JPS61241600A - 固形物粒子を含有する高圧液の減圧移送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、固形物粒子を含有する高圧液の減圧移送装置
、具体的には石炭液化プラントにおける石炭液化生成物
溶液のように、固形物粒子及び溶解ガスを含有する高圧
液を扱う化学プラントやスラリー輸送装置における高圧
液の減圧移送に適する固形物粒子を含有する高圧液の減
圧移送装置（以下、単に減圧装置という）に関する。

（従来の技術） 一般に、溶解ガスおよび固形物粒子を含有する高温高圧
の液体を扱う化学プラント、例えば、石炭液化プラント
においては、高温高圧の石炭液化生成物溶液を気液分離
塔内で気体と液体とに分離し、その液体分を減圧した後
、次行程へ移送することが行なわれる。従来、この減圧
操作は流量調節弁の絞り効果を利用することにより行な
われていたが、石炭液化生成物溶液中に含まれる触媒そ
の他の固形物粒子によって流量調節弁の接液部材が着し
く摩耗し、実用に供し難いことから、特開昭５８−２０
２０３０号公報にて、保守が容易で耐久性に優れた固形
物粒子含有液の減圧装置を提案した。

この減圧装置は、第４図に示すように、高圧液をライン
ａを介し受け入れて気液分離する高圧塔１と減圧路２と
低圧塔３とが配置され、減圧路２は上部に高圧ガス給排
弁４及びこれに併設した高圧ガス流量調節弁（以下、単
に高圧ガス流調弁という）５と第１開閉弁１０と、低圧
ガス給排弁６及びこれに併設した低圧ガス流量調節弁（
以下、単に低圧ガス流調弁という）７と第２開閉弁１１
とを、下部に高圧液供給弁８と低圧液排出弁９をそれぞ
れ備えている。そして、高圧塔１の気相部より延設した
高圧ガスラインｂと減圧路２の上部を高圧ガス給排弁４
及び高圧ガス流調弁５を介して連通する高圧ガスライン
Ｃと、高圧塔１の液相部と減圧路２の下部を高圧液供給
弁８を介して連通する高圧液供給ラインｄと、低圧塔３
の気相部より延設した低圧ガスラインｅと減圧路２の上
部を低圧ガス給排弁６及び低圧〃ス流調弁７を介して連
通する低圧ガスラインｒと、減圧路２の下部と低圧塔３
を低圧液排出弁９を介して連通する低圧液排出ラインｇ
と、低圧塔３の液相部より所定場所に連通する低圧液移
送ラインｈとが配されている。

前記減圧路２内で気液２相を相対させ、前記高圧ガス給
排弁４を開放して塔内を昇圧させた後、高圧液供給弁８
を開いて高圧液を塔内に供給し、両弁４，８を閉止後、
低圧ガス給排弁６を開放して塔内の圧力を減圧させ、次
いで低圧液排出弁９を開放して低圧塔３へ減圧された液
体を排出、移送させるようにしたものである。そして、
この減圧装置は気相側の弁の開閉により液体の昇圧およ
び減圧を行わせ、液相側の弁の開閉をその前後で差圧の
ない状態で行わせるため、弁の摩耗が著しく少ないとい
う利点を有している。

他方、この減圧装置の適切な動作を保証するためには、
減圧塔内の液面および圧力が所定レベルまたは所定値に
達した後、弁を開閉する必要がある。この液面レベル、
特に給液限の検出及び制御は重要であり、高圧塔と減圧
路との開の液面レベル差によるヘッド差の利用、低圧ガ
ス給排弁に併設した低圧ガス流調弁のチョコ開制御、又
はガス流動検出器による給排液制御（特開昭５９−１６
２９３８号公報）等により行なわれ、安価でしかも効果
が高い利点を有している。

通常、減圧路の給排液は各塔間の液面レベル差によるヘ
ッド差圧力によって行なわれているが、高圧塔内での気
液分離が完全でないと給排液時の流動性が悪くなり、固
形物粒子が沈降したリコーキングが発生するため、ヘッ
ド差圧力に前記高圧ガス流調弁及び低圧ガス流調弁のチ
ョコ開制御により強制的な差圧力を付加して流速を安定
化し流動性を改善することが行なわれている。

（発明の解決しようとする問題点） しかしながら、前記いずれの制御においても、液面計の
誤動作、高圧液供給弁の動作不良、又は内部リーク等に
より、給液行程において給液された高圧液が給液限を越
え、膨張行程にて低圧がスラインに吹外込まれるという
現象を回避することはできない。

給液限を越えて高圧液が給液されると、減圧塔内の気相
部の容量が減少し、膨張行程におけるフラッシュガスの
気泡混入による液面レベルの上昇とあいまって、気相部
の容量を十分確保することができなくなり、膨張行程に
おいて低圧ガスラインへの液の吹き込みを助長すること
になる。低圧がスラインに液が吹き込まれると、低圧ガ
ス流調弁の流量調節機能の低下、圧力計、ガス流動検出
器、圧力設定弁等の誤動作、あるいはマテリアルバラン
スの測定不良等の異常事態を招くという問題点を有して
いる。

特に、前記チョコ開制御において、液が高圧ガス流調弁
又は低圧ガス流調弁を高速で通過する結果、弁体や弁座
が損傷して流量調節機能を低下させるのみならず、０Ｎ
−ＯＦＦｆｉ能をも消失させることになるため、これら
の流調弁に開閉弁（前記従来例では、第１開閉弁１０及
び第２開閉弁１１）を追加して設け、機能の回復を図ら
ねばならないという欠点を有している。

このような弊害を排除するために、減圧塔、特にその気
相部の容量を増加することが考えられるが、圧縮及び膨
張行程におけるガス容量が増大し、無駄なエネルギーを
放出することになる。

また、信頼性の高い液面計や動作性に優れかつリークの
ない弁を用いることにより、確実性をもって給液限レベ
ルの維持を図ることも考えられるが、高圧液の性状（摩
耗性、圧力、温度）を考慮すれば、完全なものは望み得
ないし、却って高価になるだけで確実性は保証されない
。

本発明は、斯る問題点に鑑みてなされたもので、減圧塔
の給液限レベルを絶対的に維持して給液後の気相部の容
量を確保し、耐久性に優れ、保守が容易で建設費等の安
い固形物粒子を含有する高圧液の減圧移送装置を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 前記問題点を解決するため、本発明は、高圧液を受け入
れて気液分離する高圧塔と、低圧液を受け入れて気液分
離する低圧塔と、上部が、高圧塔の気相部と高圧ガス給
排弁を介して連通し、かつ、低圧塔と低圧がス給排弁を
介して連通するとともに、下部が、高圧塔の液相部と高
圧液供給弁を介して連通し、かつ、低圧塔と低圧液排出
弁を介して連通する減圧塔とからなり、前記高圧液供給
弁又は前記低圧液排出弁を開放するに先立って前記高圧
ガス給排弁又は前記低圧ガス給排弁を開放することによ
り昇圧及び給液又は減圧及び排液を行なう固形物粒子を
含有する高圧液の減圧移送装置において、一端が前記減
圧塔の給液限レベルに他端が前記低圧塔の気相部に位置
し、かつ、これらを開閉弁と流量調節弁を介して連通す
る差圧付加ラインを配設したものである。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を第１図から第３図に基づいて
説明する。

第１図は、本発明に係る減圧装置の系統図を示し、第４
図に示す従来例とは、気液流量調節弁（以下、単に気液
流調弁という）１３及び第３開閉弁１４を有する差圧付
加ラインｉを付加した以外は、実質的に同一であり、対
応する部分には同一番号を付して説明を省略する。

この差圧付加ライン；は、一端が減圧塔２の給液限Ｂの
レベルに他端が低圧塔３の気相部に位置し、かつ、これ
らを気液流調弁１３及び第３開閉弁１４を介して連通す
るようになっている。

一方、高圧液は固形物粒子を含有し混濁したスラリー状
であり、分離されたガスは大半がＨ２を成分とした軽い
ものである。このため、前記気液流調弁１３は弁体及び
弁座にＷＣ，セラミック等の超硬部材を使用して摩耗に
対する耐久性を高めるとともに、第３開閉弁１４を連設
してガスのリークを防止して気密保持を図っている。

以上の構成からなる減圧装置の圧縮（°昇圧）■、給液
■、膨張（減圧）■、排液■の４行程を１サイクルとす
る動作サイクルは、以下のように操作される。

第２図は減圧塔２内の各行程Ｉ〜■における液の圧力容
積指線図であり、図において記号Ａ−Ｄは、下記を示す
。

Ａ；排液状態での圧縮限 Ｂ；給液限 Ｂ　Ｉ　Ｈ給液限制御点 Ｃ；給液状態での膨張限 Ｄ；排液限 Ｄ　ｌ　ｊ排液限制御点 ＰＨ；高圧塔内圧力 ＰＬ；低圧塔内圧力 第３図は各行程■〜■における系内各弁動作状態を示す
タイムチャート（斜線部は答弁の開状態を示す）、減圧
塔内圧力（実線で示す）及び減圧塔内液面レベル（破線
で示す）を示したものである。

まず、圧縮行程Ｉにおいて、第１開閉弁１０のみを開と
し、高圧ガス流調弁５を徐々に開くと、高圧ガスライン
ｂｖｃを経て高圧塔１内の高圧ガスが減圧塔２に流入し
、減圧塔２内圧力はＰｌ、から次第に昇圧する。最後に
第１開閉弁１０及び高圧ガス流調弁５を閉じて高圧ガス
給排弁４を開くことにより、減圧塔２の圧力は高圧塔１
内の圧力Ｐ１と平衡するとともに、液面レベルは排液限
りからＡに下降する。

ユニで、後述するように、減圧塔２内の液は前サイクル
において全量排出されており、この行程では液面は存在
しないが、便宜上排液量り、圧縮限Ａを想定しである。

この状態から高圧ガス給排弁４を閉じて高圧液供給弁８
を開くと同時に、第３開閉弁１４を開いて気液流調弁１
３をチョコ開し、給液行程■に入る。この時、高圧塔１
と減圧塔２のそれぞれの液面レベルのヘッド差に、気液
流調弁１３のチョコ開により減圧塔２内が減圧された結
果生じる圧力差が付加されて、高圧塔１より高圧液が高
圧液供給ラインｄを経て減圧塔２に供給され、液面レベ
ルはＡからＢに上昇する。そして、液面レベルが給液限
Ｂに達する前に、Ｂ゛において給液限検出液面計１２に
より液面レベルが検知され、高圧液供給弁８．気液流調
弁１３及び第３開閉弁１４が閉じられる。

このとき、仮に給液行程■において何らかの誤動作によ
り液面レベルが給液限Ｂを越えたとしても、液は差圧付
加ラインｉを通って低圧塔３に流入するので、減圧塔２
の気相部は一定容量に維持される。この減圧塔２内にお
ける気相部の容量は差圧付加ラインｉの管端の位置によ
って決定されるが、次の膨張行程■におけるフラッシュ
蒸発による気泡混入による液面レベルの上昇分を見込ん
で余裕を持たせておけば、次の膨張行程■においてガス
ラインに液が吹き込むことがない。

給液が完了し、待ち時間Ｘにおいて平衡に達するのを待
って、次の膨張行程■に移る。

膨張行程■において、第２開閉弁１１を開いて低圧ガス
流調弁７を徐々に開くと、減圧塔２の気相部のガスが、
低圧ガスラインｆを経て低圧ガスラインｅに流出し、減
圧塔２内の圧力はＰＨからＰＬに減圧する。最後に第２
開閉弁１１及び低圧ガス流調弁７を閉じて低圧がス給排
弁６を開くこと（こより減圧塔２の圧力は低圧ガスライ
ンｅ又は低圧塔３内の圧力ＰＬと平衡する。このとき、
減圧塔２内の一部の高圧液は、減圧される過程において
７ラツシユ蒸発し、気泡混入によって液面レベルがＢか
らＣまで上昇する。

この状態から低圧ガス給排弁６を閉じて低圧液排出弁９
を開くと同時に、第１開閉弁１０を開いて高圧ガス給排
弁５をチＢコ開し、排出行程■に入る。この時、減圧塔
２と低圧塔３のそれぞれの液面レベルのヘッド差に、高
圧ガス給排弁５のチョコ開により減圧塔２内が加圧され
た結果生じる圧力差が付加されて、減圧塔２より減圧さ
れた低圧　。

液が、低圧液排出ラインｇを経て低圧塔３に排出され、
液面レベルはＣからＤに降下する。

次に、排液が完了すると、低圧液排出弁９．高圧ガス給
排弁５及び第１開閉弁１０を閉じ、低圧塔３内の圧力が
平衡に達するまでの待ち時間Ｙが経過して１サイクルが
終了し、次のサイクルの圧縮行程に移るという動作を繰
り返す。

以上の動作サイクルでは、減圧塔２の給排液検出を給液
限Ｂのみで行ない。排液量りでは行なわず、排液行程■
では全量排出させるようなサイクルタイムの設定を行な
っている。しかし、給液限検出液面計１２が信頼性が低
く誤動作をしたとしても、給液限Ｂをオーバーフローす
ることがないため、給液行程Ｈにおいても、給液限Ｂの
検出を行なわずにタイムサイクルのみの設定で行なうこ
ともできる。

また、従来、低圧ガス給排弁７の０Ｎ−ＯＦＦ機能（シ
ール性）の回復の目的で追加して設けた第２開■弁１１
は本発明においては不要となる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、給液
行程における給液余量が差圧付加ラインを通って低圧塔
に流出することにより減圧塔内の気相部の必要容量が確
保され、膨張行程時における低圧ガスラインへの液の吹
き込みを防止することが可能となり、ライン中の弁、各
種計器等の誤動作がなくなる。また、減圧塔内の給液限
は必ずしも正確に検出する必要はなく、むしろ給液限検
出液面計を用いず、時間制御による操作を行うことがで
きる。

従って、減圧装置としての耐久性が増大するとともに、
保守が容易で建設費等が安価になるという効果を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る固形物粒子を含有する高圧液の
減圧移送装置の系統図、第２図は、その系内の減圧塔の
圧力容積指線図、第３図は、その系内の各行程における
各弁動作状態と減圧塔内圧力及び液面レベルを示す図、
第４図は、従来の減圧装置の系統図である。 １・・・高圧塔、２・・・減圧塔、３・・・低圧塔、４
・・・高圧ガス給排弁、６・・・低圧ガス給排弁、８・
・・高圧液供給弁、９・・・低圧液排出弁、１３・・・
気液流調弁、１４・・・第３開閉弁、ｂ、ｃ・・・高圧
ガスライン、ｄ・・・高圧液供給ライン、ｅ、ｆ・・・
低圧ガスライン、ｇ・・・低圧液排出ライン、ｉ・・・
差圧付加ライン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧液を受け入れて気液分離する高圧塔と、低圧
   液を受け入れて気液分離する低圧塔と、上部が、高圧塔
   の気相部と高圧ガス給排弁を介して連通し、かつ、低圧
   塔と低圧ガス給排弁を介して連通するとともに、下部が
   、高圧塔の液相部と高圧液供給弁を介して連通し、かつ
   、低圧塔と低圧液排出弁を介して連通する減圧塔とから
   なり、前記高圧液供給弁又は前記低圧液排出弁を開放す
   るに先立って前記高圧ガス給排弁又は前記低圧ガス給排
   弁を開放することにより昇圧及び給液又は減圧及び排液
   を行なう固形物粒子を含有する高圧液の減圧移送装置に
   おいて、一端が前記減圧塔の給液限レベルに他端が前記
   低圧塔の気相部に位置し、かつ、これらを開閉弁と流量
   調節弁を介して連通する差圧付加ラインを配設したこと
   を特徴とする固形物粒子を含有する高圧液の減圧移送装
   置。