СИСТЕМА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ПОДАЧИ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ СЪЕМНЫЕ ВСТАВКИ В ВЫДВИЖНОМ ИНЖЕКТОРНОМ СОПЛЕ
CENTRAL SUPPLY SYSTEM USING DETACHABLE INSERT IN SLIDING INJECTION NOZZLE

В нефтехимической промышленности многие нефтезаводы извлекают ценные продукты из тяжелых материалов остаточных нефтепродуктов, которые остаются после завершения операций переработки. Этот процесс извлечения известен, как замедленное коксование. Замедленное коксование производит ценные дистилляты, оставляя кокс в качестве побочного продукта в больших емкостях или коксовых барабанах. Процесс замедленного коксования включает в себя направление потока остаточного побочного продукта через впуск из источника подачи в емкость, указываемую ссылкой, как коксовый барабан.
Общая тенденция в промышленности замедленного коксования направлена на увеличение безопасности, долговечности, эффективности и надежности. Использование распределительной системы, которая позволяет контролировать характер распределения, дисперсии и потока остаточных побочных продуктов, пара, охлаждающей текучей среды в емкость резервуара, может быть желательным. По сути, существует необходимость в улучшении того, как материал и текучая среда, включающая в себя остаточные побочные продукты, впрыскиваются в большие коксовые барабаны.
Фигура 1 иллюстрирует один из типов распределительной системы. Фигура 1 иллюстрирует вид в перспективе в разрезе распределительной системы, прикрепленной к или соединенной с емкостью 2, показанной в виде коксового барабана. Емкость 2 содержит цилиндрический боковой опорный корпус 4 и нижний фланец 5. Нижний фланец 5 дополнительно содержит множество болтовых отверстий 7, которые используются, чтобы принимать в себя болты, чтобы прочно соединять емкость 2 с другим сопряженным фланцевым элементом, таким как закрывающий клапан или промежуточный катушечный узел.
С емкостью 2 соединен впуск 6, показанный в форме цилиндрической трубы, содержащий фланцевый сегмент и отверстие 8, чтобы позволить впуску 6 находиться в соединении по текучей среде с внутренним пространством емкости 2. Так как линия подачи соединена со впуском 6, остаточный побочный продукт в линии подачи может приниматься через отверстие 8 во впуске 6 и направляться в емкость 2. Впуск 6 не обеспечивает никакой степени контроля того, как побочный продукт подается в емкость 2. В результате, в емкости 2, которой впуск 6 не обеспечивает никакой возможности контроля, имеет место существенная величина неравномерного распределения тепла, изменения температуры и неравномерного формирования каналов потока.
Фигура 2 иллюстрирует другой тип распределительной системы. А именно, фигура 2 иллюстрирует вид в перспективе в разрезе распределительной системы, прикрепленной к или соединенной с емкостью 2, показанной в виде коксового барабана. Емкость 2 содержит цилиндрический боковой опорный корпус 4 и нижний фланец 5. Нижний фланец 5 дополнительно содержит множество болтовых отверстий 7, которые используются, чтобы принимать высокопрочные болты, чтобы прочно соединять емкость 2 с другим сопряженным фланцевым элементом 9, таким как фланцевый элемент закрывающего клапана или промежуточного катушечного узла. С емкостью 2 соединен первый распределитель побочного продукта, показанный в виде первого впускного канала 1 подачи, и второй распределитель побочного продукта, показанный в виде впускного канала 3 подачи, расположенные напротив друг друга и соосно друг с другом. Каждый из впускных каналов 1 и 3 подачи функционирует, чтобы распределять побочный продукт в емкость 2 во время замедленного коксования.
Хотя добавление другого распределителя или впускного канала подачи помогает ослабить некоторые из проблем, связанных с притоком остаточного побочного продукта в емкость для коксования, когда используется одиночный впуск, улучшающий эффект или польза от двух противоположных впускных каналов подачи для этих проблем является лишь минимальной. В емкости 2 также имеет место существенная величина неравномерного распределения тепла, изменения температуры и неравномерного формирования каналов потока из-за неспособности впускных каналов 1 и 3 подачи распределять побочный продукт контролируемым и предсказуемым образом.
Неравномерное распределение тепла, изменение температуры и неравномерное формирование каналов потока является результатом различных факторов. Например, комбинация давления в линии подачи и высокой температуры остаточного побочного продукта формируют существенную силу в линии подачи, когда побочный продукт входит во впуск. Остаточный побочный продукт может проталкиваться через впуск под высоким давлением во внутреннее пространство емкости на высоких скоростях, ударяя по внутренней стороне емкости напротив выходной области впуска. В то время как емкость может предварительно нагреваться, например, до температуры около 232°C, входящий побочный продукт может впрыскиваться в барабан при существенно более высокой температуре, например, около 482°C. Имеющая высокую скорость струя нагретого остаточного побочного продукта сталкивается с внутренней поверхностью опорного бокового корпуса, которая перпендикулярна или по существу перпендикулярна направлению потока быстро движущегося нагретого остаточного побочного продукта.
В то время как простота системы, изображенной на фигурах 1 и 2, может быть желательной, могут требоваться системы, которые обеспечивают дополнительный контроль над потоком нагретого остаточного побочного продукта в емкость. Например, резкий приток нагретого, сжатого материала в застоявшуюся емкость может вызвать резкие изменения распределения тепла в емкости 2, боковом опорном корпусе 4, нижнем фланце 5, болтах, соединяющих емкость с другими компонентами, и других компонентах.
Например, нагретый остаточный побочный продукт может впрыскиваться в емкость 2 и ударять в противоположную боковую стенку. Стенка, подвергаемая удару, и окружающая область начинают мгновенно нагреваться. Эта точка удара на боковой стенке является тепловым центром, из которого тепло изначально распределяется в другие соседние области емкости 2. Со временем остаточный материал собирается и скапливается внутри емкости 2 в этой точке удара. По мере того, как это происходит, продолжающийся приток остаточного побочного продукта ударяет в охлажденный, только что сформированный кокс, а не в боковую стенку, смещая тепловой центр. По мере того, как остаточный побочный продукт продолжает впрыскиваться в емкость 2, точка удара, и, таким образом, тепловой центр, продолжает удаляться от противоположной боковой стенки в направлении впуска 6, приводя к неравномерному распределению тепла или изменению температуры.
Неравномерное распределение тепла или изменение температуры, существующее внутри емкости 2 в результате притока остаточного побочного продукта образом, описанным выше, вызывает неравномерное распределение нагрузки внутри емкости 2 и других связанных компонентах. Эта неравномерная нагрузка может заставить емкость и другие компоненты изнашиваться быстрее.
Дополнительно, из-за того, что процесс замедленного коксования обычно использует по меньшей мере две емкости чередующимся образом, это нагревание и охлаждение происходит циклично. В то время как одна емкость заполняется, другая емкость очищается от материала и подготавливается к приему другой партии побочного продукта. Во время нерабочей части цикла, когда емкость очищается от своего содержимого, она очищается посредством воды и возвращается в состояние равновесия. Этот циклический характер распределения горячего остаточного побочного продукта в емкость 2 и последующей водоструйной очистки побочного продукта вносит вклад в изменение температуры и нагрузки в емкости 2. Циклическая загрузка и разгрузка или увеличение или уменьшение нагрузки в емкости 2 указывается ссылкой, как циклическое изменение температуры. Вдобавок к другим факторам, циклическое изменение температуры обычно приводит к ослаблению или усталости емкости 2 и ее составных частей, что приводит к уменьшению срока службы емкости 2.
Вдобавок к изменению температуры в емкости и инжекторных системах, контроль над потоком нагретого остаточного побочного продукта в емкость может требоваться по многим другим причинам. В качестве другого примера, структура слоя кокса может быть подвержена влиянию различных факторов, включающих в себя характеристики формирования каналов потока и охлаждения. Формирование каналов потока является сложным процессом, который происходит, когда остаточный побочный продукт впрыскивается на дно коксового барабана. Например, по мере того, как емкость начинает заполняться, вес сжимаемого остаточного побочного продукта может начинать влиять на картины формирования каналов потока остаточного побочного продукта, впрыскиваемого в емкость, когда он выбрасывается из впуска. Изменение картины формирования каналов потока влияет на процесс коксования.
Связь между картинами каналов потока и процессом коксования является сложной. Например, формирование каналов потока влияет не только на введение остаточного побочного продукта в емкость для коксования, но и на введение пара в последующем процессе, и на поток охлаждающей текучей среды, используемой для охлаждения слоя кокса. Равномерное или неравномерное формирование каналов потока может приводить к разным характеристикам охлаждения.
Соответственно, усложненный процесс, который производит конкретную картину формирования каналов потока, например, неравномерное формирование каналов потока или равномерное формирование каналов потока, может оказывать сопутствующее влияние на изменение температуры в коксовом барабане по мере того, как он заполняется. Кроме того, движение пара, который впрыскивается в слой кокса, чтобы отсоединить летучие органические соединения, может приводить к измененным характеристикам охлаждения, включающим в себя, но не в качестве ограничения, количество воды, необходимое для охлаждения слоя кокса, и путь, которым следует охлаждающая текучая среда через слой кокса во время цикла охлаждения. Например, неравномерное формирование каналов потока может приводить к неравномерным характеристикам охлаждения, которые могут менять изменения температур в емкости для коксования, фактически уменьшая срок службы емкости для коксования.
В качестве другого примера, неравномерное формирование каналов может приводить к характеристикам охлаждения, которые сильно охлаждают участки барабана и слоя кокса, в то же время оставляя области слоя кокса, которые не охлаждаются достаточно перед вырезанием из барабана. Взрывы горячего газа, жидкости и вещества в виде твердых частиц могут происходить по мере того, как режущий инструмент опускается через слой кокса, когда затрагиваются нагретые области слоя кокса. Эти взрывы могут быть опасны.
КРАТКАЯ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение распространяется на систему центральной подачи, которая позволяет остаточному побочному продукту впрыскиваться в емкость из центра емкости. Система центральной подачи может включать в себя впускной патрубок, который прикреплен к емкости, и выдвижное инжекторное сопло, которое вытягивается в емкость, чтобы впрыскивать остаточный побочный продукт в емкость, и которое втягивается во впускной патрубок после впрыскивания остаточного побочного продукта.
Выдвижное инжекторное сопло согласно одному или более вариантам осуществления изобретения может включать в себя одно или более отверстий, каждое из которых включает в себя вставку, которая может извлекаться из отверстия. Вставки, следовательно, могут быть заменены, чтобы настраивать функциональные возможности сопла, или чтобы заменять вставки, когда они изнашиваются.
В некоторых вариантах осуществления, вставки могут являться резьбовыми, чтобы позволять вставкам завинчиваться в отверстия. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, вставки могут прикрепляться посредством болтов к выдвижному инжекторному соплу, чтобы удерживать вставки внутри отверстий.
Согласно некоторым вариантам осуществления, выдвижное инжекторное сопло может включать в себя одну или более канавок, которые тянутся продольно вдоль наружной поверхности выдвижного инжекторного сопла. Одна или более канавок обеспечивают канал, через который внутреннее пространство впускного патрубка может подвергаться повышению давления.
Согласно некоторым вариантам осуществления, впускной патрубок может включать в себя скребок, который расположен напротив наружной поверхности выдвижного инжекторного сопла так, что по мере того, как выдвижное инжекторное сопло втягивается во впускной патрубок, любой остаточный побочный продукт, скопившийся на наружной поверхности, соскребается с наружной поверхности. В некоторых вариантах осуществления, скребок может содержать кольцо, которое тянется вокруг всего выдвижного инжекторного сопла.
В некоторых вариантах осуществления, выдвижное инжекторное сопло может быть сконфигурировано, чтобы минимизировать величину необходимого пространства между впускным патрубком и окружающей конструкцией. В таких случаях, выдвижное инжекторное сопло может быть сконфигурировано в виде телескопического сопла. Кроме того, выдвижное инжекторное сопло может быть сконфигурировано с резьбой, которая позволяет соплу вставляться во впускной патрубок или извлекаться из него, в то время как сопло находится внутри емкости.
Эта сущность изобретения приведена для представления в упрощенном виде набора концепций, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Эта сущность изобретения не предназначена для обозначения ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут изложены в дальнейшем описании, и частично будут очевидны из описания, или могут быть изучены при осуществлении изобретения на практике. Признаки и преимущества изобретения могут быть реализованы и получены посредством инструментальных средств и комбинаций, конкретно указанных в прилагаемой формуле изобретения. Эти и другие признаки настоящего изобретения станут более очевидны из последующего описания и прилагаемой формулы изобретения, или могут быть изучены посредством осуществления изобретения на практике, как изложено далее в материалах настоящей заявки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для того, чтобы описать способ, которым могут быть получены вышеизложенные и другие преимущества и признаки изобретения, более конкретное описание изобретения, кратко описанного выше, будет приведено посредством ссылки на определенные варианты его осуществления, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Понимая, что эти чертежи изображают только типичные варианты осуществления изобретения и, следовательно, не должны считаться ограничивающими его объем, изобретение будет описано и пояснено с дополнительной спецификой и детализацией посредством использования прилагаемых чертежей, на которых:
Фигура 1 иллюстрирует выдачную систему предшествующего уровня техники, которая использует один впуск;
Фигура 2 иллюстрирует выдачную систему предшествующего уровня техники, которая использует множество впусков;
Фигура 3 иллюстрирует вид в разрезе системы центральной подачи в открытом или вытянутом положении согласно нескольким вариантам осуществления, когда она соединена с катушкой, которая прикрепляется между коксовым барабаном и закрывающим клапаном в системе замедленного коксования;
Фигура 4A иллюстрирует вид в разрезе системы центральной подачи по фигуре 3 во втянутом положении;
Фигура 5 иллюстрирует вид в перспективе выдвижного инжекторного сопла согласно варианту осуществления настоящего изобретения, в котором впускной патрубок содержит крестообразный сегмент трубы;
Фигура 6 иллюстрирует вид в разрезе в перспективе системы центральной подачи по фигуре 5, когда выдвижное инжекторное сопло находится в вытянутом положении;
Фигура 7 иллюстрирует другой вид в разрезе в перспективе системы центральной подачи по фигуре 6;
Фигура 8 иллюстрирует вид в разрезе в перспективе выдвижного инжекторного сопла согласно одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигуры 9A и 9B иллюстрируют вид в перспективе выдвижного инжекторного сопла согласно одному варианту осуществления;
Фигуры 10A и 10B иллюстрируют вид в перспективе выдвижного инжекторного сопла согласно варианту осуществления;
Фигуры 11A и 11B иллюстрируют вид в перспективе выдвижного инжекторного сопла согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фигуры 12A-12G иллюстрируют виды в перспективе системы центральной подачи согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фигура 13 иллюстрирует выдвижное инжекторное сопло, которое включает в себя съемные вставки, согласно одному или более вариантам осуществления изобретения;
Фигуры 14A-14E иллюстрируют различные виды в перспективе выдвижного инжекторного сопла, содержащего два отверстия со вставками, где одна из вставок частично вывинчена;
Фигуры 15A и 15B иллюстрируют вид в разрезе в перспективе выдвижного инжекторного сопла, которое включает в себя съемные вставки;
Фигуры 16A и 16B иллюстрируют вид в разрезе в перспективе выдвижного инжекторного сопла, которое включает в себя скребок;
Фигуры 16C и 16D иллюстрируют, как скребок по фигурам 16A и 16B соскребает скопившийся материал с наружной поверхности выдвижного инжекторного сопла; и
Фигура 17 иллюстрирует выдвижное инжекторное сопло, которое включает в себя канавку, которая обеспечивает канал для повышения давления во внутреннем пространстве впускного патрубка.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение распространяется на систему центральной подачи, которая позволяет остаточному побочному продукту впрыскиваться в емкость из центра емкости. Система центральной подачи может включать в себя впускной патрубок, который прикреплен к емкости, и выдвижное инжекторное сопло, которое вытягивается в емкость, чтобы впрыскивать остаточный побочный продукт в емкость, и которое втягивается во впускной патрубок после впрыскивания остаточного побочного продукта.
Выдвижное инжекторное сопло согласно одному или более вариантам осуществления изобретения может включать в себя одно или более отверстий, каждое из которых включает в себя вставку, которая может извлекаться из отверстия. Вставки, следовательно, могут быть заменены, чтобы настраивать функциональные возможности сопла, или чтобы заменять вставки, когда они изнашиваются.
В некоторых вариантах осуществления, вставки могут являться резьбовыми, чтобы позволять вставкам завинчиваться в отверстия. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, вставки могут прикрепляться посредством болтов к выдвижному инжекторному соплу, чтобы удерживать вставки внутри отверстий.
Согласно некоторым вариантам осуществления, выдвижное инжекторное сопло может включать в себя одну или более канавок, которые тянутся продольно вдоль наружной поверхности выдвижного инжекторного сопла. Одна или более канавок обеспечивают канал, через который внутреннее пространство впускного патрубка может подвергаться повышению давления.
Согласно некоторым вариантам осуществления, впускной патрубок может включать в себя скребок, который расположен напротив наружной поверхности выдвижного инжекторного сопла так, что по мере того, как выдвижное инжекторное сопло втягивается во впускной патрубок, любой остаточный побочный продукт, скопившийся на наружной поверхности, соскребается с наружной поверхности. В некоторых вариантах осуществления, скребок может содержать кольцо, которое тянется вокруг всего выдвижного инжекторного сопла.
В некоторых вариантах осуществления, выдвижное инжекторное сопло может быть сконфигурировано, чтобы минимизировать величину необходимого пространства между впускным патрубком и окружающей конструкцией. В таких случаях, выдвижное инжекторное сопло может быть сконфигурировано в виде телескопического сопла. Кроме того, выдвижное инжекторное сопло может быть сконфигурировано с резьбой, которая позволяет соплу вставляться во впускной патрубок или извлекаться из него, в то время как сопло находится внутри емкости.
Фигура 3 иллюстрирует вариант осуществления инжекторной системы 10 центральной подачи согласно настоящему изобретению. Эта изображенная система содержит катушку 20, выдвижное инжекторное сопло 14 и впускной патрубок 58, сконструированный, чтобы работать в системе замедленного коксования. В некоторых вариантах осуществления, катушка 20 содержит цилиндрический или конусообразный опорный корпус, содержащий боковую стенку 22, верхний фланец 4 и нижний фланец 5. В обычных закрывающих операциях катушка 20 расположена промежуточно между коксовым барабаном и закрывающим клапаном. Коксовый барабан может использовать сопряженную фланцевую секцию, которая может устанавливаться на верхний фланец 4 катушки 20 и соединяться с ним. Подобным образом, закрывающий клапан, также содержащий сопряженную фланцевую секцию, устанавливается на нижний фланец и соединяется с ним. Катушка 20 формирует внутреннее пространство 30, через которое кокс может протекать, когда прикрепленный закрывающий клапан открыт. В некоторых установках коксовый барабан может привариваться к катушке 20, или соединяться с катушкой 20, используя множество болтов, установленных с помощью множества болтовых отверстий. Подобным образом, закрывающий клапан может привариваться к катушке 20, или соединяться с катушкой 20, используя множество болтов.
Система 10 центральной подачи может содержать впускной патрубок 58, который функционирует, чтобы доставлять остаточный побочный продукт в выдвижное инжекторное сопло 14. Впускной патрубок 58 может содержать фланцевый компонент 60, позволяющий впускному патрубку 58 соединяться с линией подачи. Когда он соединен с линией подачи, остаточный побочный продукт, такой как нефтяные побочные продукты, используемые в производстве кокса, может поступать в систему 10 центральной подачи.
В некоторых вариантах осуществления, выдвижное инжекторное сопло 14 в открытом положении, как показано на фигурах 3, 6 и 7, находится в соединении для текучих сред с впускным каналом 58, позволяя остаточному нефтяному побочному продукту, пару и/или охлаждающим текучим средам протекать через впускной патрубок 58 в выдвижное инжекторное сопло 14. Когда выдвижное инжекторное сопло 14 находится в вытянутом или открытом положении, нефтяной побочный продукт, пар и/или охлаждающие текучие среды могут протекать через выдвижное инжекторное сопло 14 из выпуска 81 во внутреннее пространство катушки 30, или, если система 10 центральной подачи прикреплена напрямую к барабану, во внутреннее пространство барабана.
В некоторых вариантах осуществления, выдвижное инжекторное сопло 14 может изменяться, чтобы регулировать характеристики потока. В некоторых вариантах осуществления, прямой участок 19 впускного патрубка 58 может производиться с помощью трубы, которая имеет такой же внутренний диаметр, как и изогнутый сегмент 62 трубы впускного патрубка 58. В качестве альтернативы, прямой участок 19 выдвижного инжекторного сопла 14 может производиться с помощью трубы, которая имеет больший или меньший внутренний диаметр, чем изогнутый сегмент 62 трубы впускного патрубка 58. В некоторых вариантах осуществления, прямой участок 19 выдвижного инжекторного сопла 14 имеет такую форму, чтобы точно соответствовать эллипсу изогнутого сегмента 62 трубы. Форма инжекторного сопла 14 также может быть сформирована так, чтобы являться бесшовным продолжением контура изогнутого сегмента 62 трубы, когда он выровнен в открытом положении, чтобы позволить остаточным побочным продуктам протекать в емкость.
В других вариантах осуществления, выпуск 81 выдвижного инжекторного сопла 14 может быть сконструирован в различных формах и размерах. В некоторых вариантах осуществления, выпуск 81 имеет эллиптическую форму и имеет диаметр, по меньшей мере такой же большой, как диаметр поперечного сечения внутренней полости выдвижного инжекторного сопла 14, так что выпуск 81 обеспечивает равномерный поток остаточного побочного продукта в катушку 20 и емкость без увеличения сопротивления потоку побочного продукта через систему 10 центральной подачи.
Впускной патрубок 58 может содержать фланцевую поверхность 60, расположенную рядом с линией 112 подачи и используемую, чтобы соединять впускной патрубок 58 с этой линией (например, как показано на фигуре 5), и может дополнительно содержать вторую фланцевую поверхность 61 для соединения впускного патрубка 58 с фланцевым впуском 64 катушки 20. В некоторых вариантах осуществления, впускной патрубок 58 сконструирован, чтобы удерживать выдвижное инжекторное сопло 14 и находиться с ним в скользящем соединении, позволяя инжекторному соплу перемещаться из открытого положения, как проиллюстрировано на фигуре 3, во втянутое положение, как проиллюстрировано на фигуре 4. Впускной патрубок 58 также может содержать третью фланцевую поверхность 114 для оперативного соединения впускного патрубка 58 с приводом 110 (как показано на фигуре 5).
Впускной патрубок 58 может функционировать, чтобы принимать остаточный побочный продукт из канала 112 подачи, и тянется из фланца 60, как показано. В некоторых вариантах осуществления, впускной канал 58 может быть сформирован интегрально с изогнутым сегментом 62 трубы, который показан на фигурах 3 и 4, чтобы изгибаться примерно на 90°, или с сегментом трубы другой формы. Например, как проиллюстрировано на фигурах 5, 6 и 7, впускной патрубок 58 может иметь такую конструкцию, чтобы формировать крестообразный сегмент трубы. Изогнутый сегмент 62 трубы, или имеющий другую форму сегмент трубы, также может быть сконструирован, чтобы изгибаться существенно меньше, или больше, чем проиллюстрировано на фигурах 3 или 4, чтобы приспосабливать установку системы 10 центральной подачи к операциям предшествующих установок для коксования. Например, если линия подачи в конкретной операции коксования требует более тупого или более острого угла, профилированный сегмент 62 трубы может быть сконструирован соответственно. В других вариантах осуществления, профилированный сегмент 62 трубы также может приспосабливать изменение направления нефтяных побочных продуктов в вертикальной оси, помимо горизонтального изгиба, проиллюстрированного на фигурах 3 и 4. В других вариантах осуществления, профилированный сегмент 62 трубы может производиться, чтобы состоять из более чем одного изгиба, позволяя впускному патрубку 58 формировать криволинейный путь, требуемый для установки системы 10 центральной подачи. Соответственно, профилированный сегмент 62 трубы позволяет системе 10 центральной подачи производиться так, чтобы модифицировать любую существующую операцию коксоудаления, гибко обеспечивая реализацию инжекторной системы 10 центральной подачи, эффективно и с минимальными затратами на установку.
В некоторых вариантах осуществления, каждое из линии подачи, впуска 58, профилированного сегмента 62 трубы и выдвижного инжекторного сопла 14 находится в соединении для текучих сред друг с другом, когда выдвижное инжекторное сопло 14 находится в развернутом, или вытянутом, положении. Когда инжекторная система 10 находится в вытянутом положении, остаточный продукт может перемещаться через катушку 20 или прикрепленный коксовый барабан, или в конечном счете располагаться внутри них. Пар, вода и другие текучие среды также могут перемещаться через инжекторную систему центральной подачи во время различных фаз процесса замедленного коксования.
Однако когда выдвижное инжекторное сопло 14 находится во втянутом положении, как проиллюстрировано на фигуре 4, впуск 58 линии подачи и профилированный сегмент 62 трубы может оставаться в соединении для текучих сред с линией подачи, но поток остаточного побочного продукта через систему центральной подачи в коксовый барабан предотвращается. Когда оно втянуто, сопло 14 может блокировать вещество в виде твердых частиц (например, мелких частиц кокса) от входа в систему 10 из емкости, когда кокс вырезается из внутреннего пространства емкости. Втягивание сопла 14 в некоторых вариантах осуществления будет происходить после того, как поток остаточного продукта через линию подачи был заблокирован посредством клапана в линии подачи, или поток может останавливаться посредством преграды между впускным патрубком 58 и инжекторным соплом 14, когда сопло втягивается, или втягивание сопла 14 во впускной патрубок 58 может блокировать поток через линию подачи в точке рядом с изогнутым участком 62.
Альтернативные структурные конфигурации могут использоваться для впускного патрубка 58. Некоторые примеры альтернативных структурных конфигураций показаны на фигурах 5, 6 и 7. Как показано на фигуре 5, может использоваться впускной патрубок 58, структурно сформированный в виде четырехходового клапана. Как показано на фигурах 5, 6 и 7, некоторые варианты осуществления инжекторной системы 10 центральной подачи содержат катушку 20, выдвижное инжекторное сопло 14 и впускной патрубок 58, сконструированный, чтобы работать в системе коксования. Впускной патрубок 58 функционирует, чтобы доставлять остаточный побочный продукт, пар и/или охлаждающую текучую среду в выдвижное инжекторное сопло. Впускной патрубок 58 может содержать фланцевый компонент 60, позволяющий впускному патрубку соединяться с линией 112 подачи. Как изображено на фигуре 5, вторую фланцевую поверхность, и может дополнительно содержать третью фланцевую поверхность 114 для соединения с приводом 110.
Как упоминалось ранее, изменение структурной формы впускного патрубка 58 может выполняться, чтобы обеспечить регулируемые характеристики потока, и/или улучшить проблемы, связанные с притоком остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды в емкость для коксования. Например, изменения температуры, неравномерное формирование каналов, неравномерные характеристики охлаждения и другие испытываемые проблемы могут быть исправлены. Дополнительно, изменение температуры в самой системе центральной подачи может контролироваться, в то же время позволяя расплавленному углеводородному исходному сырью протекать через систему 10 центральной подачи.
Фигура 6 иллюстрирует вид в разрезе варианта осуществления системы 10 центральной подачи. Система 10 центральной подачи может содержать различные конфигурации труб, которые позволяют остаточному материалу, пару или охлаждающим материалам подаваться в емкость для коксования. Например, системы 10 центральной подачи могут содержать профилированный крестообразный сегмент трубы, оперативно соединенный с катушкой 20 и приводом 110. Выдвижное инжекторное сопло, изображенное на фигуре 6, находится в открытом положении, с выдвижным инжекторным соплом 14, вытянутым во внутреннее пространство 30 катушки 20. Впускной патрубок предпочтительно содержит фланцевую поверхность 60, расположенную рядом с линией 112 подачи и используемую, чтобы соединять впускной патрубок 58 с этой линией, и может дополнительно содержать вторую фланцевую поверхность 61 для соединения впускного патрубка 58 с фланцевым впуском 6 катушки 20. Впускной патрубок 58 также может содержать третью фланцевую поверхность 114, сконструированную, чтобы соединять впускной патрубок 58 с фланцевой поверхностью привода 110. В некоторых вариантах осуществления, впускной патрубок 58 сконструирован, чтобы удерживать выдвижное инжекторное сопло 14 и находиться с ним в скользящем соединении, позволяя инжекторному соплу перемещаться из вытянутого положения, как проиллюстрировано на фигуре 6, во втянутое положение, как показано на фигуре 4. Впускной патрубок 58 функционирует, чтобы принимать остаточный побочный продукт, пар и/или охлаждающую текучую среду из линии 112 подачи. Некоторые варианты осуществления используют профилированный крестообразный сегмент трубы, как изображено на фигурах 5, 6 и 7, чтобы регулировать температурные градиенты по всей системе 10 центральной подачи, благодаря сбалансированной симметрии самой системы 10 центральной подачи.
Регулировка температурных градиентов в пределах самой системы 10 центральной подачи снижает сопутствующий износ деталей, связанных с системой 10 центральной подачи. Например, некоторые дополнительные варианты осуществления системы 10 центральной подачи могут иметь такую конструкцию, чтобы использовать систему труб в конфигурациях, сконструированных, чтобы контролировать поток остаточного продукта, пара и/или охлаждающих материалов через систему 10 подачи. Соответственно, в то время как на фигуре 6 изображен крестообразный сегмент трубы, изогнутые сегменты трубы, изображенные на предыдущих фигурах 3 и 4, и прямые сегменты трубы, проиллюстрированные на фигурах 1 и 2, и дополнительные конфигурации трубы, которые позволяют расплавленному остаточному продукту, пару и/или охлаждающим текучим средам подаваться в емкость для коксования, также подразумеваются рассматриваемыми.
Система 10 центральной подачи может производиться из предусмотренной трубы или материала заготовки, чтобы надлежащим образом выдерживать и передавать остаточный побочный продукт с высокой температурой и под высоким давлением. Другие размеры и материалы могут использоваться в зависимости от конкретного конечного использования, и в соответствии с требованиями системы. Действительно, хотя оно и особенно приспособлено для использования в процессе замедленного коксования, настоящее изобретение также может использоваться в других областях производства, каждая из которых требует производство из другого материала.
Со ссылкой на фигуру 3, когда остаточный побочный продукт входит во внутренний патрубок 58 системы 10 центральной подачи из линии подачи, он делает это с высокой температурой и скоростью. После этого остаточный побочный продукт направляется через профилированный сегмент 62 трубы. Остаточный побочный продукт входит в профилированный сегмент 62 трубы и сталкивается со впуском 80 выдвижного инжекторного сопла 14. Остаточный побочный продукт перемещается из впуска 80 через выдвижное инжекторное сопло 14 и выходит через выпуск 81.
В некоторых вариантах осуществления может осуществляться контроль места впрыскивания и потока остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды, вводимых во внутреннее пространство катушки и/или емкости. Например, может контролироваться угол введения относительно катушки. В качестве другого примера, когда остаточный побочный продукт входит во внутреннее пространство 30 катушки 20 и/или емкости, он делает это рядом с центром катушки 20 в направлении, предпочтительно содержащем вертикальный компонент. В других вариантах осуществления, остаточный побочный продукт входит во внутреннее пространство 30 катушки 20 из положения, отличного от центра катушки 20, включающего в себя положение рядом с поверхностью внутреннего пространства 30 самой катушки. В качестве другого примера, как определяется требуемым формированием каналов потока конкретной системы, система 10 центральной подачи может использоваться, чтобы впрыскивать побочный продукт, пар и/или охлаждающую жидкость в катушку и/или емкость, имея вертикальный компонент направления или под любым другим требуемым углом.
Может требоваться контроль над местом впрыскивания и углом впрыскивания. Например, подача в центр внутреннего пространства 30 катушки 20 может использоваться, чтобы гарантировать, что катушка и боковые стенки емкости для коксования подвержены устойчивому потоку побочного продукта. В качестве другого примера, контролируемый поток расплавленного и/или газообразного остаточного побочного продукта из инжекторного сопла 14 может гарантировать, что подвергание расплавленному остаточному побочному продукту является устойчивым по всей площади поверхности внутреннего пространства катушки 20 и емкости, снижая потенциальные вредные эффекты, связанные с многократным циклическим изменением температуры. В качестве другого примера, контролируемый поток расплавленного остаточного побочного продукта из инжекторного сопла 14 может обеспечить контроль над картинами формирования каналов потока. В качестве другого примера, могут контролироваться характеристики охлаждения и отогнанные летучие органические соединения из слоя кокса. Дополнительно, проблемы, связанные с горячими точками в слое кокса, могут быть улучшены.
Со ссылкой на фигуры 5, 6 и 7, когда остаточный побочный продукт, пар и/или охлаждающая текучая среда входит во впускной патрубок 58 системы 10 центральной подачи из линии 112 подачи, остаточный побочный продукт, пар и/или охлаждающая текучая среда могут направляться через профилированный крестообразный сегмент трубы через впускной патрубок 58 во впуск 80 выдвижного инжекторного сопла. Крестообразная труба делает возможной проверку сопла 14 (например, делая возможной проверку через неиспользуемый фланец) и может использоваться для получения доступа к внутреннему пространству сопла, если кокс затвердевает в сопле. Крестообразная труба также выравнивает поток тепла и обеспечивает более желательную тепловую среду.
Со ссылкой на фигуры 5, 6 и 7, в некоторых вариантах осуществления, поток остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды в катушку и/или емкость может контролироваться. Например, остаточный побочный продукт, пар и/или охлаждающая текучая среда могут распределяться в направлении, содержащем вертикальный компонент, в катушку 20, эффективно контролируя впрыскивание остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды в катушку и/или емкость. Например, впрыскивание расплавленного остаточного продукта в направлении, содержащем вертикальный компонент, в катушку и/или емкость может производить устойчивую картину на внутренней поверхности катушки 20 и/или емкости, вместо воздействия лишь на внутреннюю поверхность боковой стенки 22 перпендикулярным или по существу перпендикулярным образом, как обнаружено в других конструкциях. Дополнительно, контроль, осуществляемый посредством инжекторного сопла 14 по настоящему изобретению, позволяет влиять на другие характеристики, связанные с заполнением емкости расплавленным остаточным продуктом, паром и/или охлаждающими текучими средами. Например, неравномерное формирование каналов потока и горячие точки, остающиеся в слое кокса после охлаждения, могут быть существенно уменьшены и могут контролироваться, так как картины и направление впрыскивания расплавленного остаточного продукта, пара и/или охлаждающих текучих сред в емкость контролируются. Почти вертикальное или частично вертикальное распределение может являться прямым результатом расположения системы 10 центральной подачи, угла изогнутого сегмента внутренней полости 82 выдвижного инжекторного сопла 14 и/или присутствия структурных препятствующих элементов внутри системы 10 центральной подачи. Соответственно, когда остаточный побочный продукт, пар и/или охлаждающая текучая среда проходит через выдвижное инжекторное сопло 14 во впуск 80 и через него, и выходит из выпуска 81, угол впрыскивания остаточного побочного продукта в катушку 20 может контролироваться посредством использования разных длин выдвижного инжекторного сопла 14, посредством установки угла изгиба изогнутого сегмента внутренней полости 82 или посредством введения препятствующих элементов контроля потока внутри системы 10 центральной подачи.
Выпуск 81 выдвижного инжекторного сопла может иметь различные конфигурации. Фигуры 8, 9A, 9B, 10A, 10B, 11A и 11B иллюстрируют виды в перспективе альтернативных выпусков 81. Как изображено на фигурах 9A и 9B, выпуск 81 содержит два отверстия 120, каждое из двух отверстий, содержащее сужающееся кольцо 125. Сужающееся кольцо 125, связанное с каждым из двух отверстий 120, может быть сконструировано с помощью альтернативных структурных конфигураций. Как проиллюстрировано на фигурах 9A и 9B, первое сужающееся кольцо 126 может выступать во внутреннюю полость 88 инжекторного сопла 14 на меньшее расстояние, чем второе сужающееся кольцо 127. Соответственно, изменение формы впускного отверстия 81, использование колец или других структур для контроля потока, изменение формы колец или других структур для контроля потока может влиять на поток остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды через выдвижное инжекторное сопло 14 и, следовательно, влияет на поток остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды в емкость и катушку. Как проиллюстрировано на фигурах 9A и 9B, каждое кольцо может содержать выпуск 128 кольца, впуск 130 кольца и тело 132 кольца. Каждый из впуска 130 кольца, выпуска 128 кольца и тела 132 кольца может быть структурно изменен, чтобы выполнять контроль потока остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды через систему центральной подачи.
Дополнительно, выпуск 81 выдвижного инжекторного сопла 14 может быть обеспечен устройством контроля потока. В некоторых вариантах осуществления, устройство контроля потока, содержащее ряд отверстий или перфораций на выпуске 81, может использоваться, чтобы изменять поток расплавленного остаточного продукта из выпуска. Например, устройство контроля потока может использоваться, чтобы изменять ламинарный характер потока расплавленного остаточного материала из выпуска. Подобным образом, устройства контроля потока могут использоваться в различных точках в системе 10 центральной подачи, чтобы изменять поток расплавленного остаточного материала через систему 10 центральной подачи. Например, одно или более устройств контроля потока могут использоваться, чтобы изменять ламинарный характер потока расплавленного остаточного материала, пара и/или охлаждающей текучей среды через систему, или чтобы изменять характер потока через систему 10 центральной подачи желаемым образом.
В некоторых вариантах осуществления, остаточный побочный продукт выходит из выпуска 81, который был структурно изменен, чтобы осуществлять контроль потока остаточного побочного продукта через систему центральной подачи и в емкость для коксования. В некоторых вариантах осуществления, остаточный побочный продукт выходит из инжекторного сопла 14 в направлении, которое содержит вертикальный компонент. В некоторых вариантах осуществления, остаточный побочный продукт выходит из выпуска 81 приблизительно под углом 90° относительно точки входа на боковой стенке 22. По существу, остаточный побочный продукт не направлен к противоположной стороне емкости или катушки 20. В качестве альтернативы, инжекторная система 10 может быть сконструирована, чтобы вводить расплавленный остаточный продукт, пар и/или охлаждающую текучую среду в емкость под углом 85°, 80°, 75°, 70°, 65°, 60°, 55°, 50°, 45°, 40° или 35° относительно точки входа на боковой стенке 22. В качестве альтернативы, инжекторная система 10 может быть сконструирована, чтобы вводить расплавленный остаточный продукт, пар и/или охлаждающую текучую среду в емкость под углом 95°, 100°, 105°, 110°, 115°, 120°, 125°, 130°, 135°, 140° или 145° относительно точки входа на боковой стенке 22.
В некоторых вариантах осуществления, конкретный угол изогнутого сегмента внутренней полости 82 и длина выдвижного инжекторного сопла 14 могут изменяться в зависимости от требования системы и размера и протяженности емкостей, в которых размещается материал. В предпочтительном варианте осуществления, изогнутый сегмент внутренней полости 82 содержит угол от 0 до 90°, чтобы соответствовать требуемому диапазону углов в конкретной емкости для коксования. В некоторых вариантах осуществления, изогнутый сегмент внутренней полости 82 лежит под углом от 60 до 90°, эффективно осуществляя вертикальное или почти вертикальное распыление остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды, выходящей из выпуска 81, заполняя катушку 20 и емкость желаемым образом. В качестве альтернативы, варианты осуществления могут использовать изогнутый сегмент внутренней полости 82 с углом от 30 до 60° относительно точки входа внутри катушки 20, производя по существу вертикальное распыление остаточного побочного продукта в катушку 20 и емкость для коксования.
В некоторых вариантах осуществления может использоваться более короткое выдвижное инжекторное сопло 14. Дополнительно, более короткое выдвижное сопло 14 может использоваться в соединении с изогнутым сегментом внутренней полости 82, чтобы укороченная длина выдвижного инжекторного сопла объединялась с изогнутым сегментом внутренней полости 82 с углом, сконструированным, чтобы распылять остаточный побочный продукт в требуемую точку во внутреннем пространстве коксового барабана. В качестве альтернативы, некоторые варианты осуществления используют более длинное выдвижное инжекторное сопло 14, размещая выпуск 81 выдвижного инжекторного сопла 14 прямо в центре катушки 20 или даже дальше центра катушки 20. Более длинное выдвижное инжекторное сопло может использоваться вместе с более вертикальной кривой в изогнутом сегменте внутренней полости 82, чтобы остаточный побочный продукт доставлялся прямо в центр или рядом с центром емкости и катушки 20, или в требуемую точку во внутреннем пространстве катушки 20, чтобы контролировать поток остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды в катушку 20 и/или емкость.
Фигуры 3 и 4, например, изображают варианты осуществления настоящего изобретения, в которых используется сегмент выдвижного сопла 14, который имеет недостаточную длину, чтобы вытянуть выпуск 81 выдвижного инжекторного сопла 14 к центру катушки 20. В связи с желанием контролировать поток остаточного побочного продукта и сопутствующее заполнение катушки и емкости, угол изогнутого сегмента внутренней полости 82 может быть настроен соответственно, чтобы приводить к распылению остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды, выталкиваемых под требуемым углом входа и с требуемой скоростью в емкость. По существу, различные варианты осуществления могут дополнительно содержать использование разных углов для изогнутого сегмента внутренней полости 82 выдвижного инжекторного сопла 14, а также использование разных длин прямой секции 19 выдвижного инжекторного сопла 14, чтобы гарантировать, что осуществляется требуемый контроль над потоком остаточного продукта.
Дополнительно, некоторые варианты осуществления изменяют как угол изогнутого сегмента внутренней полости 82, так и длину прямой секции 19 выдвижного инжекторного сопла 14, чтобы приспособить вязкость, скорости и температурные градиенты остаточного побочного продукта, закачиваемого в выдвижное инжекторное сопло 14.
Впускной патрубок 58 и выдвижное инжекторное сопло 14 могут содержать однородную площадь поперечного сечения и/или внутренний диаметр, или могут содержать переменные площади поперечного сечения или диаметры. Конструирование системы 10 центральной подачи, содержащей переменные площади поперечного сечения или диаметры, позволяет системе 10 центральной подачи предусматривать и приспосабливать переменные объемы и скорости остаточных побочных продуктов, пара и/или охлаждающей текучей среды, которые должны переноситься через систему, а также помогает контролировать поток остаточных побочных продуктов, пара и/или охлаждающей текучей среды для доставки в катушку 20.
Выпуск 81 выдвижного инжекторного сопла 14 также может быть сконструирован, чтобы иметь эллиптическую конструкцию, чтобы приспосабливать материал, когда он проходит из выпуска 81 в катушку 20 и емкость. В различных вариантах осуществления, форма выпуска 81 может изменяться, чтобы приспосабливать различные скорости и вязкости, и типы материалов, проходящих через выдвижное инжекторное сопло 14. Дополнительно, форма и размер отверстия могут изменяться, чтобы контролировать картину распыления и характеристики потока материала и/или текучей среды, выбрасываемых из выпуска 81 выдвижного инжекторного сопла 14. Например, более крупный выпуск 81 может использоваться, чтобы снижать скорость материала остаточного побочного продукта, выходящего из выдвижного инжекторного сопла 14. В других вариантах осуществления, меньший выпуск 81 может использоваться, чтобы производить струю имеющего более высокую скорость остаточного побочного продукта, входящего в катушку 20 и емкость. Таким образом, картина расплавленного остаточного побочного продукта, выбрасываемого из выдвижного инжекторного сопла 14, может контролироваться, что увеличивает срок службы емкостей и катушек, повышает безопасность, улучшает выход летучих органических соединений и эффективно снижает величину времени простоя, необходимого для технического обслуживания и ремонта.
Фигура 4 иллюстрирует вид в разрезе катушки 20 и системы 10 центральной подачи во втянутом положении. Во время процесса замедленного коксования, остаточный побочный продукт подается в катушку 20 и емкость до тех пор, пока емкость не заполнена полностью или почти полностью. Как только требуемый уровень остаточного материала был подан в емкость, поток остаточного побочного продукта может смешиваться с паром, чтобы остаточный побочный продукт и пар втекали в емкость одновременно, соотношения остаточного побочного продукта и пара могут меняться, чтобы увеличить выходы летучих органических соединений, или для достижения других требуемых эффектов. Дополнительно, количество пара относительно количества остаточного побочного продукта может увеличиваться или уменьшаться со временем, по мере того, как конкретная емкость заполняется. Как только емкость заполнена, поток остаточного побочного продукта может быть остановлен. В типичных процессах коксоудаления емкость затем охлаждается с помощью воды, эффективно охлаждающей и отверждающей остаточный побочный продукт. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, впускной патрубок 58 и выдвижное инжекторное сопло 14 могут использоваться, чтобы накачивать пар и/или воду в катушку 20 и емкость, эффективно очищая впускной патрубок 58 и выдвижное инжекторное сопло 14 от любого остающегося остаточного побочного продукта, и/или чтобы обеспечивать охлаждение емкости и ее содержимого. Это эффективно очищает впускной патрубок 58 и выдвижное инжекторное сопло 14, и одновременно охлаждает емкость, снижая количество времени и воды, используемой для охлаждения емкости. В предпочтительных вариантах осуществления, как только впускной патрубок и выдвижное инжекторное сопло 14 очищаются паром и/или водой, выдвижное инжекторное сопло 14 может быть втянуто, как показано на фигуре 4.
Различные способы втягивания выдвижного инжекторного сопла 14 могут использоваться согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления, привод 110 может прикрепляться к первому концу 86 выдвижного инжекторного сопла. Привод 110 может использоваться, чтобы прикладывать силу к выдвижному инжекторному соплу 14, эффективно втягивая выдвижное инжекторное сопло 14 из внутреннего пространства катушки 30. Как изображено на фигуре 4, второй конец 85 выдвижного инжекторного сопла 14 затем фактически формирует часть стенки 22 внутренней поверхности катушки 20. Втягивание инжекторного сопла 14 после того, как емкость была заполнена и охлаждена, а впускной патрубок и выдвижное инжекторное сопло 14 были очищены, делает возможным последующее удаление затвердевшего углеродистого вещества из емкости для коксования, используя одну из множества методик, известных в данной области техники, без риска засорения системы центральной подачи мелкими частицами кокса или другого вещества в виде твердых частиц.
Обычно, затвердевший материал вырезается из внутреннего пространства емкости, используя перфоратор высокого давления с промывкой водой. Когда твердый углеродистый материал вырезается из внутреннего пространства емкости, он падает через отверстие в нижней части емкости через внутреннее пространство 30 катушки 20 в область под емкостью, обычно указываемую ссылкой, как канавка, где она собирается и удаляется, или используется для дальнейших целей.
Процесс замедленного коксования, и, в частности, этапы направления остаточного побочного продукта во впуск из источника подачи и позволения остаточному побочному продукту быть распределенным или расположиться в емкости, содержит использование распределителя, который функционирует, чтобы располагать побочный продукт в емкости или направлять его в емкость.
Так как линия подачи соединена со впуском 6, остаточный побочный продукт в линии подачи принимается через отверстие 8 во впуске 6, направляется через конструкцию трубы впуска 6 и распределяется в емкость 2 или располагается в ней. Во время цикла заполнения и/или как только емкость заполнена, пар может направляться через впускную систему в емкость. Пар очищает впускную систему 10 и очищает кокс от ценных углеводородных побочных продуктов, которые могут выходить через верхнюю линию подачи, откуда они обычно направляются во фракционирующие колонны. Как только все ценные углеводородные побочные продукты были удалены из кокса, расположенного в емкости, пар закачивается в емкость и выводится через выпуск, чтобы продуть область восстановления, до тех пор, пока температура барабана емкости и его содержимого не достигнет приблизительно 260°C. После этого, обычно, вода закачивается в емкость через впускную систему и выводится в область продувки до тех пор, пока содержимое емкости не достигнет приблизительно 93°C. Сразу после охлаждения открываются закрывающие клапаны и начинается процесс вырезания кокса из внутреннего пространства емкости.
Простая конструкция, изображенная на фигуре 1, может создавать проблемы, когда кокс вырезается из внутреннего пространства емкости. Так как впуск 6 остается открытым в простой системе, мелкие частицы кокса и вещество в виде твердых частиц могут скапливаться во впускной системе, фактически засоряя впускную систему. Чтобы улучшить проблему засорения, некоторые операции позволяют воде протекать через впускную систему во время всего процесса вырезания, чтобы гарантировать, что впускная система останется незасоренной. В некоторых операциях 1500-3800 литров воды в час закачивается через впускную систему во время процесса вырезания, чтобы гарантировать, что впускная система останется незасоренной.
Так как некоторые варианты осуществления системы центральной подачи используют выдвижное инжекторное сопло, как изображено на фигурах 3-7, выдвижное инжекторное сопло закрыто для твердых углеродистых частиц, когда они падают из емкости в канавку снизу, эффективно снижая засорение и/или повреждение, которое могло бы иметь место в инжекторном сопле, если бы ему было позволено оставаться открытым для падающего твердого углеродистого вещества. В качестве альтернативы, настоящее изобретение предусматривает использование фиксированного инжекторного сопла со скользящим затвором, который мог бы использоваться, чтобы закрывать выпуск 81 фиксированного инжекторного сопла после цикла нагревания, но до того, как емкость подвергается коксоудалению. В качестве альтернативы, изобретение предусматривает использование инжекторного сопла, соединенного с приводом, который прикладывает крутящую силу к инжекторному соплу, как только емкость заполняется остаточным побочным продуктом до требуемого уровня, так, чтобы выпуск 81 инжекторного сопла указывал вниз, снижая вероятность того, что твердый углеродистый материал будет скапливаться в инжекторном сопле и засорять его, фактически, без необходимости втягивать само сопло из внутреннего пространства 30 катушки 20. Однако в предпочтительных вариантах осуществления, и как проиллюстрировано на фигурах 3 и 4, используется выдвижное инжекторное сопло 14.
Вдобавок к эффективной герметизации впуска 6 катушки 20, выдвижное инжекторное сопло 14 герметизирует отверстие в изогнутом сегменте 63 трубы, блокируя поток вещества и/или текучей среды из впускных каналов 3 подачи. Как только твердый углеродистый материал удаляется из внутреннего пространства емкости с помощью средств, используемых в данной области техники, емкость становится чистой и готовой к заполнению дополнительным остаточным побочным продуктом. Затем, в требуемый момент времени, выдвижное инжекторное сопло может перемещаться в открытое положение, как проиллюстрировано на фигуре 3 и 5-7, повторно открывая канал из впускного патрубка 58 через впуск 80, через выдвижное инжекторное сопло 14 и в выпуск 81, позволяя следующей партии остаточного побочного продукта быть закачанной в емкость. Таким образом, процесс заполнения, охлаждения и удаления твердого углеродистого материала из емкости для коксования может выполняться многократно, с минимальным повреждением емкости для коксования и катушки системы замедленного коксования.
Фигура 8 иллюстрирует вид в разрезе инжекторного сопла, которое может являться выдвижным инжекторным соплом 14. Изображенное выдвижное инжекторное сопло, как используемое согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, содержит первый конец 86 выдвижного инжекторного сопла, внутреннюю крышку 83, внутреннюю полость 88, прямой сегмент 84 внутренней полости, изогнутый сегмент 82 внутренней полости, второй конец 85 выдвижного инжекторного сопла 85 и прямую секцию 19 выдвижного инжекторного сопла. В предпочтительных вариантах осуществления, выдвижное инжекторное сопло 14 имеет конструкцию, как показано, позволяющую всему выдвижному инжекторному соплу 14 находиться в скользящем зацеплении с прямым участком впускного патрубка 58, выравнивая впуск 80 с впускным патрубком 58, и открывая выпуск 81 выдвижного инжекторного сопла 14 для внутреннего пространства емкости, обеспечивая эффективное протекание остаточного побочного продукта через впускной патрубок 58 и выдвижное инжекторное сопло 14 из выпуска 81 в емкость. Как отмечено ранее, угол изогнутого сегмента внутренней полости 82 может изменяться, чтобы регулировать характеристики потока остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды в емкость в соответствии с требованиями. Дополнительно, форма и размер выпуска 81 могут изменяться в соответствии с требованиями, чтобы производить требуемые картины потока остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды в емкость. Дополнительно, длина и диаметр прямой секции 19 выдвижного инжекторного сопла 14 могут изменяться в соответствии с требованиями, чтобы производить требуемый поток остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды через само выдвижное инжекторное сопло 14 и во внутреннее пространство катушки 30 и емкости.
Первый конец 86 выдвижного инжекторного сопла может иметь конструкцию, обеспечивающую прикрепление к приводному средству, позволяющему выдвижному инжекторному соплу 14 попеременно перемещаться в открытое или втянутое положение, чтобы обеспечить последовательные циклы коксования и коксоудаления в емкости. Настоящим изобретением предусматриваются различные приводные средства. Например, электрическое приводное средство, гидравлическое приводное средство, пневматическое приводное средство и ручное приводное средство могут использоваться согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Специалист в данной области техники поймет, что другие приводные средства также доступны и могут использоваться в соединении с настоящим изобретением, чтобы осуществлять требуемый контроль над открыванием и втягиванием самого инжекторного сопла 14.
Настоящее изобретение предусматривает, что форма выдвижного инжекторного сопла 14 будет соответствовать внутренней полости впускного патрубка. Несмотря на то что на фигурах 3-7 изображено круглое поперечное сечение, предусматривается, что форма поперечного сечения внутреннего пространства впускного патрубка 58 и соответствующая форма самого выдвижного инжекторного сопла 14 могут отличаться от круглой. Например, выдвижное инжекторное сопло может быть сконструировано с эллиптическим поперечным сечением. Изменение формы поперечного сечения выдвижного инжекторного сопла 14 может требоваться для изменения характеристик потока и картины выброса остаточного побочного продукта. Различные консистенции и скорости потока могут дополнительно требовать, чтобы внутренняя полость 88 выдвижного сопла 14, а также внутренняя полость 88 впускного патрубка 58 имели конструкцию с различными поперечными сечениями на протяжении длины прямой секции 19 выдвижного инжекторного сопла 14. Например, в некоторых вариантах осуществления предпочтительно использовать, как показано, приблизительно цилиндрическую и прямую внутреннюю полость 88, в то время как в других вариантах осуществления предпочтительно, чтобы внутренний диаметр внутренней полости 88 постепенно увеличивался или уменьшался вдоль длины прямой секции 19 выдвижного инжекторного сопла 14 от первого конца 85 выдвижного инжекторного сопла 14 ко второму концу 86 выдвижного инжекторного сопла 14, эффективно уменьшая или увеличивая сопротивление, прикладываемое к остаточному побочному продукту по мере того, как он протекает через выдвижное инжекторное сопло 14.
Как отмечено ранее, размер и форма впуска 80 и выпуска 81 могут изменяться, чтобы совпадать, в данном случае, со впуском 80 с формой внутреннего пространства впускного патрубка 58 в изогнутом сегменте 63 трубы, обеспечивая прохождение остаточного побочного продукта через впускной патрубок 58 и инжекторное сопло 14, не встречая сопротивления со стороны препятствующих структурных элементов.
Каждая из фигур 8, 9A, 9B, 10B и 11A, 11B иллюстрирует определенный вариант осуществления инжекторного сопла 14. Изображенное выдвижное инжекторное сопло 14 может содержать первый конец 86 выдвижного сопла, внутреннюю крышку 83, внутреннюю полость 88, прямой сегмент 84 внутренней полости, второй конец выдвижного инжекторного сопла 85, по меньшей мере одно отверстие 120 и, в некоторых вариантах осуществления, несколько отверстий 120, сужающееся кольцо 125, при этом сужающееся кольцо может содержать различные элементы, включающие в себя выпуск 128 кольца, впуск 130 кольца и тело 132 кольца. В некоторых вариантах осуществления, выдвижное инжекторное сопло 14 имеет конструкцию, как показано, позволяющую всему выдвижному инжекторному соплу 14 находиться в скользящем зацеплении с прямым участком впускного патрубка 58, выравнивая впуск 80 с впускным патрубком 58, и открывая выпуск 81 выдвижного инжекторного сопла 14 для внутреннего пространства емкости, обеспечивая эффективное протекание остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды через впускной патрубок 58 и выдвижное инжекторное сопло 14 из выпуска 81 в емкость.
Как отмечено ранее, использование нескольких отверстий и кольца или другого устройства контроля потока может применяться в соответствии с требованиями, чтобы производить требуемые картины потока остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды в емкость. Как изображено на фигурах 6, 7, 9A и 9B, варианты осуществления изобретения могут использовать два выпуска 81, расположенных линейно сверху выдвижного инжекторного сопла 14, позволяя остаточному побочному продукту, пару и/или охлаждающей текучей среде впрыскиваться вверх, или под другим требуемым углом, в емкость. Как изображено, использование сужающихся колец 125 также может применяться, чтобы изменять картины потока. В качестве альтернативы, как изображено на фигуре 10A и 10B, выпуск 128 кольца может использоваться в сочетании с телом 132 кольца, которое не является сужающимся.
Как изображено на фигурах 6 и 7, первый конец 86 выдвижного инжекторного сопла может иметь конструкцию, обеспечивающую прикрепление к приводному средству, позволяющему выдвижному инжекторному соплу 14 попеременно перемещаться между открытым и втянутым положением, чтобы обеспечить последовательные циклы коксования и коксоудаления в емкости. Настоящим изобретением предусматриваются различные приводные средства и конструкции. Как отмечалось ранее, примеры предусматриваемых приводов включают в себя электрические, гидравлические, пневматические и ручные приводные средства и конструкции.
Выдвижное инжекторное сопло 14 может быть сконструировано, чтобы соответствовать внутренней полости впускного патрубка. Как изображено на фигурах 6 и 7, выдвижное инжекторное сопло сконструировано с круглым поперечным сечением и, как показано, используется в сочетании с выпусками 128 колец с круглыми поперечными сечениями, а также телами колец с круглыми поперечными сечениями. В то время как каждое из перечисленных составных элементов выдвижного инжекторного сопла 14 изображено с круглым поперечным сечением, предусматривается, что могут использоваться альтернативные формы поперечного сечения. Например, выпуск 128 кольца и тело 132 кольца могут быть сконструированы с эллиптическими поперечными сечениями. Изменение формы поперечного сечения выдвижного инжекторного сопла 14, внутренней полости 88, прямого сегмента 84 внутренней полости 84, кольца 125, сужающегося или нет, выпуска 128 кольца, впуска 130 кольца и тела 132 кольца может требоваться, чтобы изменять характеристики потока и картины впрыскивания остаточного побочного продукта. Различные консистенции и скорости потока могут дополнительно требовать, чтобы различные перечисленные составные элементы выдвижного сопла 14 имели различные поперечные сечения на протяжении длины секции. Например, как показано на фигурах 6 или 7, внутренняя полость 88 имеет поперечное сечение, которое меняется по мере того, как остаточный побочный продукт, пар и/или охлаждающая текучая среда протекает от первого конца 86 выдвижного инжекторного сопла ко второму концу 85 выдвижного инжекторного сопла. Использование нескольких выпусков кольца значительно сужает вид в поперечном сечении внутренней полости 88 выдвижного инжекторного сопла 14.
Различные консистенции и скорости потока могут дополнительно требовать, чтобы различные составные элементы выдвижного инжекторного сопла имели конструкции, использующие разные формы поперечного сечения. Например, как проиллюстрировано на фигурах 6 и 7, впуск 130 сужающегося кольца сконструирован с эллиптической формой поперечного сечения, в то время как само тело кольца сконструировано с круглой формой поперечного сечения. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления предпочтительно использовать, как показано на фигурах 1-5, приблизительно цилиндрическую и/или прямую внутреннюю полость 88, в то время как в других вариантах осуществления может быть предпочтительно, чтобы внутренний диаметр внутренней полости 88 постепенно увеличивался или уменьшался вдоль длины прямой секции 19 выдвижного инжекторного сопла 14 от первого конца 85 выдвижного инжекторного сопла 14 ко второму концу 86 выдвижного инжекторного сопла 14, эффективно уменьшая или увеличивая сопротивление, прикладываемое к остаточному побочному продукту, пару и/или охлаждающей текучей среде по мере того, как они протекают через выдвижное инжекторное сопло 14.
Как отмечено ранее, размер и форма впуска 80, 130 и выпуска 81, 128 могут изменяться, чтобы совпадать со впуском 80, 130 с формой внутреннего пространства впускного патрубка 58, обеспечивая прохождение остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды через впускной патрубок 58 и инжекторное сопло 14, не встречая сопротивления со стороны препятствующих структурных элементов. В качестве альтернативы, препятствующие структурные элементы или структуры контроля потока могут использоваться, чтобы изменять картины потока остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды через выдвижное инжекторное сопло 14 во внутреннее пространство емкости. Как изображено в материалах настоящей заявки, предусматриваются различные препятствующие элементы.
Как изображено в материалах настоящей заявки, использование сужающихся колец, которые размещаются во внутренней полости 88 выдвижного инжекторного сопла, применяется для того, чтобы одновременно изменить форму поперечного сечения внутренней полости 88 самого выдвижного инжекторного сопла 14, и чтобы контролировать путь потока остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды во внутреннее пространство емкости. В качестве альтернативы, могут использоваться несужающиеся кольца 134.
Как изображено на фигурах 10A и 10B, могут использоваться различные формы и углы кольца относительно внутренней полости 88 выдвижного инжекторного сопла. Например, кольцо, как изображено на различных фигурах, расположено под прямым углом относительно прямого сегмента внутренней полости 84 выдвижного инжекторного сопла 14. Однако предусматривается, что кольца могут располагаться относительно прямого сегмента внутренней полости 84 под некоторым углом, отличным от прямого угла. Например, предусматривается, что кольцо может использоваться в сочетании с вариантом осуществления, изображенным на фигуре 5, так, чтобы кольцо располагалось под тупым или острым углом относительно потока побочного продукта через прямой сегмент внутренней полости 84.
Вдобавок к изменению угла, под которым тело 132 клапана располагается относительно потока текучей среды через прямой сегмент внутренней полости 84, предусматривается, что могут использоваться различные формы выпусков колец. Как изображено на фигурах 10A и 10B, альтернативные поперечные сечения выпуска 128 кольца могут использоваться, чтобы изменять характеристики потока и картины впрыскивания остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей жидкости. Дополнительно, как показано на фигурах 10 и 11, как выпуск 128 кольца, так и угол тела 132 кольца может быть изменен относительно их положения в отношении центральной линии барабана или оси барабана.
Могут использоваться альтернативные препятствующие элементы и структуры контроля потока. Например, фигура 11A изображает использование нескольких выпусков 138, каждый из которых может соединяться с использованием кольца 125, 134, выпусками 128 кольца, впусками 130 кольца и телом 132 кольца. В качестве альтернативы, несколько выпусков 138 могут быть связаны с одиночным кольцом, или могут содержать выпуск для одного кольца и быть связанными с одним кольцом 125, 134 и телом 132 кольца, так, чтобы поток остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды направлялся через одно тело 132 кольца, но выбрасывался в емкость из нескольких выпусков 138.
В качестве другого примера, фигура 11B иллюстрирует использование перегородки 140 в качестве препятствующего элемента, размещенной ближе к первому концу 86 выдвижного инжекторного сопла, чем к отверстию 81 сопла. Соответственно, перегородка 140 или несколько перегородок 140 могут использоваться, чтобы изменять характеристики потока и картины впрыскивания остаточного побочного продукта, пара и/или охлаждающей текучей среды из выпуска 81. Различные формы выпусков 81 могут использоваться в сочетании с перегородками 140, и предусматривается, что каждая из обсуждаемых в материалах настоящей заявки конструкций выпуска 81 может использоваться в сочетании с перегородкой 140 или несколькими перегородками 140.
Стоит отметить, что система 10 центральной подачи и распределительная система согласно настоящему изобретению могут использоваться или соединяться напрямую с коксовым барабаном, исключая использование секции катушки 20. В данном варианте осуществления, система 10 центральной подачи функционировала бы, как описано выше, только остаточный побочный продукт распределялся бы напрямую в коксовый барабан.
Фигуры 12A-12G предоставляют различные виды системы центральной подачи, чтобы резюмировать общие функциональные возможности выдвижного инжекторного сопла согласно одному или более вариантам осуществления изобретения. Выдвижное инжекторное сопло, изображенное на фигурах 12A-12G, схоже с выдвижным инжекторным соплом по фигуре 3. Однако те же самые функциональные возможности могут быть обеспечены посредством других конфигураций выдвижного инжекторного сопла, например, выдвижным инжекторным соплом, изображенным на фигуре 5.
Фигура 12A иллюстрирует вид в перспективе системы центральной подачи, когда выдвижное инжекторное сопло находится во втянутом положении внутри впускного патрубка. Выдвижное инжекторное сопло может находиться в этом положении, когда кокс вырезается и удаляется из коксового барабана.
Фигура 12B иллюстрирует вид в перспективе системы центральной подачи, когда выдвижное инжекторное сопло находится в вытянутом положении. Выдвижное инжекторное сопло может находиться в этом положении, когда побочный продукт впрыскивается в коксовый барабан.
Фигура 12C иллюстрирует вид в разрезе системы центральной подачи, когда выдвижное инжекторное сопло находится в вытянутом положении. Фигура 12D иллюстрирует вид в вертикальном поперечном разрезе системы центральной подачи, когда выдвижное инжекторное сопло находится в вытянутом положении. Фигура 12E иллюстрирует вид в вертикальном поперечном разрезе системы центральной подачи, когда выдвижное инжекторное сопло находится во втянутом положении.
Фигура 12E иллюстрирует вид в горизонтальном поперечном разрезе системы центральной подачи, когда выдвижное инжекторное сопло находится во втянутом положении. Наконец, фигура 12G иллюстрирует вид в горизонтальном поперечном разрезе системы центральной подачи, когда выдвижное инжекторное сопло находится во вытянутом положении.
Несмотря на то что данная спецификация изначально описывает системы центральной подачи, содержащие одно выдвижное инжекторное сопло, настоящее изобретение также распространяется на системы центральной подачи, в которых используется несколько выдвижных инжекторных сопел (например, два сопла на противоположных сторонах емкости или косового барабана). В таких случаях, каждое из нескольких выдвижных инжекторных сопел может быть сконфигурировано одинаково или по-разному согласно любому из вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки.
Съемные вставки внутри отверстий выдвижного инжекторного сопла
По мере того, как побочный продукт впрыскивается в коксовый барабан через выдвижное инжекторное сопло, одно или более отверстий в выдвижном инжекторном сопле могут иметь тенденцию изнашиваться со временем. Если отверстия изнашиваются до такой точки, в которой соответствующий контроль над углом впрыскивания побочного продукта становится неудовлетворительным, возникает необходимость замены выдвижного инжекторного сопла. Однако, так как выдвижное инжекторное сопло обычно является очень крупным компонентом, состоящим из множества независимых деталей, его замена может быть затратной и сложной.
В некоторых вариантах осуществления, чтобы принять меры в отношении стоимости и сложности замены выдвижного инжекторного сопла, когда отверстия становятся изношенными, одно или более отверстий в выдвижном инжекторном сопле могут быть сконфигурированы, чтобы принимать в себя съемные вставки, чтобы съемные вставки могли независимо заменяться, когда они становятся изношенными. Таким образом, должны быть заменены только съемные вставки, таким образом, снижая стоимость и сложность технического обслуживания выдвижного инжекторного сопла.
Фигура 13 иллюстрирует пример выдвижного инжекторного сопла 1300, которое включает в себя два отверстия 1301, 1302, каждое из которых включает в себя съемную вставку 1301a, 1302a, соответственно. Вставки 1301a и 1302a могут быть сконфигурированы, чтобы иметь такой же наружный контур, как и наружный контур выдвижного инжекторного сопла 1300, чтобы, когда вставки вставляются в отверстия 1301 и 1302, наружный контур собранного выдвижного инжекторного сопла оставался постоянным.
Фигуры 14A-14E иллюстрируют примерный образ того, как вставки 1301a и 1302a могут быть сконфигурированы, чтобы позволить им извлекаться из выдвижного инжекторного сопла 1300. Фигура 14A иллюстрирует, что вставки 1301a и 1302a могут содержать резьбу, чтобы позволить вставкам завинчиваться в отверстия 1301 и 1302. Например, вставка 1301a показана, как повернутая на 90 градусов, что немного подняло вставку из отверстия 1301. Вставка 1301a показана, как содержащая резьбу 1320, которая сконфигурирована, чтобы совпадать с соответствующей резьбой, сформированной внутри отверстия 1301. Вставка 1302a может быть сконфигурирована таким же образом. Резьба 1320 может быть достаточно толстой, чтобы помогать вставкам 1301a и 1302a в сопротивлении силам, прикладываемым побочным продуктом, когда он протекает через них, тем самым минимизируя вероятность вывинчивания вставок 1301a и 1302a во время работы.
Также, фигура 14a иллюстрирует, что вставка 1301a включает в себя отверстие 1311, которое выровнено с отверстием 1310 в выдвижном инжекторном сопле 1300, когда вставка 1301a полностью завинчена в отверстие 1301. Отверстия 1310 и 1311 могут содержать резьбу, чтобы позволить болту закрепляться в отверстиях, тем самым фиксируя положение вставки 1301a в отверстии 1301.
Фигура 14B предоставляет вид выдвижного инжекторного сопла под углом, отличающимся от угла на фигуре 14A. Под этим углом видно другое отверстие 1330. Отверстие 1330 может тянуться из отверстия 1301 в отверстие 1302, и может располагаться, чтобы быть выровненным с отверстием, сформированным во вставке 1302a. Как и со вставкой 1301a, болт может ввинчиваться через отверстие 1330 и в соответствующее отверстие во вставке 1302a, чтобы закрепить положение вставки 1302a в отверстии 1302. Таким образом, вставка 1301a может сначала извлекаться (посредством извлечения болта из отверстия 1311 и вывинчивания вставки), чтобы открыть болт, который закрепляет вставку 1302a.
Одна из выгод от расположения отверстий 1310 и 1330, как показано на фигурах 14A и 14B, состоит в том, что отверстия не открыты для пути потока побочного продукта, когда он впрыскивается через выдвижное инжекторное сопло. Другими словами, отверстие 1330 закрыто вставкой 1301a, в то время как отверстие 1310 расположено на части выдвижного инжекторного сопла, которая формирует часть боковой стенки 22, как показано на фигуре 3. Таким образом, ни одно из отверстий не открыто для побочного продукта, когда побочный продукт впрыскивается под высоким давлением в коксовый барабан, и, следовательно, отверстия защищены от износа.
Фигура 14C иллюстрирует другой вид выдвижного инжекторного сопла, показанного на фигурах 14A и 14B. В этом виде показан конец отверстия 1310, которое тянется в отверстии 1301. Фигуры 14D и 14E подобным образом показывают другие виды выдвижного инжекторного сопла, показанного на фигурах 14A-14C.
Фигура 14E также иллюстрирует, что наружный контур конца 1401 выдвижного инжекторного сопла 1300 может быть изогнут, чтобы совпадать с контуром боковой стенки коксового барабана или катушки, в которой используется выдвижное инжекторное сопло. Этот контур конца 1401 может способствовать минимизации повреждения, которое может являться результатом удаления кокса из коксового барабана. В частности, так как контур конца 1401 совпадает с контуром боковой стенки коксового барабана или катушки, нет никаких кромок, о которые падающие частицы кокса могли бы ударяться, когда выдвижное инжекторное сопло 1300 находится во втянутом положении.
Фигуры 15A и 15B иллюстрируют вид в поперечном сечении выдвижного инжекторного сопла 1300 во втянутом и вытянутом положении, соответственно. На этих видах видны болты 1501 и 1502. Болты 1501 и 1502 тянутся через отверстия 1310 и 1330, соответственно, чтобы закреплять вставки на месте.
Другая выгода от использования вставок состоит в том, что может выбираться вставка конкретного размера или формы, чтобы управлять параметрами потока текучей среды, проходящей через нее. Подходящий размер и форма вставки может изменяться на основании температуры, давления, вязкости и кинетической модели парообразной фазы побочного продукта. С двумя вставками, как показано на фигуре 13, вставки взаимодействуют, чтобы произвести сходящийся ламинарный поток с высокой скоростью и минимальным падением давления, которое часто находится в пределах 10% от падения давления для установок с нижней подачей. Вставки должны иметь достаточную площадь отверстий, чтобы уменьшить падение давления, в то же время поддерживая оптимальными расстояния между их центрами и концом сопла.
Предотвращение попадания побочного продукта во впускной патрубок
Фигура 16A иллюстрирует вид в поперечном сечении выдвижного инжекторного сопла 1600, которое включает в себя скребок 1601. Фигура 16B иллюстрирует увеличенный вид скребка 1601. Как показано, скребок 1601 составляет отдельный компонент впускного патрубка, который закрепляется на месте посредством болта 1602. Болт 1602 закрепляет положение скребка 1601 с тем, чтобы скребок 1601 оставался в тесном контакте с наружной поверхностью сопла, чтобы тем самым соскребать любой кокс, скопившийся на наружной поверхности. Отметим, что скребок 1601 обычно является кольцом, которое полностью тянется вокруг сопла с тем, чтобы вся наружная поверхность сопла подвергалась очистке посредством скребка во время втягивания. В некоторых вариантах осуществления, скребок 1601 также может служить для формирования герметичного уплотнения вокруг выдвижного инжекторного сопла 1600. Герметичное уплотнение, сформированное скребком 1601, может обеспечить увеличение давления в камере вокруг выдвижного инжекторного сопла 1600, как дополнительно описано ниже со ссылкой на фигуру 17.
В некоторых вариантах осуществления, скребок 1601 может быть сконфигурирован, чтобы являться радиально сжимаемым. Другими словами, внутренний диаметр скребка 1601, когда он не установлен вокруг выдвижного инжекторного сопла 1600, может быть меньше, чем наружный диметр выдвижного инжекторного сопла 1600. Таким образом, скребок 1601 устанавливается вокруг выдвижного инжекторного сопла 1600 посредством сжимания скребка (в радиально наружном направлении), с тем, чтобы скребок 1601 прикладывал радиально внутреннюю силу к наружной поверхности выдвижного инжекторного сопла 1600. В некоторых вариантах осуществления, скребок 1601 может быть сделан сжимаемым посредством формирования z-образного канала в части скребка.
Фигуры 16C и 16D иллюстрируют, как скребок 1601 может соскребать кокс с наружной поверхности выдвижного инжекторного сопла. На фигуре 16C, кусочек кокса показан, как прилипший к инжекторному соплу. По мере того, как сопло втягивается (вправо, как указано стрелкой на фигуре 16C), кусочек кокса соскребается с сопла посредством скребка 1601. Например, фигура 16D иллюстрирует, что после того, как сопло было втянуто на расстояние x, скребок 1601 начал соскребать кусочек кокса с сопла.
В некоторых вариантах осуществления, скребок 1601 может являться независимо извлекаемым компонентом сопла. Например, так как скребок 1601 подвергается воздействию значительного количества воды, он может быть сконфигурирован, чтобы удаляться и заменяться. Подобным образом, в конкретной системе, в которой используется скребок, может потребоваться использовать скребок, обладающий другими характеристиками, чтобы увеличить эффективность системы. Например, скребок из конкретного материала, имеющий конкретный диаметр или толщину, или скребок с конкретной кромкой может использоваться в зависимости от характеристик побочного продукта или кокса, используемого в системе. Посредством конфигурирования скребка 1601 заменяемым, эта индивидуальная настройка может быть облегчена.
Хотя фигуры 16A-16D иллюстрируют скребок 1601, как имеющий переднюю поверхность (то есть, скребковую поверхность), которая в целом перпендикулярна поверхности выдвижного инжекторного сопла 1600, в некоторых вариантах осуществления передняя поверхность может располагаться под углом, таким образом, обеспечивая «более острую» кромку для соскребания. Например, самая левая кромка скребка 1601, показанная на фигуре 16B, может быть наклонена вправо.
В некоторых вариантах осуществления, скребок, сконфигурированный схожим образом со скребком 1601, может располагаться в других местоположениях выдвижного инжекторного сопла. Например, скребок может располагаться в самой задней части выдвижного инжекторного сопла (например, в самом правом краю сопла 1300, показанного на фигуре 13), или прямо перед впуском сопла. Несколько скребков может потребоваться в вариантах осуществления, в которых остаточный побочный продукт имеет вероятность прохождения между впускным патрубком и соплом из-за того, что скребки могут соскребать скопившийся кокс с поверхности сопла. Однако, в вариантах осуществления, в которых впускной патрубок подвергается повышению давления (например, когда скребок 1601 обеспечивает герметичное уплотнение), всего один скребок может требоваться на отверстии между впускным патрубком и коксовым барабаном.
Кроме того, в вариантах осуществления, в которых ожидается, что остаточный побочный продукт будет протекать между впускным патрубком и соплом, резервуар с растворителем может использоваться, чтобы позволить распылителю впрыскиваться на наружную поверхность выдвижного инжекторного сопла. В таких случаях, из-за того, что кокс может скапливаться между соплом и впускным патрубком и предотвращать втягивание сопла, растворитель может использоваться, чтобы удалить скопившийся кокс, чтобы сделать возможным втягивание сопла.
Фигура 17 иллюстрирует выдвижное инжекторное сопло 1700, которое включает в себя канавку 1701, которая идет продольно вдоль поверхности сопла. Хотя сопло 1700 показано, как включающее в себя одну канавку 1701 сопло может включать в себя две или более канавок в соответствии с требованиями для конкретной реализации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, канавка 1701 может быть полностью сформирована внутри корпуса сопла (то есть, она может являться каналом, а не канавкой).
Канавка 1701 может использоваться, чтобы обеспечивать давление вокруг выдвижного инжекторного сопла 1700. Например, когда сопло вытянуто, и остаточный побочный продукт протекает через сопло, давление пара может подаваться через канавку 1701, чтобы повышать давление в камере между соплом и впускным патрубком. Это давление может предотвратить прохождение остаточного побочного продукта в находящуюся под давлением камеру. Как упомянуто выше, скребок 1601 может формировать уплотнение для поддержания этого давления. В некоторых вариантах осуществления могут предоставляться дополнительные уплотнения (например, на задней части сопла) посредством гнезд или других скребков.
В некоторых вариантах осуществления, канавка 1701 может использоваться, чтобы сжимать впускной патрубок, когда выдвижное инжекторное сопло 1700 втянуто во впускной патрубок. Например, сопло может втягиваться из коксового барабана во время процесса коксования, или когда кокс удаляется из коксового барабана. Чтобы предотвратить попадание мелких частиц кокса между впускным патрубком и соплом, давление пара может подаваться в канавку 1700, с тем, чтобы внутри впускного патрубка присутствовало такое же или большее давление, чем во внутреннем пространстве коксового барабана.
Так как давление в коксовом барабане повышается во время процесса коксования, давление в коксовом барабане может быть больше, чем давление, которое в ином случае присутствовало внутри впускного патрубка. Подобным образом, во время удаления кокса, когда закрывающий клапан открыт, в коксовом барабане все еще может присутствовать более высокое или такое же давление, как и внутри впускного патрубка. Соответственно, посредством повышения давления во впускном патрубке, используя одну или более канавок 1701, этот перепад давлений может быть минимизирован или устранен, тем самым предотвращая попадание мелких частиц кокса или других частиц во впускной патрубок.
Посредством минимизации количества мелких частиц кокса или других частиц, которые попадают между впускным патрубком и соплом, настоящее изобретение может минимизировать износ компонентов системы центральной подачи, тем самым увеличивая срок службы системы. Например, если бы мелкие частицы кокса или другие частицы попадали между соплом и впускным патрубком, мелкие частицы увеличивали бы трение между двумя компонентами, когда сопло скользит вперед и назад между вытянутым и втянутым положением. Это дополнительное трение может изнашивать компоненты. Кроме того, дополнительное трение может повышать силу, необходимую для перемещения сопла, что может уменьшить срок службы привода, обеспечивающего приложение силы. Мелкие частицы кокса или другие частицы также могли бы попадать в другие области системы центральной подачи, вызывая нежелательные последствия. Однако, посредством конфигурации сопла 1700 одной или более канавками 1701, впускной патрубок может подвергаться повышению давления, чтобы минимизировать вероятность выхода мелких частиц из коксового барабана через систему центральной подачи.
Минимизация доступного пространства, необходимого для использования выдвижного инжекторного сопла
Так как выдвижное инжекторное сопло должно быть достаточно длинным, чтобы вытягиваться в центр коксового барабана или катушки, и так как выдвижное инжекторное сопло должно полностью втягиваться из коксового барабана или катушки, для использования выдвижного инжекторного сопла может потребоваться существенное количество доступного пространства. Кроме того, во многих реализациях, дополнительное пространство также потребуется для привода, который приводит в движение выдвижное инжекторное сопло.
Во многих случаях, тем не менее, минимальное пространство доступно для установки выдвижного инжекторного сопла, как части системы центральной подачи. Например, уже используется много коксовых барабанов, у которых минимальное пространство доступно для добавления системы центральной подачи, чтобы подавать остаточный побочный продукт в коксовый барабан. Подобным образом, даже в новых установках присутствие других конструкций может ограничить величину пространства, доступного для установки системы центральной подачи, которая использует выдвижное инжекторное сопло.
Чтобы принять меры в отношении этих проблем, в некоторых вариантах осуществления изобретения выдвижное инжекторное сопло может быть изменено, чтобы минимизировать величину пространства, необходимого для установки сопла. Эти изменения включают в себя формирование сопла в виде телескопического компонента и обеспечение резьбы на сопле, которая позволяет ему вывинчиваться внутри коксового барабана или другой емкости.
Телескопическое инжекторное сопло может использоваться, чтобы минимизировать расстояние, на которое инжекторное сопло выступает наружу из емкости во втянутом положении. Например, в отличие от показанного на фигурах выдвижного инжекторного сопла, которое содержит в целом единую длину материала, телескопическое сопло может быть сформировано из ряда телескопических компонентов. Таким образом, при втягивании телескопическое сопло будет сокращаться внутри себя самого, тем самым минимизируя расстояние, на которое выступает втянутое сопло. Эта конфигурация может быть особенно полезной в установках, в которых лишь минимальное пространство присутствует между емкостью и другой конструкцией.
Чтобы минимизировать ступени, формируемые между смежными компонентами телескопического сопла края компонентов могут быть наклонены настолько, насколько возможно, в то же время сохраняя достаточную прочность для удерживания компонентов вместе. Таким образом, внутренняя стенка сопла в вытянутом положении может быть более непрерывной, чем если бы края были плоскими.
Выдвижное инжекторное сопло, будь то телескопическое сопло или сопло, показанное на фигурах, может быть сконфигурировано, чтобы вывинчиваться изнутри коксового барабана или другой емкости. Например, в случаях, когда минимальное пространство присутствует между коксовым барабаном и другой конструкцией, между впускным патрубком и другой конструкцией может быть не достаточно пространства для вставки или извлечения выдвижного инжекторного сопла.
Посредством конфигурации выдвижного инжекторного сопла так, чтобы оно завинчивалось во впускной патрубок изнутри (то есть, когда сопло находится внутри коксового барабана или другой емкости), величина необходимого пространства между впускным патрубком и другой конструкцией уменьшается. Выдвижное инжекторное сопло может иметь любую подходящую резьбу. В одном из примеров, часть инжекторного сопла, которая прикрепляется к приводу (см. например, фигуры 12A-12G), может иметь резьбу, чтобы сопло навинчивалось на привод. Таким образом, выдвижное инжекторное сопло сохраняет возможность свободного перемещения внутри впускного патрубка без необходимости в существенных изменениях во впускном патрубке, изображенном на фигурах. В других случаях, впускной патрубок может быть изменен, чтобы включать в себя один или более компонентов, к которым может прикрепляться сопло, сохраняющее возможность перемещения внутри впускного сопла.
Настоящее изобретение может быть осуществлено в других конкретных формах без отклонения от духа изобретения или существенных характеристик. Описанные варианты осуществления во всех отношениях должны рассматриваться только как иллюстративные, а не ограничительные. Объем изобретения, следовательно, скорее обозначен прилагаемой формулой изобретения, чем вышеизложенным описанием. Все изменения, которые подпадают под значение и диапазон эквивалентности формулы изобретения, должны охватываться в пределах ее объема.