Система для поточной внутренней очистки выходных каналов коксовых печей посредством скребка и отслаивания и соответствующий способ
SYSTEM FOR CONTINUOUS INTERNAL CLEANUP OF COKE FURNACE OUTPUT CHANNELS BY SCRAPING AND PEELING AND CORRESPONDING METHOD

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] Для настоящей заявки испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США №61/894 087, поданной 22 октября 2013 г., содержание которой включено в данный документ посредством ссылки.
Заявление об исследовании, финансируемом из федерального бюджета
[0002] Неприменимо.
Область техники, к которой относится изобретение
[0003] Настоящее изобретение в целом относится к системам и способам для поточной внутренней очистки выходных каналов коксовых печей скребком (пиггинг) и отслаиванием (споллинг). Конкретнее, настоящее изобретение относится к системам и способам, которые позволяют осуществлять безопасную поточную внутреннюю скребковую очистку труб коксовых печей, а также операции отслаивания кокса.
Уровень техники
[0004] Коксовые печи, как правило, имеют от четырех до шести трубных каналов на пару барабанов, часто выполненных с двумя каналами на печную камеру. «Закоксовывание», т.е. сужение одного или более каналов вследствие образования кокса в печной камере в процессе эксплуатации, представляет собой обычное явление. Удаление этого скопления кокса называют «декоксованием». Декоксование может быть необходимым ежегодно или чаще, в зависимости от различных факторов, включая конструкцию установки коксования и характер сырья.
[0005] Традиционно, для декоксования печной камеры, связанные (часто - два) барабаны замедленного коксования и соединенные печи полностью заглушали, после чего кокс из печной камеры удаляли паровоздушным способом или путем механического удаления кокса в отключенном состоянии посредством скребков, прогоняемых водой по трубам (как правило, называемого «скребковым удалением кокса»).
[0006] В последнее время созданы более крупные установки коксования с двумя или более печами, работающими параллельно с несколькими коксовыми барабанами, при этом каждая печь имеет несколько трубных каналов. Безопасная поточная скребковая очистка, т.е. скребковое удаление кокса из печной камеры, в то время как присоединенные барабаны замедленного коксования продолжают работать на загрузке от других печных камер, не была доступной, поскольку, помимо прочего, конфигурация трубопроводной системы должна способствовать достаточному удержанию опасной энергии на каждом этапе эксплуатации.
[0007] Для декоксования подающей линии в системе замедленного коксования применяется процесс, называемый «поточным отслаиванием». При «поточном отслаивании» используется пар, как правило, в двух каналах для вытеснения сырья и последующего подъема температуры металла труб до тех пор, пока кокс не «отслоится» от трубы. Отходы декоксования после этого сопровождаются паром для смешивания с технологическим выходящим потоком печи из других действующих каналов и объединенными потоками пара к коксовому барабану. Это позволяет эффективно осуществлять декоксование без отключения установки.
[0008] Конкретнее, поточное отслаивание происходит при вводе пара через два печных змеевика с вытеснением технологической текучей среды. Поток пара после выхода из печи присоединяется к выходящему потоку технологической текучей среды печи из каналов, которые остаются в работе. После этого температуру пара и трубных каналов, которые необходимо подвергнуть декоксованию, повышают. Этот рост температуры продолжается до тех пор, пока не будет достигнута температура, значительно превышающая температуру нормальных условий эксплуатации. Она может достигать 1250°F в зависимости от материала и толщины трубы. Однако трубопровод, идущий от выходных каналов печей, как правило, предшествует наступлению поточного отслаивания кокса. Вследствие этого, существующие трубопроводные и клапанные системы не обладают достаточной эксплуатационной надежностью, чтобы допускать повышенные температуры поточного отслаивания. Попытки выполнить поточное отслаивание с этим существующим оборудованием может привести к выходу из строя, так как нагретые трубопроводная обвязка и компоненты не смогут обеспечить удержание давления. В другой ситуации эта трубопроводная обвязка может быть непригодна для разработки анализа напряжений в трубах с целью определения возможности поточного отслаивания. Например, применение традиционных низколегированных материалов, таких как 9Cr-1Мо, привело бы к работе в зоне ползучести материала, наряду со сложностью выполнения анализа напряжений в трубах. Таким образом, чтобы удовлетворить нормативным требованиям, для поточного отслаивания кокса, как правило, требуется более высоколегированный сплав.
[0009] Кроме того, поточное удаление кокса скребковым способом из этих печных труб также обеспечивает преимущества. Хотя некоторые виды питающих линий могут успешно быть подвергнуты поточному отслаиванию несколько раз подряд, трубы могут не вернуться полностью к первоначальным температурам в начале цикла вследствие неорганических отложений или подобных причин. В конечном счете, эти коксовые печи приходится очищать посредством механического скреперного (скребкового) удаления кокса. Вследствие этого был сделан вывод о необходимости как поточного отслаивания, так и поточной механической скреперной очистки. Поточное скребковое удаление кокса создает эксплуатационные и конструктивные проблемы, такие как безопасный переход между этапами технологического процесса и предоставление компонентов, обеспечивающих факторы безопасности, необходимые для поточной скребковой очистки.
[0010] Хотя как безопасная поточная скребковая очистка печи, так и поточное отслаивание в магистральной линии могут быть привлекательными для оператора системы замедленного коксования, безопасное поточное скребковое удаление кокса в сочетании с безопасным поточным отслаиванием создает дополнительные проблемы. В частности, клапаны и линии, применяемые для обеспечения системы для безопасного поточного процесса скребковой очистки должны также обладать возможностью поддержания температур и условий давления в линиях при поточном отслаивании.
[0011] Не была определена какая-либо конфигурация, обеспечивающая безопасную изоляцию опасной энергии на всех этапах поточной скребковой очистки. Также не была определена конфигурация, способная поддерживать температуры и условия давления в линиях при поточном отслаивании.
Сущность изобретения
[0012] Настоящее изобретения устраняет один или более недостатков уровня техники за счет обеспечения систем и способов, которые позволяют осуществлять безопасную внутреннюю скребковую очистку труб коксовых печей, а также обеспечивают возможность поточного отслаивания кокса.
[0013] В одном из вариантов осуществления настоящее изобретение включает в себя способ поточной внутренней скребковой очистки трубчатого змеевика для печи в системе замедленного коксования, который содержит следующее: i) прекращают подачу технологической текучей среды в печь; ii) вводят пар высокого давления из первого источника пара высокого давления через трубчатый змеевик и магистральную линию, и из второго источника пара высокого давления через вторую линию, соединенную с магистральной линией, для принудительной подачи какой-либо технологической текучей среды, оставшейся в змеевике и магистральной линии, к коллектору системы закрытой продувки или к барабану замедленного коксования, при этом трубчатый змеевик, коллектор системы закрытой продувки и барабан замедленного коксования сообщаются по текучей среде друг с другом; iii) изолируют выпускной канал, сообщающийся по текучей среде со второй линией, от магистральной линии путем ввода пара высокого давления из третьего источника пара высокого давления через вторую линию для поддержания постоянного давления на одной стороне по меньшей мере двух закрытых клапанов, сообщающихся по текучей среде с выпускным каналом между выпускным каналом и магистральной линией, при вводе пара высокого давления из первого источника пара высокого давления и второго источника пара высокого давления; iv) прекращают ввод пара высокого давления из первого источника пара высокого давления, второго источника пара высокого давления и третьего источника пара высокого давления; v) удаляют пар из магистральной линии через выпускной канал путем открытия по меньшей мере двух закрытых клапанов между выпускным каналом и магистральной линией; vi) изолируют впускную линию барабанов, сообщающуюся по текучей среде с магистральной линией, от части магистральной линии посредством ввода пара высокого давления из четвертого источника пара высокого давления через третью линию, присоединенную к магистральной линии, для поддержания постоянного давления на одной стороне по меньшей мере трех закрытых клапанов, сообщающихся по текучей среде с впускной линией барабанов, причем два из закрытых клапанов расположены на магистральной линии между впускной линией барабанов и частью магистральной линии, а один из закрытых клапанов расположен на третьей линией между магистральной линией и коллектором системы закрытой продувки; vii) отсоединяют трубчатый змеевик от магистральной линии и первого источника пара высокого давления; viii) соединяют трубчатый змеевик с узлом скребковой очистки после достижения атмосферного давления в магистральной линии; и ix) вводят воду из источника воды в узел скребковой очистки для приведения в движение скребка через трубчатый змеевик.
[0014] В другом варианте осуществления настоящее изобретение включает в себя систему для поточной внутренней скребковой очистки трубчатого змеевика печи в системе замедленного коксования, содержащую: i) первый источник пара высокого давления, сообщающийся по текучей среде с трубчатым змеевиком на первом конце змеевика; ii) магистральную линию, сообщающуюся по текучей среде с трубчатым змеевиком на втором конце змеевика и сообщающуюся по текучей среде с дополнительной впускной линией барабанов, при этом магистральная линия имеет первый отсечной клапан между вторым концом трубчатого змеевика и дополнительной впускной линией барабанов, магистральная линия имеет второй отсечной клапан между первым отсечным клапаном и дополнительной впускной линией барабанов, первый отсечной клапан имеет сторону высокого давления, обращенную ко второму отсечному клапану, и второй отсечной клапан имеет сторону высокого давления, обращенную к первому отсечному клапану; iii) третий клапан на второй линии между четвертым клапаном и магистральной линией, при этом четвертый клапан сообщается по текучей среде с магистральной линией в точке между вторым концом трубчатого змеевика и первым отсечным клапаном; iv) второй источник пара высокого давления, сообщающийся по текучей среде со второй линией в точке между третьим клапаном и магистральной линией; v) третий источник пара высокого давления, сообщающийся по текучей среде с четвертым клапаном; vi) пятый клапан, сообщающийся по текучей среде со второй линией в точке между четвертым клапаном и третьим клапаном и сообщающийся по текучей среде с выпускным каналом; vii) третью линию, сообщающуюся по текучей среде с магистральной линией между первым отсечным клапаном и вторым отсечным клапаном и сообщающуюся по текучей среде с шестым клапаном; viii) четвертую линию, сообщающуюся по текучей среде с шестым клапаном и коллектором системы закрытой продувки; ix) седьмой клапан между коллектором системы закрытой продувки и шестым клапаном; и х) пятый источник пара высокого давления, сообщающийся по текучей среде с восьмым клапаном, при этом восьмой клапан сообщается по текучей среде с четвертой линией между шестым клапаном и седьмым клапаном.
[0015] Дополнительные аспекты, преимущества и варианты осуществления настоящего изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники из последующего описания различных вариантов осуществления и связанных с ними чертежей.
Краткое описание чертежей
[0016] Настоящее изобретение раскрыто ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых ссылки на одинаковые элементы даны с помощью одинаковых позиционных обозначений.
[0017] На фиг. 1 представлена структурная схема, иллюстрирующая один вариант осуществления системы для поточной очистки выходных каналов коксовых печей посредством скребков и отслаивания в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления
[0018] Объект настоящего изобретения раскрыт применительно к конкретным процессам, однако само описание не ограничивает объем изобретения. Таким образом, объект настоящего изобретения можно реализовать другими способами, включая различные этапы или комбинации этапов, раскрытые в настоящей заявке, в сочетании с существующими или будущими технологиями. Кроме того, хотя термин «этап» можно использовать в настоящей заявке для описания различных элементов применяемых способов, этот термин не следует интерпретировать в качестве предполагающего какой-либо конкретный порядок между различными этапами, раскрытыми в настоящей заявке, если настоящее описание прямо не ограничивается каким-либо конкретным порядком. Хотя настоящее изобретение может применяться в нефтегазовой отрасли, оно не ограничивается ей и может также применяться в других отраслях для достижения аналогичных результатов.
[0019] Следующее описание относится к фиг. 1, на которой изображена система для поточной внутренней скребковой очистки выходных каналов коксовых печей, которая также может использоваться для поточного отслаивания кокса в этих выходных каналах коксовых печей. Поточная скребковая очистка обеспечивает возможность более тщательной очистки труб печи установки замедленного коксования, одновременно поддерживая работу связанных барабанов замедленного коксования за счет загрузки из других печей.
[0020] Изобретение, показанное на фиг. 1, иллюстрирует один канал. На практике, при использовании настоящего изобретения, оператор может выполнять внутреннюю скребковую очистку двух каналов для удаления кокса из двух трубных каналов 103 в одной печной камере одновременно и применять только один манифольд поточной скребковой очистки для очистки и изоляции каждого из двух каналов. Поточная внутренняя скребковая очистка труб, соединенных с печью установки замедленного коксования, в такой системе больших размеров приводит к уменьшению простоя и финансовых потерь по сравнению с отключением установки и скребкового декоксования этих же труб в отключенном состоянии. В настоящем изобретении предложена система, которая обеспечивает поточную внутреннюю скребковую очистку этих труб, а также обеспечивает эксплуатационную гибкость, позволяющую дополнительно выполнять очистку труб путем поточного отслаивания. В настоящем изобретении предложены система и способ, которые обеспечивают достаточную надежную изоляцию опасной энергии трубчатых каналов печи, подлежащих декоксованию, путем обеспечения систем двойной блокировки и продувки на закрытых клапанах. Это уменьшает вероятность утечки через клапаны или отказа клапанов, что могло бы привести к частичному закоксовыванию компонентов трубопровода и клапанов, полному закупориванию вследствие накопления кокса в этих компонентах, или даже нежелательные события, связанные с безопасностью работающих. Настоящее изобретение также обеспечивает возможность использования пара для вытеснения технологической текучей среды и охлаждения печных змеевиков, чтобы избежать резких ударных воздействий, которые в противном случае будут способствовать выходу труб из строя. Таким образом, настоящее изобретение надлежащим образом и надежно изолирует каналы печи для поточной внутренней скребковой очистки, одновременно поддерживая эксплуатационную гибкость для поточного отслаивания кокса, и способствует успешной поточной внутренней скребковой очистке печных змеевиков.
Описание системы
[0021] На фиг. 1 структурная схема иллюстрирует один из вариантов осуществления системы для поточного удаления кокса скребками и путем отслаивания из одного или более трубчатых змеевиков 103 одной или более коксовых печей 102 в соответствии с настоящим изобретением. Множество вариантов осуществления системы настоящего изобретения могут быть применены к множеству трубчатых змеевиков 103 коксовой печи. Когда коксовая печь 102 включает в себя множество змеевиков 103, каждый из которых соединен с магистральной линией 108, каждый из змеевиков 103 может быть аналогичным образом соединен с узлом 104 скребковой очистки, который включает в себя запускающее устройство и приемное устройство для скребка.
[0022] В настоящем изобретении предложена система для поточной скребковой очистки трубчатого змеевика 103 печи 102. Змеевик 103 может быть соединен с открытым источником 160 подачи технологической текучей среды или с первым источником 148 подачи пара высокого давления посредством линии 178 загрузки печи, или полностью отсоединен от обоих с обеспечением возможности подключения входа змеевика 103 к другому компоненту. Аналогичным образом, змеевик 103 сообщается по текучей среде с входом одного или более барабанов 116, 117 замедленного коксования по магистральной линии 108, но может быть отсоединен от магистральной линии 108 с обеспечением возможности подключения выхода змеевика 103 к другому компоненту. Один или более барабанов 116, 117 замедленного коксования могут сообщаться по текучей среде с одной или более дополнительными камерами печи или другими печами. Следует понимать, что дополнительные входные линии 170 барабанов от других печей или других печных камер той же печи 102 могут быть присоединены к магистральной линии 108 ранее ввода в один или более коксовых барабанов 116, 117. Эти дополнительные линии могут создавать избыточное давление, которое должно быть направлено на обеспечение безопасной работы и предотвращение закоксовывания второго отсечного клапана 112 вследствие утечки через клапан и нагревания и охлаждения вытекшего материала.
[0023] Магистральная линия 108 от змеевика 103 до одного или более барабанов 116, 117 замедленного коксования содержит первый отсечной клапан 110 между змеевиком 103 и одним или более барабанами 116, 117 замедленного коксования. Второй отсечной клапан 112 расположен между первым отсечным клапаном 110 и входом одного или более барабанов 116, 117 замедленного коксования. И первый отсечной клапан 110, и второй отсечной клапан 112, предпочтительно, являются направленными, и поэтому каждый из них имеет сторону высокого давления. Сторона высокого давления первого отсечного клапана 110 обращена ко второму отсечному клапану 112, тогда как сторона высокого давления второго отсечного клапана 112 обращена к первому отсечному клапану 110. Каждый из первого отсечного клапана 110 и второго отсечного клапана 112 может представлять собой шаровой клапан, так, что сторона высокого давления представляет собой сторону подпружиненного седла клапана, в противоположность неподвижному седлу клапана.
[0024] Магистральная линия 108, первый отсечной клапан 110 и второй отсечной клапан 112 способны выдерживать несколько тепловых переходных процессов и период времени при повышенной температуре около 1250°F при поточном отслаивании кокса через эти компоненты, и выполнять это в полном соответствии со всеми действующими нормами и стандартами, включая признанные и общепринятые правила передовой инженерной практики. Благодаря этому они остаются неповрежденными и свободными от закоксовывания, способствуя безопасному выполнению операций при последующих удалениях кокса.
[0025] Вторая линия 154 сообщается с магистральной линией 108 в точке между змеевиком 103 и первым отсечным клапаном 110 и обеспечивает путь к выпускному каналу 144, находясь в открытом состоянии. Положение этой второй линии 154 между змеевиком 103 и первым отсечным клапаном 110 предусматривает два клапана - первый отсечной клапан 110 и второй отсечной клапан 112 - между печью 102 и одним или более барабанами 116, 117 замедленного коксования, обеспечивающих требуемые безопасные условия. Третий клапан 124 предусмотрен на второй линии 154 между четвертым клапаном 122 и магистральной линией 108. В закрытом состоянии третий клапан 124 закрывает путь к выпускному каналу 144. При открытом третьем клапане 124 четвертый клапан 122 сообщается по текучей среде с магистральной линией 108 при помощи второй линии 154. Третий источник пара 120 высокого давления предусмотрен и сообщается по текучей среде с четвертым клапаном 122 так, что открытие четвертого клапана 122 позволяет пару под высоким давлением прикладывать блокирующую силу к третьему клапану 124 и пятому клапану 146. Пятый клапан 146 сообщается по текучей среде со второй линией 154 в точке между четвертым клапаном 122 и третьим клапаном 124, и сообщается по текучей среде с выпускным каналом 144. Для дополнительной безопасности позади пятого клапана 146 может быть установлена поворотная заглушка 152. Второй источник 126 пара высокого давления сообщается по текучей среде со второй линией 154 в точке между третьим клапаном 124 и магистральной линией 108 посредством регулятора потока 128, который ограничивает поток пара от второго источника 126 пара высокого давления ко второй линии 154 через девятый клапан 130 между регулятором 128 потока и второй линией 154. Регулятор 128 потока может представлять собой отверстие регулирования потока и включать в себя индикатор расхода, доступный пользователю. В альтернативном варианте управление регулятором 128 потока может осуществлять компьютер на основании задаваемых пользователем критериев.
[0026] Третья линия 156 сообщается с магистральной линией 108 между первым отсечным клапаном 110 и вторым отсечным клапаном 112 и, благодаря сообщению с шестым клапаном 136, обеспечивает путь к коллектору 142 системы закрытой продувки. Регулятор 134 давления сообщается по текучей среде с третьей линией 156, а также сообщается по текучей среде с четвертым источником 132 пара высокого давления. Регулятор 134 давления может содержать расходомер и регулятор давления, где расходомер сообщается по текучей среде с индикатором расхода, а регулятор давления сообщается по текучей среде с индикатором давления. Управление регулятором 134 давления и его компонентами может осуществлять компьютер на основании задаваемых пользователем критериев. На этапе протекания технологической текучей среды или пара от труб печи к системе продувки, регулятор 134 давления позволяет поддерживать давление в третьей линии 156 более высоким, чем в магистральной линии 108 между вторым отсечным клапаном 112 и давлением ниже по потоку от клапана 112 до коксового барабана. Это более высокое давление является крайне важным, так как оно предотвращает протекание нефтепродуктов из других печных каналов, идущих от других печей или других печных камер той же печи 102 и сообщающихся через дополнительные входные линии 170 с барабанами 116, 117 замедленного коксования, назад или вверх по потоку через второй отсечной клапан 112. Это обеспечивает дополнительную безопасность в случае, если второй отсечной клапан 112 будет в не очень хорошем состоянии, или если давление будет достаточно высоким, чтобы сдвинуть шар второго отсечного клапана 112 из его неподвижного седла путем преодоления действия пружины на стороне высокого давления. Этот пар обеспечивает критически важную рабочую блокировку на данном этапе. В дальнейшем регулятор 134 давления обеспечивает блокирующий пар для двойной блокировки и продувки под повышенным давлением между вторым отсечным клапаном 112 и первым отсечным клапаном 110 для обеспечения изоляции опасной энергии при выпуске из змеевика 103, и, таким образом, четвертый источник 132 пара высокого давления обеспечивает рабочий и блокирующий пар с управлением от регулятора 134 давления.
[0027] Предусмотрена четвертая линия 158, которая сообщается с шестым клапаном 136 и дополнительно обеспечивает путь к коллектору 142 системы закрытой продувки. Седьмой клапан 140 расположен между коллектором 142 системы закрытой продувки и шестым клапаном 136. Предусмотрен пятый источник 138 пара высокого давления, сообщающийся по текучей среде с восьмым клапаном 162, который сообщается по текучей среде с четвертой линией 158 между шестым клапаном 136 и седьмым клапаном 140. Седьмой клапан 140 может являться регулятором потока и представлять собой шаровой клапан. Седьмой клапан 140 способствует поддержанию противодавления, обеспечиваемого регулятором 134 давления, и поддерживает выше давление технологической текучей среды ниже по потоку от второго отсечного клапана 112 при отведении потока из змеевика печи к коллектору 142 системы закрытой продувки.
[0028] Змеевик 103 может быть присоединен к магистральной линии 108 посредством входного фланцевого поворотного колена, такого как фланцевый угловой фитинг 106, сообщающегося по текучей среде с трубчатым змеевиком 103, и к открытому источнику 160 подачи технологической текучей среды при помощи выходного поворотного колена 107, сообщающегося по текучей среде с трубчатым змеевиком 103. Каждое поворотное колено 106, 107 может быть отсоединено от системы коксования и присоединено к узлу 104 скребковой очистки для обеспечения замкнутого контура и пути прохождения для скребка, так, чтобы входное поворотное колено 106 сообщалось по текучей среде с выходом узла 104 скребковой очистки, а выходное поворотное колено 107 сообщалось по текучей среде с входом узла 104 скребковой очистки. После ввода воды из источника 150 воды в узел 104 скребковой очистки, скребок проталкивается через змеевик 103. Это можно повторить при необходимости.
Описание способа
[0029] В целях надлежащей и надежной изоляции каналов печи для поточной скребковой очистки при одновременном поддержании эксплуатационной гибкости для поточного отслаивания и содействия успешной поточной скребковой очистке печных змеевиков, настоящая система переходит от нормальной работы к прогонке пара по каналам печи, подвергаемым декоксованию, в систему закрытой продувки, и к сбросу давления в атмосферу, а также к поточной скребковой очистке и к прогонке пара в систему продувки.
[0030] В способе настоящего изобретения внутренняя скребковая очистка трубчатого змеевика 103 одной из множества печей 102 или камер печи 102, связанных с одним или более барабанами 116, 117 замедленного коксования, может выполняться при поддержании выхода из по меньшей мере второй из множества печей или камер печи в один или более барабанов 116, 117 замедленного коксования, и при сохранении положительной двойной блокировки и продувки в присоединенной трубопроводной системе на каждом этапе процесса.
[0031] В связи с настоящим изобретением способ может быть раскрыт со ссылкой на структурные элементы, представленные на фиг. 1.
[0032] В типовой операции коксования, перед использованием системы согласно настоящему изобретению, трубчатый змеевик 103 печи 102 сообщается по текучей среде с открытым источником 160 подачи технологической текучей среды и сообщается по текучей среде со входом одного или более барабанов 116, 117 замедленного коксования. Для предотвращения движения потока выходного продукта к выпускному каналу 144 по второй линии 154, расположенной в точке между змеевиком 103 и первым отсечным клапаном 110, третий клапан 124, предусмотренный на второй линии 154, закрыт.Этот третий клапан 124, как предусмотрено выше, расположен на второй линии 154 между четвертым клапаном 122 и магистральной линией 108. Первый отсечной клапан 110 предусмотрен на магистральной линии 108 между вторым изолирующим 112 и змеевиком 103.
[0033] В типовой операции коксования клапаны и источники пара должны быть установлены и настроены так, чтобы выходной продукт из печи 102 не достигал выпускного канала 144. Это выполняется путем обеспечения настройки двойной блокировки и продувки в этой второй линии 154. Третий источник 120 пара высокого давления подает пар высокого давления на четвертый клапан 122, который сообщается по текучей среде с магистральной линией 108 по второй линии 154 и изначально открыт. Пятый клапан 146 предусмотрен сообщается по текучей среде со второй линией 154 в точке между четвертым клапаном 122 и третьим клапаном 124, и сообщается по текучей среде с выпускным каналом 144. Изначально пятый клапан закрыт.В этот момент пар высокого давления, подаваемый от третьего источника 120 пара высокого давления к третьему клапану 124 и пятому клапану 146, можно охарактеризовать как блокирующий продувочный пар. Для дополнительного предотвращения прохождения любого выходного продукта в магистральной линии 108 к выпускному каналу 144, между пятым клапаном 146 и выпускным каналом 144 может быть предусмотрена поворотная заглушка 152, которая может быть закрыта.
[0034] Кроме того, пар высокого давления подается от второго источника 126 пара высокого давления ко второй линии 154 между третьим клапаном 124 и магистральной линией 108. Девятый клапан 130, изначально открытый, предусмотрен между вторым источником 126 пара высокого давления и второй линией 154. Этот второй источник 126 пара высокого давления обеспечивает пар для продувки трубных секций во второй линии 154 между третьим клапаном 124 и магистральной линией 108. Регулятор 128 потока предусмотрен между вторым источником 126 пара высокого давления и девятым клапаном 130.
[0035] Аналогичным образом, клапаны и источники пара должны быть предусмотрены и настроены так, чтобы выходной продукт из печи 102 не достигал коллектора 142 системы закрытой продувки. Это выполняется путем обеспечения настройки двойной блокировки и продувки в третьей линии 156 и четвертой линии 158. Третья линия 156 предусмотрена сообщающейся по текучей среде с магистральной линией 108 между первым отсечным клапаном 110 и вторым отсечным клапаном 112, и сообщающейся по текучей среде с шестым клапаном 136, изначально закрытым. Регулятор 134 давления предусмотрен сообщающимся по текучей среде с третьей линией 156, а также сообщающимся по текучей среде с четвертым источником 132 пара высокого давления. Пар высокого давления, выходящий из регулятора 134 давления в третью линию 156 между магистральной линией 108 и шестым клапаном 136, является паром для продувки трубных секций, сообщается по текучей среде с третьей линией 156 и сообщается по текучей среде с четвертым источником 132 пара высокого давления. Четвертая линия 158 предусмотрена сообщающейся по текучей среде с шестым клапаном 136 и коллектором 142 системы закрытой продувки. Седьмой клапан 140, первоначально закрытый, предусмотрен между коллектором 142 системы закрытой продувки и шестым клапаном 136. Пятый источник 138 пара высокого давления подключается к четвертой линии 158 между шестым клапаном 136 и седьмым клапаном 140 путем открытия восьмого клапана 162. Пятый источник 138 пара высокого давления обеспечивает продувку блокирующим паром в четвертой линии 158 между шестым клапаном 136 и седьмым клапаном 140.
[0036] В настоящем изобретении первый этап включает в себя прекращение потока выходного продукта из трубчатого змеевика 103 в магистральной линии 108 к одному или более барабанам 116, 117 замедленного коксования, и прекращение подачи технологической текучей среды от источника 160 к печи 102, например, путем закрытия двенадцатого клапана между источником 160 подачи технологической текучей среды и печью 102. Прекращение потока выходного продукта из трубчатого змеевика 103 в магистральной линии 108 к одному или более барабанам 116, 117 замедленного коксования может быть выполнено путем закрытия второго отсечного клапана 112. Таким образом, подача 160 технологической текучей среды в печь прекращается, и нагретую технологическую текучую среду выпускают из системы сначала по линии 108 в один или более барабанов 116, 117 замедленного коксования, а затем через коллектор 142 системы закрытой продувки. Обеспечение требуемой безопасной операции двойной блокировки и продувки включает в себя закрытие двенадцатого клапана 176 и подачу пара высокого давления из первого источника 148 пара высокого давления в трубчатый змеевик 103 печи 102, закрытие второго отсечного клапана 112 и открытие шестого клапана 136. Кроме того, седьмой клапан 140 открывают в достаточной степени для поддержания давления на втором изолирующем клапане 112 большим, чем давление на противоположной стороне второго отсечного клапана 112 для предотвращения утечки через него технологической текучей среды из других каналов на другой стороне клапана при направлении потока к коллектору 142 системы закрытой продувки. Подача пара высокого давления из первого источника 148 пара высокого давления в трубчатый змеевик 103 печи 102 продолжается до тех пор, пока весь оставшийся выходной продукт из трубчатого змеевика 103 печи 102 не будет перекачан в коллектор 142 системы закрытой продувки. Таким образом, продувка трубных секций производится при наличии технологических нефтепродуктов в магистральной линии 108.
[0037] После этого на втором этапе обеспечивается прогонка пара к коллектору 142 системы закрытой продувки в ходе требуемой безопасной операции двойной блокировки и продувки. Этот этап включает в себя ввод пара высокого давления из первого источника 148 пара высокого давления через трубчатый змеевик 103 печи 102 в магистральную линию 108 и вытеснение оставшегося выходного продукта сначала в один или более барабанов 116, 117 замедленного коксования, а затем, после закрытия второго отсечного клапана 112, в коллектор 142 системы закрытой продувки. Вместе с этим, способ поддерживает двойную блокировку и продувку для каждого клапана, не находящегося между печью 102 и коллектором 142 системы закрытой продувки, для изоляции выходного канала 144 путем двойного блокирования пятого клапана 146 и третьего клапана 124 при помощи блокирующего пара от третьего источника 120 пара высокого давления. Выше по потоку от второго отсечного клапана 112 давление поддерживается более высоким, чем давление ниже по потоку, посредством пара от регулятора 134 давления для предотвращения утечки через второй отсечной клапан 112 в обратном направлении со стороны одного или более барабанов 116, 117 замедленного коксования, и других каналов печи, связанных с дополнительной входной линией 170 барабанов. Вместе с этим, способ поддерживает давление на коллекторе 142 системы закрытой продувки, когда шестой клапан 136 открыт, при седьмом клапане 140, открытом в достаточной степени, чтобы пропускать поток к системе продувки, поддерживая при этом достаточное давление на втором изолирующем клапане 112. Для обеспечения требуемой безопасной операции двойной блокировки и продувки, пар высокого давления от второго источника 126 пара высокого давления подается через регулятор 128 потока в магистральную линию 108 для сохранения второй линии 154 свободной от технологической текучей среды выше по потоку от третьего клапана 124, чтобы избежать закоксовывания на всех этапах, когда технологическая текучая среда находится в магистральной линии 108.
[0038] На третье этапе способ обеспечивает сброс давления в змеевике 103. Пар направляют через змеевик 103 и через выпускной канал 144. Этот этап включает в себя прекращение ввода пара высокого давления от первого источника 148 пара высокого давления в магистральную линию 108 и передачи пара высокого давления из первого источника 148 пара высокого давления и змеевика 103. Первый отсечной клапан 110, шестой клапан 136 и седьмой клапан 140 закрыты, и пар высокого давления от четвертого источника 132 пара высокого давления, управляемого регулятором 134 давления, подается к первому отсечному клапану 110 и второму отсечному клапану 112. После закрытия первого отсечного клапана 110 и установления подачи пара положительной блокировки от регулятора 134, и прекращения подачи пара высокого давления от второго источника 126 пара высокого давления через регулятор 128 потока, давление из магистральной линии 108 выше по потоку от первого отсечного клапана 110 сбрасывается в выпускной канал 144. Это происходит при поддержании двойной блокировки и продувки для каждого клапана между печью 102 и коллектором 142 системы закрытой продувки, и между печью 102 и одним или более барабанами 116, 117 замедленного коксования, предусматривая поддержание регулятором 134 давления, сообщается по текучей среде с четвертым источником 132 пара высокого давления и каждым клапаном на магистральной линии 108 между печью 102 и одним или более барабанами 116, 117 замедленного коксования, давления блокирующего пара на втором изолирующем клапане 112 между регулятором 134 давления и одним или более барабанами 116, 117 замедленного коксования. Третий клапан 124 и пятый клапан 146 открываются, тогда как четвертый клапан 122 закрывается. Если поворотная заглушка 152 была предусмотрена и закрыта, теперь она открывается. Таким образом, пар из четвертого источника 132 пара повышенного давления, управляемый регулятором 134давления, выполняет три функции: выступает в качестве блокирующего пара между первым отсечным клапаном 110 и вторым отсечным клапаном 112, когда эта два клапана изолируют остальную часть системы от печи 102, обеспечивает достаточное противодавление для предотвращения утечки технологической нефти через второй отсечной клапан 112 на этапе от прохождения потока до продувки, и обеспечивает продувку трубных секций для поддержания чистоты третьей линии 156 при протекании технологической жидкой среды к одному или более барабанам 116, 117 замедленного коксования. Способ остается на этом этапе до тех пор, пока змеевики не будут в достаточной степени очищены паром, и давление из них не будет сброшено в атмосферу.
[0039] При атмосферном давлении в змеевике 103 на этапе четыре змеевик 103 подготовлен для скребковой очистки. Подача очищающего пара высокого давления прекращается, и змеевик 103 готов для исключения из магистральной линии 108 и линии 178 загрузки печи. Это предусматривает прекращение подачи пара высокого давления от первого источника 148 пара высокого давления к выпускному каналу 144, включая закрытие одиннадцатого клапана 174. При этом пар из первого источника 148 пара высокого давления используется для очистки змеевика 103. Отсоединение трубчатого змеевика 103 печи 102 от магистральной линии 108 и линии 178 загрузки печи может быть выполнено путем отвинчивания входного поворотного колена 106 и выходного поворотного колена 107. После этого трубчатый змеевик 103 печи 102 присоединяют к узлу 104 скребковой очистки, например, путем присоединения к каждому из фланцевых поворотных колен после того, как давление в магистральной линии 108 достигнет атмосферного.
[0040] На пятом этапе кокс из змеевика 103 удаляют путем скребковой очистки. Скребок, круглое очистное устройство, которое может иметь абразивные внешние поверхности, проталкивается через змеевик 103, очищая его внутреннюю часть. С этой целью источник 150 воды подключен к узлу 104 скребковой очистки, проталкивая скребок через поворотное колено 106, 107, через трубчатый змеевик 103 печи 102 и к узлу 104 скребковой очистки по другому поворотному колену 107, 106. Это можно повторить необходимое число раз.
[0041] На шестом этапе способ предусматривает повторное присоединение трубчатого змеевика 103 печи 102 к магистральной линии 108 и к первому источнику 148 пара высокого давления и подачу пара к трубчатому змеевику 103 печи 102 путем открытия одиннадцатого клапана 174.
[0042] На седьмом этапе змеевик 103 подготовлен для использования. Это требует подачи пара к трубчатому змеевику 103 печи 102 и к выпускному каналу 144 для вытеснения воздуха из змеевика. Это может быть выполнено путем закрытия второй линии 154, ведущей к выпускному каналу, и осуществления требуемой безопасной операции двойной блокировки и продувки. Пятый клапан 146 и третий клапан 124 закрыты, а четвертый клапан 122 открыт для обеспечения двойной блокировки и продувки посредством пара от третьего источника 120 пара высокого давления. Для целей безопасности также может быть закрыта поворотная заглушка 152 (если применяется). Таким образом, выпускной канал 144 изолирован. Первый отсечной клапан 110 и шестой клапан 136 после этого открываются. Открывание седьмого клапана 140 ограничено поддержанием давления на втором изолирующем клапане 112 до тех пор, пока температура трубчатого змеевика 103 печи не достигнет по меньшей мере приблизительно 400°F и не более чем приблизительно 700°F, и до тех пор пока магистральная линия 108 не будет осушена.
[0043] На восьмом этапе способ обеспечивает повторный нагрев змеевика 103. Шестой клапан 136 и седьмой клапан 140 открыты в направлении коллектора 142 системы закрытой продувки, и пар протекает к коллектору 142 системы закрытой продувки по мере повышения температуры печи 102 или камеры печи 102 в автономном режиме до тех пор, пока температура трубчатого змеевика 103 печи 102 не достигнет по меньшей мере приблизительно 400°F и не более чем приблизительно 700°F, и до тех пор пока магистральная линия 108 не будет осушена. Способ обеспечивает одновременное поддержание требуемой двойной блокировки и продувки для каждого клапана, не располагающегося между печью 102 и коллектором 142 системы закрытой продувки, для изоляции выпускного канала 144.
[0044] На девятом этапе способ обеспечивает, после достижения сухого состояния, возобновление передачи выходного продукта к одному или более барабанам 116, 117 замедленного коксования или поточное отслаивание. Способ сначала обеспечивает прекращение потока к коллектору 142 системы закрытой продувки и достижение двойной блокировки и продувки для каждого клапана, не располагающегося между печью 102 и коллектором 142 системы закрытой продувки. Второй отсечной клапан 112 открывают, позволяя потоку протекать к одному или более барабанам 116, 117 замедленного коксования. Шестой клапан 136 и седьмой клапан 140 закрывают, прекращая поток к коллектору 142 системы закрытой продувки. Девятый клапан 130 открывают, чтобы обеспечить пар продувки трубных секций.
[0045] После девятого этапа может быть выполнено поточное отслаивание через магистральную линию 108, первый отсечной клапан 110 и второй отсечной клапан 112.
[0046] После этого способ обеспечивает возобновление операций коксоудаления. Это включает в себя возобновление передачи продукта от трубчатого змеевика 103 в магистральной линии 108 к одному или более барабанам 116, 117 замедленного коксования и возобновление потока подачи 160 технологической текучей среды к печи 102 путем открытия двенадцатого клапана 176. Поскольку первый отсечной клапан 110 и второй отсечной клапан 112 открыты, ввод технологической текучей среды (подаваемого сырья) в трубчатый змеевик 103 коксовой печи 102 формирует выходной продукт из змеевика 103 коксовой печи 102, который поступает на вход одного или более барабанов 116, 117 замедленного коксования по магистральной линии 108. Затем температуру трубчатого змеевика 103 коксовой печи 102 поднимают до стандартной рабочей температуры для работы в нормальных условиях, которая после этого возобновляется.
[0047] Хотя настоящее изобретение раскрыто в связи с конкретными предпочтительными вариантами осуществления, специалисту в данной области техники понятно, что описание не ограничивает изобретение этими вариантами осуществления. Таким образом, предполагается, что могут быть применены различные альтернативные варианты осуществления, а в раскрытые варианты осуществления могут быть внесены изменения без отступления от существа и объема настоящего изобретения, определяемых приложенной формулой изобретения и ее эквивалентами.