DD247387A1

DD247387A1 - DEVICE FOR PRESSURE RELIEF OF GAS-LOADED AND / OR SOLID-CONTAINING FLUIDS

Info

Publication number: DD247387A1
Application number: DD28873686A
Authority: DD
Inventors: Rainer Syrbe; Gert Rosenkranz; Peter Kunze; Martin Perrin; Werner Knobbe
Original assignee: Grotewohl Boehlen Veb
Priority date: 1986-04-03
Filing date: 1986-04-03
Publication date: 1987-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entspannung unter hohem Druck stehender gasbeladener und/oder feststoffhaltiger Fluessigkeiten, insbesondere von Oelen, Kohle-Oel-Suspensionen sowie Hydrier- und Destillationsrueckstaenden. Erfindungsgemaess wird dies durch entgegengesetzt geleitete Fluessigkeitsteilstroeme erreicht, die ihre kinetische Energie in einer Prallzone durch Impulsaddition abbauen, wobei ein Aufschlag auf feste Prallflaechen weitgehend vermieden wird.The invention relates to a device for the relaxation under high pressure gas laden and / or solids-containing liquids, in particular of oils, coal-oil suspensions and hydrogenation and Destillationsrueckstaenden. According to the invention, this is achieved by oppositely directed liquid partial streams, which reduce their kinetic energy in a baffle zone by impulse addition, with an impact on solid baffles being largely avoided.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entspannung unter hohem Druck stehender gasbeladener und/oder feststoffhaltiger Flüssigkeiten, insbesondere von Ölen, Kohle-Öl-Suspensionen sowie Hydrier- und Destillationsrückständen. Sie ist vorzugsweise in Prozessen der Kohleveredlung und der chemischen Industrie anwendbar, wie z. B. in Hydrieranlagen, Druckgaswäschen und anderen Anlagenbereichen, in denen Systeme zur Entspannung von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten erforderlich sind. Die Erfindung eignet sich auch besonders für kleinere Anlagen oder Teilsysteme mit geringem oder diskontinuierlichem Volumenstrom.The invention relates to a device for the relaxation under high pressure gas laden and / or solids-containing liquids, in particular of oils, coal-oil suspensions and hydrogenation and distillation residues. It is preferably applicable in processes of coal refinement and the chemical industry, such as. As in hydrogenation, scrubbing and other plant areas where systems for the relaxation of high pressure liquids are required. The invention is also particularly suitable for smaller systems or subsystems with low or discontinuous volume flow.

Characteristic of the known technical solutions

Zur Druckentspannung von Flüssigkeiten mitteilweiser Rückgewinnung der Entspannungsenergie werden Entspannungsmaschinen eingesetzt. Die Entspannungsmaschinen verlangen eine möglichst kontinuierliche Zuführung der zu entspannenden Flüssigkeit. Nachteilig ist, daß zur Beherrschung des Gas- und Feststoffanteiles ein erheblicher Aufwand an Vorschalt-, Neben- und Steueranlagen, Einsatz von Pendelflüssigkeit u.a. Maßnahmen erforderlich sind.Relaxation machines are used for the pressure release of liquids with partial recovery of the relaxation energy. The relaxation machines require as continuous as possible a supply of the liquid to be relaxed. The disadvantage is that for controlling the proportion of gas and solids a considerable amount of ballast, auxiliary and control systems, use of shuttle fluid u.a. Measures are required.

Weiterhin können zur Druckentspannung von Flüssigkeiten Spezialarmaturen mit mehrstufiger Entspannung, wie z. B.Furthermore, for pressure relief of liquids special valves with multi-stage relaxation, such as. B.

Kaskadenventile und Drosselstrecken, eingesetzt werden. Für feststoff haltige Flüssigkeiten ist diese Lösung nur bedingt anwendbar, da sich als Nachteil, insbesondere an den Drossel- und Umlenkstellen dieser Armaturen, ein extremer erosiver Verschleiß ergibt, der zu einer starken Reduzierung der Standzeit führt.Cascade valves and throttle lines, are used. For liquids containing solids, this solution is only conditionally applicable, as a disadvantage, especially at the throttling and deflection of these valves, an extreme erosive wear results, which leads to a strong reduction in tool life.

Speziell in Bereichen der Hochdruckhydrierung wurden bis Mitte der fünfziger Jahre Drosselventile, sogenannte Patronenventile, zur Entspannung u.a. feststoffhaltiger Medien eingesetzt. Dabei wurde in einem einstufigen Drosseiquerschnitt die gesamte potentielle Energie in kinetische Energie umgesetzt. Der Abbau dieser kinetischen Energie erfolgte in einem dem eigentlichen Ventil nachgeordneten Rohr, an dessen Ende ein Prallstück angesetzt war. Als Nachteil war zu verzeichnen, daß dieses Prallstück einer erheblichen statischen und abrasiven Belastung, insbesondere durch Kavitation, ausgesetzt war, da auf der relativ kleinen Fläche die gesamte kinetische Energie umgesetzt werden mußte.Especially in areas of high-pressure hydrogenation until the mid-fifties throttle valves, so-called cartridge valves, to relax u.a. solids-containing media used. The entire potential energy was converted into kinetic energy in a one-step Drosseiquerschnitt. The degradation of this kinetic energy was carried out in a pipe downstream of the actual valve, at the end of a baffle piece was attached. A disadvantage was that this baffle piece of a considerable static and abrasive stress, in particular by cavitation, was exposed, since on the relatively small area, the entire kinetic energy had to be implemented.

In DD 211844 wird vorgeschlagen, den Entspannungsvorgang in einem Drosselventil bei Einsatz feststoffhaltiger Produkte dadurch zu verbessern, daß durch Verwendung eines Stößels, der in einer Bohrung des Ventilkegels geführt wird und in die Düsenbohrung eintaucht, Versetzungen aus der Düsenbohrung entfernt werden können.In DD 211844 it is proposed to improve the relaxation process in a throttle valve when using solids-containing products characterized in that dislocations can be removed from the nozzle bore by using a plunger which is guided in a bore of the valve cone and dips into the nozzle bore.

Aus dieser Lösung ergibt sich eine Erhöhung der Betriebssicherheit beim Einsatz des Drosselentspannungsventiles für feststoffhaltige Produkte. Eine Verlängerung der Standzeit oder eine Verbesserung des Verschleißverhaltens im Prallbereich des entspannten Produktes sind nicht Gegenstand dieses Lösungsvorschlages.From this solution results in an increase in reliability when using the throttle relief valve for solids-containing products. An extension of the service life or an improvement of the wear behavior in the impact area of the relaxed product are not the subject of this proposed solution.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Entspannung unter hohem Druck stehender feststoffhaltiger und gasbeladener Flüssigkeiten zu entwickeln, die die Nachteile der vorgenannten Lösungen wesentlich vermindert und insbesondere eine höhere Standzeit aufweist.The aim of the invention is to develop a device for the relaxation under high pressure solids-containing and gas-laden liquids, which substantially reduces the disadvantages of the aforementioned solutions and in particular has a longer service life.

Explanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, bei der ein Energieabbau der unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit erreicht wird, ohne daß ein intensiver Wandkontakt erfolgt und die erosive Belastung von Prallflächen weitgehend vermieden wird.The technical problem that is solved by the invention is to develop a device in which an energy dissipation of the liquid under high pressure is achieved without an intensive wall contact occurs and the erosive load of baffles is largely avoided.

Features of the invention

Die technische Aufgabe wird dadurch gelöst, daß durch Nutzung des Prinzips der Addition von im Betrag etwa gleichgroßenThe technical problem is solved by using the principle of the addition of about the same size in the amount

Impulsen entgegengesetzter Flüssigkeitsströme ein Energieabbau erreicht wird, ohne daß primär ein Aufschlag auf eine festePulses of opposite fluid streams energy reduction is achieved without primarily an impact on a solid

Prallfläche erfolgt. Dazu wird die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit auf Teilströme aufgeteilt und über entsprechendBaffle takes place. For this purpose, the high-pressure liquid is divided into partial streams and over accordingly

gerichtete Düsen so gegeneinander geleitet, daß sich zwischen den Düsenköpfen eine Prallzone ausbildet, in der der Abbau der kinetischen Energie erfolgt.directed nozzles directed against each other so that forms a baffle zone between the nozzle heads, in which the degradation of kinetic energy occurs.

In Analogie dazu kann sich diese Prallzone auch innerhalb eines Düsenkranzes oder einer Ringspaltdüse ausbilden.By analogy with this, this baffle zone can also form within a nozzle ring or an annular gap nozzle.

In der Prallzone erfolgt eine intensive Zerkleinerung der mitgeführten Feststoffpartikel und ein rasches Entweichen eines großen Teils der in der Flüssigkeit gelösten Gase. Zur unmittelbaren Abführung dieser Entspannungsgase sind im Oberteil desIn the baffle zone, an intensive comminution of the entrained solid particles and a rapid escape of a large part of the dissolved gases in the liquid. For the immediate discharge of this relaxation gases are in the upper part of the

Entspannungsgehäuses die Öffnungen zu den Entgasungskanälen angeordnet.Relaxation housing arranged the openings to the degassing.

Um für den in der Prallzone entstehenden Restimpuls eine definierte Hauptrichtung zu erhalten und um bei zeitweiligenIn order to obtain a defined main direction for the residual pulse arising in the impact zone and at temporary

Unregelmäßigkeiten im Strömungsverlauf eine Beschädigung der jeweils gegenüberliegenden Düsenköpfe zu vermeiden,Irregularities in the flow to avoid damaging the opposite nozzle heads,

werden die Düsen zweckmäßigerweise so angeordnet, daß die entgegengesetzt liegenden Strömungsachsen bzw. -ebenenthe nozzles are suitably arranged so that the opposite flow axes or planes

einen nach unten gerichteten stumpfen Winkel von vorzugsweise 135 bis 160 Grad bilden. Zur Aufnahme des Restimpulses dient das in der im Unterteil des Entspannungsgehäuses angeordneten Sumpfwanne befindliche Bad der entspannten Flüssigkeit. Die seitlich angeordneten Überlauföffnungen dienen zur Standhaltung dieses Bades und zum Ablauf des entspannten Produktes. Im Boden- und Seitenbereich der Sumpfwanne ist eine verschleißfeste Auskleidung angebracht, um bei einem eventuellenform a downward obtuse angle of preferably 135 to 160 degrees. To accommodate the residual pulse located in the arranged in the lower part of the relaxation housing sump tray bath of the expanded liquid is used. The laterally arranged overflow openings serve to maintain this bath and to drain the relaxed product. In the bottom and side of the sump tray a wear-resistant lining is attached to a possible

Durchschlagen des Restimpulses eine Beschädigung dieser Bereiche zu vermeiden. Sofern sich in der SumpfwanneBreaking through the residual pulse to avoid damage to these areas. Unless in the sump tray

Absetzungen der in der Flüssigkeit mitgeführten Feststoffe ergeben, dienen diese vorteilhaft als zusätzlicher Schutz desDeposition of the entrained solids in the liquid, these serve advantageously as additional protection of the

Bodenbereiches.Floor area.

Der besondere Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß der Abbau der kinetischen Energie der Flüssigkeit in einer sichThe particular advantage of this device is that the degradation of the kinetic energy of the liquid in a

zwischen den Flüssigkeitsströmen selbst ausbildenden Prallzone und nicht wie bei bisher bekannten Lösungen auf einer festen Prallfäche vollzieht. Damit ist im primären Prallbereich ein Materialabtrag durch Abrasion und Kavitation ausgeschlossen,between the liquid streams self-forming impact zone and does not take place as in previously known solutions on a solid impact surface. This eliminates abrasion and cavitation in the primary impact area.

wodurch eine relativ hohe Standzeit dieser Vorrichtung erreicht wird.whereby a relatively long service life of this device is achieved.

Ein weiterer Vorteil gegenüber herkömmlichen Drosselventilen besteht darin, daß ein wesentlicherTeil des Entspannungsgases in der Prallzone freigesetzt und unmittelbar am Entstehungsort abgeführt wird.Another advantage over conventional butterfly valves is that a substantial portion of the flash gas is released in the baffle zone and discharged directly at the point of origin.

Die mengen- und schwingungsmäßige Belastung der Produktableitungen wird dadurch verringert. Da dasThe volume and vibration load on the product leads is thereby reduced. Since that

Entspannungsgehäuse weitgehend mit flüssigkeitsgefüllten Räumen umgeben ist, erfolgt eine optimale Abschirmung desin der Prallzone entstehenden Lärms.Relaxation housing is largely surrounded with liquid-filled spaces, there is an optimal shielding of the resulting in the baffle noise.

embodiment

Anhand eines Beispiels und einer Zeichnung soll die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert werdenReference to an example and a drawing, the device according to the invention will be explained in more detail

Ein gasbeladener Heißabscheiderrückstand aus einem Kohlehydrierprozeß mit den Parametern A gas laden hot separator residue from a coal hydrogenation process with the parameters

Mengenstromstream 7,76 t/h7.76 t / h FeststoffanteilSolids 2,45 t/h ώ, 33,4%2.45 t / h ώ, 33.4% Anteil gelöster GaseProportion of dissolved gases 0,16 t/h0.16 t / h Druckprint 24MPa24MPa Temperaturtemperature 200⁰C200 ⁰ C

wird der Entspannungsvorrichtung gemäß Figur 1 über den Produkteintrittsstutzen 1 zugeführtis fed to the expansion device according to Figure 1 via the product inlet nozzle 1

Im Hochdruckverteiler 2 wird die strömende Flüssigkeit in zwei etwa gleiche Teilströme aufgeteilt, die über zwei im Entspannungsgehäuseoberteil 13 angeordnete Düsen 3 im Freistrahl gegeneinander geleitet werden. Die Strömungskanäle 15 der Düsen, deren Achslinien zueinander einen Winkel von 140° bilden, sind gleichartig und mit gleichen konstruktiven Abmessungen ausgeführt und verfügen über auswechselbare verschleißarme Düseneinsätze 4. In the high-pressure distributor 2, the flowing liquid is divided into two approximately equal partial flows, which are passed over two arranged in the expansion housing upper part 13 nozzles 3 in the free jet against each other. The flow channels 15 of the nozzles, the axes of which form an angle of 140 ° to each other, are identical and designed with the same structural dimensions and have interchangeable low-wear nozzle inserts 4th

In einer sich ausbildenden Prallzone 5 vollzieht sich durch Impulsaddition der Abbau der kinetischen Energie beider Teilströme. Der aus der Düsenanordnung resultierende Restimpuls wird durch Einleiten der Flüssigkeit in den in der Sumpfwanne 6 befindlichen Stand der entspannten Flüssigkeit 7 aufgenommen. Die Sumpfwanne ist mit einer verschleißfesten Auskleidung 14 ausgestattet. Über die im Entspannungsgehäuseunterteil 8 befindlichen Überlauföffnungen 9 gelangt die entspannte Flüssigkeit über den Produktaustrittsstutzen 10 in die abgehende Produktleitung. Gleichzeitig dienen diese Überlauföffnungen zur Haltung des Flüssigkeitsstandes 7 in der Sumpfwanne. Die in der Prallzone freigesetzten Entspannungsgase werden über die Entgasungskanäle 11 und den Gasaustrittsstutzen 12 in das Entspannungsgassystem abgeleitet.In a forming impact zone 5 takes place by impulse addition of the degradation of the kinetic energy of the two streams. The residual pulse resulting from the nozzle arrangement is taken up by introducing the liquid into the state of the expanded liquid 7 located in the sump tray 6. The sump tray is equipped with a wear-resistant lining 14. About the located in the expansion housing lower part 8 overflow openings 9, the expanded liquid passes through the product outlet nozzle 10 in the outgoing product line. At the same time, these overflow openings serve to maintain the liquid level 7 in the sump tray. The expansion gases released in the impact zone are discharged via the degassing channels 11 and the gas outlet connection 12 into the expansion gas system.

Claims

Invention claim:

1. A device for depressurization of gas-laden and / or solids-containing liquids, characterized in that arranged in a relaxation housing consisting of a provided with degassing tops and one equipped with a sump and side overflow openings lower part, oppositely directed nozzles are arranged whose center planes or axis lines the flow channels to each other form an obtuse or an elongated angle directed to the sump tray and between which forms a baffle zone, which lies above or below the self-adjusting liquid level depending on the installation position of the nozzle heads.

2. Device according to item!, Characterized in that instead of the sump tray, a container in which a liquid level is held, is coupled directly to the lower part of the expansion housing.

3. Device according to item 1 and 2, characterized in that the nozzles are equipped in a known manner with valve seats and adjustable valve cones made of low-wear material.

4. Device according to item 1,2 and 3, characterized in that are coupled using known elements of control technology, the valve cone with attached in extension of the axis lines of the flow channels mechanical, hydraulic or piezoelectric encoders and thereby a control system for the automatic compensation of between the Partial currents occur occurring pulse differences.

5. The device according to item 1 and 2, characterized in that a nozzle pair or more nozzle pairs of free-radiating nozzles are used, which are arranged in one or more expansion housings.

6. The device according to item 1,2 and 5, characterized in that the mutually parallel nozzle pairs by means of known on / off valves individually or in groups can be switched on or off.

7. The device according to item 1,2 and 5, characterized in that the nozzles can be moved at least on a view of the expansion housing so that the distance between the nozzle heads is variable.

8. The device according to item 1 and 2, characterized in that the nozzles are arranged rotationally symmetrical in the form of a nozzle ring, wherein the axis lines or planes of the flow channels meet at a point and form a conical or disc-shaped surface.

9. The device according to item 8, characterized in that there is a ring-shaped opening in the expansion housing between high-pressure and low-pressure region of the device instead of a nozzle ring, which is equipped with an annular gap of wear-resistant material and the jet plane forms a conical or disc-shaped surface.

10. The device according to item 9, characterized in that the upper part of the expansion housing relative to the lower part in the vertical direction can be moved so that a variable opening of the annular nozzle is adjustable.