[01487827]高温气体过滤装备关键技术及应用

本项目属于化学工程化工机械与设备领域。 高温气体过滤技术广泛应用于石油化工、煤化工、冶金、洁净煤发电等领域,如壳牌干粉煤气化合成工艺、气相吸附脱硫（S-Zorb）生产国Ⅳ标准清洁汽油工艺、石油催化裂化余热回收利用、粉煤灰提取氧化铝、粉煤热解干馏气固分离等过程,其目的主要是为了满足产品质量升级、高温烟气余热利用以及烟气环保排放标准等。高温气体过滤技术是指在温度250～850℃、压力0.1～5.0 MPa工况下的气固分离,其特点是1μm以上颗粒的过滤效率可达到99.9%以上,净化后气体中颗粒物浓度小于5mg/m3,所采用的核心分离元件为陶瓷或金属多孔过滤管。但大型高温气体过滤装备仍存在核心分离元件运行寿命短、循环再生性能差以及高温工况下分离性能难以检测等问题;另外,高精度的核心分离元件为国外公司所垄断。因此研制新一代高温气体过滤装备成为迫切需要解决的重大难题。为此,项目组自1997年以来,在国家自然基金等10多项科研项目的支持下,在高温气体管道内颗粒物检测、高温过滤管制备工艺、滤管循环再生技术和装备集成技术等方面取得了如下四项发明点： 1、发明了颗粒物多方向散射光强度和偏振度双参数检测系统,创建了高温颗粒物光散射强度与粒径关联模型,首次实现了250～650℃和5.0 MPa工况下气体中颗粒浓度、粒径分布和颗粒形状特征的在线检测,为高温气体过滤分离装备的设计、性能评价和运行优化提供了技术手段; 2、发明了滤管支撑体、多段柔性组合和二次覆膜制备工艺,有效解决了细颗粒穿嵌和气流分布不均匀等问题,研制的高精度过滤管比进口过滤管阻力降低10%以上;发明的叶片导流式滤管结构,气体通量提高85%以上。研制出了陶瓷和金属两类材料的多种过滤管产品,可满足不同工况下的过滤要求; 3、首次发现了滤管过滤过程中的回流现象,研究表明回流引起的细颗粒重新吸附到滤管表面是导致循环再生过程不稳定的重要原因;发明了多孔调向射流和气体自激振荡脉冲循环再生技术,解决了细颗粒二次沉积、滤管振动断裂和轴向清灰不均等问题,使滤管运行寿命延长50%以上; 4、集成创新了具有预分离、故障诊断和保护、在线优化控制等功能的过滤装备成套技术,解决了大流量工况下高温气体过滤装备存在的滤管断裂、能耗高和运行不稳定等难题。 项目的研究成果已成功应用于柳化集团26万吨/年壳牌煤气化、天津石化45万吨/年等21套聚丙烯装置、茂名石化150万吨/年等17套催化汽油脱硫（S-Zorb）装置。此外,还成功应用于新疆胜沃80万吨/年煤热解生产汽/柴油等产品示范生产线。近5年已有的经济效益证明,该技术应用后产生的利润和增收节支37000余万元。 本项目获得授权国家发明专利16件,申请PCT国际专利2件,申请国家发明专利10项,发表论文40余篇,建立企业标准1件。本项目的研究成果为高温气体过滤装备的先进设计、性能检测及优化运行提供了重要的技术支撑,促进了行业科技进步。中国石油和化学工业联合会组织的以费维扬院士为主任的专家鉴定委员会一致认为：“该成果的关键技术达到国际领先水平”。