[发明专利]从焦化容器除去焦炭的系统

说明书

分案申请

本申请是200480042813.1号中国专利申请(国际申请号PCT/US2004/041609)的分案申请。200480042813.1号中国专利申请的申请日为2004年12月13日，发明名称为“除焦期间用于远程确定并改变切割模式的系统和方法”。

技术领域

本发明涉及一种用于从称为焦炭塔的大型圆柱形容器中除去固体碳质残留物(以下称之为“焦碳”)的系统，这种清除工艺经常称之为“除焦”。更具体地说，本发明涉及这样一种系统，该系统使操作人员能够远程起动焦炭塔内的焦碳的切割，同时通知操作人员在焦碳切割过程中、发生在该焦炭塔内的切割模式的状态。因此，本发明提供一种用于在焦炭塔内切割焦碳的系统，该系统具有增加的安全性、效率和便利性。

背景技术

将原油加工成汽油、柴油、润滑油等的石油炼制操作经常产生残油。当在延迟焦化炉中处理时，残油在炉内被加热到足以产生分解蒸馏作用的温度，其中，大部分残油被转化，或“裂化”成有用的碳氢化合物产品，而剩余物产生石油焦碳，它是一种主要由碳组成的物质。许多石油炼制厂从延迟焦化后留下的残余重碳氢化合物中回收有价值的产品。

一般而言，延迟焦化处理包括加热来自分馏装置的重质碳氢化合物的进料，然后将被加热的重质进料泵送到通常称之为焦炭塔的大型钢制容器中。该被加热的重质进料的未蒸发的部分沉积在焦炭塔内，在焦炭塔内，保持时间和温度的综合作用引起焦碳的生成。来自焦化容器顶部的气化物被返回到分馏装置的底部，用于进一步处理成所希望的轻质碳氢化合物产品。延迟焦化的运行条件可以说相当严格。焦炭塔内的正常运行压力通常在从每平方英寸25到50磅之间的范围内。此外，重质进料输入温度可以在800℉和1000℉之间变化。

焦炭塔的尺寸和形状各不相同。但是，一般的焦炭塔是大型竖直的圆柱形金属容器，其高度通常为90到100英尺、直径为20到30英尺。焦炭塔具有顶盖和装有底盖的漏斗形底部。焦炭塔通常成对地出现，以使能够交替地运行。焦碳沉积并聚集在容器装置内，直到该容器被填满。这时，将被加热的进料转移到另一个空的焦碳塔。在一个焦炭塔被加热的残油填满时，另一个焦炭塔被冷却和清除焦碳。

焦碳清除，也称之为除焦，它从冷淬步骤开始，在该步骤中，将蒸汽、然后水引进充满焦碳的容器内，以全部回收挥发性的轻质碳氢化合物并冷却焦碳块。在焦炭塔被填满之后，剥离并且然后冷淬，使得焦碳处于固体状态，并将温度降低到合理的程度，冷淬水通过管道从焦炭塔排出，以便于允许安全打开焦碳塔。然后，当底部开口被打开时，焦炭塔通风到大气压力，以便能够除去焦碳。一旦完全打开之后，用高压水射流将焦炭塔内的焦碳切割掉。

在大多数工厂，除焦利用液压系统完成，该液压系统包括将高压水射流(2600-3600p.s.i.)引进焦碳床的钻杆和钻头。称为切割工具的旋转组合钻头直径通常为约8英寸，并具有若干个喷嘴，并且被安装在直径为约6英寸的长空心钻杆的下端。在钻杆上的钻头通过该容器顶部的凸缘开口降到该容器内。用喷射高压水的喷嘴，以从水平线向下成约60度的角度钻出一个通过焦碳的“钻孔”。这样形成一个直径为约3到6英尺的引导钻孔，用于焦碳通过落下。

在初始钻孔完成之后，然后将钻头机械地转换到至少两个水平喷嘴，用于切割“切割”孔，该切割孔延伸焦炭塔的整个直径。在切割模式中，喷嘴水平向外射出水射流，与钻杆缓慢地旋转，这些射流将焦碳切割成若干块，下落到容器的开口底部，进入将焦碳引向接收区的斜槽。在所有采用的系统中，然后将钻杆缩回退出容器顶部的凸缘开口。最后，容器的顶部和底部通过将盖装置、法兰盘或容器装置上采用的其他封闭装置放回原处而被封闭。然后，清洁该容器，并为下一次用重质碳氢化合物进料的填充循环做准备。

在一般的焦碳切割系统中，在打好钻孔之后，必需将钻杆从焦炭塔中移出并且重新设置切割模式。这需要花费时间，不方便并且具有潜在的危险。在不太一般的系统中，切割模式自动转换。焦炭塔内的自动转换时常导致钻杆堵塞，这仍然需要在进行焦碳切割之前将钻杆移出进行清洁。经常，在自动转换系统中，由于整个变化发生在塔内，因而很难确定钻杆是处于切割模式或者钻孔模式。错误地识别高压水是在切割或者在钻孔将导致严重的事故。因此，焦碳切割效率被打折扣，这是因为转换操作人员不知道切割过程是否已经完成，或者只不过是钻杆被堵塞。