本发明专利技术属于无机多孔材料领域，特别涉及非对称膜ＦｅＡｌ金属间化合物多孔材料过滤元件及其应用。本发明专利技术的过滤元件由多孔支撑体和复合膜组成，多孔支撑体为管状或片状，复合膜由复合浆料涂在多孔支撑体的单侧外表面上，通过脱脂、偏扩散、反应合成和烧结形成具有微孔的薄层复合膜。该过滤元件表面的微孔小而匀，孔隙率高，并且滤料内部无粉尘堵塞，过滤气路通畅、阻力小，同时具有良好的抗高温氧化／硫化性能，以及优异的常温、高温力学性能。该元件可以直接对工业气体进行固气分离，承载高载荷和高压高速反冲洗，免去了相应的冷却设备，节省大量水资源和避免冷却水处理、降低了能源损失、缩短了工艺流程，提高了生产效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机多孔材料领域，特别涉及非对称膜FeAl金属间化合物多孔材料过滤元件 及其应用。
技术介绍
高温气体通常是指温度在25(TC以上的工业气体，如冶金、钢铁厂高炉或转炉气体余热 回收利用、煤化工、燃煤锅炉、火力发电、工业炉窑、含硫矿物的煅烧、焚烧等工业过程中 产生的高温气体。工业高温气体不仅具有温度高(一般15(TC 140(TC)和含尘的特点，往 往还含有大量腐蚀性物质和危险性物质(如CO、 H2、 CH4等)。因此，高温气体除尘净化装 置必须具有耐高温、耐热震、耐压力波动、耐氧化、耐硫化、耐氯化、防爆炸、防泄漏、精 密分离、寿命长等特性。目前高温气体除尘净化方法通常有两种 一种是降温后用布袋过滤材料净化，另一种是 高温状态下直接用抗高温过滤材料净化，如陶瓷过滤材料或金属过滤材料。第一种方式存在 的问题是需要先将高温气体进行冷却，这需要相应的气体冷却设备或水资源的使用，能源 消耗大。并且，气体冷却后，大部分热能源已经消耗浪费，如再回收利用，价值将大大降低 。第二种方式可减少净化前冷却气体的设备投资和运行费用；通过热能和有价值副产品的回 收利用能增加总运行效率；减少用于降温的稀释气流净化；减少对产生的废水的再处理；可 避免结露引起的设备腐蚀；减少维护费和延长设备使用寿命；简化工艺流程；减少投O资、 安装和占地面积。目前用于高温气体干式除尘净化的材料主要为陶瓷过滤材料，或单质金属多孔材料。陶 瓷过滤材料中，非对称膜陶瓷材料因过滤精度高，易反吹等性能优势，其应用优于匀称结构 陶瓷材料；单质多孔金属材料(如Ni、不锈钢等)耐腐蚀性能差，耐硫化性能差、耐高温氧 化性能差，不能适用于腐蚀性气体的服役环境。为此，腐蚀性高温气体净化主要采用陶瓷过 滤材料，但是，陶瓷多孔材料最大的缺点是易碎、易断、易裂、不可焊接、抗热震性差，运 行过程中时常发生断裂现象，造成生产中断，运行成本高。到目前为止，我国还没有开发出 用于高温气体除尘净化的过滤器，主要是受制于耐高温、耐腐蚀的高性能多孔材料的落后生 产技术。各类高温气体气固分离领域面临的问题(1) 有色金属冶炼中高温尾气的除尘净化目前，我国有色金属冶炼厂主要采用对高温气体预冷却，再使用布袋除尘器进行固气分 离，从而达到净化气体并回收有价粉尘的目的。大多数企业选择了将尾气进行净化处理后， 利用其中S02生产硫酸。其主要工艺流程是回转窑产生的含硫气体一旋风除尘器一预 冷器一布袋除尘器一后续处理。首先，将从回转窑产出的高温含硫气体经过旋风除尘器 ，进行初步除尘；再进入预冷器对高温气体进行冷却处理；然后，采用布袋除尘器对冷却后 的含硫气体进行固气分离，大量的粉尘在这一阶段被排除，随后进入后续处理阶段。由于受 布袋过滤精度的限制，此时，气体中的粉尘含量仍然较高，难以满足后续加工工艺的要求时 ，进一步采用水洗除尘工艺。现有布袋过滤工艺具有如下缺点a、 投资增加。由于需要先降温后才除尘，因此增加了预冷器设备投资和占地面积。b、 文氏管除尘消耗大量水资源，同时产生大量废水，后续处理十分困难。c、 有价金属回收效果差。布袋过滤精度差，不能拦截含硫气体中的细微粉尘，这样一 方面流失了细微粉尘中的大量有价资源，不利于对含硫气体中有价资源的回收利用；另一方 面，由于单独的布袋过滤不能满足后续加工工艺对含硫气体的质量要求，影响后续产品质量 ，因此，必须辅以后续除尘工艺，即文氏除尘器和电除尘器等除尘手段进行进一步净化，由 此消耗大量水资源，还带来了大量废水的处理问题以及对含硫气体的后续干燥问题，并导致 了除尘净化工序的复杂化，降低了生产效率，提高了生产成本。d、 布袋除尘器分离效果不稳定，其过滤精度随运行时间的衰减幅度较大。布袋使用寿 命短，约3 6个月即需更换，运行成本较大。(2) 钢铁冶炼过程中高炉煤气和转炉煤气的回收利用 高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为CO， C02， N2、 H2、 CH4等，如不治理回收，既污染环境，又浪费能源。高炉煤气除尘净化后，可通过高炉煤气余压透平发电装置 (TRT)发电。TRT (Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit)是利用高炉炉顶煤气 具有的压力能及热能，使煤气通过透平机做功，将其转化为机械能，通过机械能发电。高炉煤气治理早期主要采用洗涤塔、文氏管等湿法洗涤除尘。但该方法的系统设备复杂 、耗水量大，降低能源回收率，并有二次污染，洗涤设备腐蚀严重，煤气中含水等缺点。干 法除尘净化高炉煤气优点如下a、煤气含水量少，可提高煤气发热值，提高高炉煤气余压 发电的能量。b、净化效率高，煤气质量好，煤气含尘浓度低，确保煤气正常燃烧。c、节约 用水，减少能耗。d、干法净化后，收集的粉尘可再循环利用。但是，目前的干法除尘净化工艺使用的除尘器为布袋除尘器。该除尘器的缺点为不能承受25(TC以上的高温，故需要预 先将高炉煤气降温到布袋能承受的范围内。布袋除尘器的缺点为a、降温导致热能的大量 损失，能源浪费大。b、过滤精度低。c、在高炉工况发生变化时，温度变化大，布袋容易被 烧毁，影响生产。转炉煤气为转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧 化碳的混合气体，可以单独作为工业窑炉的燃料使用，也可和焦炉煤气、高炉煤气、发生炉 煤气配合成各种不同热值的混合煤气使用。转炉煤气由炉口喷出时，温度高达1450 150(TC，并夹带大量粉尘，传统上，需经降温、 除尘，方能使用。除尘净化有湿法和干法两种类型。①湿法除尘净化系统典型流程是煤气 出转炉后，经汽化冷却器降温至850 100(TC，然后顺序经过一级文氏管、第一弯头脱水器、 二级文氏管、第二弯头脱水器，在文氏管喉口处喷以洗涤水，将煤气温度降到35(TC左右，并将 煤气中含尘量降至约100毫克/立方米。然后用抽风机将净化的气体送入储气柜。湿法工艺在 世界上比较普遍。②美国和德国有些工厂采用干式电除尘净化系统。煤气经冷却烟道温度降 至100(TC，然后用蒸发冷却塔，再降至20(TC，经干式电除尘器除尘，含尘量低于50mg/nmS的 净煤气，经抽风机送入储气柜。目前转炉煤气除尘净化方式的缺点是湿法除尘需要耗费大量的水，并形成二次水污染 ，洗涤设备腐蚀严重，煤气中含水，净化工艺长，工序多，能源消耗大，净化效果不理想； 干式电除尘投资大，容易产生爆炸。(3 )煤气化领域高温高压煤气除尘净化煤经过煤气发生器被气化后，至净化阶段约400。 C。经净化，可以用于IGCC(整体煤气 化联合循环)发电，还可以用于合成氨、合成甲醇、二甲醚、制造燃料电池、制氢、民用等 。IGCC发电的净效率可达43y。 45X，远远高于常规燃煤电站，而污染物排放仅为常规燃煤 电站的1/10。煤气化中煤气的除尘净化是极其重要的关键工序之一。目前有湿式除尘和干式布袋除尘 。湿式除尘的工艺长，系统中设备复杂、耗水量大，并存在二次水污染，洗涤设备腐蚀严重 ，煤气中含水等缺点。关于干式除尘的技术，目前，我国尚为空白，几乎全部采用的引进国 外陶瓷除尘器。在实际使用过程中，发现陶瓷多孔材料存在问题陶瓷多孔材料的成孔机理 导致反吹再生效果差，过滤能力衰减快、寿命短；陶瓷固有的硬脆性导致陶本文档来自技高网...
【技术保护点】
非对称膜ＦｅＡｌ金属间化合物多孔材料过滤元件，其特征在于：该过滤元件由多孔支撑体和复合膜组成；多孔支撑体为管状或片状，复合膜附着在多孔支撑体的单侧外表面上。
【技术特征摘要】
1.非对称膜FeAl金属间化合物多孔材料过滤元件，其特征在于该过滤元件由多孔支撑体和复合膜组成；多孔支撑体为管状或片状，复合膜附着在多孔支撑体的单侧外表面上。2.根据权利要求l所述的非对称膜FeAl金属间化合物多孔材料过滤元 件，其特征在于所述过滤元件的制备方法包括如下步骤A、 取平均粒径为O. 5 2. 0 y m的Al粉和平均粒径为O. 5 2. 0 y m的Fe粉，按Fe-20 70at^Al混匀，制得粉料混合物；B、 然后按重量比粉料混合物有机添加剂=1 : 0.2 1.5的比例向粉料混合物中加入 有机添加剂混匀，即得复合浆料；C、 将复合浆料涂在多孔支撑体的单侧外表面，然后在真空度为1.0Xl0—' 1.0X10—Zpa的条件下，加热，在100 40(TC下保温30 120min，然后升温至510 640。C并保温60 240min，最后升温至700 90(TC并保温30 120min，冷却，即得非对称膜FeAl金属间化合 物多孔材料过滤元件；其中，所述多孔支撑体的制备方法为；取平均粒径为150 40ym的Al粉和平均粒径为 150 40ym的Fe粉，按Fe-20 70at^Al混匀制得粉料混合物，粉料混合物压制成坯体；坯 体在真空度为1.0Xl0—' 1.0Xl0—Zpa的条件下，120 150。C烧结30 60min，然后升温至 510 640。C并保温60 240min，最后升温至1000 1250。C并保...
【专利技术属性】
技术研发人员：高麟，贺跃辉，徐进辉，汪涛，
申请(专利权)人：成都易态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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