DD202392A5

DD202392A5 - METHOD AND DEVICE FOR REDUCING THE PRESSURE OF A GRINDING SLUDGE

Info

Publication number: DD202392A5
Application number: DD82237966A
Authority: DD
Inventors: Carl D Ackerman
Original assignee: Pittsburgh Midway Coal Mining
Priority date: 1981-07-27
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1983-09-14
Also published as: WO1983000370A1; IL64771A0; ZA82269B; PL235246A1; EP0071320A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Druckes eines in hoher Temperatur u. hohem Druck fliessendem schleif. Schlammes sowie eine Anlage zur Durchduehrung dees verfahrens fuer die Anwendung in Kohlenverfluessigungsverfahren.Ziel der Erfindung ist,die abschleifende Wirkung des Schlammes auf die Verfahrensausruestung ohne gleichzeitg. minderung des Massendurchflusses u. der Schlammgeschw. zu minimieren. Erfindungsgemaess wird der Schlamm zwecks einer ersten Durchfuehrung durch eine erste Druckreduzierstufe durchgesetzt, die dafuer eingerichtet ist, einen aufgeschaeumten Schlammaustrag zu bilden. Danach wird der Schlamm unverzueglich in eine Abbremszones zwecks Verringerung der Geschwindigkeit u. der Schleifeigenschaften des geschaeumten Schlammes eingefuehrt u. anschliessend zwecks einer zweiten Druckverminderung durch ein zweites Druckreduzierventil durchgesetzt.The invention relates to a method for reducing the pressure of a high temperature u. high pressure flowing sanding. Sludge and a plant for Durchruehrung the method for use in Kohlenverflussessverfahren.Ziel the invention is the abrasive action of the sludge on the process equipment without simultaneous. Reduction of the mass flow rate u. the mud swarm to minimize. According to the invention, for the purpose of a first implementation, the sludge is passed through a first pressure reduction stage, which is designed to form a foamed up sludge discharge. Thereafter, the mud is immediately in a Abbremszones to reduce the speed u. the grinding properties of the foamed sludge introduced u. subsequently enforced by a second pressure reducing valve for the purpose of a second pressure reduction.

Description

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Verfahren zur Verminderung des Druckes eines schleifenden Schlammes . - Method of reducing the pressure of a grinding slurry. -

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Druckes eines in hoher Temperatur und hohen Druck fließenden schleifenden Schlammes sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for reducing the pressure of a flowing high temperature and high pressure abrasive slurry and a system for carrying out the method.

Die Erfindung wird angewandt in Kohleverflüssigungsverfahren für die Verfahrenssteuerung von Mehrphasen-Fließströmen* Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine verbesserte Methode und eine verbesserte Vorrichtung zur Druckminderung von Hochdruck-Schleifschlämmen.The invention is applied to coal liquefaction processes for process control of multiphase flow streams. More particularly, the present invention relates to an improved method and apparatus for pressure reduction of high pressure abrasive slurries.

Characteristic of the known technical solutions

Die vorliegende Erfindung bietet sich insbesondere für jene Verfahren an, in denen natürlich vorkommendes kohlen- _:stoffreiches Material mit hohem Asche- und Schwefelgehalt zu asche- und schwefelarmen Brennstoffen umgewandelt werden soll, wobei das vom Reaktor abfließende Medium Gase, Flüssigkeiten und abschleifende Feststoffe enthält. Lösungsmittelraffinierte Kohleverflüssigungsverfahren sind in den US-PS Ur. 4 159 238» 3 892 654, 3 884 796, 3 884 795, 3 884 794, 3 808 119 und 3 341 447 beschrieben worden.The present invention is particularly suitable for those methods in which naturally occurring _coal:-rich material having a high ash and sulfur to ash and sulfur fuels to be converted, wherein the effluent from the reactor medium gases, liquids and abrasive solids contains. Solvent refined coal liquefaction processes are described in US Pat. 4,159,238, 3,892,654, 3,884,796, 3,884,795, 3,884,794, 3,808,119 and 3,341,447.

Das US-PS Ir. 4 159 238 beschreibt die Trennung eines Produktschlammes aus einem Kohleverflüssigungsverfahren in zwei Komponenten. Die erste Komponente wird zu Verfahrensbeginn wiedereingesetzt, um als Schlamm zu dienen; dieser wiedereingesetzte Strom umfaßt Lösungsmittel, normalerweise aufgelöste Kohle und katalytischen Mineralrückstand· Der nicht wiedereingesetzte Anteil dieses Schlammes durchläuftThe US-Ir. 4,159,238 describes the separation of a product sludge from a coal liquefaction process into two components. The first component is reused at the beginning of the process to serve as sludge; this recycled stream comprises solvent, normally dissolved coal and catalytic mineral residue. The unused portion of this slurry passes through

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zwecks Trennung der Hauptprodukte des Prozesses einen atmosphärischen Fraktionierer.for the purpose of separating the main products of the process, an atmospheric fractionator.

Um die Trennung in zwei Ströme bei minimalen Verschleiß der Ausrüstung realisieren zu können, sollte der Schlammstrom annähernd atmosphärischen Druck aufweisen. Der Produktschlamm verläßt jedoch den oberhalb gelegenen Dampf-Flüssigkeits-Abscheider mit sehr hohem Druck und sehr hoher Temperatur. In der Vergangenheit ist der Schlammdruck dadurch vermindert worden, daß der Schlamm durch zwei oder mehr Druckabfallstufen hindurchgeleitet wurde. Dabei hat sich gezeigt, daß der Schlammstrom die Mehrstufen-Reduzierventile rasch abnutzt, um den Schaumabfluß vom Reduzierventil zu brechen, werden typischerweise nach jeder Reduzierstufe Gas/Flüssigkeits-Abscheidesysteme eingesetzt. Die Anlage zur Gasflüssigkeits-Ä^rbscheidung ist kostspielig, ihr Einsatz in einem Kohleverflüssigungsverfahren führt zu einigen Betriebsschwierigkeiten.In order to realize separation into two streams with minimal equipment wear, the mud stream should be at approximately atmospheric pressure. However, the product sludge leaves the upstream vapor-liquid separator at very high pressure and temperature. In the past, mud pressure has been reduced by passing the slurry through two or more stages of pressure drop. It has been found that the sludge stream rapidly wears down the multi-stage reducing valves to break the foam drain from the reducing valve, typically employing gas / liquid separation systems after each reduction stage. The plant for gas-liquid Ä ^r bscheidung is expensive, their use in a coal liquefaction process leads to some operational difficulties.

Die Betriebsschwierigkeiten und der hohe Kostenaufwand für das Hindurchleiten eines erosiven Schlammes durch ein Druckreduziersystem ist bereits schon von anderen vermerkt worden. So wird das Problem im US-PS Kr. 4 219 403 nach Bakako et al. vom 26. August 1980 angesprochen. Jenes Patent lehrt die Trennung des Reaktionsabflusses in flüssige und feste Bestandteile vor jeglicher Druckreduzierung. Somit würde der das Druckreduziersystem durchlaufende Strom keinerlei Schleifwirkung ausübende Teilchen mit sich führen. Das in ' jenem Patent offengelegte System eignet sich sehr gut in jenen Fällen, in denen der Strom der Reaktionsteilnehmer vollständig gereinigt wird und nur Teilmengen zum Wiedereinsatz in das System gelangen» In einem System aber, in dem ein Teil des Produktstromes ohne jegliche Reinigung wiedereingesetzt wird, würden die zusätzlichen Abscheidungs-The operational difficulties and the high cost of passing an erosive sludge through a pressure reducing system have already been noted by others. Thus, the problem is described in US Pat. No. 4,219,403 to Bakako et al. of 26 August 1980 addressed. That patent teaches separating the reaction effluent into liquid and solid components prior to any pressure reduction. Thus, the current passing through the pressure reduction system would not carry any abrasive particles. The system disclosed in that patent lends itself very well to those cases where the stream of reactants is completely purified and only partial amounts enter the system for reuse in a system where part of the product stream is reused without any purification would the additional deposition

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schritte die Gesamteffizienz des Systems verringern. Ziel der Erfindung reduce the overall efficiency of the system. Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Anlage, welche die obengenannten Yerfahrensmängel in wirksamer Weise überwinden und die abschleifende Wirkung des Schlammes auf die Yerfahrensausrüstung ohne gleichzeitige Minderung des Massedurchflusses und der Schlammgeschwindigkeit minimieren·The object of the invention is to provide a method and a plant which effectively overcome the abovementioned operating deficiencies and minimize the abrasive action of the sludge on the processing equipment without simultaneously reducing the mass flow rate and the sludge velocity.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fließeigenschaften eines hohe Temperatur und hohen Druck aufweisenden und schleifende Pestkörper enthaltenden Schlammes zu modifizieren, um die Behandlung des Schlammes bei reduziertem Druck zu erleichtern·It is an object of the present invention to modify the flow characteristics of high temperature, high pressure sludge containing high-pressure contaminants to facilitate treatment of the sludge under reduced pressure.

Insbesondere beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren das Durchsetzen des Schlammes durch eine erste Druckverminderungsstufe zwecks erster Druckredusierung zur Bildung eines schaumigen Schlammes; das unmittelbar darauffolgende Einleiten des geschäumten Schlammes in eine Abbremszone zwecks Verringerung der Geschwindigkeit und der Schleifeigenschaften des geschäumten Schlammes sowie schließlich das Durchsetzen des geschäumten Schlammes durch ein zweites Druckreduzierventil mit dem Ziel einer zweiten Druckverminderung·In particular, the method of the invention involves passing the slurry through a first depressurization stage for first pressure reduction to form a foamy slurry; the immediately subsequent introduction of the foamed sludge into a deceleration zone for the purpose of reducing the speed and the grinding properties of the foamed sludge, and finally passing the foamed sludge through a second pressure reducing valve with the aim of a second pressure reduction.

Das wünschenswerte Ergebnis wird durch das Hindurchleiten des Schlammes durch zwei aufeinanderfolgende Druckverminderungsstufen erreicht, welche beide hinsichtlich Bauweise und Größe dazu geeignet sind, die gewünschte Druckverminde-The desirable result is achieved by passing the slurry through two successive depressurization stages, both of which, in design and size, are suitable for achieving the desired pressure reduction.

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rung und Gasentwicklung zu bewerkstelligen. Die durch die erste Druckverringerungsstufe bewirkte Druckabsenkung sollte ausreichen, um genügend Gas zur Bildung eines homogenen Schaumes oder einer schaumigen Flüssigkeit, freizusetzen. Dieser Schaum bzw. diese schaumige Flüssigkeit sollte sich dann so verhalten, als ob nur eine Phase anstelle von drei Phasen vorliegt. Die beiden Druckverminderungsstufen sindtion and gas development. The pressure reduction caused by the first pressure reduction stage should be sufficient to release enough gas to form a homogeneous foam or frothy liquid. This foam or foamy liquid should then behave as if there were only one phase instead of three phases. The two pressure reduction stages are

(~ durch eine Abbremszone voneinander getrennt. In der Abbremszone wird die Geschwindigkeit des Schlammes, der sich auf Grund des entstandenen Gases in Gestalt eines Schaumes oder einer schaumigen Flüssigkeit befindet, verringert, um diesen aufgeschäumten Schlamm in einen im wesentlichen nichtturbulenten Fließstrom zu verwandeln, wenn dieser die zv/eite Druckverminderungsstufe erreicht. Es wird angenommen, daß die Geschwindigkeitsverringerung des geschäumten Schlammes eine Dissipation des Schlammes in einer dünnen Schicht in unmittelbarer Nachbarschaft der Wände der Abbremszone verursacht. Auf diese Weise kann das Gemisch ohne nachteilige Wirkung auf die Wandungen der Ausrüstung in die zweite Druckverminderungsstufe einfließen. Die Technik der vorlie- (~ Through a deceleration zone separated from each other. In the deceleration zone, the speed of the sludge, which is due to the gas produced in the form of a foam or frothy liquid is reduced to transform these foamed slurry in a substantially non-turbulent flow stream when It is believed that the velocity reduction of the foamed slurry causes the sludge to dissipate in a thin layer in the immediate vicinity of the walls of the deceleration zone, thus allowing the mixture to be applied to the walls of the equipment without adverse effect on the walls the second pressure reduction stage.

( genden Erfindung erlaubt auf diese Weise die Ausschaltung des normalen zwischen zwei Druckverminderungsstufen vorgefundenen Gas/Flüssigkeits-Abscheiders, ohne daß es dabei zu einer beeinträchtigenden Auswirkung auf die durchflossene Anlage kommt. (In this invention allows the elimination of the normal between two pressure reduction stages found gas / liquid separator, without causing a detrimental effect on the system through which it flows.

Eine in der erfindungsgemäßen Weise gebaute Anlage beinhaltet ein erstes Druckreduzier-Steuerventil zum Aufnehmen eines eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweisenden fließenden Schlammes sowie zur Realisierung einer Ent-· spannung dieses Schlammes auf einen mittleren Druck und damit zur Erzeugung von ausreichend Gas, um den Schlamm in einen bei oder nahe Schallgeschwindigkeit sich bewegenden Schaum bzw. eine derartige schaumige Flüssigkeit umzuwandeln·An apparatus constructed in accordance with the present invention includes a first pressure reducing control valve for receiving a high temperature and high pressure flowing sludge, and for releasing this sludge to an intermediate pressure and thereby generating sufficient gas to cause the sludge To convert sludge into a foaming or foaming liquid moving at or near

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Das erste Druckreduzierventil befindet sich in Fließverbindung mit einer Abbremssone. Die Abbremszone besitzt eine Ausgangsleitung, die mit einem zweiten Druckreduzierr-Steueryentil in Verbindung steht.The first pressure reducing valve is in fluid communication with a deceleration zone. The deceleration zone has an exit conduit communicating with a second pressure reducing control valve.

Wie bereits oben erwähnt, wird die Vorwärtsgeschwindigkeit des Schlammschaumes am Hals·des Ventils der ersten Stufe in der Abbremszone soweit reduziert, daß der Schlammfluß zumindest in dem unmittelbar an die Wandungen der Abbremszone sowie an die Äusgangsleitung aus der Abbremszone angrenzenden Gebiet im wesentlichen nichtturbulent ist, wodurch ein Schutzfilm hervorgerufen wird, der die Abrasion der Anlagenwandungen vermindert.As already mentioned above, the forward velocity of the mud foam at the neck of the first stage valve in the deceleration zone is reduced to such an extent that the mud flow is substantially non-turbulent at least in the region immediately adjacent to the walls of the deceleration zone and to the exit conduit from the deceleration zone. whereby a protective film is produced, which reduces the abrasion of the plant walls.

Aus der Abbremszone wird der aufgeschäumte Schlamm durch ein zweites Druckreduzier-Steuerventil hindurchgeleitet. Die Einlaßöffnung des Druckreduzier-Steuerventils der zweiten Stufe wird größer dimensioniert sein als das Ventil der ersten Stufe, um das gesteigerte Volumen des aufgeschäumten Schlammes aufnehmen zu können. Desgleichen werden Einlaß und Auslaß der zweiten Druckreduzierstufe in ihrer Größe derart bemessen sein, daß Massedurchfluß und Schlarnmgeschwindigkeit im wesentlichen dem Idassedurchfluß und der Schlammgeschwindigkeit am Einlauf der ersten Druckverminderungsstufe entsprechen·From the deceleration zone, the foamed sludge is passed through a second pressure reducing control valve. The inlet port of the second stage pressure reducing control valve will be sized larger than the first stage valve to accommodate the increased volume of foamed sludge. Likewise, the inlet and outlet of the second pressure reducing stage will be sized such that the mass flow rate and rate will substantially correspond to the idassed flow rate and the sludge rate at the inlet of the first pressure reduction stage.

Um es zusammenzufassen: Die erfindungsgemäße Anlage beinhaltet ein erstes Druckreduzier-Steuerventil, welches einen hohe Temperatur und hohen Druck aufweisenden fließenden Schlamm bei einem ersten Druckwert aufnimmt und ihn mit reduziertem Druck in Form eines geschäumten Schlammes wieder abgibt; sie beinhaltet weiter ein zweites Druckreduzier-Steuerventil unterhalb des ersten Reduzierventils zwecks Realisierung einer zweiten Druckverminderung; die Anlage be-To summarize, the plant of the present invention includes a first pressure reducing control valve which receives a high temperature and high pressure flowing slurry at a first pressure value and releases it at a reduced pressure in the form of a foamed slurry; it further includes a second pressure reducing control valve below the first reducing valve for realizing a second pressure reduction; the plant

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inhaltet schließlich eine Abbremszone mit einem in direkter PIießverbindung mit der Kiederdruckseite des genannten ersten Druckreduzier-Steuerventils stehenden Einlauf zwecks Aufnahme und Verminderung der effektiven Vorwärtsgeschwindigkeit des geschäumten Schlammes bei dem niedrigen Druck, wobei die Zone so gestaltet ist, daß der frisch einfließende geschäumte Schlamm direkt in den zuvor eingebrachten geschäumten Schlamm einfließt und wobei die Zone ferner so gestaltet ist, daß" der geschäumte Schlamm dem zweiten Druckreduzier-Steuerventii in geschäumtem Zustand zugeführt wird-Finally, it includes a deceleration zone having an inlet in direct peat connection with the low pressure side of said first pressure reducing control valve for receiving and reducing the effective forward velocity of the foamed sludge at the low pressure, the zone being designed so that the freshly flowing foamed sludge is discharged directly into the previously introduced foamed sludge and wherein the zone is further designed so that "the foamed sludge is supplied to the second pressure-reducing control valve in a foamed state-

Der Begriff Abbremszone, wie er in der vorliegenden Beschreibung und den Patentansprüchen gebraucht wird, ist so zu verstehen, daß damit eine Anlage gemeint ist, welche dergestalt konstruiert wurde, daß der durch das Druckreduzierventil der ersten Stufe in die Zone eingespritzte Schlamm als Schaum oder schaumige Flüssigkeit zunächst mit einem bereits vorhandenen Volumen an geschäumtem Schlamm und dann erst mit den Wandungen oder dem Boden der AbbremB-anlage in Berührung kommt· Auf diese Weise wird die kinetische Energie des eingespritzten Schlammes innerhalb eines wirbelnden, sich vermischenden Schlaminvolumens abgeleitet, anstatt im entgegengesetzten Fall direkt auf die Abbremsanlage selbst aufzutreffen.The term deceleration zone, as used in the present specification and claims, is to be understood to mean a plant constructed such that the sludge injected into the zone by the first stage pressure reducing valve is foamed or foamy Liquid first comes into contact with an existing volume of foamed sludge and then first with the walls or bottom of the scrubber. In this way, the kinetic energy of the injected sludge is dissipated within a swirling, intermingling sludge volume, rather than the opposite directly on the braking system itself.

Obwohl die Gasentwicklung bei der Druckverringerung sowie die sie begleitende Entwicklung eines Schaumes oder einer schaumigen Flüssigkeit die Viskosität des Schlammes verringern müßte $ bewegt sich das geschäumte Gemisch aus Schlamm und Gas mit einer gesteigerten scheinbaren Viskosität. Es wird angenommen - ohne daß damit der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung begrenzt werden soll -, daß diese gesteigerte scheinbare Viskosität des geschäumtenAlthough gas evolution in pressure reduction, as well as the concomitant development of a foam or frothy liquid, would reduce the viscosity of the slurry, the foamed mixture of slurry and gas will move with an increased apparent viscosity. It is believed - without thereby limiting the scope of the present invention - that this increased apparent viscosity of the foamed

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Gemisches aus Gas, Flüssigkeiten und Peststoffen irgendwie mit der verringerten Dichte in Beziehung steht, die aus dem Vorhandensein beträchtlicher Gasmengen in den in einem Kohleverflüssigungssystem anderweitig vorliegenden viskosen Flüssigkeiten resultiert. Diese erhöhte scheinbare Viskosität erlaubt es, die aufgeschäumte Mischung bei einer höheren zulässigen Geschwindigkeit durch die nachfolgenden Anlagenteile des Verfahrens zu bewegen, als dies anderweitig möglich wäre. Die schädliche Wirkung auf die nachfolgenden Anlagenteile, wie sie als Ergebnis der Schlamm-Schleifeigenschaften erkannt wurde, wird so nicht nur im wesentlichen ausgeschaltet, sondern die Lebensdauer der Anlage kann auch gesteigert werden.A mixture of gas, liquids and pesticides is somehow related to the reduced density resulting from the presence of substantial amounts of gas in the viscous fluids otherwise present in a coal liquefaction system. This increased apparent viscosity allows the foamed mixture to be agitated at a higher allowable rate through the subsequent plant parts of the process than would otherwise be possible. The detrimental effect on the subsequent parts of the plant, as recognized as a result of the mud-grinding properties, is thus not only substantially eliminated, but the life of the plant can also be increased.

Zu diesem wichtigen Vorteil kommt es, da der Schlammschaum bei annehmbaren Geschwindigkeiten bearbeitet werden kann, währenddessen der Stofffluß unmittelbar entlang der Anlagenwandungen in einem im wesentlichen nichtturbulenten Zustand verbleibt, da wahrscheinlich eine dünne Schicht des geschäumten Schlammes eine Dissipationswirkung ausübt und somit einen schützenden Film bildet, der sich mit geringerer Geschwindigkeit als der Strom in der Mitte der Leitungen bewegt.This important advantage occurs because the mud foam can be processed at acceptable rates while the flow of material remains immediately along the plant walls in a substantially non-turbulent state, probably because a thin layer of the foamed slurry exerts a dissipating effect and thus forms a protective film. which moves at a lower speed than the current in the middle of the lines.

Der Begriff zulässige Geschwindigkeit, wie er in der Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, soll jene akzeptable Maximalgeschwindigkeit bezeichnen, bei welcher der Schlamm durch das System bewegt werden kann, ohne daß es dabei zu unzulässiger Erosion an der technischen Anlage kommt. Darüber hinaus sollte es sich von selbst verstehen, daß die Schlammgeschwindigkeit innerhalb der Abbremszone nicht unter jenes STiveau absinken sollte, bei dem signifikante Mengen der festen Substanz aufhören, in Suspension zu verbleiben*The term permissible speed as used in the specification and claims is intended to indicate that maximum acceptable speed at which the sludge can be moved through the system without causing undue erosion of the equipment. Moreover, it should be understood that the sludge velocity within the deceleration zone should not fall below that level at which significant amounts of the solid substance cease to remain in suspension *

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Im erfindungsgemäßen "Verfahren gestaltet sich daher der Schlamm, der sich in der üblichen Weise dadurch bildet, daß ein Teil der unter erhöhtem Druck stehenden Flüssigkeit beim Passieren des Druckreduzierventils in die Gasphase übergeht, zu einem wesentlichen Aktivposten und durchaus nicht zu einem notwendigen Übel, wie dies bislang angenommen wurde. Auf Grund der im Vergleich zum Flüssigschlaunn höheren scheinbaren Viskosität des Schaumes kann dieser bei sehr viel geringerer Geschwindigkeit in der Abbremszone fließen, wobei er sich im wesentlichen einem nichtwirbeligen Fließzustand nähert, ohne daß es dabei zu ernsthaftem Austreten von Teilchen aus der Suspension kommt· Darüber hinaus wird beim Annähern des Schaumes an ein nichtturbulentes Fließen ein Schutzfilm aus Schlammflüssigkeit an den Innenwandungen der Durchflußleitungen und anderer Ausrüstungsteile gebildet werden, welcher den direkten Kontakt der abschleifenden Teilchen mit den metallischen Flächen wirksam hemmt. Bei sachgemäßer Verfahrenssteuerung und geeigneter Bauweise der technischen Anlage wird dieser Laminarströmung aufweisende dünne schützende Film aus nichtaufgeschäumter Flüssigkeit weiter bestehen bleiben, auch wenn die Geschwindigkeit zunächst stark verringert und danach wieder auf eine Geschwindigkeit gesteigert wird, welche höher liegt als jener Wert, bei dem sich die Laminarströmung im Verlauf der Geschwindigkeitsverminderung erstmals gebildet hatte·In the process of the present invention, therefore, the sludge which forms in the usual manner by passing some of the liquid under elevated pressure into the gas phase as it passes the pressure reducing valve becomes a substantial asset and certainly not a necessary evil such as Due to the higher apparent viscosity of the foam compared to the liquid slurry, it can flow in the deceleration zone at a much slower rate, substantially approaching a non-vortex flow state, without causing any serious leakage of particulate matter Suspension comes about. Moreover, as foam approaches non-turbulent flow, a protective film of mud liquid will be formed on the inner walls of the flow conduits and other equipment which will cause the abrasive particles to contact the metallic surfaces directly With proper process control and engineering design, this laminar flow thin protective film of non-foamed liquid will continue to exist even if the speed is first greatly reduced and then increased again to a speed higher than that the laminar flow had first formed in the course of the deceleration ·

Selbst wenn also die Geschwindigkeit des geschäumten Schlammes zu jener Geschwindigkeit zurückkehrt, die vor der ersten Druckreduzierstufe gegeben war. ja selbst wenn es bei entsprechenden Bedingungen zu einer noch höheren Geschwindigkeit kommt, dann wird es doch bei einem turbulenzreduzierten Fließen durch die nachfolgende Verfahrensanlage und damit der dazugehörigen Verringerung der Schleifwirkung bleiben. Das aus der Schaumerζeugung resultierende erhöhteSo even if the speed of the foamed sludge returns to the speed that existed before the first pressure reduction stage. yes, even if it comes with appropriate conditions to an even higher speed, then it will remain at a turbulence reduced flow through the subsequent process plant and thus the associated reduction of the abrasive effect. The increased from the Schaumerζeugung resulting increased

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Volumen kann durch Anpassen der volumetrischen Abmessungen der Anlage aufgefangen werden· Der Druckabfall bei jeder Stufe kann durch stromauf gelegene Pegelkontrollen reguliert und auf diese Weise in einer den Verfahrensgegebenheiten zuträglichen Weise zwischen den beiden Stufen automatisch aufgeteilt werden· Der Anteil des durch die einzelnen Ventile reduzierten Gesamtdruckabfalles kann durch eine Zweitoder Vorregelung zwischen den Ventilen eingestellt werden· Gleichzeitig kann die Gesamt-Durchflußmenge sowie die Verfahrensgeschwindigkeit eingehalten werden·Volume can be collected by adjusting the volumetric dimensions of the plant. The pressure drop at each stage can be regulated by upstream level controls and in this way automatically split between the two stages in a manner conducive to the process. The proportion of the total pressure drop reduced by the individual valves can be adjusted by a second or pre-regulation between the valves · At the same time, the total flow rate as well as the process speed can be maintained ·

In einer alternativen Verkörperung der erfindungsgemäßen Anlage kann die Abbremszone mit Hilfsmitteln zum Einleiten einer Ablöschflüssigkeit oder zur Einbeziehung eines Wärmeaustauschkühlers ausgerüstet werden· Für den Fachmann versteht es sich von selbst, daß derartige Modifikationen nur unter speziellen Systemgegebenheiten wünschenswert sein mögen, so etwa bei Bedarf einer gesonderten Kontrolle über Verfahrensvariable und Korrosionsverminderung· Im allgemeinen wird der mit einem Ablöschen oder Kühlen des Schlammstromes verbundene Energieverlust die Gesamteffizienz des Kohleverflüssigungssystems vermindern, er sollte daher nach Möglichkeit vermieden werden. Hinzu kommt, daß der Einsatz eines Wärmeaustauschers su Verstopfungen der Austauscherleitungen führen kann, da der Schlamm dazu neigt, in unterschiedlichen Raten abzukühlen«In an alternative embodiment of the system according to the invention, the deceleration zone may be provided with means for introducing a quench liquid or for incorporating a heat exchange cooler. It will be understood by those skilled in the art that such modifications may be desirable only under specific system conditions, such as a separate one Control of Process Variables and Corrosion Reduction Generally, the loss of energy associated with quenching or cooling of the sludge stream will reduce the overall efficiency of the coal liquefaction system, so it should be avoided wherever possible. In addition, the use of a heat exchanger can cause blockage of the exchanger lines, since the sludge tends to cool at different rates. "

Die genaue Konfiguration der im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Druckreduzierventile trägt keinen kritischen Charakter. Es sollte indes kein Zweifel darüber bestehen, daß es das Konzept der vorliegenden Erfindung erfordert, daß die volumetrischen Abmessungen des Ventils der zweiten Stufe größer sein müssen als jene des Ventils der ersten Stufe. Es sollte desweiteren davon ausgegangen wer-The exact configuration of the pressure reducing valves used in the present invention is not critical. However, there should be no doubt that the concept of the present invention requires that the volumetric dimensions of the second stage valve be greater than those of the first stage valve. Furthermore, it should be assumed

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den, daß sämtliche Ausrüstungsteile aus Werkstoffen bestehen müssen, die genügend Festigkeit besitzen, um den gegebenen Schleifeigenschaften des Schlammes widerstehen zu können.that all equipment must be made of materials which have sufficient strength to withstand the given grinding characteristics of the sludge.

Die genauen Abmessungen der erfindungsgemäßen Anlage sowie die für ihren Einsatz exakt anzuwendenden Betriebsparameter werden zum großen Teil durch das System diktiert werden, in welches die Anlage eingebaut werden soll. In der bevorzugten Verkörperung werden Anlage und Verfahren in einem integrierten Kohleverflüssigungs-Vergasungs-Prozeß eingesetzt werden, wie er im US-PS Kr. 4 159 238 beschrieben wurde. In jenem System wird pulverisierte Rohkohle mit einem Einspeis-Schlamm und dann mit Wasserstoff vermischt, bevor die Mischung in einen röhrenförmigen Vorwärmofen eingeleitet wird, in welchem die Kohle teilweise im wiedereingesetzten Lösungsmittel aufgelöst wird. Der vom röhrenförmigen Vorwärmofen abfließende Strom wird zur weiteren Reaktion an einen Lösebehälter abgegeben. Der Lösebehälter-Abfluß passiert ein Dampf/Flüssigkeits-Abscheidesystem. Der heiße Überkopf-Dampf strom wird durch einen Auslaß abgeführt, während ein_;; Flüssigdestillat durch einen anderen Abfluß vom Abscheider abgeführt wird. Der Schlammabfluß dieser ersten Dampf/Flüssigkeits-Abscheideanlage kann dann mit 'dem Ziel der Druckverringerung durch die Anlage der vorliegenden Erfindung geleitet werden. Ist der Druck erst.einmal reduziert, dann kann der Schlammstrom in zwei Komponenten aufgespalten werden, und zwar in eine für den Wiedereinsatz vorgesehene Komponente und in eine andere Komponente zur Abscheidung der Hauptprodukte des Verfahrens*The exact dimensions of the system according to the invention and the exact operating parameters to be used will be dictated to a large extent by the system into which the system is to be installed. In the preferred embodiment, equipment and processes will be employed in an integrated coal liquefaction gasification process as described in U.S. Patent No. 4,159,238. In that system, pulverized raw coal is mixed with a feed slurry and then with hydrogen before the mixture is introduced into a tubular preheating furnace in which the coal is partially dissolved in the re-used solvent. The effluent from the tubular preheating furnace stream is delivered to a dissolving tank for further reaction. The dissolution tank effluent passes through a vapor / liquid separation system. The hot overhead steam stream is discharged through an outlet while a _;; Liquid distillate is discharged through another drain from the separator. The mud effluent of this first vapor / liquid separation plant may then be passed through the plant of the present invention for the purpose of depressurizing. Once the pressure has been reduced, the sludge stream can be split into two components, a component intended for re-use and another component for separating the main products of the process.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail below by way of example.

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In der beiliegenden Zeichnung zeigen:In the attached drawing show:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Anlage unter Einbeziehung der erfindungsgemäßen Grundsätze.Figure 1 is a schematic representation of the system incorporating the principles of the invention.

Figur 2 die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage, wobei die Anlage mit dem Ziel modifiziert worden ist, den Schlammstrom in der Abbremszone abkühlen zu können»2 shows the schematic representation of the plant according to the invention, wherein the plant has been modified with the aim to be able to cool the sludge stream in the deceleration zone »

Bei dem in Figur 1 dargestellten SysAe^m handelt es sich um ein System mit einer Schlammaufbereitungsrate von 4 545 kg/ min, wobei der Schlamm bei 421 C mit 140 kg/cm aus einem stromauf gelegenen heißen Abscheider austritt, um in zwei Stufen auf 10,6 kg/cm reduziert zu werden» Die Anlage hat drei voneinander getrennte Zonent ein erstes Druckreduzierventil 10, eine Abbremszone 20 und ein zweites Druckreduzierventil 30. Die in üblichem Maße mit dem Fachgebiet vertrauten Personen werden erkennen, daß die Abmessungen der Vorrichtung, die Durchflußmengen, die Drücke und die Temperaturen, wie sie in der Beschreibung dargelegt werden, an einen speziellen Kohleverflüssigungs-Produktstrom von bestimmter Größe angepaßt sind· Der Anmelder geht davon aus, daß öeder Fachmann in der Lage-sein wird, die für einen Materialstrom mit annähernd bekannter Zusammensetzung erforderlichen Abmessungen, Durchflußmengen und Drücke zu berechnen sowie die Drücke zu ermitteln, bei denen genügend Gas freigesetzt wird, um einen Schaum oder eine schaumige Flüssigkeit zu bilden«The system shown in FIG. 1 is a system with a sludge treatment rate of 4,545 kg / min, with the sludge exiting an upstream hot trap at 421 C at 140 kg / cm to increase to 10 in two stages The system has three distinct zones t, a first pressure reducing valve 10, a braking zone 20 and a second pressure reducing valve 30. Persons of ordinary skill in the art will recognize that the dimensions of the device, the Flow rates, pressures and temperatures, as set forth in the specification, are adapted to a particular sized coal liquefaction product stream. Applicant believes that one skilled in the art will be able to design for a material stream having approximately known composition required to calculate flow rates and pressures and to determine the pressures at which sufficient gas is released to form a foam or foamy liquid

Das erste Druckreduzierventil 10 besitzt eine Einlaufleitung 11, einen Ventilmechanismus 12 und eine Auslaufleitung 13· Der Innendurchmesser der Leitung 11 muß bei seinem Eintreten in den Ventilmechanismus 12 groß genug sein, umThe first pressure reducing valve 10 has an inlet conduit 11, a valve mechanism 12 and an outlet conduit 13. The internal diameter of the conduit 11 must be sufficiently large as it enters the valve mechanism 12

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das Volumen des Schlammes in der gewünschten Durchflußmenge aufnehmen zu können· In dem zu beschreibenden System werden 4,53 sr/min Schlamm in einer Durchlaufgeschwindigkeit von 6,1 m/s aufbereitet» Die Querschnittsfläche der Öffnung zur Leitung 11 muß 0,012 m betragen, dies bedingt einen Innendurchmesser von ungefähr 12,7 cm. Der Typ des Ventilmechanismus 12, wie er im ersten Ventil 10 zur Reduzierung des Schlammdruckes eingesetzt wird, trägt in bezug auf die vorliegende Erfindung keinen kritischen Charakter. Als bevorzugter Ventilmechanismus 12 gilt ein Stumpfnadelventil mit einem Halsdurchmesser von 5 bis 7,6.cm.In the system to be described 4.53 sr / min of sludge are processed at a throughput speed of 6.1 m / s »The cross-sectional area of the opening to the line 11 must be 0.012 m, this conditionally has an inner diameter of about 12.7 cm. The type of valve mechanism 12 used in the first mud pressure reducing valve 10 is not critical to the present invention. As a preferred valve mechanism 12 is a truncated needle valve with a neck diameter of 5 to 7.6.cm.

Das Ventil der ersten Stufe wird in seiner Größe so bemessen sein, daß es einen Druckabfall auf 38,8 kg/cm bewirkt; dieser Druckabfall reicht aus, um genügend Gas freizusetzen und eine schaumige Flüssigkeit oder einen Schaum zu erzeugen« Beim Aufbau einer Verfahrensanlage für einen Strom mit unterschiedlicher Zusammensetzung ist das Ventil so zu dimensionieren, daß ein zur Erzielung eines Schaumes bzw· einer schaum' gen Flüssigkeit ausreichender Druckabfall gewährleistet wird· Wie bereits oben erläutert wurde, ist dann genügend Gas freigesetzt worden, wenn sich der Strom bei der in der gesamten Druckreduzieranlage herrschenden Strömungsgeschwindigkeit anschließend faktisch als einphasige Substanz verhält, obwohl er doch in Wirklichkeit drei Phasen enthält· Das Volumen der Flüssigkeit im Strom wird bei 4,53 m~Ymin im wesentlichen gleichbleiben· Da sich jedoch auf Grund des verringerten Druckes ein gewisser Teil des Schlammstromes, der beim erhöhten Druck als Flüssigkeit vorgelegen hatte, nunmehr in Gas verwandelt, wird das Gesamtvolumen des Stromes zunehmen«. Die beim Entspannen des Schlammes freiwerdende Gasmenge wird selbstverständlich von der Art des Schlammes abhängen· Ein an sehr flüchtigen Molekülen reicher Schlamm wird mehr Gas freisetzen als ein anThe first stage valve will be sized to cause a pressure drop to 38.8 kg / cm; this pressure drop is sufficient to release enough gas and produce a frothy liquid or foam. "In constructing a process plant for a stream of different composition, the valve should be sized so as to provide a sufficient foam to achieve a foam or foam As already explained above, sufficient gas has been released when the flow actually behaves as a single-phase substance at the flow velocity prevailing in the entire pressure reduction plant, although in reality it contains three phases Electricity will be essentially the same at 4.53 m ~ Ymin. However, because of the reduced pressure, some of the sludge stream, which had been present as a liquid at elevated pressure, now turns into gas, the total volume of the stream will increase. " The released while relaxing the repression m mes amount of gas will of course depend on the type of sludge · One of very volatile molecules rich mud will release more gas than one of

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nichtflüchtigen Molekülen reicher Schlamm» Die Auslaßöffnung 13 des ersten Ventils 10 führt direkt in die Abbremszone 20.non-volatile molecules rich sludge »The outlet opening 13 of the first valve 10 leads directly into the deceleration zone 20th

Der in die Abbremezone 20 eintretende Schlamm weist einen von HO kg/cm auf 3&»8 kg/cm verminderten Druck auf. Die Geschwindigkeit eines Schlammes, der durch ein Ventil der oben beschriebenen Art hindurchschießt, wird 30,48 m/s übersteigen und wahrscheinlich 152 m/s erreichen· Folglich wird der Schlamm in Gestalt eines Strahles aus Schaum oder schaumiger Flüssigkeit in die Abbremszone eintreten·The sludge entering the Abbremezone 20 has a reduced from HO kg / cm to 3 »8 kg / cm pressure. The velocity of a slurry passing through a valve of the type described above will exceed 30,48 m / s and probably reach 152 m / s. Consequently, the slurry will enter the deceleration zone in the form of a jet of foam or frothy liquid.

In dem hier beschriebenen System muß das Volumen der Abbremssone 20 groß genug sein, um ein zusätzliches Volumen von 6,7 nr/min an Gas aufnehmen zu können· Folglich muß die Abbremszone 20 groß genug sein, um ein zusammengefaßtes Volumen von 11,23 nr/min aufnehmen zu können· In der bevorzugten Verkörperung ist die Abbremszone 20 als ein geschlossener Zylinder 21 gestaltet, der an seiner Spitze in Wähe seiner Achse eine Einlaßöffnung vom ersten Ventil 10 aufweist· Der Zylinder 21 ist weit genug gebaut, so daß sich der Schaumstrahl um sich selbst drehen kann, wodurch die Schlammgeschwindigkeit in der Hähe der Wandungen einen Betrag von ungefähr 1,52 m/s annimmt* Es wird davon ausgegangen, daß ein kleiner Teil des Schaumes in der den Wandungen der Abbremszone 20 unmittelbar anliegenden Zone dissipiert« Diese dünne Schicht nichtturbulenten·Schlammes hebt die Erosion in beträchtlichem Maße auf· Die Fließeigenschaften des Schaumes verändern sich von einem sehr turbulenten Zustand am Ventilauslauf bis zu einem laminaren Strömungsverhalten bei der niedrigen Geschwindigkeit von 1,52 m/s»In the system described herein, the volume of the deceleration zone 20 must be large enough to accommodate an additional volume of 6.7 nr / min of gas. Thus, the deceleration zone 20 must be large enough to have a pooled volume of 11.23 nr to absorb / min · in the preferred embodiment the deceleration zone 20 is designed as a closed cylinder 21 having at its tip in Wähe its axis an inlet port of the first valve 10 · the cylinder 21 is made wide enough so that the foam beam It is believed that a small portion of the foam dissipates in the zone directly adjacent to the walls of the braking zone 20 thin layer of non-turbulent sludge significantly reduces erosion · The flow properties of the foam change from a very turbulent one condition at the valve outlet to a laminar flow behavior at the low speed of 1.52 m / s »

Im oben beschriebenen System muß der Innendurchmesser desIn the system described above, the inner diameter of the

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Zylinders 21 39»4 cm betragen, um den gewünschten Geschwindigkeit sr üekgang zu ermöglichen· Die Abbremszone 20 sollte groß genug sein, um einen signifikanten Geschwindigkeitsschwund zu gewährleisten; sinkt die Geschwindigkeit jedoch zu sehr ab, dann fallen beträchtliche Feststoffmengen aus dem Schlamm aus· Polglich sollte die Abbremszone 20 so dimensioniert werden, daß lediglich ein kleiner Teil der Festem stoffe aus der Suspension austritt. Dem Fachmann wird einleuchten, daß eine geringfügige Bildung von Feststoff in der Abbremszone 20 infolge einer geringfügigen Überdimensionierung der Abbremszone 20 besser ist als ein durch eine zu kleine Abbremszone hervorgerufener schädlicher Abrieb. Der Zylinder 21 muß lang genug sein, um das den Zylinder 21 durchlaufende Materialvolumen aufnehmen zu können.Cylinder 21 39 »4 cm to allow the desired speed • The deceleration zone 20 should be large enough to ensure a significant reduction in speed; However, if the speed decreases too much, then considerable amounts of solids will fall out of the sludge. In terms of polarity, the deceleration zone 20 should be dimensioned such that only a small part of the solids exit from the suspension. Those skilled in the art will appreciate that a slight formation of solids in the deceleration zone 20 due to a slight oversizing of the deceleration zone 20 is better than a harmful abrasion caused by a too slow deceleration zone. The cylinder 21 must be long enough to accommodate the volume of material passing through the cylinder 21.

Der Zylinder 21 ist desweiteren mit einer Ausgangsleitung ausgestattet, die von der der Zylinderspitze nähegelegenen Zylinderseite zum zweiten Druckreduzierventil 30 führt. Der Innendurchmesser dieser Ausgangsleitung 23 beträgt ungefähr 20,32 cm, um einen Fluß von 11,24 m/s bei einer Geschwindigkeit von. 6,1 m/s aufnehmen zu können·The cylinder 21 is further equipped with an output line leading from the cylinder tip near cylinder side to the second pressure reducing valve 30. The inner diameter of this exit conduit 23 is about 20.32 cm to a flow of 11.24 m / s at a speed of. 6.1 m / s ·

Die Geschwindigkeit des Schaumes kann von der sehr geringen Geschwindigkeit in der Abbremszone 20 auf die für den schaumigen Schlamm beim Zwischendruck zulässige Geschwindigkeit gesteigert werden· Diese zulässige Geschwindigkeit wird höher sein, wenn die Geschwindigkeit unter Verursachung einer Schaumdissipation in einer dünnen Schicht entlang der Anlagenwandungen auf einen sehr geringen Wert vermindert worden und so ein schützender Schlammfilm gebildet worden ist, daß also nicht nur eine Reduzierung auf eine vertretbare Geschwindigkeit direkt im Anschluß an die am Ventil-Austritt gegebene Schallgeschwindigkeit vorgenommen wurde. Wird die Geschwindigkeit von einem geringeren Betrag aus ge-The speed of the foam can be increased from the very low speed in the braking zone 20 to the speed allowed for the foamy slurry at the intermediate pressure. · This permissible speed will be higher if the speed is increased to cause foam loss in a thin layer along the plant walls has been reduced very low value and so a protective mud film has been formed, so that not only a reduction to a reasonable speed was made directly following the speed of sound given at the valve exit. If the speed is reduced from a smaller amount

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Bteigert, dann kann der oben beschriebene Wandungsfilm auch bei einer Geschwindigkeit aufrechterhalten werden, welche höher liegt als jene Geschwindigkeit, bei der sich nach Abbremsen aus der Schallgeschwindigkeit ein Wandungsfilm bildet. Da der Schlamm durch Leitung 23 in Gestalt eines Sehlammes mit nur mäßiger Turbulenz und einer im Vergleich zur eigentlichen Viskosität der Flüssigkeit viel höheren scheinbaren Viskosität hindurchtritt, kann eine Geschwindigkeit genutzt werden, die der Geschwindigkeit am Einlauf 11 sum ersten Druckreduzierventil 10 entspricht oder diese sogar übersteigt. Im beschriebenen Kohleverflüssigungsprozeß, bei dem es sich um einen lösungsmittelraffinierten Prozeß handelt» gilt eine Geschwindigkeit von 6,1 m/s als niedrig genug, um ein Brechen des Wandungsfilmes der FIießsubstanz zu vermeiden.Increasing, then the wall film described above can be maintained even at a speed which is higher than the speed at which forms a wall film after deceleration from the speed of sound. Since the sludge passes through line 23 in the form of a false dam with only moderate turbulence and a much higher apparent viscosity compared to the actual viscosity of the liquid, a speed can be used which corresponds to the speed at the inlet 11 sum first pressure reducing valve 10 or even exceeds , In the described coal liquefaction process, which is a solvent refined process, a velocity of 6.1 m / s is considered low enough to avoid breaking the wall film of the casting material.

Die Bauweise des Ventilmechanismus 32 für das zweite Druckreduzierventil 30 trägt im Rahmen der vorliegenden Erfindung keinen kritischen Charakter. .In der bevorzugten Verkörperung indes handelt es sich bei dem Ventilmechanismus 32 um ein Stumpfnadelventil mit einem Halsdurchmesser, der dem·Halsdurchmesser des Ventilmechanismus 12 des ersten Druckreduzierventils 10 annähernd entspricht oder diesen sogar leicht übersteigt. Der Schlammstrom, der das zweite Druckreduzierventil 30 mit einem Druck von 38,80 kg/cm- betrifft, verläßt es mit einem reduzierten Druck von 10,6 kg/cm . Die Ausgangsleitung 33 für das zweite Druckreduzierventil 30 muß geräumig genug gebaut sein, um das auf Grund der weiteren Gasfreisetzung aus dein Flüssigschlamm gesteigerte Volumen beherbergen zu können. Im beschriebenen System wird sich das Flüssigkeitsvolumen im Strom nach Durchlaufen des zweiten Druckreduzierventils 30 auf 4,23 nr/min vermindern. Gleichzeitig erhöht sich das Gasvolumen auf der stromab gelegenen Seite des zweiten Druckreduzierventils 30 aufThe construction of the valve mechanism 32 for the second pressure reducing valve 30 is not critical in the context of the present invention. In the preferred embodiment, however, the valve mechanism 32 is a truncated needle valve having a neck diameter that approximates or even slightly exceeds the neck diameter of the valve mechanism 12 of the first pressure reducing valve 10. The mud stream, which affects the second pressure reducing valve 30 at a pressure of 38.80 kg / cm 2, leaves it at a reduced pressure of 10.6 kg / cm. The outlet line 33 for the second pressure reducing valve 30 must be spacious enough to accommodate the increased volume of liquid sludge due to further gas release. In the system described, the volume of liquid in the stream will decrease to 4.23 nr / min after passing through the second pressure reducing valve 30. At the same time, the gas volume increases on the downstream side of the second pressure reducing valve 30

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22,95 m /min. Dementsprechend maß der Innendurchmesser der Ausgangsleitung 33 69,9 cm betragen, um dieses Substanzvolumen bei einer Durchflußgeschwindigkeit von 1,5 m/s aufnehmen zu können·22.95 m / min. Accordingly, the inner diameter of the output line 33 measured 69.9 cm in order to accommodate this substance volume at a flow rate of 1.5 m / s ·

In der bevorzugten Verkörperung wird die Öffnung der zwei Ventile 10 und 30 durch einen Regulator 40 gesteuert, der beide Öffnungen automatisch auf Veränderungen der Fließbedingungen oberhalb der Druckreduzieranlage einstellt. Zusätzlich kann der Anteil jedes einzelnen Ventils am Gesamt-Druckabfall durch einen Kompensator 41 eingestellt werden. Es kann Fälle geben, in denen es nicht wünschenswert ist, den. Druckabfall gleichmäßig auf die beiden Stufen aufzuteilen. So ist es beispielsweise möglich, daß ein Schlamm mit nichtflüchtigen Bestandteilen einen sehr großen Druckabfall in der ersten Stufe benötigt, um ausreichend Gas zur Bildung einer schaumigen Flüssigkeit freisetzen zu können· Demgegenüber kann es in einem System mit großem Anteil an flüchtigen Komponenten wünschenswert sein, in der ersten Stufe nur einen kleinen Druckabfall zu realisieren und damit die Lebensdauer des ersten Ventils zu erhöhen.In the preferred embodiment, the opening of the two valves 10 and 30 is controlled by a regulator 40 which automatically adjusts both openings for changes in flow conditions above the pressure reducing plant. In addition, the proportion of each individual valve to the total pressure drop can be adjusted by a compensator 41. There may be cases in which it is not desirable to. Distribute pressure drop evenly over the two stages. For example, it is possible for non-volatile matter sludge to require a very large pressure drop in the first stage to release enough gas to form a frothy liquid. In contrast, in a system having a high proportion of volatile components, it may be desirable to have the first stage to realize only a small pressure drop and thus increase the life of the first valve.

In einer alternativen Verkörperung kann die Abbremszone mit dem Ziel der Einführung einer Ablöschflüssigkeit modifiziert werden. Bei einer solchen Modifikation wird die Ablöschflüssigkeit durch den in Figur 2 gezeigten Einlauf 24 eingeführt. Zu den geeigneten Ablöschflüssigkeiten würden Wasser bei 26,7 ⁰C und Schweröl bei 93 ⁰C gehören. Der Einsatz von öl als Ablöschflüssigkeit in einer Durchflußmenge von 0,94 irr/min würde sich nachteilig in bezug auf die Ventilgröße auswirken, da sich das Flüssigkeitsvolumen auf 5,46 nr/ min vergrößern würde, während sich das Gasvolumen auf 7,1 m/min steigern würde. Die Verwendung von Wasser als Ablöschflüssigkeit würde das Dampfvolumen nur geringfügigIn an alternative embodiment, the deceleration zone may be modified for the purpose of introducing a quenching fluid. In such a modification, the quenching liquid is introduced through the inlet 24 shown in FIG. Suitable Ablöschflüssigkeiten water would include at 26.7 ⁰ C and heavy oil at 93 ⁰ C. The use of oil as a quenching fluid in a 0.94 irr / min flow rate would be detrimental to valve size as the fluid volume would increase to 5.46 nr / min while the gas volume would increase to 7.1 m / min. min would increase. The use of water as the quenching liquid would only slightly increase the vapor volume

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erweitern, dies würde sich, auch nicht auf--die. Ventil---und Leitungsgrößen auswirken· Der Einsatz irgendwelcher Ablöschflüssigkeiten würde indes nur aus speziellen Gründen wie etwa aus Gründen der Korrosionsverringerung oder der Prozeßsteuerung wünschenswert sein· Der mit dem Einsatz einer Ablöschflüssigkeit verbundene Energieverlust schmälert die Gesamteffizienz des Verfahrens. Polglich würde in der bevorzugten Verkörperung keine Ablöschflüssigkeit verwendet werden·expand, this would not, even on - the. However, the use of any quenching fluids would be desirable only for special reasons, such as for reasons of corrosion reduction or process control. The energy loss associated with the use of a quenching fluid reduces the overall efficiency of the process. However, in the preferred embodiment, no quenching liquid would be used.

Eine weitere alternative Verkörperung erfordert die Modifikation der von der Abbremszone 20 zum zweiten Druckreduzierventil 30 führenden Auslaßleitung 23· In dieser Verkörperung ist die Austrittsleitung mit einem Wärmeaustauscher 25 ausgerüstet, um den Schlamm abzukühlen, wenn er' durch die Austrittsleitung 23 hindurchtritt. Die bevorzugte Verkörperung indes sieht auf Grund der mit Wärmeaustauschern verbundenen Betriebsschwierigkeiten keinen Wärmeaustauscher 25 vor. Beim Betreiben der Anlage neigen Wärmeaustauscher dazu, die Flüssigkeit ungleichmäßig abzukühlen. Dies kann zu Leitungsverstopfungen führen·A further alternative embodiment requires the modification of the discharge line 23 leading from the deceleration zone 20 to the second pressure reducing valve 30. In this embodiment, the discharge line is equipped with a heat exchanger 25 to cool the sludge as it passes through the discharge line 23. The preferred embodiment, however, does not provide a heat exchanger 25 due to the operational difficulties associated with heat exchangers. When operating the system heat exchangers tend to cool the liquid unevenly. This can lead to clogging ·

Bei Betrieb der Anlage treten 4,53 m /min Schlamm mit einem Druck von 140 kg/cm in das erste Druckreduzierventil ein. Auf der liederdruckseite des Druckreduzierventils 10 weist der Strom einen Druck von 38,8 kg/cm , eine sich der Schallgeschwindigkeit nähernde Geschwindigkeit,.ein Flüssigkeit svolumen von 4,53 nr/min und ein Gasvolumen von 6,71 m/ min auf. Der-Schlamm erreicht .die Abbremszone 20 als Strahl von Schaum oder schaumiger Flüssigkeit. In der Abbremszone 20 kommt der eintretende Strom zunächst mit einem anderen Schlamm in Berührung, so daß die Y/irbelbewegung des Schlammes eher durch schon vorhandenen Schlamm als durch die Wandungen der Abbremszone 20 aufgenommen werden wird.When operating the system, 4.53 m / min of sludge enter the first pressure reducing valve at a pressure of 140 kg / cm. On the liederdruckseite of the pressure reducing valve 10, the current has a pressure of 38.8 kg / cm, a speed approaching the speed of sound, a liquid s volume of 4.53 nr / min and a gas volume of 6.71 m / min. The mud reaches the deceleration zone 20 as a jet of foam or frothy liquid. In the deceleration zone 20, the incoming stream initially comes into contact with another sludge, so that the sludge movement will be absorbed by already existing sludge rather than by the walls of the deceleration zone 20.

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Nahe den Wandungen der Abbremszone 20 verringert sich die Geschwindigkeit der Mischung auf 1,52 m/B. Der Überlauf aus der Abbremszone 20 geht über Leitung 23 ab. Dieser abfließende Strom passiert das zweite Druckreduzierventil 30 in einer Geschwindigkeit von 6,1 m/s und-verläßt dieses Ventil .Near the walls of the braking zone 20, the speed of the mixture decreases to 1.52 m / B. The overflow from the braking zone 20 goes off via line 23. This effluent passes through the second pressure reducing valve 30 at a speed of 6.1 m / s and exits this valve.

mit einem Druck von 10,6 kg/cm . Nachdem der Druck vonwith a pressure of 10.6 kg / cm. After the pressure of

2 22 2

HO kg/cm auf 10,6 kg/cm abgesenkt worden ist, hat sich das Volumen·der das System passierenden Flüssigkeit auf 3,4 nr/min verringert, während sich das Volumen des das System passierenden Gases auf 22,6 nr/min gesteigert haben wird.HO kg / cm has been lowered to 10.6 kg / cm, the volume of the liquid passing through the system has decreased to 3.4 nr / min while the volume of the gas passing through the system has become 22.6 nr / min will have increased.

Wenn auch die obige Beschreibung auf eine Anlage mit nur zwei durch eine Abbremszone verbundene Druckreduzierventile begrenzt worden ist, so umschließt die vorliegende Erfindung doch auch Systeme, in denen mehrere Druckreduzierventile in Reihe hintereinander angeordnet und jeweils durch dazwischenliegende Abbremszonen miteinander verbunden sind. Zum Zwecke der Illustration und Erläuterung ist die vorangegangene Beschreibung auf die insbesondere bevorzugte Verkörperung ausgerichtet worden. Dem Fachmann indes wird klar sein, daß viele Modifikationen und Abänderungen der dargelegten Vorgehensweise möglich sind, ohne daß damit von Geltungsbereich und Geist der Erfindung abgewichen wird. Dem Anmelder.ist daran gelegen, daß die folgenden Patentansprüche in einer Weise interpretiert werden, welche alle derartigen Modifikationen und Variationen einbezieht.Although the above description has been limited to a plant having only two pressure reducing valves connected by a braking zone, the present invention also encompasses systems in which a plurality of pressure reducing valves are arranged in series one behind the other and interconnected by intermediate braking zones. For purposes of illustration and explanation, the foregoing description has been directed to the most preferred embodiment. However, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and variations of the methodology set forth are possible without departing from the scope and spirit of the invention. It is the intention of the applicant that the following claims be interpreted in a manner that incorporates all such modifications and variations.

Claims

237966 1 15.9.1982 AP B 01 J / 237 966/1 60 362/18 BrfindungsanBpruch

1. Method for. Reducing the pressure of a grinding slurry flowing at high temperature and pressure, the sludge being passed through a first pressure reducing stage for a first reduction in pressure, characterized in that:

the pressure reducing stage (10) is adapted to form a foamed sludge discharge;

the foamed sludge is immediately introduced to a deceleration zone (20) for the purpose of reducing the speed and the grinding characteristics of the foamed sludge; and

the foamed sludge is thereafter enforced by a second pressure reducing valve (30) for a second pressure reduction.

2. Method according to item 1, characterized in that the flow of the foamed sludge into the deceleration zone (20) is controlled in such a way that freshly injected foamed sludge flows directly into previously injected foamed sludge.

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the exhaust zone (20) includes output pipe (23) adapted to supply foamed sludge to the second pressure reducing control valve (30) at a rate greater than the velocity of the foamed sludge immediately along the walls (21) of the braking zone (20) flows.

Method according to item 1 or 2, characterized in that the velocity of the foamed sludge flowing through the deceleration zone (20) is reduced and controlled so as to maintain a wall film for protecting the walls (21) of the deceleration zone (20).

4. Method according to item 1 or 2, characterized by

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that

the velocity of the foamed sludge flowing through the deceleration zone (20) is reduced and controlled so as to maintain a wall film for protecting the walls (21) of the deceleration zone (20);

the foamed sludge is discharged from the deceleration zone (20) at an increased rate into a discharge line; and

the foamed sludge is then supplied to the second pressure reducing valve (30)

5. The method according to item 1, 2 or 4, characterized in that the sludge consists of solid carbonaceous material in a hydrocarbon solvent.

6. The method of item 1, 3 or 4 »characterized in that the freshly injected foamed sludge reaches the deceleration zone (20) approximately at the speed of sound.

7 Π ^ C
< / Μ H π

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Sludge at a lower pressure, characterized in that

the first pressure reducing control valve (10) is adapted to form a foamed sludge discharge;

the system includes a second pressure reducing control valve (30) located downstream of the first pressure reducing control valve (10) for realizing a second pressure reduction; and

the system includes a deceleration zone (20) having an inlet port in direct flow communication with the pen pressure side (13) of said first pressure reducing control valve (10) for receiving and reducing the effective forward velocity of the foamed sludge flow at the reduced pressure is designed so that the freshly injected foamed sludge flows directly into the previously injected foamed sludge and wherein the system is further designed so that the foamed sludge is supplied to the second pressure-reducing control valve (30) in a foamed state

Process according to item 1 or 2, characterized in that the flow of the foamed sludge in the deceleration zone (20) is controlled in such a way that it behaves non-turbulently on the walls (21) of the deceleration zone (20).

.8th. Control means for depressurizing a flowing and abrasive action slurry with a first pressure reducing control valve to receive a high temperature, high pressure sludge at a first pressure and to deliver the same

Installation according to item 8, characterized in that the braking zone (20) is designed in such a way that the foamed sludge immediately adjacent to the walls (21) of the braking zone (20) is essentially non-turbulent.

10. Plant according to item 9, characterized in that they are in direct flow communication with the discharge opening

11. Plant according to item 8, 9 or 10, characterized in that. Auxiliaries are present in order to cool the foamed sludge flowing out of the first pressure-reducing control valve (10).

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