[发明专利]释压阀

说明书

技术领域

本公开涉及释压阀，并且更特别地，涉及适于在低温应用中使用的释压阀。

背景技术

典型地，释压阀可用来控制或限制系统或容器中的例如由于过程扰动、仪器或装备失效或着火而可积聚的压力。在一些情形中，释压阀可用于将天然气蒸馏成纯甲烷的化学处理装置中，例如“甲烷化器”。该过程会从天然气中消除杂质，像甲苯和乙烷，以提供纯甲烷。通过天然气的绝热膨胀来进行蒸馏。靠压缩机制造加压天然气来作功。压力降低以作功由温降反映出来。在不同的温降阶段，不同的化合物(诸如甲苯和乙烷)开始蒸馏，并且被收集在独立的容器中。由于甲烷在包括天然气的气体中具有最低原子重量，所以在蒸馏的最后阶段产生纯甲烷。

从甲烷化器中流出的过程流体(例如甲烷)呈液体的形式，并且还可在装置的别处使用，或者作为液化天然气(“LNG”)而出售。可使用安全阀或释压阀来进行保护，以防甲烷化器输出处或者管道系统内的任何其它位置处的过压。LNG设施可在-150℉至-450℉的范围中运行。

在一些情形中，现有技术释压阀可发生过早的和/或不合需要的泄漏，这一部分是因为流到释压阀的入口的流体和阀内的环境状况之间有温差。这种泄漏刚开始可为微小泄漏，但在不经意间，可在流量上增大成巨大泄漏，从而阻止阀在系统中保持期望的压力-密封。阀在低温服务中可出现非常大的温差。在一些情形中，流到阀入口的流体和阀环境状况之间的温差可在250℉的范围中。简要地参照图7A和7B，示出在高温(例如蒸汽)应用中使用的现有技术释压阀的传统的现有技术盘700的截面图。已经在高温应用中使用这样的现有技术盘超过50年。盘700包括从盘700的底表面延伸且指向盘700的中心线的唇部705。图6显示盘700处于非运行状态，即，没有高温流体流过其中布置有盘700的阀。在高温流体引入到阀以及阀打开之后，在唇部705上出现温度梯度(例如，与阀的出口处的环境温度相比，阀的入口处有高温)。图7B示出唇部705由于盘700的温度梯度和热特性而偏转。如所示出的那样，由高温流体的原因，唇部705沿方向“X”偏转。这种偏转可帮助密封阀(即，使盘承坐在阀中的喷嘴上)，以使其不泄漏，诸如微小泄漏和/或巨大泄漏。

在一些情形中，当诸如盘135的现有技术释压阀盘(如图1A、1B和1C中显示的那样)用于低温服务时，这种阀会经历微小或巨大泄漏。现有技术阀盘还可经历磨蚀。在一些情况下，磨蚀是释压阀的内表面上的、在滑动的固体物之间引起的表面损伤的形式。磨蚀典型地不同于微观(通常在局部)粗糙化和在内表面上面产生的突起(即，包块)而导致的损伤。由于在低温服务中经历的温差的原因，磨蚀可增加或加剧释压阀所经历的泄漏。

因此，长期以来需要解决上面论述的问题的用于在低温服务中使用的释压阀的盘的与别个不同的设计，但是未得到满足。

发明内容

在一些实现中，本公开的PRV包括盘-喷嘴组合，其通过使盘和/或喷嘴的一部分由于过程流体温度和环境状况之间的热梯度而偏转，来最大程度地减少和/或阻止通过其中的过程流体泄漏。例如，在一些实现中，PRV的盘可包括凹槽，凹槽设置在盘的外部周向表面上，从而形成沿轴向(而非沿径向或作为沿径向的补充)偏转的突起(例如唇部)，以便密封性地接触喷嘴(如下面更全面地阐明的那样)。另外，在一些实现中，喷嘴可包括凹口，凹口设置在喷嘴的周向外表面中，以形成突起(例如凸缘)，响应于过程流体和PRV的出口上的环境状况之间的热梯度，所述凸缘偏转，以密封性地接触盘，以及最大程度地减少和/或阻止泄漏。