JPS636085A - 高圧スラリ−減圧装置 - 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］ 本発明は固体粒子を含む摩耗性の高圧スラリーを長期間
安定して減圧可能な減圧装置に関するものである。

［従来の技術］ 石炭液化設備の連続運転およびコスト低減の点から、摩
耗性流体である高温高圧の液化生成油を長期間安定して
抜き出すことが極めて重要である。

しかし石炭液化設備では、反応生成物から気体を分離す
る高温分離槽等の高圧処理槽と、次の固液分離系等の低
圧処理系との圧力差は約２５０Ｋｇ／ｌｔｉ程度以上と
極めて大きく、かつ、気体が分離された液化油は約２０
０℃と高温度であるため、この減圧負荷およびサーマル
ショックに耐える効果的な減圧方法がまだ開発されてい
ない。したがって、上記条件下でも長期間安定して作動
可能な減圧装置の開発が石炭液化設備実用化に向けての
大きな課題の１つである。

このような高圧処理槽内から高温高圧のスラリーを減圧
して次の処理系に送る従来技術としては、この高温高圧
処理槽の排出側管路に、前後に遮断弁を配設した抜き出
し槽を設け、この前後の遮断弁を交互に開閉して抜き出
し槽にスラリーをバッチ的あるいは段階的に扱き出して
減圧するいわゆる断続式減圧方式と称する方法が知られ
ている。

しかし、この断続式減圧方式によれば、圧力２５　ＯＮ
ｆ／ｃｊＧ、　温度２００℃で、数−の粒子を固形分と
して約１０％以上含有する石炭液化生成油等の高温高圧
スラリーを高圧処理槽から抜き出す場合には、抜き出し
槽の前後に配設された遮断弁の要部に耐摩耗性に最も勝
れたタングステンカーバイド（以下ＷＣ材と称する）を
用いても、この遮断弁の寿命は１０００時間程度と極め
て短い。

また、バッチ的に抜き出すために、＾圧処理槽内のスラ
リーに対する抜き出し量が多いと、高圧系に圧力変動を
生じ、−方、−回当りの抜き出し量を少なくして回数を
多くするには、広き出し系列数を多くする必要があり、
設備費が高くかつ保守が困難となる。

減圧弁を単独で用いる方法によれば、上記圧力２５０に
９／ａｉＧ、温度２００℃、固形分約１０％程度以上の
高温古庄スラリーに対し、弁要部にＷＣ材を用いかつ耐
摩耗構造とした口径１Ｂの減圧弁で１００時間程度、口
径４Ｂ程度の減圧弁でも３０００時間程度であり、減圧
弁の寿命が極めて短い。

また、減圧弁と制限オリフィスを組合せる方法によれば
、この制限オリフィスにより減圧弁の負荷がある程度軽
減されるが、減圧弁の身回は多少長くなる程度であり、
上記の高温高圧スラリーに対しては実用に耐えることが
できない。

このため、本発明者は減圧弁の寿命を長くするため、材
質上および構造上の改善を試みた。

ます、減圧弁の要部に現在採用し得る最も耐摩耗性のあ
るＷＣ材を使用したが、現在までの使用実１等では上記
のような結果となり、減圧弁の摩耗を防ぐことは困難で
あった。また、表面をセラミック材等の耐摩耗性非金属
材料でコーティングして試験を行ったが、この場合にも
その効果はほとんどなく、減圧弁の寿命を延ばすことは
できなかった。

次に、現在までの材質では摩耗が避けられないため、摩
耗をある程度均一に生じさせ、摩耗しても減圧弁の制御
特性を維持する耐摩耗構造とした。

しかし、この場合にも現段階の技術では、＠摩耗が避け
られず、長時間の使用は不可能である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は以上の問題を解決するためになされたもので、
例えば石炭液化設備の高圧液化生成油等の摩耗性高温高
圧スラリーを長期間安定して抜き出すことのできる減圧
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］ 本発明によると、筒状の耐圧ホルダと、この耐圧ホルダ
内に固定されスラリーが流通する通孔を有するセラミッ
クコアと、このセラミックコアの出口側に配設され前記
通孔から噴出されたスラリーを！１１１ｉシて流速を低
下させる噴流！１ＶｆＪ殿構部とを備える高圧スラリー
の減圧装置が提供される。

［作用］ 上記本発明における減圧８置によると、高圧スラリーは
セラミックコア通孔内を流通する間の粘性および流動抵
抗により減圧され、この減圧されたスラリーはセラミッ
クコアの出口側に配設された噴流緩ｓｍ構部に＾速で流
入し、この噴流緩衝典構部において摩耗を起こさない流
速まで噴流速度を低下される。

［実施例］ 本発明の実施例による減圧装置の構造を第１図および第
２図に示す。

この減圧装置１０は耐圧ホルダ１１と、この耐圧ホルダ
内に固定されスラリーが流通する通孔１５を有するセラ
ミックコア１２と、このセラミックコア１２の通孔１５
の出口側に配設された噴流１１１ｉｔｌ構部１６を備え
たものである。そして、この減圧ｉ置１０は耐圧ホルダ
ー１１の両端に設けられた例えばグレイロツタ継手２３
等を介して高圧側および低圧側に配管に結合することが
できる。

この実、ｍ例におけるセラミックコア１２は噴流ｌｌ！
ｉ機構部１６と共にステンレスｗＡ製等の耐圧ホルダー
１１内に納められ、この両端から固定用金具２１を介し
て耐圧ホルダ１１内に固定されている。更に、固定用金
具２１の外端部は耐圧ホルダ１１にセット金具２２を螺
合することにより強固に固定することができる。

すなわち第２因に示すように、各セラミックコア１２は
一端に凸部１３を形成し、他端に凹部□１４を形成した
円柱状とされ、隣接する各セラミツクコアの凸部１３と
凹部１４とを互いに密に嵌合されて複数個連結され、所
定長さの流動抵抗部を形成するものである。これらの各
セラミックコア１２の中心部には小径の通孔１５が形成
されており、複数個のセラミックコア１２が互いに連結
されたときに、各通孔１５は互いに整合して一連の連続
した通孔を形成する。

また、噴流ａｍｉ構部１６は一端を閉じた管状部材１７
と、この管状部材１７の内孔１８内に収容され、衝突し
たスラリーの流速を落とす緩衝部材すなわち複数間の球
部材２０とで形成されている。この球部材２０を収容す
る管状部材１７は、セラミックコア１７の凸部１３と同
一の内径を有し、閉鎖端部には任意数の出口開口１９が
形成しである。

したがって各セラミックコア１２０．および管状部材１
７は互いに密に嵌合され、各接合面からスラリーが漏洩
してバイパス流を生じることがない。

なお、各接合面間に接着剤を塗布すると、漏洩を確実に
防止することができる。また、セラミックコア１２およ
び管状部材１７は耐圧セメントを間に介在させることに
より耐圧ホルダ１１内に強固に保持させることができる
。

これらのセラミックコア１２、管状部材１７は、耐圧ホ
ルダ１１内に収容されるため、耐圧性を備える必要性（
はなく、耐摩耗性に最も勝れた任意のセラミック材を用
いることができる。本実施例ではセラミックコア１２、
管状部材１７および球部材２０をそれぞれをジルコニア
で形成した。また、セラミックコア１２の通孔１５の径
を１＃！、流動抵抗部１２の長さを２０４１Ｍ１とした
。

なお、セラミックコア１２は流量に応じて通孔１５の径
およびセラミックコア１２の連結数を適宜に調節して流
動抵抗部の長さを調整すること、あるいは、これら通孔
１５の本数を適宜に形成することにより、任意の流動抵
抗を形成することができる。また、通孔１５の径をある
程度大きくかつ流動抵抗部の長さを長くすると、セラミ
ックコア１２が多少摩耗しても、流動抵抗特性は変わら
ない。

更に、第３図および第４図は噴流緩衝部１６の他の実施
例を示すものである。

第３図における噴流緩衝機構部１６はａｍ部材２９を管
状部材２７と一体あるいは別体としてこの管状部材２７
の内孔２８内に設けたもので、この緩衝部材２９のセラ
ミックコア１２１１１のスラリー衝突面２４は傾斜面、
円錐面あるいは球状面に形成され、セラミックコア１２
の通孔１５からの噴流を接線方向に流して渦流とし、エ
ネルギ吸収を行って流速を落とすものである。また、第
４図における噴流緩Ｉｌｉ機構部１６は管状部材３７の
内部構造をベンチュリーノズル３８としたものである。

これら第３図および第４図の実施例における噴流緩衝機
構部１６は耐摩耗性にすぐれた適宜の材質とすることが
できるが、上記第１図および第２図の実施例と同様にジ
ルコニアで形成することが好ましい。

次に、本実施例の減圧装置１０を用いた高圧スラリーの
取り扱い設罷について第５因を参照して説明する。

第５図は石炭液化設備における石炭液化生成油の扱き出
し減圧装置を示すものである。

この石炭液化設備では、高圧処理槽すなわち気液分離槽
１に反応器からの反応生成物が供給路２を介して送り込
まれる。この高温分離槽１では水素ガス等の気体成分と
高圧スラリーである液化油とが分離される。

この高温分離槽１で分離された水素ガス等の気体成分は
循環ガスとしてガス路３を介して図示しない加熱炉ある
いは反応器に戻され、再使用される。そして、この＾温
分離槽１における高圧スラリーは圧力的２．５０ＫＮ／
ＣｉＧ、温度的２００℃で、数戸の粒子を固形分として
約１０％程度含有しており、この高圧スラリーは排出路
５を介して排出された後、減圧装置１０により約５　Ｋ
９　／　ｃｄ　Ｇ程度に減圧されて移送路８から次の低
圧処理系である固液分離系に送られる。

第５図の実施例では、高圧スラリーの排出路５に互いに
並列に配設された４＠の遮断弁６と、これらの各遮断弁
６の出口側に直列に配設された４個の減圧装置１０が配
設されているが、この減圧装置の数は流量に応じて適宜
増減することができる。

この高圧スラリー取り出し設備においては、各遮断弁６
は信号路９を介し、高温分離槽１に装着された液面制御
装置４により液面高さに応じて弁の開閉を制御される。

この訓■方法は従来と同様のものでよい。

先ず、気液分離槽１の液面が上昇すると、各遮断弁６が
順次開放され、逆に液面が低下すると順次遮断弁６が閉
じられ、減圧装置１ｏを流通するスラリーの流量が制御
される。

そして、遮断弁６から減圧装置１ｏに高圧スラリーが流
入すると、流動抵抗部を形成するセラミックコア１２の
通孔１５内で流動抵抗および粘性抵抗を受け、噴流とな
って噴流緩衝機構部１６に流入する。噴流緩Ｉ！ｉ機構
部１６に流入したスラリーは球部材２０により衝突分数
される。この減圧されたスラリーは管状部材１７の開口
１９を介して減圧装置１１０から流出する。このとき各
セラミックコア１２の凸部１３と凹部１４、および、管
状部材１７の内孔部１８と凸部１３とが互いに密に嵌合
されているためバイパス流を形成することがなく、更に
、この流動抵抗部および噴流緩衝機構部１６は耐摩耗性
に最も勝れたセラミックで形成されているため、上記の
摩耗性流体に対してもほとんど摩耗することがない。　
　・ また、遮断弁６は減圧装置１０の上流側で液面制御り装
！１４により開閉制御されるだけであり、摩耗の原因と
なる高圧スラリー減圧作用をなす必要がない。更に、高
圧側に配設されているため、フラッシングによる影響を
ほとんど受けることがない。本出願人による第１図に記
載の設置での実験によれば１年以上の連続使用が可能と
なり、従来のものに比して著しく寿命が改善された。

なお、本発明における減圧装置は上記石炭液化設備の他
、石油精製等の水添改質、水添脱硫、水添処理および石
炭液化溶剤の水添処理等の摩耗性流体を取り扱う設備に
も使用できる。

［効果］ 以上より明らかなように、本発明によれば耐摩耗性に勝
れたセラミックコアにより摩耗性のスラリーが効率よく
減圧され、さらに、この減圧されたスラリーは噴流緩衝
機構部において流速を落とされるため、高圧スラリーを
長期間安定して減圧することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による減圧装置の断面図、第２
図は第１図の減圧装置の分解斜視図、第３図および第４
図は他の実施例の一部断面図、第５図は本発明による減
圧装置を用いたスラリー取り汲い設備の図式的な説明図
である。 １・・・高温分離槽、２・・・供給路、３・・・ガス路
、４・・・液面制卸装置、５・・・排出路、６・・・遮
断弁、８・・・移送路、９・・・信号路、１０・・・減
圧装置、１１・・・耐圧ホルダ、１２・・・セラミック
コア、１３・・・凸部、１４・・・凹部、１５・・・通
孔、１７・・・管状部材、１８・・・内孔、１９・・・
開口、２０・・・球部材、２１・・・固定金具、２２・
・・セット金具、２３・・・継手。 第　５１７！

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 筒状の耐圧ホルダと、この耐圧ホルダ内に固定されスラ
   リーが流通する通孔を有するセラミックコアと、このセ
   ラミックコアの出口側に配設され前記通孔から噴出され
   たスラリーを緩衝して流速を低下させる噴流緩衝機構部
   とを備えることを特徴とする高圧スラリーの減圧装置。