一种铁铝基金属间化合物滤芯及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种Fe‑Al金属间化合物滤芯及其制备方法，涉及粉末冶金及过滤技术领域。针对现有技术中使用纤维毡为过滤层会降低过滤器的稳定可靠性的缺陷，本发明专利技术提供一种Fe‑Al金属间化合物滤芯，其包括：至少两节滤芯部件以及将至少两节滤芯部件横向焊接连接的加强筋，滤芯部件包括至少两段Fe‑Al金属间化合物滤芯粉末管和将至少两段Fe‑Al金属间化合物粉末管首尾焊接连接的连接件；至少两段Fe‑Al金属间化合物粉末管包括基体骨架和在基体骨架外面的表面过滤膜，基体骨架是经压制烧结过的预合金化的Fe‑Al金属间化合物粉末。本发明专利技术保证了滤芯具有高精度、大通量、低流通阻力、良好反洗再生性能与优异整体结构强度的优点。

An iron aluminum based intermetallic compound filter element and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种铁铝基金属间化合物滤芯及其制备方法
该专利技术涉及粉末冶金材料及过滤
，并具体涉及铁铝基(以下简称Fe-Al)金属间化合物滤芯及其制备领域，尤其涉及用于E-gas煤气化工艺的Fe-Al金属间化合物滤芯及其制备领域。
技术介绍
目前，印度Jamnagar石化区为目前世界上最大的石化园区，信实工业有限公司在该地区建有世界上最大的单体炼油装置(6700万吨/年)。Jamnagar石化区中的上游煤化工采用美国McDermott公司(前CB&I)的E-Gas煤气化技术。E-GAS气化炉采用“十”字形结构，水煤浆原料，两段气化，粗合成气配置废锅流程。第一段为水平圆筒，在1316℃～1427℃的熔渣温度下运行；第二段为内衬耐火材料且垂直于第一段的直立圆筒，该段采用向上气流床形式，有一路煤浆通过喷嘴均匀地分布到第一段来的热煤气中，水煤浆喷入量为总量的10％～15％。第二段是利用第一段来的热煤气，从而将混合物的温度降至1038℃，以保证热回收系统的正常工作。原料可以为烟煤、次烟煤及石油焦，清洁的合成气可用于制造氢气、化肥、运输燃料、合成天然气(SNG)、甲醇或整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)发电。目前世界上采用该技术的煤化工企业一共有四家，按照建厂顺序分别为美国WabashRiver(1套装置)，韩国浦项制铁(3套装置)、印度信实工业(10套装置)和中海油惠州炼化(3套装置)。其中前两家已经因为不同原因停止相关项目，现如今只有印度信实工业Jamnagar石化项目(RIL项目)和中海油惠州炼化在运行中。<br>E-Gas技术在气化工艺流程中设置了一组两台焦过滤器，用于除去合成气中夹带的固体颗粒。焦过滤器的操作温度为320～350℃，操作压力4～5MPa，反吹压力高达10～11MPa，待过滤的固体颗粒细小，10％(体积百分比)以上的颗粒尺寸小于2微米，且工艺气中含有H2S、CO2、HCl等在高温湿热环境下具有强腐蚀性的气体，工况极为苛刻。以前E-Gas工艺的焦过滤器一般都采用纤维毡滤芯。但在使用的过程中都存在焦过滤器压差上升快，反吹球阀寿命短、系统非正常停车频繁，滤芯破裂等问题。烧结金属纤维滤芯的主要结构是内外两层金属丝网作为保护层，中间为金属纤维纤维毡过滤层，最内层以约翰逊网作为支撑层，这种滤芯的结构复杂，主要依靠滤芯中间的金属纤维来实现过滤，由于纤维毡过滤层为柔性材料，其过滤方式属于深层过滤，一旦细小金属颗粒嵌入金属纤维之间的迷宫式的孔隙通道，通过脉冲反吹难以将这些细小颗粒反吹出来，使得过滤器的通量逐步降低，压差也逐渐增大，严重影响了过滤器的连续稳定运行。现有金属烧结纤维滤芯在使用过程中主要依靠滤芯中间的金属纤维毡来实现过滤，属于深层过滤，滤芯经过使用后，纤维毡大量迷宫式的孔隙容易阻塞，反吹效果较差，压差上升较快，纤维毡自身强度较低也使得其在使用时易发生撕裂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种Fe-Al金属间化合物粉末滤芯。主要包括非对称粉末滤芯的纵向结构(即，至少两段式)与横向断面结构设计技术(即，非对称复合结构)以及滤芯的成组安装方式，这是保证滤芯具有高精度、大通量、低流通阻力、良好反洗再生性能与优异整体结构强度的关键技术。根据上述目的，本专利技术提供一种Fe-Al金属间化合物滤芯，其特征在于，所述Fe-Al金属间化合物滤芯包括：至少两节滤芯部件以及将所述至少两节滤芯部件横向焊接连接的加强筋，其中，所述滤芯部件包括至少两段Fe-Al金属间化合物滤芯粉末管和将至少两段Fe-Al金属间化合物粉末管首尾焊接连接的连接件；以及其中所述至少两段Fe-Al金属间化合物粉末管包括基体骨架和在所述基体骨架外面的表面过滤膜，所述基体骨架是经压制烧结过的预合金化的Fe-Al金属间化合物粉末。本专利技术还提供一种Fe-Al金属间化合物滤芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备Fe-Al金属间化合物滤芯的基体骨架，通过将预合金化的Fe-Al金属间化合物粉末进行等静压成型，然后将等静压压制成型的生坯进行真空烧结以形成所述基体骨架；制备Fe-Al金属间化合物滤芯的滤芯部件，其中，将至少两段所述基体骨架的首尾分别通过连接件焊接在一起，并在涂覆过滤膜后进行二次烧结以形成所述滤芯部件；以及通过加强筋将至少两节滤芯部件横向焊接连接以形成Fe-Al金属间化合物滤芯。因此，本专利技术以具有良好的抗高温氧化及硫化腐蚀性能的Fe-Al金属间化合物为滤芯材料，通过对Fe-Al粉末滤芯的结构进行设计优化，使其满足焦过滤器的使用要求。滤芯采用分段连接的方式进行制备，使滤芯的整体结构强度具有很高的可靠性。滤芯的断面结构采用“基体骨架+表面过滤膜”的非对称复合结构，非对称粉末滤芯较为细小的孔径使其具有很高的过滤精度，且非对称粉末滤芯为刚性材料，其过滤方式属于表面过滤，过滤时绝大部分细小的固体颗粒被拦截在滤芯的外表面，脉冲反吹时可以被吹落下来，使得滤芯具有良好的反吹再生效果，大大降低了过滤器的运行压差的上涨速度，使得滤芯通量保持在较高水平。同时，非对称粉末滤芯采用至少两节并成一组通过连接环位置分别焊接加强筋固定的方式进行安装，可有效提高滤芯整体结构强度、防止滤芯使用时的变形或断裂现象，提高了过滤器运行的稳定性与可靠性，从而大幅度提高了过滤器的使用寿命。因此，本专利技术的成功开发对于解决焦过滤器存在的问题具有十分重要的现实意义。附图说明图1为根据本专利技术Fe-Al金属间化合物滤芯中的两段式结构的滤芯部件的结构示意图；图2为根据本专利技术滤芯部件中的滤芯粉末管的横向结构示意图；图3为根据本专利技术Fe-Al金属间化合物滤芯(三节滤芯部件)的结构示意图；图4为根据本专利技术Fe-Al金属间化合物滤芯中的三段式结构的滤芯部件的结构示意图；图5为根据本专利技术Fe-Al金属间化合物滤芯(两节滤芯部件)的结构示意图；图6为根据本专利技术Fe-Al金属间化合物滤芯的制备方法流程图；图7为Fe-Al金属间化合物微孔材料与致密不锈钢的焊接方法的流程图；图8为Fe-Al金属间化合物微孔材料与致密不锈钢的焊接方法中使用氩弧焊的流程图；图9为Fe-Al金属间化合物微孔材料与致密不锈钢的焊接方法中使用等离子焊的流程图；以及图10为Fe-Al金属间化合物微孔材料与致密不锈钢的焊接方法中使用激光焊的的流程图。具体实施方式现在参考附图来具体描述专利技术，其中相同的标号表示相同的部件，其中：1-连接头；2-滤芯粉末管；3-上连接环；4-下连接环；5-底封环；6-底盖；7-基体骨架；8-表面过滤膜；9-加强筋；10-定位销。图1为根据本专利技术Fe-Al金属间化合物滤芯中的两段式结构的滤芯部件的结构示意图，根据本专利技术Fe-Al金属间化合物滤芯的单节的滤芯部件采用两段Fe-Al金属间化合物粉末形成的滤芯粉末管2首尾通过相应的连接件焊接连接，所述连接件包括上连接环3，下连接环4和底封环5。滤芯粉末管2各段间通过上连接环3和下连接环4焊接连接，末端滤芯粉末管2与底盖6通过底封环5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Fe-Al金属间化合物滤芯，其特征在于，所述Fe-Al金属间化合物滤芯包括：至少两节滤芯部件以及将所述至少两节滤芯部件横向焊接连接的加强筋(9)，其中，/n所述滤芯部件包括至少两段Fe-Al金属间化合物滤芯粉末管(2)和将至少两段Fe-Al金属间化合物粉末管(2)首尾焊接连接的连接件；以及其中/n所述至少两段Fe-Al金属间化合物粉末管(2)包括基体骨架(7)和在所述基体骨架(7)外面的表面过滤膜(8)，所述基体骨架(7)是经压制烧结过的预合金化的Fe-Al金属间化合物粉末。/n

【技术特征摘要】
1.一种Fe-Al金属间化合物滤芯，其特征在于，所述Fe-Al金属间化合物滤芯包括：至少两节滤芯部件以及将所述至少两节滤芯部件横向焊接连接的加强筋(9)，其中，
所述滤芯部件包括至少两段Fe-Al金属间化合物滤芯粉末管(2)和将至少两段Fe-Al金属间化合物粉末管(2)首尾焊接连接的连接件；以及其中
所述至少两段Fe-Al金属间化合物粉末管(2)包括基体骨架(7)和在所述基体骨架(7)外面的表面过滤膜(8)，所述基体骨架(7)是经压制烧结过的预合金化的Fe-Al金属间化合物粉末。


2.如权利要求1所述的Fe-Al金属间化合物滤芯，其特征在于，所述Fe-Al金属间化合物滤芯包括三节滤芯部件横向形成一组，通过焊接加强筋(9)固定，所述加强筋(9)分别焊接到所述滤芯部件的连接件位置。


3.如权利要求1所述的Fe-Al金属间化合物滤芯，其特征在于，所述表面过滤膜(8)是经在基体骨架(7)涂覆后二次烧结过的粘结剂、水和预合金化的Fe-Al金属间化合物粉末的混合物，其中，所述粘结剂为聚乙二醇、甲基纤维素、聚乙烯醇中的至少一种。


4.如权利要求3所述的Fe-Al金属间化合物滤芯，其特征在于，所述混合物各组分的重量比为粘结剂：水：粉末＝1～10:100:200～300。


5.如权利要求3或4所述的Fe-Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾虎，杨军军，王凡，刘冠颖，张玉，杨烜，王琨，林士玉，
申请(专利权)人：安泰环境工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11