CN107869612A - 一种减压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减压系统，包括高压分离器、低压分离器、以及在所述高压分离器和所述低压分离器之间至少设置有一个减压构件，所述减压构件包括至少一个减压件，所述减压件包括阀体、成型于所述阀体内的阀腔、设置于所述阀腔中的阀座，以及伸入所述阀腔内并配合所述阀座以调节流体通道大小的阀芯；所述减压构件还包括至少一个调节件，所述调节件包括调节介质出口段，所述调节介质出口段贯穿所述阀体和所述阀座与所述阀腔连通。通过设置的调节件减缓了流体对阀芯、阀座以及管道的冲蚀，同时灵活调节了流体流量。

Description

一种减压系统

技术领域

本发明属于煤化工与石油化工技术领域，具体涉及一种用于高温高含固高压差流体的减压系统，特别涉及一种悬浮床加氢热高分至热低分的减压系统。

背景技术

在如超重原油、油砂、页岩油、渣油、催化油浆、焦油、沥青、煤焦油等重质油原料加氢行业中，目前已有的加氢工艺有固定床加氢、悬浮床加氢和沸腾床加氢，无论何种工艺，均需要将反应后的携带着氢气和部分催化剂等物质的油品油气自高压分离器进入低压分离器，经减压系统减压后实现气液固的分离。

上述高温(280℃-450℃)、高压(10MPa-100MPa)、高含固(固含量在5％以上)的工况条件使流体在减压系统中产生闪蒸和空化现象，并伴随振动和噪声，进而加剧了流体对减压系统中的阀门和管线等部件的冲蚀程度，造成减压系统使用寿命短和运行稳定性差。特别是，减压后流体在出口的最小口径处的流速已经接近音速，且携带大量的固体颗粒，对减压系统中的管线和阀门形成非常严重的磨损。因此，在实际操作中如果减压系统中的部件损坏，往往需要进行更换才能继续工作，因而难以满足实际工作中对稳定连续操作的需要。

为了使减压系统能稳定连续操作，通常在实际生产过程中，需要两个或者两个以上的减压阀互为备用，在每个备用的减压阀前后配备检修时用来将减压阀与前后工艺管线隔离起来的高压切断阀门和排凝阀，以及配置相应的前后高压管线。如中国专利文献CN204752627 U公开了一种悬浮床加氢热高分至热低分的减压系统。该减压系统通设置多过套减压装置，每套减压装置通过设置多个回路减压阀组实现热高分至热低分的减压过程，该回路减压阀组包括依次设置的角阀、球阀以及减压阀，且角阀的出口与球阀的入口之间、球阀的出口与减压阀的入口之间分别通过一管道相连接，减压阀的出口与相对应的低压分离器的进料口相连接。通过设置多套减压装置，一套需要检修时，可切换到另一套，实现长周期稳定运行；再者，每套减压装置通过设置多个回路减压阀组，可以同时使用，也可分开使用。

上述技术中的减压系统能有效保证减压系统稳定连续操作，通过依次设置的角阀、球阀以及减压阀所构成的减压阀组实现热高分至热低分的降压目的，但是，在面对高温、高压、高含固的流体时，依次设置的角阀、球阀以及减压阀中的阀芯和阀座会受到流体严重的冲蚀和磨损，特别是减压阀。而且连通上述阀体的管路也会受到相应的冲蚀和磨损；再者，上述的高温、高压、高含固的流体在阀体中已经具备形成阻塞流的条件，导致上述减压阀组不能有效调节流体流量。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有技术中用于高温高含固高压差流体的减压系统存在阀芯和阀座冲蚀和磨损严重、流体流量调节不灵活的缺陷，进而提供一种阀芯和阀座冲蚀和磨损低、流体流量调节灵活的用于高温高含固高压差流体的减压系统。

本发明所提供的减压系统，包括高压分离器、低压分离器、以及在所述高压分离器和所述低压分离器之间至少设置有一个减压构件，

所述减压构件包括至少一个减压件，所述减压件包括阀体、成型于所述阀体内的阀腔、设置于所述阀腔中的阀座，以及伸入所述阀腔内并配合所述阀座以调节流体通道大小的阀芯；

所述减压构件还包括至少一个调节件，所述调节件包括调节介质出口段，所述调节介质出口段贯穿所述阀体和所述阀座与所述阀腔连通。

优选地，所述调节介质出口段朝向流体的来向倾斜，且所述调节介质出口段的出口端设置于靠近所述阀芯的所述阀座上。

优选地，所述调节件还包括与所述调节介质出口段连通的第二冲洗阀。

优选地，所述调节介质为沥青质，所述沥青质的温度为180-220℃，所述沥青质在所述调节件的压力为20bar～30bar，所述调节介质与来自所述高压分离器中的热高分的流量之比为(0.8-1.2)：10。

优选地，所述减压件还包括与所述减压件的入口连通的入口段和与所述减压件的出口连通的出口段，且沿流体流向，所述阀座的内空腔包括流体缩口段和流体扩口段，所述阀芯的活动端与所述流体缩口段配合用于调节流量或关闭流体通道。

优选地，所述出口段的轴向与所述入口段的轴向垂直设置，所述出口段的轴向与所述低压分离器的轴向夹角α为70-80度；

所述入口段和所述出口段的直径比不大于0.5。

所述减压件为两个以上，所述调节件为两个以上且与所述减压件一一对应设置，所述减压件和所述高压分离器之间设置有转向阀，所述转向阀包括至少一个入口和两个以上出口，各所述出口与所述减压件一一对应设置。

优选地，所述低压分离器包括至少一个热低分入口段，连通所述低压分离器内腔且倾斜设置在所述低压分离器上，且所述热低分入口段的轴向与所述低压分离器的轴向夹角α为70-80°；

优选地，所述出口与所述减压件之间设置有第一切断阀；

还包括第二切断阀，所述第二切断阀的入口与所述减压件的出口连通，所述第二切断阀的出口与所述低压分离器连通，且所述减压件的出口段、所述第二切断阀和所述低压分离器的热低分入口段同轴设置。

相邻所述热低分入口段之间的锐夹角不大于60°；

所述第一切断阀的出口与所述减压件的入口直接对接。

优选地，还包括第一冲洗阀，在所述转向阀上连通设置，以冲洗所述转向阀内的杂质；

热障涂层和耐磨涂层，依次设置于所述高压分离器至所述减压构件之间的连接管路、所述减压构件至所述低压分离器之间的连接管路的内壁上、所述低压分离器的内壁上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明实施例所提供的减压系统，通过设置至少一个调节件，该调节件包括调节介质出口段，调节介质出口段贯穿阀体和阀座，与阀腔连通，调节介质出口段的出口端设置于阀座上，进而引入调节介质至阀座内空腔和阀芯顶端，提高该处的压力，从而减缓流体急速降压过程中该处压力低于流体饱和蒸汽压的趋势，降低由空化现象导致的气泡炸裂和气蚀对阀芯和阀座的冲蚀和磨损程度；而且通过调控调节介质和流体的比例，避免减压件因高温、高压、高含固的流体所形成的阻塞流而失去流量调节能力，从而能灵活调节流体流量。

2)本发明实施例所提供的减压系统，调节介质出口段朝向流体的来向倾斜，能和流体形成对流，降低其对阀芯和阀座的冲蚀和磨损程度，调节介质出口段的出口端设置于靠近阀芯的阀座上，能降低流体对阀芯顶端的冲蚀和磨损程度，减缓流体的流速，进而减缓流体对后续阀座的冲蚀和磨损程度。

3)本发明实施例所提供的减压系统，将沥青质作为调节介质，并控制沥青质的温度在180-220℃之间，使沥青质具有适宜的粘度，当将其与流体混合后，其能吸附流体中的催化剂颗粒，特别是使硬质催化剂颗粒表面被沥青质包裹，进而减缓其对阀芯和阀座高速冲刷所引起的冲蚀；调节介质在所述调节件的压力为20bar～30bar，调节介质与来自高压分离器中的热高分的流量之比为(0.8-1.2)：10，能灵活调控热高分的流量。

4)本发明实施例所提供的减压系统，将减压件的出口段的轴向与低压分离器的轴向夹角α设置成70-80度；防止固体在管道中沉积和结焦，且流体依靠倾斜的冲击力扩散并接触低压分离器底部介质，对底部介质形成扰动，避免底部介质中的固体沉积和结焦；同时也减缓了流体对低压分离器内部的冲击程度，延长了低压分离器的使用周期。

5)本发明实施例所提供的减压系统，采用切断阀直接对接减压件的入口，可采用切断阀实现流体的通断，同时直接对接，无中间管道，不会存在含固颗粒对管道冲刷及在其中结焦堵塞的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所述的减压系统的一种结构示意图。

图2为本发明实施例中所述减压构件的一种结构示意图。

图3为本发明实施例中所述减压构件与低压分离器的连接结构示意图。

图4为本发明实施例中所述的减压系统的另一种结构示意图。

附图标记说明：

1-高压分离器；2-第一管路；3-转向阀；4-第一切断阀；5-减压件；6-第二管路；7-第二切断阀；8-低压分离器；9-第一冲洗阀；10-第二冲洗阀；11-调节件；12-阀座；13-阀芯；14-调节介质出口段；15-入口段；16-出口段；17-热低分入口段；18-液力透平装置；19-离合器；20-电机；21-变速器；22-高压泵；23-流量计；24-第一控制阀；25-第二控制阀。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明做进一步描述。本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供了一种减压系统，如图1、图2和图3所示，包括高压分离器1、低压分离器8、以及在高压分离器1和低压分离器8之间至少设置有一个减压构件，

减压构件包括至少一个减压件5，减压件5包括阀体、成型于阀体内的阀腔、设置于阀腔中的阀座12，以及伸入阀腔内并配合阀座12以调节流体通道大小的阀芯13；

减压构件还包括至少一个调节件11，调节件11包括调节介质出口段14，调节介质出口段14贯穿阀体和阀座12与阀腔连通。

上述减压系统中，通过设置至少一个调节件11，该调节件11包括调节介质出口段14，调节介质出口段14贯穿阀体和阀座12与阀腔连通，且调节介质出口段14的出口端设置于阀座12上，进而引入调节介质至阀座12内空腔和阀芯13顶端，提高该处的压力，从而减缓流体急速降压过程中该处压力低于流体饱和蒸汽压的趋势，降低由空化现象导致的气泡炸裂和气蚀对阀芯13和阀座12的冲蚀和磨损程度；而且通过调控调节介质和流体的比例，避免减压件5因高温、高压、高含固的流体所形成的阻塞流而失去流量调节能力，从而能灵活调节流体流量。

在上述技术方案的基础上，调节介质出口段14朝向流体的来向倾斜，且调节介质出口段14的出口端设置于靠近阀芯13的阀座12上。通过上述设置能使调节介质和流体形成对流，降低其对阀芯13和阀座12的冲蚀和磨损程度，同时出口端靠近阀芯13设置，能降低流体对阀芯13顶端的冲蚀和磨损程度，减缓流体的流速，进而减缓流体对阀座12的冲蚀和磨损程度。

在上述技术方案的基础上，调节件11还包括与所述调节介质出口段14连通的第二冲洗阀10。在本实施方式中，如图2所示，第二冲洗阀10为蒸汽阀，利用雾化蒸汽的搅拌和震动作用，保证了热高分中的沥青质等介质在通过减压件5中的微孔(孔径为3～5mm)时，分化扩散成液滴，起到包覆催化剂固体颗粒的作用；而且蒸汽也能起到清洗减压件5的作用，避免杂质沉积和结焦，堵塞流道。在另一实施方式中，第二冲洗阀10为氮气密封阀，用于当该路阀门维修完毕后，氮气吹扫置换。与氮气密封阀相连的氮气管路上安装有压力表。

在上述技术方案的基础上，调节介质为沥青质，沥青质的温度为180-220℃，沥青质的温度与其组分以及热高分流体的温度有关；沥青质在调节介质的调节件11处的压力为20bar～30bar，沥青质的压力与热低分的安全阀定压相关，在热低分的安全阀定压调整时，沥青质压力也随之调整；技术方案中沥青质的压力是针对常规热低分明确的；调节介质与来自高压分离器1中的热高分的流量之比为(0.8-1.2)：10。上述设置使沥青质具有适宜的粘度，当将其与流体混合后，能吸附流体中的催化剂颗粒，特别是使硬质催化剂颗粒表面被沥青质包裹，进而减缓其对阀芯13和阀座12高速冲刷所引起的冲蚀；同时控制出口压力和流量之比，能灵活调控热高分的流量。当然，调节介质并不局限于沥青质，还可以是其它粘度适宜的低压油，如悬浮床加氢的减压塔底油、悬浮床加氢的常压塔底油、减压渣油或常压渣油等。

在上述技术方案的基础上，如图2所示，减压件5还包括与入口连通的入口段15和与出口连通的出口段16，通过该设置使固体不会在阀腔内沉积和结焦，且沿流体流向，阀座12的内空腔包括流体缩口段和流体扩口段，阀芯13的活动端与所述流体缩口段配合用于调节流量或关闭流体通道。

优选地，所述减压件(5)的出口段(16)的轴向与所述减压件(5)的入口段(15)的轴向垂直设置，或者所述减压件(5)的出口段(16)的轴向与所述减压件(5)的入口段(15)的夹角β大于90度，通过该设置更能使固体不会在阀腔内沉积和结焦

需要说明的是，减压件5可以选择现有技术中公开的减压阀，如角型减压阀，在本实施方式中，特别优选的减压阀如图2所示，该减压阀包括主阀体，主阀体内成型有阀腔；主阀体上设置有与阀腔连通的出口和入口；两个分支阀体，分支阀体与主阀体连接；分支阀体内成型有与阀腔连通的分支阀腔；和在分支阀腔内滑动用于调节流量或关闭入口和出口之间的流体通道的阀芯13，分支阀腔形成流体缩口段和流体扩口段，流体缩口段与阀入口连通，流体扩口段与流体缩口段的小口端连通，流体扩口段的大口端与出口连通。更优选地，分支阀腔轴线与出口的轴线的夹角为5°～30°；两个分支阀腔的轴线夹角为10°～60°。通过采用上述结构的减压阀起到了双路互为备用的目的，当其中任何一个阀芯13或者阀座12出现磨损的情况，可以在不启用备用管路的情况下，无扰动的切换到另一个阀上，使用备用的阀芯13和阀座12进行减压操作。

在上述技术方案的基础上，减压件5的出口段16的轴向与低压分离器8的轴向夹角α为70-80°，上述设置防止固体在管道中沉积和结焦，且流体能接触低压分离器8液面下介质，通过流体的斜向的冲击力对底部介质形成扰动，避免底部介质中的固体沉积和结焦；同时也减缓了流体对低压分离器8内部的冲击程度。

入口段15和出口段16的直径比不大于0.5，因减压前流体为饱和状态，减压后流体气化率约在40％～60％，通过设置上述直径比，保证了气液混相流速和液相流速在合理范围内，平衡了管线防磨损和防沉积的程度。

在上述技术方案的基础上，减压件5为两个以上，调节件11为两个以上且与减压件一一对应设置，减压件和高压分离器1之间设置有转向阀3，转向阀包括至少一个入口和两个以上出口，各出口与减压件一一对应设置；

第一冲洗阀9，在转向阀3上连通设置，以冲洗转向阀内的杂质；在本实施方式中，如图1所示，转向阀3为有一个入口和两个出口的三通阀，该三通阀有两个独立的阀芯，两个独立的阀座，共用一个阀体；第一冲洗阀9为冲洗油阀，设置三个，分别冲洗三通阀阀芯和阀体底部积存的固体，减少含固颗粒介质在三通阀内的死区，避免积存的固体结焦；

至少一个热低分入口段17，连通低压分离器8内腔且倾斜设置在低压分离器8上，且热低分入口段17的轴向与低压分离器8的轴向夹角α为70-80°；

转向阀的出口与减压件之间设置有第一切断阀4；

还包括第二切断阀7，第二切断阀7的入口与减压件5的出口连通，第二切断阀7的出口与低压分离器8连通，且减压件5的出口段16、第二切断阀7和低压分离器8的热低分入口段17同轴设置。第二切断阀7可为手动切断阀，具体可采用无死区的球阀、闸阀或蝶阀等。

在上述技术方案的基础上，相邻热低分入口段17之间的锐夹角不大于60°，能有效减少热低分防冲挡板的角度范围。

在上述技术方案的基础上，还包括第一切断阀4，包括出口，所述出口与所述减压件5的入口直接对接，

第一切断阀4的出口与减压件5的入口直接对接。可采用切断阀实现流体的通断，同时直接对接，无中间管道，不会存在含固颗粒对管道冲刷及在其中结焦堵塞的问题。第一切断阀4的形式可以是角阀、球阀、闸板阀或者蝶阀，但是均要求内部无死区，不可有固体颗粒积存；直接对接的方式可以选择现有技术中公知的方式，如焊接、法兰垂直连接或Grayloc连接。

需要说明的是，在一种实施方式中，如图1所示，减压系统包括高压分离器1、转向阀3、通过转向阀3并联设置成两路，每路包括第一管路2、第一切断阀4、减压构件、第二管路6、第二切断阀7和低压分离器8；如图4所示，在另外一种实施方式中，通过转向阀3可以并联设置三路，其中两路包括高压分离器1、流量计23、转向阀3、第一管路2、第一切断阀4、减压构件5、调节件11、第二管路6和低压分离器8，另外一路包括高压分离器1、流量计23、转向阀3、第一管路2、第一控制阀24、液力透平装置18、第二控制阀25、第二管路6和低压分离器8，同时，如图4所示，液力透平装置18可依次连接离合器19、电机20、变速器21和高压泵22。换种方式，液力透平装置18可直接连接高压泵22，或者可依次连接电机20和高压泵22。其中，第一控制阀可为流控阀，第二控制阀可为压控阀。稳定流量或小波动流量的流体通过液力透平装置与电机共同为高压泵提供动力，调整减压件5的开度保证热高分液位的稳定；

在上述技术方案的基础上，还包括第一冲洗阀9，在所述转向阀3上连通设置，以冲洗所述转向阀内的杂质；

热障涂层和耐磨涂层，依次设置于高压分离器1至减压构件之间的连接管路、减压构件至低压分离器8之间的连接管路的内壁上、所述低压分离器8的内壁上。当然，还可设置于减压系统中其它需要隔热和耐磨的部件上，如减压件5的入口段15和出口段16的内壁上。通过上述热障涂层和耐磨涂层，降低热膨胀量，减缓振动，如降低热低分热胀量、降低管路弹簧的位移值、增加弹簧刚度、降低管路的热膨胀量和降低由于管路热胀导致的弹簧偏移量。

需要说明的一点是，热障涂层和耐磨涂层可选择现有技术中公知的分别起耐高温、耐磨的材料，如均可选择四方晶格的钇稳定氧化锆，通过大气等离子体喷涂到需要处理的地方。该四方晶格的钇稳定氧化锆具有如下优点：1)低的热导率，大约为1.5W/(m*K)，可有效阻隔热传导；2)高的热膨胀系数，大约为13*10^-6m/℃，与不锈钢的热膨胀系数基本一致，在操作工况下，可以保持和基材一致的热胀冷缩性能；3)相对高的断裂韧性，保证在高温的工况下，不引起涂层的断裂；4)高的抗热震性，保证在高温的工况下，不会由热震动引发涂层破裂。

上述三通阀、切断阀、和减压阀的执行机构可以选用气动，液动或者电动等，也是本领域技术人员公知的，在此不再赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种减压系统，包括高压分离器(1)、低压分离器(8)、以及在所述高压分离器(1)和所述低压分离器(8)之间至少设置有一个减压构件，

所述减压构件包括至少一个减压件(5)，所述减压件(5)包括阀体、成型于所述阀体内的阀腔、设置于所述阀腔中的阀座(12)，以及伸入所述阀腔内并配合所述阀座(12)以调节流体通道大小的阀芯(13)；

其特征在于，所述减压构件还包括，

至少一个调节件(11)，所述调节件(11)包括调节介质出口段(14)，所述调节介质出口段(14)贯穿所述阀体和所述阀座(12)与所述阀腔连通。

2.根据权利要求1所述的减压系统，其特征在于，所述调节介质出口段(14)朝向流体的来向倾斜，且所述调节介质出口段(14)的出口端设置于靠近所述阀芯(13)的所述阀座(12)上。

3.根据权利要求1或2所述的减压系统，其特征在于，所述调节件(11)还包括与所述调节介质出口段(14)连通的第二冲洗阀(10)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的减压系统，其特征在于，所述调节介质为沥青质，所述沥青质的温度为180-220℃，所述沥青质在所述调节件的压力为20bar～30bar；

所述调节介质与来自所述高压分离器(1)中的热高分的流量之比为(0.8-1.2)：10。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的减压系统，其特征在于，所述阀座(12)的内空腔包括流体缩口段和流体扩口段，所述阀芯(13)的活动端与所述流体缩口段配合用于调节流量或关闭流体通道。

6.根据权利要求5所述的减压系统，其特征在于，所述减压件(5)的出口段(16)的轴向与所述减压件(5)的入口段(15)的轴向垂直设置，所述出口段(16)的轴向与所述低压分离器(8)的轴向夹角α为70-80度；

所述入口段(15)和所述出口段(16)的直径比不大于0.5。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的减压系统，其特征在于，

所述减压件(5)为两个以上，所述调节件(11)为两个以上且与所述减压件一一对应设置，所述减压件和所述高压分离器(1)之间设置有转向阀(3)，所述转向阀包括至少一个入口和两个以上出口，各所述出口与所述减压件一一对应设置。

8.根据权利要求7中任一项所述的减压系统，其特征在于，所述出口与所述减压件之间设置有第一切断阀(4)；

还包括第二切断阀(7)，所述第二切断阀(7)的入口与所述减压件(5)的出口连通，所述第二切断阀(7)的出口与所述低压分离器(8)连通，且所述减压件(5)的出口段(16)、所述第二切断阀(7)和所述低压分离器(8)的热低分入口段(17)同轴设置。

9.根据权利要求7所述的减压系统，其特征在于，相邻所述热低分入口段(17)之间的锐夹角不大于60°；

所述第一切断阀(4)的出口与所述减压件(5)的入口直接对接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的减压系统，其特征在于，还包括，

第一冲洗阀(9)，在所述转向阀(3)上连通设置，以冲洗所述转向阀内的杂质；

热障涂层和耐磨涂层，依次设置于所述高压分离器(1)至所述减压构件之间的连接管路、所述减压构件至所述低压分离器(8)之间的连接管路的内壁上、所述低压分离器(8)的内壁上。