在可伸縮注射噴嘴中采用可移除插入件的中心進料系統的制作方法
【專利說明】在可伸縮注射噴嘴中采用可移除插入件的中心進料系統
[0001]在烴加工工業中，很多精煉廠從在精煉作業完成之后殘留的重質殘油中回收有價值的產品。這種回收過程稱為延遲焦化。延遲焦化產生有價值的蒸餾物，在大容器或焦炭鼓中留下焦炭作為副產品。延遲焦化過程涉及將殘留副產品流從進料源引導通過入口到稱為焦炭鼓的容器中。
[0002]在延遲焦化工業中的總趨勢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，該分配系統允許對進入到儲存容器中的殘留副產品、蒸汽和驟冷流體的分配、散布和流動模式進行控制。同樣，需要改進包括殘留副產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。圖1示出被附接或聯接到容器2的分配系統的剖視透視圖，容器2顯示為焦炭鼓。容器2包括圓柱形的側壁支撐本體4和下凸緣5。下凸緣5進一步包括多個螺栓孔7，所述多個螺栓孔7用于在其中接納螺栓以將容器2牢固地聯接到另一匹配的凸緣構件，諸如去頭閥或中間筒組件。
[0004]被聯接到容器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口 8，以允許入口 6與容器2的內部流體連接。當進料管線被附接到入口 6時，進料管線中的殘留副產品可被接收通過入口 6中的開口 8并被輸送到容器2中。入口 6對副產品是如何被進給到容器2中的不提供任何程度的控制。作為結果，在容器2內可能存在大量的不均勻熱分布、熱變化和不均勻的流動溝道效應，對此入口 6不提供任何能力進行控制。
[0005]圖2示出了另一類型的分配系統。具體地，圖2示出被附接或聯接到容器2的分配系統的透視圖，容器2顯示為焦炭鼓。容器2包括圓柱形的側壁支撐本體4和下凸緣5。下凸緣5進一步利用多個螺栓孔7，所述多個螺栓孔7用于在接納高強度螺栓以將容器2牢固地聯接到另一匹配的凸緣構件9，諸如去頭閥或中間筒組件。被聯接到容器2的是顯示為入口進料器I的第一副產品分配器和顯示為入口進料器3的第二副產品分配器，第一副產品分配器以及第二副產品分配器定位成彼此相對且彼此同軸。入口進料器I和3中的每個均起到在延遲焦化期間將副產品分配到容器2中的作用。
[0006]盡管附加另一分配器或入口進料器有助于減輕與當使用單個入口時殘留副產品涌入到焦化容器中相關的問題中的一些，但是兩個相對的入口進料器在這些問題上的補救效果或益處只是微小的。因為入口進料器I和3不能夠以可控且可預測的方式分配副產品，所以在容器2內仍存在大量的不均勻熱分布、熱變化和不均勻的流動溝道效應。
[0007]不均勻熱分布、熱變化和不均勻的流動溝道效應是多種因素作用的結果。例如，進料管線內的壓力和殘留副產品的高溫相組合在副產品進入入口時在進料管線內產生顯著的力。可在壓力下將殘留副產品高速推進通過入口到容器內部中，從而撞擊與入口的排出區域相對的容器的內側。盡管容器可被預加熱，例如加熱到約450華氏度的溫度，但是進入的副產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。加熱的殘留副產品的高速流撞擊側壁支撐本體的內側表面，該內側表面垂直于或大致垂直于快速移動的加熱的殘留副廣品流的方向。
[0008]盡管圖1和圖2中所示的系統的簡化可能是期望的，但允許對進入到容器中的加熱的殘留副產品流進行附加控制的系統也可能是期望的。例如，加熱、加壓材料突然涌入到不動的容器中可能引起遍及容器2、側壁支撐本體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，加熱的殘留副產品可能被注射到容器2中并撞擊相對的側壁。受撞擊的壁和周圍區域立即開始變熱。側壁上的該撞擊點是熱中心，熱量從該熱中心開始分布到容器2的其它相鄰區域。經過一段時間，殘留材料在該撞擊點處聚集并積聚在容器2內側。發生這種情況時，殘留副產品的連續涌入撞擊冷卻的新形成的焦炭而不是側壁，從而改變熱中心。當額外的殘留副產品繼續被注射到容器2中時，撞擊點繼續遠離相對側壁朝向入口 6移動，且因此熱中心也繼續遠離相對側壁朝向入口 6移動，致使不均勻的熱分布或熱變化。
[0010]作為殘留副產品以上述方式涌入的結果，存在于容器2內的不均勻熱分布或熱變化導致在容器2內和其它連接的部件內的不均勻的應力分布。該不均勻的應力可能會導致容器和其它部件較快速地磨損。
[0011]此外，因為延遲焦化過程通常以交替的方式利用至少兩個容器，所有該加熱和冷卻循環發生。在一個容器正在被填充時，另一個容器被清除材料并準備接受另一批副產品。在非運轉周期期間，容器被清除其內容物時，它由水冷卻并返回到平衡狀態。將熱殘留副產品分配到容器2中并隨后水力清理副產品的循環模式導致容器2內的熱差異和應力。容器2的循環加載和卸載、或加應力和去應力被稱為熱循環。除了其它因素之外，熱循環通常致使容器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內的熱變化之外，出于許多其它原因，對加熱的殘留副產品進入到容器中的流動進行控制可能是期望的。又例如，焦炭床形態可能受到各種因素的影響，該各種因素包括流動溝道效應和驟冷特性。流動溝道效應是在殘留副產品被注射到焦炭鼓底部中時發生的復雜過程。例如，當容器開始填充時，殘留副產品的下壓的重量可能開始影響殘留副產品隨著它從入口噴射而被注射到容器中的流動溝道模式。不同的流動溝道模式影響焦化過程。
[0013]流動溝道模式與焦化過程之間的關系是復雜的。例如，流動溝道效應不僅影響殘留副產品到焦化容器中的引入，而且影響在后續過程中蒸汽的引入以及用于冷卻焦炭床的驟冷流體的流動。均勻或不均勻的流動溝道效應可能導致不同的驟冷特性。
[0014]因此，產生特定流動溝道效應模式諸如不均勾流動溝道效應或均勾流動溝道效應的復雜過程可以對在填充焦炭鼓時焦炭鼓內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性有機復合物的蒸汽的運動可能導致改變的驟冷特性，包括但不限于冷卻焦炭床所需的水量以及驟冷循環期間驟冷流體流過焦炭床的路徑。例如，不均勻的流動溝道效應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，不均勻的溝道效應可能導致如下的驟冷特性，即劇烈地冷卻焦炭鼓和焦炭床的部分，同時留下在從焦炭鼓被切割之前未被充分冷卻的焦炭床區域。當切割工具下降通過焦炭床且遇到焦炭床被加熱區域時，可能發生熱氣體、液體和微粒物質的爆炸。這些爆炸會是危險的。
[0016]簡要總結
[0017]本發明提供中心進料系統，允許殘留副產品被從容器的中心內注入到容器中。中心進料系統可以包括: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入到容器中以將殘留副產品注射到容器中，并且該可伸縮注射噴嘴在注射殘留副產品后縮回到入口套管中。
[0018]根據本發明的一個或更多個實施例的可伸縮注射噴嘴可包括一個或更多個開口，該一個或更多個開口每個均包括可以從開口移除的插入件。插入件因此可以被更換以定制噴嘴的功能或當他們已經被磨損時更換插入件。
[0019]在一些實施例中，插入件可以制有螺紋以允許插入件被擰入到開口中。此外，在一些實施例中，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口內。
[0020]根據一些實施例，可伸縮注射噴嘴可包括一個或更多個溝槽，該一個或更多個溝槽沿著可伸縮注射噴嘴的外表面縱長延伸。該一個或更多個溝槽提供通道，通過該通道入口套管的內部能被加壓。
[0021]根據一些實施例，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，當可伸縮注射噴嘴縮回到入口套管中的時候，已在外表面上積聚的任何殘留副產品被從外表面刮除。在一些實施例中，刮具可包括圍繞整個可伸縮注射噴嘴延伸的環。
[0022]在一些實施例中，可伸縮注射噴嘴可被構造成最小化入口套管和附近的結構之間所需的空間量。在這種情況下，可伸縮注射噴嘴可被構造為伸縮式噴嘴。此外，可伸縮注射噴嘴可以被構造有螺紋，當噴嘴在容器內時，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化形式介紹在下面的詳細描述中進一步描述的概念的選擇。本概述并不旨在確定所要求權利的主題的關鍵特征或必要特征。
[0024]該發明的附加特征和優點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的，或者可以通過本發明的實踐而得知。該發明的特征和優點通過在所附的權利要求中特別指出的器械和組合可以被實現并獲得。本發明的這些和其它特征從下面的描述和所附的權利要求中將變得更徹底明顯，或可以通過下文中闡述的本發明的實踐而得知。
[0025]附圖的簡要說明
[0026]為了描述可以獲得該發明的上述和其它優點和特征的方式，上面簡述的本發明的更具體的描述將通過參照示于附圖中的具體的實施例被提供。理解的是，這些附圖僅描繪了該發明的典型實施例，并不因此被認為是對其范圍的限制，該發明將通過使用附圖以附加特征和細節來描述并解釋，其中:
[0027]圖1示出采用單個入口的現有技術的分配系統；
[0028]圖2示出采用多個入口的另一現有技術的分配系統；
[0029]圖3示出根據一些實施例的處于打開或伸展位置的中心進料系統的剖視圖，該中心進料系統聯接到筒，該筒附接在延遲焦化系統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的中心進料系統的剖視圖；
[0031]圖5示出根據本發明的一個實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的中心進料系統的剖視透視圖，其中可伸縮注射噴嘴的處于伸展位置；
[0033]圖7示出圖6的中心進料系統的另一個剖視透視圖；
[0034]圖8示出根據本發明的一個示例性實施例的可伸縮注射噴嘴的剖視透視圖；
[0035]圖9A和9B示出根據一個實施例的可伸縮注射噴嘴的透視圖；
[0036]圖1OA和1B示出根據一個實施例的可伸縮注射噴嘴的透視圖；
[0037]圖1lA和IlB示出根據本發明的實施例的可伸縮注射噴嘴的透視圖；
[0038]圖12A-12G示出根據本發明的實施例的中心進料系統的透視圖；
[0039]圖13示出根據本發明的一個或更多個實施例的包括可移除插入件的可伸縮注射噴嘴；
[0040]圖14A-14E示出具有兩個有插入件的開口的可伸縮注射噴嘴的多個透視圖，其中這些插入件中的一個部分地被擰松；
[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