冲蚀料用双或多流道控制系统串行组合降压系统及降压器技术方案

冲蚀料用双或多流道控制系统串行组合降压系统及降压器，冲蚀组分可为固体颗粒和或腐蚀性组分，物料可以包含气相和或液相，适用于煤加氢直接液化反应产物的高固体含量的热高分油或其中压脱气油的高压差、高气化率的降压过程，采用功能解耦式的2个或多个流道控制系统串联操作，构建流量控制系统、高冲蚀区流场的补偿式或分散式的控制系统，稳定高冲蚀区流场的压力分布，有效发挥过流部件(阀座衬套、排料管衬套、阀头、阀芯)的耐冲蚀能力，延长阀门寿命比如延长至12个月以上，利于提高冲蚀料中固体颗粒的浓度，利于实施煤加氢直接液化深度热裂化工艺和热高分油高效分离工艺；是煤加氢直接液化领域的重大技术进展。

Serial combined pressure reduction system and step-down device for two or more flow control systems for erosion materials

Dual or multi-channel control systems are used for erosion materials. The erosion components may be solid particles or corrosive components. The materials may include gas and liquid phases. They are suitable for high solid content hot high-oil or medium pressure degassing oil with high gasification rate and high pressure difference. During the step-down process, two or more channel control systems with decoupled functions are used in series to construct a flow control system, a compensatory or decentralized control system for the flow field in the high erosion zone, so as to stabilize the pressure distribution in the flow field in the high erosion zone and effectively exert the impact resistance of the flow passage components (seat bushing, discharge pipe bushing, valve head and valve core). Corrosion capacity, prolonging valve life, for example, to more than 12 months, is conducive to increasing the concentration of solid particles in the erosion material, to the implementation of deep thermal cracking process of coal hydrogenation direct liquefaction and high efficient separation process of thermal high oil content; is a major technical progress in the field of coal hydrogenation direct liquefaction.

【技术实现步骤摘要】
冲蚀料用双或多流道控制系统串行组合降压系统及降压器
本专利技术涉及冲蚀料用双或多流道控制系统串行组合降压系统及降压器，冲蚀组分可为固体颗粒和或腐蚀性组分，物料可以包含气相和或液相，适用于煤加氢直接液化反应产物的高固体含量的热高分油或其中压脱气油的高压差、高气化率的降压过程，采用功能解耦式的2个或多个流道控制系统串联操作，构建流量控制系统、高冲蚀区流场的补偿式或分散式的控制系统，稳定高冲蚀区流场的压力分布，有效发挥过流部件(阀座衬套、排料管衬套、阀头、阀芯)的耐冲蚀能力，延长阀门寿命比如延长至12个月以上，利于提高冲蚀料中固体颗粒的浓度，利于实施煤加氢直接液化深度热裂化工艺和热高分油高效分离工艺；是煤加氢直接液化领域的重大技术进展。
技术介绍
本专利技术所述含冲蚀组分的带压料，其冲蚀组分可为固体颗粒和或腐蚀性组分，带压料可以包含气相和或液相，在高流速的条件下，冲蚀组分的存在加速了降压系统的降压器的过流部件(阀座、排料管、阀头、阀芯或它们的衬套)表面的原子的冲击剥离与腐蚀剥离和或撞击剥离，形成了叠加冲蚀效应。本专利技术所述含固体颗粒的带压料，其固体颗粒为工艺流体所携带的颗粒性固体，对于煤加氢直接液化反应产物的高固体含量的热高分油而言，这些固体来自未转化的煤有机质如半焦、煤中含有的无机物灰分、催化剂颗粒、铁锈、煤液化过程烃油缩合物，高流速的固体颗粒会对过流部件的表面产生高强度的磨损。本专利技术所述含易汽化组分的带压料，其易汽化组分可为溶解性的低沸点组分XGN和或凝结性中沸点组分XLGN。本专利技术所述溶解性的低沸点组分XGN，指的是在带压料的温度、带压料的平衡气相中组分XGN分压的条件下纯组分XGN为气态，其存在于带压料的液相中的原因是被液相主体组分所平衡吸收，如热高分油中的溶解性氢气分子。本专利技术所述凝结性中沸点组分XLGN，指的是在带压料的温度、带压料的平衡气相中组分XLGN分压的条件下纯组分XLGN为液态，但是在带压料的降压终端的操作压力(组分XLGN分压)、降压终端的操作温度的条件下，至少一部分组分XLGN转化为气态，并因此产生带压料体积的膨胀，并且速度极快的汽化过程产生的体积膨胀过程会给界面的固体颗粒传递较大的动能，且扰乱物料流场的稳定性。本专利技术所述凝结性中沸点组分，包括这些组分XLGN1：在带压料的温度、带压料的平衡气相中组分XLGN1分压的条件下组分XLGN1为液态，但是在带压料的降压终端的操作压力(组分XLGN2分压)、降压终端的操作温度的条件下，至少一部分组分XLGN1转化为气态，并因此产生带压料体积的膨胀，并且速度极快的汽化过程产生的体积膨胀过程会给界面的固体颗粒传递较大的动能，且扰乱物料流场的稳定性。本专利技术所述凝结性中沸点组分，还包括这些组分XLGN2：在带压料的降压终端的操作压力(组分XLGN2分压)、降压终端的操作温度的条件下为液态，但是在降压终端前的形成流体“缩脉”的“压力值低于降压终端压力值”的深度降压阶段转化为气相，并且在“缩脉”后“降低速度增加压力”的恢复压力的复压阶段由气相凝结为液相，并且速度极快的汽化过程产生的体积膨胀过程、速度极快的凝结过程产生的体积收缩过程，会给界面的固体颗粒传递较大的动能且扰乱物料流场的稳定性，汽相凝结运动方向还会受复压阶段存在的静压场指向的影响，它们综合作用产生的空蚀方式，可以是液体和或固体微射流冲击、高温冲击、冲击波。本专利技术冲蚀料用双或多流道控制系统串行组合降压系统及降压器，目的在于延长降压系统及降压器的正常连续运转周期，对于煤加氢直接液化反应产物的高固体含量的热高分油的高压差、高气化率的降压过程，期望借此可以处理高浓度固体颗粒的液料的高气化率降压过程，可减少热高分油的降低固体浓度的稀释油数量，为实施煤直接液化深度热裂化工艺和热高分油高效分离工艺创造条件，大幅度延长装置安全运转周期，减少巨额的停工检修费用。本文所述降压系统NVS及降压阀NV的过流部件的冲蚀过程，本质上是一个动量传递(冲击、撞击)下的耐冲蚀结构件(阀座、排料管、阀头、阀芯或它们的衬套)表面金属原子被剥离进入工艺物流的时间积累过程，也是一个能量传递的时间积累过程。与不含固体颗粒的固定床蜡油加氢裂化装置或固定床渣油高压加氢脱硫装置的反应产物的热高压分离器液位控制系统的热高分油的液位控制降压阀的冲蚀过程相比，主要差别是工艺流体中含有大量固体颗粒：通常含有3～30％、一般含有8～20％的半焦颗粒、催化剂颗粒、灰分、铁锈等，由于这些颗粒物硬度高，在降压过程的后期即低压高气化率段，这些硬度高的颗粒物获得了高速度并冲出液相区撞击流道表面，形成快速冲蚀即磨蚀。由于这种固体冲击引起的磨蚀的破坏程度强烈地受颗粒运动速度的影响，因此，本文也将固体磨蚀归类于冲蚀。本文所述冲蚀，是指在物料高流速前提条件下降压阀过流部件发生的表面原子剥离形成的损伤，因此，它不同于简单的物料(液料或气料)低流速(比如流速低于10～3米/秒)下的腐蚀，对于不含固体颗粒的物料(液料或气料)而言，因为冲击作用会快速剥离化学腐蚀形成的腐蚀产物薄层，使结构件的新生表面暴露接触腐蚀物，从而形成腐蚀--冲蚀--再腐蚀--再冲蚀的循环过程，加速总体腐蚀速度，腐蚀性介质物料高速度冲击降压阀过流部件而发生的损伤被称为冲击性腐蚀，是腐蚀剥离和冲击剥离两种作用的叠加效应。本文所述冲蚀，是指在物料高流速前提条件下降压阀过流部件发生的表面原子剥离形成的损伤，因此，它可以是含固体颗粒的无腐蚀性组分的液料或气料在高速度下的冲蚀即磨蚀，由于高速运动的固体颗粒拥有较大的惯性且属于大量分子集合体，不可能像液相或气相那样拥有单个分子体积因而可以在流道壁面形成气相滞流膜或液相滞流膜能够用作“气垫”或“液垫”进行流速降低过程的缓冲地带，高速运动的固体颗粒会以接近直线的方式撞击过流部件的表面即形成固固撞击式磨磨蚀。本文所述冲蚀，是指在物料高流速前提条件下降压阀过流部件发生的表面原子剥离形成的损伤，因此，它可以是含固体的含腐蚀性组分的液料或气料在高速度下的冲蚀，是腐蚀剥离、撞击剥离、冲击剥离三种作用的叠加效应。本文所述冲蚀，由于流道过流件承受着工艺介质的温度、压力，而温度越高通常金属之间的距离越大拉力越小即越容易剥离，而内压越高通常金属之间的距离越大拉力越小即越容易剥离，因此，流道过流件的操作温度值、内压值(或内外压差数值)，也影响着流道过流表面原子的剥离速度。中国神华鄂尔多斯煤制油分公司拥有的世界唯一的一套商业化的100万吨/年煤加氢直接液化装置，其使用的热高分油THPL的降压系统和降压阀，单个降压阀NV的寿命或使用周期，经过阀门的不断改进，由早期的20～200小时提高到了2000～2519小时，尽管进步巨大，但是最高纪录2519小时也仅仅为1年连续生产所要求的8000小时指标的31.4％，为2年连续生产所要求的16000小时指标的15.7％，装置实际生产被迫采用1开多备、下线维修的模式，频繁的检修和维护，不仅成本高昂而且威胁整体装置长周期连续运转的安全性，目前降压阀NV单次运行周期短已经成为煤直接液化装置反应系统延长连续运行周期的最大瓶颈。中国神华鄂尔多斯煤制油分公司的煤加氢直接液化反应产物的分离过程，常规工艺是热高压闪蒸分离方法，高压高温含固体的煤加氢直接液化反应产物进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.冲蚀料用双或多流道控制系统串行组合降压系统及降压器，其特征在于：一种冲蚀料流体的降压系统，所述冲蚀料指的是含冲蚀组分的流体，所述冲蚀组分为固体颗粒和或腐蚀性组分，所述冲蚀料流体包含气相和或液相；所述冲蚀料流体的降压系统，使用降压器，具有流体流量调节控制功能和冲蚀流场状态的动态补偿性调节控制功能，设置至少2个控制系统：第一个控制系统，其直接控制的流道流场的冲蚀性较弱，具有流体流量调节控制功能；第二个控制系统，其直接控制的流道流场的冲蚀性较强，在具有流体流量调节控制功能的同时，对过流部件实体表层体积的冲蚀性减少所引起的流场变化，具有使其恢复冲蚀前流场状态的动态补偿性调节控制功能，第二个控制系统直接控制的流道部件选自有阀芯前部延伸体的阀芯或排料管内部可动衬套；第二个控制系统的动态补偿性调节控制功能，指的是为了恢复冲蚀前流场状态，使过流部件进行移位、复位、定位的调节控制功能；第一个控制系统和第二个控制系统的关系，任意一个控制系统调节其直接控制的流道流场时，会影响另一个控制系统直接控制的流道流场；第二个控制系统，存在一种补偿性调节控制功能CV‑M7，当其直接控制的流道流场CV的过流部件实体表层体积发生冲蚀性减少引起流场变化后，为了维持流道流场CV的稳定性，第二个控制系统执行补偿性调节控制功能CV‑M7，使流道流场CV向冲蚀前流场状态的方向变化。...

【技术特征摘要】
1.冲蚀料用双或多流道控制系统串行组合降压系统及降压器，其特征在于：一种冲蚀料流体的降压系统，所述冲蚀料指的是含冲蚀组分的流体，所述冲蚀组分为固体颗粒和或腐蚀性组分，所述冲蚀料流体包含气相和或液相；所述冲蚀料流体的降压系统，使用降压器，具有流体流量调节控制功能和冲蚀流场状态的动态补偿性调节控制功能，设置至少2个控制系统：第一个控制系统，其直接控制的流道流场的冲蚀性较弱，具有流体流量调节控制功能；第二个控制系统，其直接控制的流道流场的冲蚀性较强，在具有流体流量调节控制功能的同时，对过流部件实体表层体积的冲蚀性减少所引起的流场变化，具有使其恢复冲蚀前流场状态的动态补偿性调节控制功能，第二个控制系统直接控制的流道部件选自有阀芯前部延伸体的阀芯或排料管内部可动衬套；第二个控制系统的动态补偿性调节控制功能，指的是为了恢复冲蚀前流场状态，使过流部件进行移位、复位、定位的调节控制功能；第一个控制系统和第二个控制系统的关系，任意一个控制系统调节其直接控制的流道流场时，会影响另一个控制系统直接控制的流道流场；第二个控制系统，存在一种补偿性调节控制功能CV-M7，当其直接控制的流道流场CV的过流部件实体表层体积发生冲蚀性减少引起流场变化后，为了维持流道流场CV的稳定性，第二个控制系统执行补偿性调节控制功能CV-M7，使流道流场CV向冲蚀前流场状态的方向变化。2.根据权利要求1所述的降压系统，其特征在于：一种冲蚀料流体的降压系统，第二个控制系统，执行补偿性调节控制功能CV-M7的过程，不需要第一个控制系统变化状态，即第二个控制系统执行补偿性调节控制功能CV-M7的过程完毕后，第一个控制系统直接控制的流道流场无变化。3.根据权利要求1所述的降压系统，其特征在于：一种冲蚀料流体的降压系统，除第一个控制系统外的其它控制系统的动态补偿性调节控制功能，选自下列中的1个或几个：①用具有前进或后退功能的有伸缩式阀芯前部延伸体的阀芯行程控制系统，补偿阀芯前部延伸体被冲蚀形成的阀实体体积的减少；②用具有旋转功能的有阀芯前部延伸体的旋转式阀芯行程控制系统，补偿不对称流场对阀芯前部延伸体冲蚀形成的实体体积的不对称性减少，提高阀芯前部延伸体的冲蚀减薄的对称性；③用具有前进或后退功能的直径逐渐变粗的伸缩式变径阀芯行程控制系统，补偿阀芯前部延伸体冲蚀形成的实体体积的减少，抵消出口管内壁的减薄形成的出口管流道截面积的加大；④用具有前进或后退功能的排料管内部可动衬套的行程控制系统，抵消出口管内壁的减薄形成的出口管流道截面积的加大；⑤用具有前进或后退功能的排料管内部可动衬套的行程控制系统，增加总体受冲蚀壁的面积，通过分散冲蚀区域，降低整体排料管衬套的平均冲蚀速度；⑥用具有旋转功能的旋转式排料管衬套的行程控制系统，补偿不对称流场对排料管衬套冲蚀形成的实体体积的不对称性减少，提高排料管衬套的冲蚀的对称性。4.根据权利要求1所述的降压系统，其特征在于：所述冲蚀料流体的降压系统，具有流体流量调节控制功能和冲蚀流场状态的动态补偿性调节控制功能，所述控制系统具有的流体流量调节控制功能，包括开启功能即将流量从零开始增大至某个不为零的操作点的功能，包括定位功能即将流量稳定在某个不为零的操作点的功能，包括调整功能即将流量从不为零的第一操作点XA调整并稳定在不为零第二操作点XB的功能，包括关闭功能即将流量由某个不为零的操作点调节为零的功能。5.根据权利要求1所述的降压系统，其特征在于：所述冲蚀料流体的降压系统，具有流体流量调节控制功能和冲蚀流场状态的动态补偿性调节控制功能；所述冲蚀流场状态的动态补偿性调节控制功能，使用2个或多个串联操作的流道流场控制系统。6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的降压系统，其特征在于：所述冲蚀料流体的降压系统，是使用上流式膨胀床反应器的碳氢料加氢轻质化反应过程产物的含固体物料的降压系统，选自下述中的一种：①使用上流式膨胀床反应器的煤加氢直接液化反应产物的热高分油的降压系统；②使用上流式膨胀床反应器的煤加氢直接液化反应产物的热中分油的降压系统；③使用上流式膨胀床反应器的煤加氢直接液化反应产物的热中分油的常压分馏塔塔底油的降压系统；④使用上流式膨胀床反应器的煤加氢直接液化反应产物的热中分油的降压分馏塔进料物流的降压系统；⑤使用上流式膨胀床反应器的煤加氢直接液化反应产物的热中分油的降压分馏塔的塔底油的降压气提汽化过程的喷嘴系统；⑥使用上流式膨胀床反应器的含固体颗粒的低氢含量油的加氢轻质化反应产物的热高分油的降压系统，⑦使用上流式膨胀床反应器的含固体颗粒的低氢含量油的加氢轻质化反应产物的热中分油的降压系统；⑧使用上流式膨胀床反应器的含固体颗粒的低氢含量油的加氢轻质化反应产物的热中分油的常压分馏塔塔底油的降压系统；⑨使用上流式膨胀床反应器的含固体颗粒的低氢含量油的加氢轻质化反应产物的热中分油的降压分馏塔进料物流的降压系统；⑩使用上流式膨胀床反应器的含固体颗粒的低氢含量油的加氢轻质化反应产物的热中分油的降压分馏塔的塔底油的降压气提汽化过程的喷嘴系统；所述煤加氢直接液化反应过程，包括使用供氢溶剂油的煤加氢直接液化反应过程、油煤共炼过程、煤临氢热溶液化过程；所述低氢含量油，选自下列物料中的一种或几种：①中低温煤焦油或其馏分油或其热加工过程所得油品；所述热加工过程是重油焦化过程或重油催化裂化过程或重油催化裂解过程或加氢过程；②高温煤焦油或其馏分油或其热加工过程所得油品；所述热加工过程是重油焦化过程或重油催化裂化过程或重油催化裂解过程或加氢过程；③页岩油重油或页岩油热加工过程所得油品；所述热加工过程是重油焦化过程或重油催化裂化过程或重油催化裂解过程或加氢过程；④乙烯裂解焦油；⑤石油基重油热加工过程所得油品；所述热加工过程是重油焦化过程或重油催化裂化过程或重油催化裂解过程或加氢过程；⑥页岩油基重油热加工过程所得重油馏分产品；所述热加工过程是重油焦化过程或重油催化裂化过程或重油催化裂解过程或加氢过程；⑦石油砂基重油热加工过程所得油品；所述热加工过程是重油焦化过程或重油催化裂化过程或重油催化裂解过程或加氢过程；⑧其它芳烃重量含量高于40％、有机氮重量含量高于0.10％的烃油。7.根据权利要求6所述的降压系统，其特征在于：所述冲蚀料流体的降压系统，进料流体的操作条件为：①温度为200～500℃；②压力为4.0～40.0MPa；③固体颗粒重量浓度为5～70％；④冲蚀料流体通过降压系统排出降压系统成为降压后物流，降压后物流操作压力数值PB与冲蚀料流体入口压力数值差PA的比值定义为K100，K100＝PB/PA，K100为2.0～300.0。8.根据权利要求6所述的降压系统，其特征在于：所述冲蚀料流体的降压系统，进料流体的操作条件为：①温度为300～480℃；②压力为6.0～30.0MPa；③固体颗粒重量浓度为10～50％；④冲蚀料流体通过降压系统排出降压系统成为降压后物流，降压后物流操作压力数值PB与冲蚀料流体入口压力数值差PA的比值定义为K100，K100＝PB/PA，K100为2.0～30.0。9.根据权利要求6所述的降压系统，其特征在于：所述冲蚀料流体的降压系统，进料流体的操作条件为：①温度为350～480℃；②压力为8.0～20.0MPa；③固体颗粒重量浓度为10～50％；④冲蚀料流体通过降压系统排出降压系统成为降压后物流，降压后物流操作压力数值PB与冲蚀料流体入口压力数值差PA的比值定义为K100，K100＝PB/PA，K100为2.0～30.0；⑤冲蚀料流体通过降压系统排出降压系统成为降压后物流，整个降压过程的重量汽化分率增量为10～50％；⑥冲蚀料流体通过降压系统排出降压系统成为降压后物流，降压后物流的操作体积流量VB，与入口操作体积流量VA的比值K500，K500＝VB/VA，K500为2.0～300.0；⑦进料流体的操作状态的体积流量为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：何巨堂，
申请(专利权)人：何巨堂，
类型：发明
国别省市：河南,41