在可伸縮注射噴嘴中采用可移除插入件的中心進(jìn)料系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】在可伸縮注射噴嘴中采用可移除插入件的中心進(jìn)料系統(tǒng)
[0001]在烴加工工業(yè)中，很多精煉廠從在精煉作業(yè)完成之后殘留的重質(zhì)殘油中回收有價(jià)值的產(chǎn)品。這種回收過(guò)程稱為延遲焦化。延遲焦化產(chǎn)生有價(jià)值的蒸餾物，在大容器或焦炭鼓中留下焦炭作為副產(chǎn)品。延遲焦化過(guò)程涉及將殘留副產(chǎn)品流從進(jìn)料源引導(dǎo)通過(guò)入口到稱為焦炭鼓的容器中。
[0002]在延遲焦化工業(yè)中的總趨勢(shì)是朝向提高的安全性、耐久性、高效和可靠性。期望利用分配系統(tǒng)，該分配系統(tǒng)允許對(duì)進(jìn)入到儲(chǔ)存容器中的殘留副產(chǎn)品、蒸汽和驟冷流體的分配、散布和流動(dòng)模式進(jìn)行控制。同樣，需要改進(jìn)包括殘留副產(chǎn)品的材料和流體被注射到大型焦炭鼓中的方式。
[0003]圖1示出一種類型的分配系統(tǒng)。圖1示出被附接或聯(lián)接到容器2的分配系統(tǒng)的剖視透視圖，容器2顯示為焦炭鼓。容器2包括圓柱形的側(cè)壁支撐本體4和下凸緣5。下凸緣5進(jìn)一步包括多個(gè)螺栓孔7，所述多個(gè)螺栓孔7用于在其中接納螺栓以將容器2牢固地聯(lián)接到另一匹配的凸緣構(gòu)件，諸如去頭閥或中間筒組件。
[0004]被聯(lián)接到容器2的是入口 6，該入口 6顯示為圓柱形管道的形式，該圓柱形管道具有凸緣段和開(kāi)口 8，以允許入口 6與容器2的內(nèi)部流體連接。當(dāng)進(jìn)料管線被附接到入口 6時(shí)，進(jìn)料管線中的殘留副產(chǎn)品可被接收通過(guò)入口 6中的開(kāi)口 8并被輸送到容器2中。入口 6對(duì)副產(chǎn)品是如何被進(jìn)給到容器2中的不提供任何程度的控制。作為結(jié)果，在容器2內(nèi)可能存在大量的不均勻熱分布、熱變化和不均勻的流動(dòng)溝道效應(yīng)，對(duì)此入口 6不提供任何能力進(jìn)行控制。
[0005]圖2示出了另一類型的分配系統(tǒng)。具體地，圖2示出被附接或聯(lián)接到容器2的分配系統(tǒng)的透視圖，容器2顯示為焦炭鼓。容器2包括圓柱形的側(cè)壁支撐本體4和下凸緣5。下凸緣5進(jìn)一步利用多個(gè)螺栓孔7，所述多個(gè)螺栓孔7用于在接納高強(qiáng)度螺栓以將容器2牢固地聯(lián)接到另一匹配的凸緣構(gòu)件9，諸如去頭閥或中間筒組件。被聯(lián)接到容器2的是顯示為入口進(jìn)料器I的第一副產(chǎn)品分配器和顯示為入口進(jìn)料器3的第二副產(chǎn)品分配器，第一副產(chǎn)品分配器以及第二副產(chǎn)品分配器定位成彼此相對(duì)且彼此同軸。入口進(jìn)料器I和3中的每個(gè)均起到在延遲焦化期間將副產(chǎn)品分配到容器2中的作用。
[0006]盡管附加另一分配器或入口進(jìn)料器有助于減輕與當(dāng)使用單個(gè)入口時(shí)殘留副產(chǎn)品涌入到焦化容器中相關(guān)的問(wèn)題中的一些，但是兩個(gè)相對(duì)的入口進(jìn)料器在這些問(wèn)題上的補(bǔ)救效果或益處只是微小的。因?yàn)槿肟谶M(jìn)料器I和3不能夠以可控且可預(yù)測(cè)的方式分配副產(chǎn)品，所以在容器2內(nèi)仍存在大量的不均勻熱分布、熱變化和不均勻的流動(dòng)溝道效應(yīng)。
[0007]不均勻熱分布、熱變化和不均勻的流動(dòng)溝道效應(yīng)是多種因素作用的結(jié)果。例如，進(jìn)料管線內(nèi)的壓力和殘留副產(chǎn)品的高溫相組合在副產(chǎn)品進(jìn)入入口時(shí)在進(jìn)料管線內(nèi)產(chǎn)生顯著的力?？稍趬毫ο聦埩舾碑a(chǎn)品高速推進(jìn)通過(guò)入口到容器內(nèi)部中，從而撞擊與入口的排出區(qū)域相對(duì)的容器的內(nèi)側(cè)。盡管容器可被預(yù)加熱，例如加熱到約450華氏度的溫度，但是進(jìn)入的副產(chǎn)品可能在顯著較高的溫度下，例如約900° F下被注射到焦炭鼓中。加熱的殘留副產(chǎn)品的高速流撞擊側(cè)壁支撐本體的內(nèi)側(cè)表面，該內(nèi)側(cè)表面垂直于或大致垂直于快速移動(dòng)的加熱的殘留副廣品流的方向。
[0008]盡管圖1和圖2中所示的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化可能是期望的，但允許對(duì)進(jìn)入到容器中的加熱的殘留副產(chǎn)品流進(jìn)行附加控制的系統(tǒng)也可能是期望的。例如，加熱、加壓材料突然涌入到不動(dòng)的容器中可能引起遍及容器2、側(cè)壁支撐本體4、下凸緣5、將容器連接到其它部件的螺栓以及其它部件的劇烈熱分布變化。
[0009]例如，加熱的殘留副產(chǎn)品可能被注射到容器2中并撞擊相對(duì)的側(cè)壁。受撞擊的壁和周?chē)鷧^(qū)域立即開(kāi)始變熱。側(cè)壁上的該撞擊點(diǎn)是熱中心，熱量從該熱中心開(kāi)始分布到容器2的其它相鄰區(qū)域。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，殘留材料在該撞擊點(diǎn)處聚集并積聚在容器2內(nèi)側(cè)。發(fā)生這種情況時(shí)，殘留副產(chǎn)品的連續(xù)涌入撞擊冷卻的新形成的焦炭而不是側(cè)壁，從而改變熱中心。當(dāng)額外的殘留副產(chǎn)品繼續(xù)被注射到容器2中時(shí)，撞擊點(diǎn)繼續(xù)遠(yuǎn)離相對(duì)側(cè)壁朝向入口 6移動(dòng)，且因此熱中心也繼續(xù)遠(yuǎn)離相對(duì)側(cè)壁朝向入口 6移動(dòng)，致使不均勻的熱分布或熱變化。
[0010]作為殘留副產(chǎn)品以上述方式涌入的結(jié)果，存在于容器2內(nèi)的不均勻熱分布或熱變化導(dǎo)致在容器2內(nèi)和其它連接的部件內(nèi)的不均勻的應(yīng)力分布。該不均勻的應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致容器和其它部件較快速地磨損。
[0011]此外，因?yàn)檠舆t焦化過(guò)程通常以交替的方式利用至少兩個(gè)容器，所有該加熱和冷卻循環(huán)發(fā)生。在一個(gè)容器正在被填充時(shí)，另一個(gè)容器被清除材料并準(zhǔn)備接受另一批副產(chǎn)品。在非運(yùn)轉(zhuǎn)周期期間，容器被清除其內(nèi)容物時(shí)，它由水冷卻并返回到平衡狀態(tài)。將熱殘留副產(chǎn)品分配到容器2中并隨后水力清理副產(chǎn)品的循環(huán)模式導(dǎo)致容器2內(nèi)的熱差異和應(yīng)力。容器2的循環(huán)加載和卸載、或加應(yīng)力和去應(yīng)力被稱為熱循環(huán)。除了其它因素之外，熱循環(huán)通常致使容器2及其部件的弱化或疲勞，這致使容器2的使用壽命縮短。
[0012]除了容器和注射系統(tǒng)內(nèi)的熱變化之外，出于許多其它原因，對(duì)加熱的殘留副產(chǎn)品進(jìn)入到容器中的流動(dòng)進(jìn)行控制可能是期望的。又例如，焦炭床形態(tài)可能受到各種因素的影響，該各種因素包括流動(dòng)溝道效應(yīng)和驟冷特性。流動(dòng)溝道效應(yīng)是在殘留副產(chǎn)品被注射到焦炭鼓底部中時(shí)發(fā)生的復(fù)雜過(guò)程。例如，當(dāng)容器開(kāi)始填充時(shí)，殘留副產(chǎn)品的下壓的重量可能開(kāi)始影響殘留副產(chǎn)品隨著它從入口噴射而被注射到容器中的流動(dòng)溝道模式。不同的流動(dòng)溝道模式影響焦化過(guò)程。
[0013]流動(dòng)溝道模式與焦化過(guò)程之間的關(guān)系是復(fù)雜的。例如，流動(dòng)溝道效應(yīng)不僅影響殘留副產(chǎn)品到焦化容器中的引入，而且影響在后續(xù)過(guò)程中蒸汽的引入以及用于冷卻焦炭床的驟冷流體的流動(dòng)。均勻或不均勻的流動(dòng)溝道效應(yīng)可能導(dǎo)致不同的驟冷特性。
[0014]因此，產(chǎn)生特定流動(dòng)溝道效應(yīng)模式諸如不均勾流動(dòng)溝道效應(yīng)或均勾流動(dòng)溝道效應(yīng)的復(fù)雜過(guò)程可以對(duì)在填充焦炭鼓時(shí)焦炭鼓內(nèi)的熱變化具有伴隨影響。此外，被注射到焦炭床中以裂解揮發(fā)性有機(jī)復(fù)合物的蒸汽的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致改變的驟冷特性，包括但不限于冷卻焦炭床所需的水量以及驟冷循環(huán)期間驟冷流體流過(guò)焦炭床的路徑。例如，不均勻的流動(dòng)溝道效應(yīng)可能致使不均勻的驟冷特性，這可能改變焦化容器中的熱變化，顯著地縮短焦化容器的壽命。
[0015]又例如，不均勻的溝道效應(yīng)可能導(dǎo)致如下的驟冷特性，即劇烈地冷卻焦炭鼓和焦炭床的部分，同時(shí)留下在從焦炭鼓被切割之前未被充分冷卻的焦炭床區(qū)域。當(dāng)切割工具下降通過(guò)焦炭床且遇到焦炭床被加熱區(qū)域時(shí)，可能發(fā)生熱氣體、液體和微粒物質(zhì)的爆炸。這些爆炸會(huì)是危險(xiǎn)的。
[0016]簡(jiǎn)要總結(jié)
[0017]本發(fā)明提供中心進(jìn)料系統(tǒng)，允許殘留副產(chǎn)品被從容器的中心內(nèi)注入到容器中。中心進(jìn)料系統(tǒng)可以包括:入口套管，該入口套管被附接到容器；和可伸縮注射噴嘴，該可伸縮注射噴嘴延伸進(jìn)入到容器中以將殘留副產(chǎn)品注射到容器中，并且該可伸縮注射噴嘴在注射殘留副產(chǎn)品后縮回到入口套管中。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的可伸縮注射噴嘴可包括一個(gè)或更多個(gè)開(kāi)口，該一個(gè)或更多個(gè)開(kāi)口每個(gè)均包括可以從開(kāi)口移除的插入件。插入件因此可以被更換以定制噴嘴的功能或當(dāng)他們已經(jīng)被磨損時(shí)更換插入件。
[0019]在一些實(shí)施例中，插入件可以制有螺紋以允許插入件被擰入到開(kāi)口中。此外，在一些實(shí)施例中，插入件能夠被用螺栓固定到可伸縮注射噴嘴以將插入件保持在開(kāi)口內(nèi)。
[0020]根據(jù)一些實(shí)施例，可伸縮注射噴嘴可包括一個(gè)或更多個(gè)溝槽，該一個(gè)或更多個(gè)溝槽沿著可伸縮注射噴嘴的外表面縱長(zhǎng)延伸。該一個(gè)或更多個(gè)溝槽提供通道，通過(guò)該通道入口套管的內(nèi)部能被加壓。
[0021]根據(jù)一些實(shí)施例，所述入口套管可包括刮具，該刮具位于緊靠可伸縮注射噴嘴的外表面，使得，當(dāng)可伸縮注射噴嘴縮回到入口套管中的時(shí)候，已在外表面上積聚的任何殘留副產(chǎn)品被從外表面刮除。在一些實(shí)施例中，刮具可包括圍繞整個(gè)可伸縮注射噴嘴延伸的環(huán)。
[0022]在一些實(shí)施例中，可伸縮注射噴嘴可被構(gòu)造成最小化入口套管和附近的結(jié)構(gòu)之間所需的空間量。在這種情況下，可伸縮注射噴嘴可被構(gòu)造為伸縮式噴嘴。此外，可伸縮注射噴嘴可以被構(gòu)造有螺紋，當(dāng)噴嘴在容器內(nèi)時(shí)，該螺紋允許該噴嘴被插入到入口套管中或從入口套管移除。
[0023]本概述被提供以用簡(jiǎn)化形式介紹在下面的詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的概念的選擇。本概述并不旨在確定所要求權(quán)利的主題的關(guān)鍵特征或必要特征。
[0024]該發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中被闡述，并且部分從描述中將是顯而易見(jiàn)的，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐而得知。該發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)在所附的權(quán)利要求中特別指出的器械和組合可以被實(shí)現(xiàn)并獲得。本發(fā)明的這些和其它特征從下面的描述和所附的權(quán)利要求中將變得更徹底明顯，或可以通過(guò)下文中闡述的本發(fā)明的實(shí)踐而得知。
[0025]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0026]為了描述可以獲得該發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)和特征的方式，上面簡(jiǎn)述的本發(fā)明的更具體的描述將通過(guò)參照示于附圖中的具體的實(shí)施例被提供。理解的是，這些附圖僅描繪了該發(fā)明的典型實(shí)施例，并不因此被認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制，該發(fā)明將通過(guò)使用附圖以附加特征和細(xì)節(jié)來(lái)描述并解釋，其中:
[0027]圖1示出采用單個(gè)入口的現(xiàn)有技術(shù)的分配系統(tǒng)；
[0028]圖2示出采用多個(gè)入口的另一現(xiàn)有技術(shù)的分配系統(tǒng)；
[0029]圖3示出根據(jù)一些實(shí)施例的處于打開(kāi)或伸展位置的中心進(jìn)料系統(tǒng)的剖視圖，該中心進(jìn)料系統(tǒng)聯(lián)接到筒，該筒附接在延遲焦化系統(tǒng)中的焦炭鼓與去頭閥之間；
[0030]圖4A示出處于縮回位置的圖3的中心進(jìn)料系統(tǒng)的剖視圖；
[0031]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可伸縮注射噴嘴的透視圖，其中入口套管包括四通管道段；
[0032]圖6示出圖5的中心進(jìn)料系統(tǒng)的剖視透視圖，其中可伸縮注射噴嘴的處于伸展位置；
[0033]圖7示出圖6的中心進(jìn)料系統(tǒng)的另一個(gè)剖視透視圖；
[0034]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的可伸縮注射噴嘴的剖視透視圖；
[0035]圖9A和9B示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可伸縮注射噴嘴的透視圖；
[0036]圖1OA和1B示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可伸縮注射噴嘴的透視圖；
[0037]圖1lA和IlB示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可伸縮注射噴嘴的透視圖；
[0038]圖12A-12G示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的中心進(jìn)料系統(tǒng)的透視圖；
[0039]圖13示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的包括可移除插入件的可伸縮注射噴嘴；
[0040]圖14A-14E示出具有兩個(gè)有插入件的開(kāi)口的可伸縮注射噴嘴的多個(gè)透視圖，其中這些插入件中的一個(gè)部分地被擰松；
[0041]圖15A和15B示出包括可移除插入件的可伸縮注射噴嘴的截面圖；
[0042]圖16A和16B示出包括刮具的可伸縮注射噴嘴的截面圖；
[0043]圖16C和1