严酷工况备置路径系统和方法与流程

背景技术：

1、诸如控制阀、过滤器、热交换器等严酷工况设备项目在多种过程和各种条件下使用，包括极端温度、高压、磨料颗粒、酸性流体、重固体积聚、关键安全应用、大压差、速度控制、噪声控制等。例如，严酷工况控制阀可以被表征为适合在相对高的压力、压降和/或温度下使用的阀。压力和/或压差可能超过0.7mpa(100psi)、7mpa(1000psi)或甚至70mpa(10,000psi)，并且温度可能超过100℃、200℃或甚至500℃，例如超过14mpa和200℃。困难的过程流可能是腐蚀性的，可能包括磨料颗粒，可能易于凝固，除非保持在高于或低于特定温度，或者在特定温度范围内，可能易于固体积聚等。

2、例如，在涉及黑油作为工艺介质的烃提质过程中的减压阀在高于400℃的温度下可能需要14mpa(2000psi)或更大的压降，并且涉及侵蚀性和腐蚀性介质(诸如催化剂颗粒和焦炭粉)，其会导致流量控制元件上的高磨损率。严酷工况控制阀通常对于维持适当的过程控制至关重要，但也容易出现高故障率。在各种过程中，关键设备项目(诸如严酷工况下的控制阀)可以用在过程的备置支路或路径中，以用于允许选择性地隔离两个路径以经由一个路径或队列维持过程流(或隔离)，同时对未使用的隔离支路或队列提供维修或维护的配置。例如，参见us 9366347 b2。然而，将过程流从一个路径切换到另一个路径可能会由于温度和压力差而施加高应力。但是，设备项目可能对过程的操作至关重要，并且通常没有时间对投入使用的设备项目及其管道逐渐加热。此外，现在隔离的支路可能填充有易于凝固的介质，该介质必须在维修隔离之路中的控制阀之前被移除，并且可能导致用于隔离设备项目以进行维修的阀的结垢。

3、所需要的是一种避免或最小化现有技术中所指出的问题的备置路径严酷工况系统。这样的系统将允许缓慢加热或冷却以避免热冲击，将允许在路径之间快速切换而不引入不可接受的温差或压应力，将抑制或防止过程介质污染路径中的隔离阀，将安全地允许隔离关键控制阀或其他设备项目以用于维修，和/或将允许过程控制阀或其他设备项目在需要时快速返回到维修。此外，这样的系统将使用最少量的净化介质，这些介质必须在下游过程中被吸收或单独处理。

技术实现思路

1、我们已经发现了一种使热净化介质循环通过备置路径系统的方法，该备置路径系统允许一个队列被缓慢加热，然后保持在热备用操作模式，而另一队列保持在接收热过程流的稳定状态操作模式，同时将净化介质供应至与主隔离阀和辅隔离阀的相应流量控制元件相邻的阀体。以这种方式，热备用队列可以在另一队列中的关键设备项目发生故障或故障开始的情况下快速投入使用。此外，新隔离的队列可以自动清除过程介质并且返回到热备用模式。随后，新隔离的队列可以被冷却并以抑制或防止过程介质污染隔离阀的方式进行冲洗。然后，备置设备项目可以在上游和下游双重隔离以用于维修，例如修理或更换。最后，可以使用热净化介质缓慢加热隔离支路，并将其置于热备用模式，准备快速接收过程流，从而避免对关键备置项目的损坏和过程停机。

2、在本发明的一个方面，本文的实施例提供了一种用于使用备置设备处理来自过程单元的热过程流(>200℃)的严酷工况系统。该系统包括：入口主隔离阀组件，其接收过程流并且包括第一入口阀和第二入口阀，以选择性地将过程流转向到相应第一并行处理队列和第二并行处理队列中的任一者或两者；以及出口主隔离阀组件，其包括第一出口阀和第二出口阀，以选择性地接收来自相应第一并行处理队列和第二并行处理队列中的任一者或两者的过程流，并且使过程流通过以进入下游管道。第一并行处理队列和第二并行处理队列各自包括备置设备项目、入口主隔离阀组件与备置设备项目之间的上游辅隔离阀，以及备置设备项目与出口主隔离阀组件之间的下游辅隔离阀。

3、置换介质系统与第一队列和第二队列相关联，并且适合于将热净化介质连续地供应至与第一入口阀和第二入口阀以及第一出口阀和第二出口阀的相应流量控制元件相邻的阀体。第一队列和第二队列中的一者被配置用于稳定状态操作模式，以使热过程流从相应入口主隔离阀组件通过相应备置设备项目，并且通过出口主隔离阀组件。第一队列和第二系列中的另一者被配置为处于隔离或半隔离模式，其中入口主隔离阀组件阻止热过程流进入隔离或半隔离的队列，其中出口主隔离阀组件在隔离模式中阻止隔离的过程队列与过程流之间的连通，并且其中出口主隔离阀组件在半隔离模式中允许半隔离的队列与下游管道之间的连通。置换介质系统适合于使热净化介质在过程介质移除模式中通过半隔离队列到达下游管道，并且还适合于使热净化介质通过隔离过程队列，以将隔离过程队列在热过程流的100℃之内(优选地50℃之内)维持在热备用模式中。置换介质系统还适合于在稳定状态、热备用和过程介质移除模式期间将清洗介质连续地供应至与上游和下游辅隔离阀的相应流量控制元件相邻的阀体。

4、在该系统的一些实施例中，备置设备项目包括过程控制阀，过程流包括黑油，并且置换介质系统适合于将热净化介质连续地供应至过程控制阀的阀杆孔。

5、如果需要，刚刚描述的系统可以自动地在稳定状态和热备用操作模式之间切换，其中第一队列最初处于稳定状态模式并且第二队列最初处于热备用模式，并且其中第一队列随后处于热备用模式并且第二队列随后处于稳定状态模式。

6、在本发明的另一方面中，提供了一种用于刚刚描述的系统的操作的方法。该方法包括以下步骤：

7、(a)以稳定状态模式操作第一(或第二)队列，其中第一入口阀和第一出口阀打开，以使热过程流连续地通过第一队列；

8、(b)以隔离的热备用模式操作第二(或第一)队列，以使热冲洗介质通过第二队列，以将第二队列维持在热过程流的100℃之内，优选地50℃之内；

9、(c)打开第二入口阀和第二出口阀以允许热过程流同时通过第一队列和第二队列两者；

10、(d)关闭第一入口阀以将第一队列置于半隔离模式并且将第二队列置于稳定状态模式；

11、(e)在过程介质移除模式中使热净化介质通过第一队列通过打开的第一出口阀到达下游管道；

12、(f)在从第一队列中置换过程介质之后，自动关闭第一出口阀以将第一队列与过程流隔离；

13、(g)以隔离的热备用模式自动操作第一队列，以使热净化介质通过第一队列，以将第一队列维持在热过程流的100℃，优选地50℃之内；

14、(h)连续地将净化介质供应至与第一入口阀和第二入口阀以及第一出口阀和第二出口阀的相应流量控制元件相邻的阀体；以及

15、(i)在稳定状态、过程介质移除和热备用模式中将净化介质供应至与相应上游和下游辅隔离阀的相应流量控制元件相邻的阀体。

技术特征：

1.一种用于使用备置设备处理来自过程单元的热过程流(>200℃)(112)的严酷工况系统(100)，所述严酷工况系统包括：

2.根据权利要求1所述的严酷工况系统，其中所述备置设备项目(108)包括控制阀(109)。

3.根据权利要求1所述的严酷工况系统，其中所述过程流(112)包括黑油。

4.根据权利要求1所述的严酷工况系统，其中所述入口主隔离阀组件和所述出口主隔离阀组件(102，104)包括y型布置。

5.根据权利要求4所述的严酷工况系统，其中所述入口主隔离阀组件和所述出口主隔离阀组件(102，104)具有2cm至25cm的入口/出口死角(103'/105')。

6.根据权利要求1所述的严酷工况系统，其中所述置换介质系统(300)包括插入式加热器(304)，所述插入式加热器包括：用于对所述净化介质(302)进行加热的加热元件(305)，阀和控制逻辑，所述控制逻辑用于将所述热净化介质(308)的设定点温度维持在所述热过程流(112)的温度的50℃之内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的严酷工况系统，其中所述备置设备项目(108)包括过程控制阀(109)，其中所述过程流(112)包括黑油，并且其中所述置换介质系统(300)进一步适合于将所述热净化介质(308)连续地供应至所述过程控制阀(109)的阀杆孔(858)。

8.根据权利要求7所述的严酷工况系统，其中所述系统(100，100')自动地在所述稳定状态与热备用操作模式之间切换，其中所述第一队列(a)最初处于所述稳定状态模式(402a)并且所述第二队列(b)最初处于所述热备用模式(404b)，并且其中所述第一队列随后处于所述热备用模式(404a)并且所述第二队列随后处于所述稳定状态模式(402b)。

9.根据权利要求8所述的严酷工况系统，其进一步包括：

10.根据权利要求9所述的严酷工况系统，其进一步包括：通向所述介质供应阀(118a，118b)和所述介质回流阀(126a，126b)的iv型净化连接件(410)，以将净化介质泄放到所述相应供应源以及当所述相应队列(a，b)处于所述稳定状态模式(402)时的回流连接件(120a，120b，122a，122b)。

11.根据权利要求9所述的严酷工况系统，其进一步包括：位于所述相应回流管线(124a，124b)中用于在隔离模式中控制所述相应队列(a，b)的温度和/或压力的回流控制阀(128a，128b)。

12.根据权利要求9所述的严酷工况系统，其进一步包括：

13.根据权利要求12所述的严酷工况系统，其进一步包括：通向所述介质回收阀(138a，138b)的iv型净化连接件(410)，以将净化介质泄放到所述相应连接点(131a，131b)，其中所述iv型净化连接件允许净化介质在所述阀的阀座背面(806)与弹簧(830)之间、在所述阀的所述弹簧的背面与弹簧套(832)之间流动并且进入过程管道(808)。

14.根据权利要求9所述的严酷工况系统，其进一步包括：位于所述相应回流管线(124a，124b)中用于控制所述相应队列(a，b)的温度和/或压力的回流控制阀(128a，128b)。

15.根据权利要求14所述的严酷工况系统，其进一步包括：用于在所述稳定状态与热备用模式(402，404)之间自动切换的控制系统，其中所述切换包括：

16.根据权利要求15所述的严酷工况系统，其进一步包括：用于防止热备用(404)与稳定状态(402)模式之间的切换的热备用互锁装置(303)，除非所述热备用队列的所述压力和温度处于或接近(在0.5mpa和100℃，优选地50℃内)所述热过程流(112)的所述压力和温度。

17.根据权利要求16所述的严酷工况系统，其中所述控制系统进一步包括一组离线序列：

18.根据权利要求17所述的严酷工况系统，其进一步包括多组许可，所述许可包括从所述热备用、稳定状态、黑油移除、冷却、排放和维修模式改变到另一模式必须满足的阀位置、温度和/或压力读数。

19.根据权利要求18所述的严酷工况系统，其中所述控制系统进一步包括：

20.根据权利要求1至6中任一项所述的严酷工况系统，其中所述上游辅隔离阀和所述下游辅隔离阀(106a，106b，110a，110b)提供有座袋净化连接件(802)、体腔净化连接件(810)和体腔引流管(820)。

21.根据权利要求7所述的严酷工况系统，其中所述上游辅隔离阀和下游辅隔离阀(106a，106b，110a，110b)被提供有座袋净化连接件(802)、体腔净化连接件(810)和体腔引流管(820)。

22.根据权利要求2所述的严酷工况系统，其中所述控制阀(109a，109b)提供有杆净化连接件(3003，4003)。

23.根据权利要求7所述的严酷工况系统，其中所述控制阀(109a，109b)提供有杆净化连接件(3003，4003)。

24.一种用于根据权利要求1所述的严酷工况系统的操作的方法，所述方法包括以下步骤：

25.一种用于根据权利要求7所述的严酷工况系统的操作的方法，所述方法包括以下步骤：

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述热备用模式(404)包括将热净化介质从介质供应管线(116)供应至通向所述相应入口阀(102a，102b)的介质供应连接件(120)，使所述热净化介质通过所述相应队列(a，b)，从来自所述相应出口阀(104a，104b)的介质回流连接件(122)流出，并且从所述介质回流连接件通过回流管线(124)以绕过所述相应出口阀(104a，104b)到达所述下游过程管道(114)。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述介质供应管线(116a，116b)包括与所述介质供应连接件(120a，120b)相邻的相应介质供应阀(118a，118b)，其中所述回流管线(124a，124b)包括与所述介质回流连接件(122a，122b)相邻的相应回流阀(126a，126b)，并且进一步包括在所述稳定状态(402)、热备用(404)和过程介质移除模式(424)中将所述净化介质供应至所述相应介质供应阀和回流阀(118a，118b，126a，126b)的阀体(816)。

28.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括：借助于位于所述相应回流管线(124a，124b)中的回流控制阀(128a，128b)来控制所述相应队列(a，b)的温度。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述净化介质被供应至通向所述介质供应阀(118a，118b)和所述回流阀(126a，126b)的iv型净化连接件(410)，以将净化介质泄放到所述相应介质供应源和回流连接件(120a，120b，122a，122b)。

30.根据权利要求26所述的方法，其进一步包括：

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述净化介质被供应至通向所述介质回收阀(138a，138b)的iv型净化连接件(410)，以将净化介质泄放到所述相应连接点(131a，131b)，其中所述iv型净化连接件允许净化介质在所述阀的阀座背面(806)与弹簧(830)之间、在所述阀的所述弹簧的背面与弹簧套(832)之间流动并且进入过程管道(808)。

32.根据权利要求30所述的方法，其进一步包括：借助于位于所述相应回流管线(124a，124b)中的回流控制阀(128a，128b)来控制隔离模式(404)中所述相应队列的温度。

33.根据权利要求26所述的方法，其中所述稳定状态(402)与热备用(404)模式之间的自动切换进一步包括：

34.根据权利要求33所述的方法，其进一步包括：将所述系统(101，101')互锁，以防止热备用与稳定状态模式(402，404)之间的切换，除非所述热备用队列(404)的所述压力和温度处于或接近(在0.5mpa和100℃之内，优选地50℃之内)所述热过程流(112)的所述压力和温度。

35.根据权利要求26所述的方法，其进一步包括：

36.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括多组许可，所述许可包括从热备用(404)、稳定状态(402)、过程介质移除(424)、冷却(602，606，608)、低压(604，606)、排放(610)和维修(616)模式改变到另一模式必须满足的阀位置、温度和/或压力读数。

37.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括多组许可，所述许可包括从热备用(404)、稳定状态(402)、过程介质移除(424)、冷却(602，606，608)、低压(604，606)、排放(610)和维修(616)模式改变到另一模式必须满足的阀位置、温度和/或压力读数。

技术总结严酷工况备置路径系统和方法。所述系统允许一个队列保持在热备用模式中，同时另一个队列保持在接收过程流的稳定状态模式中，都同时向主隔离阀和辅隔离阀提供净化介质。所述备用队列可以被快速置于稳定状态维修。此外，新隔离的队列可以自动净化过程介质并且返回到热备用模式。随后，可以以抑制或防止过程介质污染所述隔离阀的方式对所述新隔离的队列进行冷却、冲洗和排放。然后，所述备置设备项目(例如，控制阀)可以在上游和下游双重隔离以用于维修，例如修理/更换。最后，可以使用所述净化介质循环系统来加热隔离支路，并将其置于备用模式，准备快速接收所述过程流，从而避免过程停机。技术研发人员：H·W·布雷特受保护的技术使用者：莫加斯工业公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18