得潔凈的產(chǎn)品。傳統(tǒng)的氣/固分離系統(tǒng)，例如旋風(fēng)除塵器、ESP和一次性過濾器正在被燒結(jié)金屬過濾系統(tǒng)所取代。
　　燒結(jié)金屬過濾器應(yīng)該在設(shè)計(jì)參數(shù)下運(yùn)行，以防止由于工藝操作的波動(dòng)而過早出現(xiàn)介質(zhì)堵塞。使用流量控制可確保過濾器不受大的流量偏差的影響。隨著過濾器上塵餅的形成過濾器效率提高。塵餅成為過濾介質(zhì)，并且多孔介質(zhì)作為隔膜來擋住過濾器塵餅。過濾塵餅可以在原位有效地清洗和從過濾器套筒內(nèi)反沖洗。氣壓水脈沖幫助氣體反吹已被證明是燒結(jié)多孔金屬過濾器最有效的清洗方法。燒結(jié)金屬過濾器可全自動(dòng)控制，從而避免了操作者直接接觸物料，減少了勞動(dòng)力成本，同時(shí)為可靠、高效的操作創(chuàng)造條件。