ВТЯГИВАЕМОЕ НАГНЕТАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ЦЕНТРАЛЬНОЙ ПОДАЧИ
RETRACTABLE PRESSURE FEED DEVICE

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в общем направлено на устройство для нагнетания нагретого кубового остатка в коксовый барабан как части процесса замедленного коксования. Более конкретно, настоящее изобретение направлено на втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи, которое позволяет подавать кубовый остаток в коксовый барабан от дна и по центру коксового барабана с использованием бокового питателя.
Замедленное коксование представляет собой один способ, в котором может быть получен нефтяной кокс. В качестве краткого обзора, процесс замедленного коксования включает нагревание побочных продуктов процесса переработки нефти, известный как кубовый остаток, в печи до температуры его термического крекинга, приблизительно от 485° до 505°С. Этот нагретый кубовый остаток затем нагнетается в коксовый барабан, где под действием тепла и давления, созданных внутри коксового барабана, происходит процесс термического крекинга. Когда нагретый кубовый остаток охлаждается, образуется нефтяной кокс, который затем может быть выведен из коксового барабана.
Как правило, желательно подавать нагретый кубовый остаток со дна и по центру коксового барабана. Одним обоснованием для этого является сведение к минимуму неравномерного нагревания стенок коксового барабана, которое в противном случае может происходить, если кубовый остаток подается в сторону одной из стенок. Для выполнения подачи кубового остатка из центра были разработаны разнообразные так называемые системы «центральной подачи». В этих системах центральной подачи используется инжекционное сопло, которое может быть введено в центр коксового барабана и выдвинуто из него. Примеры систем центральной подачи описаны в Патентах США №№ 8,702,911 и 8,545,680.
В этих системах центральной подачи согласно прототипу применяется инжекционное сопло, которое содержится внутри впускного патрубка, через который нагретый кубовый остаток подается в инжекционное сопло. Другими словами, комбинация впускного патрубка и инжекционного сопла создает питающую линию.
В результате этого все компоненты, в том числе те, которые используются для выдвижения и втягивания инжекционного сопла, должны быть рассчитаны на выдерживание высоких температуры и давления нагретого кубового остатка, который они должны пропускать, и поэтому являются относительно дорогостоящими. Кроме того, вследствие жестких условий внешней среды, в которой действуют эти компоненты, они могут требовать частого технического обслуживания, приводящего к простоям в процессе замедленного коксования.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи, которое может быть использовано для подачи кубового остатка в коксовый барабан как части процесса замедленного коксования. Втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи согласно настоящему изобретению может включать корпус, внутри которого инжекционное сопло скользит между выдвинутым и втянутым положением. Однако, в отличие от систем центральной подачи согласно прототипу, этот корпус не используется как часть загрузочного впуска. Вместо этого загрузочный впуск размещается на боковой стороне коксового барабана, предпочтительно на стороне, противоположной относительно втягиваемого нагнетательного устройства центральной подачи. Будучи в выдвинутом положении, инжекционное сопло соединяется с загрузочным впуском, и тем самым обеспечивает расширение загрузочного впуска в центр коксового барабана. Тем самым кубовый остаток никогда не протекает через корпус инжекционного сопла, но только через выдвинутый участок сопла.
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение исполняется как втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи для применения на коксовом барабане. Втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи может включать корпус, предназначенный для присоединения к боковой стенке коксового барабана соосно с первым отверстием в боковой стенке, и инжекционное сопло, содержащееся внутри корпуса. Инжекционное сопло имеет первый конец и второй конец, и выполнено скользящим между втянутым положением, в котором первый конец может не выступать в коксовый барабан, и выдвинутым положением, в котором первый конец выдается внутрь коксового барабана. Втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи также включает силовой привод, который связан со вторым концом инжекционного сопла и предназначен для обеспечения скольжения инжекционного сопла между втянутым положением и выдвинутым положением. Инжекционное сопло включает камеру, позиционированную на стороне первого конца и имеющую одно или многие выпускные отверстия, которые ориентированы в барабан, и впускное отверстие, которое является протяженным через первый конец так, что кубовый остаток может протекать в камеру через первое отверстие и вытекать из камеры через одно или многие выпускные отверстия.
В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение исполняется как система центральной подачи коксового барабана, которая включает: коксовый барабан, имеющий боковую стенку с первым отверстием и вторым отверстием, противоположным относительно первого отверстия и соосным с ним; загрузочный впуск, соединенный со вторым отверстием и предназначенный для подачи кубового остатка в коксовый барабан через второе отверстие; и втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи. Втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи может включать: корпус, соединенный с боковой стенкой соосно с первым отверстием; инжекционное сопло, находящееся внутри корпуса, причем инжекционное сопло имеет первый конец и второй конец, причем инжекционное сопло конфигурировано скользящим между втянутым положением, в котором первый конец не выступает через первое отверстие внутрь коксового барабана, и выдвинутым положением, в котором инжекционное сопло выдается внутрь коксового барабана для соединения первого конца с загрузочным впуском, причем инжекционное сопло включает камеру, позиционированную на стороне первого конца, причем камера включает впускное отверстие, которое является соосным с загрузочным впуском, и одно или многие выпускные отверстия, которые ориентированы вверх так, что кубовый остаток, подаваемый через загрузочный впуск, когда инжекционное сопло находится в выдвинутом положении, протекает в камеру через впускное отверстие и выходит из камеры через одно или многие выпускные отверстия; и силовой привод для скольжения инжекционного сопла между втянутым положением и выдвинутым положением.
В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение исполняется как втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи, которое включает: корпус, предназначенный для соединения с боковой стенкой коксового барабана соосно с первым отверстием в боковой стенке; инжекционное сопло, находящееся внутри корпуса; силовой привод, соединенный с инжекционным соплом и предназначенный для скольжения инжекционного сопла между втянутым положением и выдвинутым положением; и загрузочный впуск, предназначенный для соединения с боковой стенкой коксового барабана соосно со вторым отверстием в боковой стенке, которое является противолежащим относительно первого отверстия. Когда инжекционное сопло находится во втянутом положении, первый конец инжекционного сопла не выступает внутрь коксового барабана. Тогда как, когда инжекционное сопло находится в выдвинутом положении, первый конец инжекционного сопла выступает внутрь коксового барабана и соединяется с загрузочным впуском. Первый конец образует канал, через который кубовый остаток, прошедший через загрузочный впуск, может нагнетаться внутрь коксового барабана.
Это обобщение приведено как введение к серии концепций в упрощенной форме, которые дополнительно описываются ниже в Подробном Описании. Это Обобщение не предназначено для идентификации ключевых признаков или существенных признаков заявленного предмета изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
С пониманием, что эти чертежи изображают только типичные варианты осуществления изобретения, и поэтому не рассматриваются как ограничивающие его область, изобретение будет описано и разъяснено с дополнительными конкретизацией и подробностями, с использованием сопроводительных чертежей, в которых:
Фигура 1 иллюстрирует систему замедленного коксования в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
Фигуры 2А-2С иллюстрируют перспективный вид, вид в разрезе и вид сверху, соответственно, втягиваемого нагнетательного устройства центральной подачи во втянутом положении;
Фигуры 3А-3С иллюстрируют перспективный вид, вид в разрезе и вид сверху, соответственно, втягиваемого нагнетательного устройства центральной подачи в выдвинутом положении;
Фигура 4 иллюстрирует увеличенный вид поверхности раздела между инжекционным соплом и загрузочным впуском, через который кубовый остаток подается в коксовый барабан; и
Фигура 5 иллюстрирует направление течения кубового остатка через втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи и в коксовый барабан.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фигура 1 в общих чертах изображает систему 100 замедленного коксования, которая включает втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Система 100 замедленного коксования включает коксовый барабан 110, в который может нагнетаться нагретый кубовый остаток как часть процесса замедленного коксования. Нижний затвор 120 для выгрузки кокса соединен с днищем коксового барабана 110 и может открываться, чтобы обеспечивать возможность выпадения кокса из коксового барабана 110 после завершения процесса замедленного коксования. Коксовый барабан 110 может быть конфигурирован для возможности присоединения загрузочного впуска 130 и втягиваемого нагнетательного устройства 200 центральной подачи к коксовому барабану с противоположных сторон коксового барабана. Например, коксовый барабан 110 может включать фланцы, формирующие отверстия на противоположных сторонах коксового барабана. В этом описании и в пунктах формулы изобретения термин «коксовый барабан» должен толковаться как охватывающий весь коксовый барабан в целом или компонент (например, фланцевое соединение), который присоединен к коксовому барабану и составляет его часть. Например, в некоторых вариантах исполнения коксовый барабан 110, как описываемый здесь, может представлять собой самую нижнюю часть коксового барабана, которая может быть смонтирована на существующем коксовом барабане. Поэтому настоящее изобретение не должно быть ограничено любой конкретной конфигурацией коксового барабана, к которому может быть присоединено втягиваемое нагнетательное устройство центральной подачи. Хотя сейчас является предпочтительным нагнетание кубового остатка вверх, будет понятно, что разлагаемый материал мог бы нагнетаться по любому направлению. Кроме того, хотя в предпочтительных вариантах исполнения весь корпус является протяженным до барабана, будет понятно, что некоторые небольшие участки корпуса, такие как соединительные фланцы, могут находиться внутри барабана. Предпочтительным является размещение корпуса снаружи барабана настолько, насколько возможно.
Как было описано во введении, существуют разнообразные системы центральной подачи, которые могли бы быть использованы для подачи кубового остатка в коксовый барабан 110 из центра коксового барабана. Однако в каждой из этих систем центральной подачи согласно прототипу кубовый остаток должен подводиться через систему центральной подачи. Со ссылкой на Фигуру 1, это было бы похоже на подачу кубового остатка через часть втягиваемого нагнетательного устройства 200 центральной подачи, которое размещается снаружи коксового барабана 110. Напротив, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, втягиваемое нагнетательное устройство 200 центральной подачи и загрузочный впуск 130 могут быть сформированы так, чтобы кубовый остаток мог подаваться в коксовый барабан 110 без постоянного пропускания через любую часть втягиваемого нагнетательного устройства 200 центральной подачи, которая находится снаружи коксового барабана 110 (например, корпус 201). Эта конфигурация показана в Фигурах 2А-3С.
В Фигурах 2А-2С втягиваемое нагнетательное устройство 200 центральной подачи показано во втянутом положении, тогда как в Фигурах 3А-3С втягиваемое нагнетательное устройство 200 центральной подачи показано в выдвинутом положении. Будучи в выдвинутом положении, втягиваемое нагнетательное устройство 200 центральной подачи может образовывать канал с загрузочным впуском 130, через который кубовый остаток может нагнетаться в коксовый барабан 110. После того, как кубовый остаток был введен нагнетанием, втягиваемое нагнетательное устройство 200 центральной подачи может быть возвращено во втянутое положение, пока опять не возникнет потребность в нагнетании кубового остатка (то есть, до следующего цикла коксования).
Втягиваемое нагнетательное устройство 200 центральной подачи включает корпус 201, инжекционное сопло 202, размещенное внутри корпуса 201, и силовой привод 203, который предназначен для перемещения инжекционного сопла 202 между втянутым положением и выдвинутым положением. Может быть применен силовой привод любого подходящего типа, и поэтому силовой привод 203 не будет подробно описываться. Достаточно сказать, что силовой привод 203 включает скользящий компонент, который присоединен к инжекционному соплу 202 с целью скольжения инжекционного сопла 202 между двумя положениями.
Корпус 201 может включать фланец 201а, которым корпус 201 присоединяется к коксовому барабану 110. Корпус 201 также может включать несколько отверстий 201b, через которые внутри корпуса 201 может быть создано давление (например, под действием пара), чтобы тем самым предотвращать течение материалов изнутри коксового барабана 110 в корпус 201. Иначе говоря, маленький зазор между наружной поверхностью инжекционного сопла 202 и внутренней поверхностью корпуса 201 может поддерживаться под давлением, по существу соответствующим или приблизительно таким же, как давление, которое будет существовать внутри коксового барабана 110 во время процесса коксования. В дополнение, корпус 201 может включать несколько компонентов/конструкций, которые образуют уплотнение относительно наружной поверхности инжекционного сопла 202, которое позволяет создавать давление в корпусе 201 и также блокировать течение материалов в корпус 201.
Как лучше показано в Фигуре 2В, инжекционное сопло 202 может иметь длину, которая обеспечивает размещение оконечности инжекционного сопла вблизи отверстия 110а коксового барабана 110. Корпус 201 также может включать участок, который является протяженным за пределы фланца 201а и во фланец 110а1 так, что оконечность корпуса 201 также размещается у отверстия 110а или вблизи него. Допуски между отверстием 110а, корпусом 201 и инжекционным соплом 202 могут быть такими, что у отверстия 110а образуется герметичное уплотнение, предотвращая тем самым течение материалов через стык между фланцами 110а1 и 201а.
Инжекционное сопло 202 может включать камеру 202а, размещенную у конца инжекционного сопла, который вводится в коксовый барабан 110. Камера 202а включает впускное отверстие 202а1, которое ориентировано в сторону загрузочного впуска 130 и соосно с ним на противоположной стороне коксового барабана 110. В некоторых вариантах исполнения с оконечностью инжекционного сопла 202 может быть связано седло 202b1 сопла и размещено вокруг впускного отверстия 202а1. Когда седло 202b1 сопла присутствует, длина инжекционного сопла 202, а также размер седла 202b1 сопла могут быть конфигурированы так, что седло 202b1 сопла примыкает к отверстию 110а или слегка входит внутрь него, когда инжекционное сопло 202 находится во втянутом положении (то есть, седло 202b1 сопла может быть конфигурировано не протяженным в коксовый барабан 110, когда инжекционное сопло 202 находится во втянутом положении). Роль этого седла 202b1 сопла будет дополнительно описана ниже. Однако в некоторых вариантах исполнения инжекционное сопло 202 может не включать седло 202b1 сопла. В таких случаях оконечность инжекционного сопла 202 может быть выполнена с формой, которая соответствует форме изображенного седла 202b1 сопла.
Камера 202а также может включать выпускные отверстия 202а2 и 202а3, которые ориентированы вверх и отдалены от оконечности инжекционного сопла 202 так, что отверстия 202а2 и 202а3 будут позиционированы у центра коксового барабана 110 или вблизи него, когда инжекционное сопло 202 находится в выдвинутом положении. Выпускные отверстия 202а2 и 202а3 могут включать вставки 202b2 и 202b3, соответственно, которые могут быть использованы для направления потока кубового остатка, когда он выходит из камеры 202а. В некоторых вариантах исполнения вставки 202b2 и 202b3 могут быть заменяемыми для упрощения технического обслуживания инжекционного сопла 202.
Загрузочный впуск 130 может быть конфигурирован для соединения с коксовым барабаном 110 через фланец 110b1, который образует отверстие 110b, которое является соосным с отверстием 110а. Загрузочный впуск 130 может включать фланец 130а, который предназначен для присоединения к фланцу 110b1, и участок 130b, который является протяженным внутрь через фланец 110b1, когда фланец 130а присоединяется к фланцу 110b1. Длина участка 130b может быть такой, что его оконечность размещается вблизи отверстия 110b. В некоторых вариантах исполнения к оконечности участка 130b вокруг отверстия 130b1 может быть присоединено седло 130с загрузочного впуска. Как в случае седла 202b1 сопла, седло 130с загрузочного впуска может быть размещено у отверстия 110b или слегка внутри него так, что оно не выступает в коксовый барабан 110. Однако в других вариантах исполнения загрузочный впуск 130 может не включать седло 130с загрузочного впуска. В таких случаях оконечность участка 130b может быть выполнена с такой же формой, как форма изображенного седла 130с загрузочного впуска.
Формы седла 202b1 сопла и седла 130с загрузочного впуска могут соответствовать друг другу так, что может быть образовано уплотнение, когда седло 202b1 сопла прижимается к седлу 130с загрузочного впуска. Это лучше показано в Фигурах 3В и 4. Когда инжекционное сопло 202 скользит в выдвинутое положение, и благодаря соосности отверстий 110а и 110b, седло 202b1 сопла будет вставляться в седло 130с загрузочного впуска (или, альтернативно, седло 130с загрузочного впуска могло бы быть рассчитано на вставление в седло 202b1 сопла). Под действием силы, прилагаемой силовым приводом 203 к инжекционному соплу 202, поверхность раздела между седлом 202b1 сопла и седлом 130с загрузочного впуска будет образовывать уплотнение, когда инжекционное сопло 202 находится в выдвинутом положении, и кубовый остаток подается через камеру 202а.
Фигура 5 иллюстрирует, как кубовый остаток, подаваемый через загрузочный впуск 130, может поступать в камеру 202а через впускное отверстие 202а1 и затем выходить из камеры 202а через выпускные отверстия 202а2 и 202а3. Как показано, кубовый остаток никогда не проходит через любой компонент втягиваемого нагнетательного устройства 200 центральной подачи, которое размещается снаружи коксового барабана 110, например, такой как корпус 201. Вместо этого кубовый остаток протекает только через участок инжекционного сопла 202, который размещается внутри коксового барабана 110. Ввиду этого корпус 201 и другие наружные компоненты втягиваемого нагнетательного устройства 200 центральной подачи не должны рассчитываться на противостояние жестким условиям внешней среды, которые в противном случае создавались бы, если бы нагретый кубовый остаток протекал через эти компоненты. Тем самым упрощаются конструкция и техническое обслуживание втягиваемого нагнетательного устройства 200 центральной подачи.
В дополнение к формированию уплотнения, седло 202b1 сопла и седло 130с загрузочного впуска могут действовать так, чтобы упрощать техническое обслуживание втягиваемого нагнетательного устройства 200 центральной подачи. В частности, как седло 202b1 сопла, так и седло 130с загрузочного впуска могут быть выполнены съемными с инжекционного сопла 202 и загрузочного впуска 130, соответственно. Поэтому, когда эти седла изнашиваются, только сами седла могут быть заменены без необходимости в замене инжекционного сопла 202 и/или загрузочного впуска 130. Фактически благодаря их конструкции эти седла могут быть заменены на месте нахождения (например, если работник спускается в коксовый барабан 110 для удаления седел, в то время как инжекционное сопло 2202 находится во втянутом (или по меньшей мере в частично втянутом) положении.
Хотя может быть предпочтительным использование одного или обоих из седла 202b1 сопла и седла 130с загрузочного впуска, в некоторых вариантах исполнения втягиваемое нагнетательное устройство 200 центральной подачи может быть сконструировано включающим только одно из седла 202b1 сопла или седла 130с загрузочного впуска, или вообще без них. Как было указано выше, когда применяется только одно седло, или вообще не применяется ни одно, инжекционное сопло 202 и загрузочный впуск 130 могут быть все же сформированы для сочленения подобным образом, как описано выше, когда включены оба седла, так, что уплотнение по-прежнему может создаваться, когда инжекционное сопло 202 находится в выдвинутом положении.
Еще одно преимущество конструкции втягиваемого нагнетательного устройства 200 центральной подачи состоит в том, что оно позволяет подавать кубовый остаток в коксовый барабан 110, даже когда втягиваемое нагнетательное устройство 200 центральной подачи может действовать неправильно, или может подвергаться наружному техническому обслуживанию. Например, если по любой причине инжекционное сопло 202 не может скользить в выдвинутое положение, кубовый остаток все же может подаваться через загрузочный впуск 130, чтобы теперь заполнять коксовый барабан 110. Другими словами, втягиваемое нагнетательное устройство 200 центральной подачи позволяет заполнять коксовый барабан 110 либо способом центральной подачи, либо способом боковой подачи.
Настоящее изобретение может быть осуществлено в других конкретных формах без выхода за пределы его смысла или существенных характеристик. Описанные варианты осуществления должны толковаться во всех отношениях только как иллюстративные и не ограничивающие. Поэтому область изобретения определяется скорее пунктами прилагаемой формулы изобретения, нежели приведенным выше описанием.