[发明专利]焦化炉出口的在线清管和散裂

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求在2013年10月22日提交的美国临时专利申请号61/894,087的优先权，且其说明书在此通过引用并入。

关于联邦资助研究的声明

不适用。

技术领域

本发明通常涉及用于焦化炉出口的在线清管和散裂(spalling)的系统和方法。更特别地，本发明涉及允许焦化炉管的安全清管并且还允许在线散裂操作的系统和方法。

背景技术

焦化炉通常每对鼓具有4-6个管程，通常每个炉单元配置两个通道。在使用过程中，对于一个或多个这些以“焦炭堆积(coke up)”-以由于使用炉单元形成焦炭而变得受限-是不通常的。这种焦炭堆积体的去除称为“脱焦”。每年或更多的时候，脱焦可能是必要的，取决于多种因素，包括焦化装置的设计和进料的性质。

历史上，对于炉单元的脱焦，关联的(通常两个)延迟焦化鼓和关联的炉完全关闭，在此之后，对炉单元进行蒸汽空气脱焦或通过使用在管中由水驱动的刮刀机械移除焦炭的离线脱焦(通常称为“清管脱焦”)。

更近地，使用两个或多个与多个焦炭鼓并行操作的炉已建立起较大的炼焦器，且各炉具有多个管程。炉单元安全在线清管(即，清管脱焦)同时关联的延迟焦化鼓继续从来自其他炉单元的输入进行运作是不可用的，因为，除其他原因外，管道系统配置必须有助于有害能量被充分遏制在各操作步骤中。

被称为“在线散裂”的工艺已被使用以在延迟焦化系统中脱焦进料。在“在线散裂”中，在通常两个通道中使用蒸汽以取代进料和随后升高管金属温度直至焦炭从所述管“脱落”。然后由蒸汽输送脱焦流出物以与来自其他在线通道的工艺炉流出物混合，且所结合的流流入焦炭鼓。这有利地允许脱焦而不关闭装置。

更特别地，当蒸汽通过两个炉线圈引入取代工艺流体时，发生在线散裂。在离开炉时，蒸汽流再并入来自保持运行中的通道的工艺流体炉流出物中。然后，升高蒸汽和将被脱焦的管程的温度。该温度持续增加直至达到远超过正常运行的温度。这可为1250F高，取决于管的材料和厚度。然而，来自炉出口的管道通常在时间上早于在线散裂的出现。因此，现有的管道和阀系统缺乏足够的稳健性以允许在线散裂的高温。使用该现有设备的在线散裂的尝试可导致失败，因为加热的管道和元件使压力安全壳故障。或者，所述管道可能不能用于有用管道应力分析的产生以确定在线散裂是否可能。例如，通常的低合金材料例如9Cr-1Mo的使用将导致在材料蠕变范围内的操作，和管道应力分析的困难。因此，对于在线散裂，通常需要较高的合金以满足管控要求。

此外，这些炉管的在线清管脱焦将提供益处。虽然一些进料可连续被成功在线散裂数次，由于无机沉积或相似原因，所述管可能不完全返回至原始开始运行温度。最后，需要通过机械刮刀(清管)脱焦来清洁这些焦化炉。因此，已认识到对在线散裂和在线机械刮刀清洁的需要。在线清管脱焦具有操作和结构问题，例如各工艺步骤间的安全过渡和确保元件可提供在线清管所需的安全因素。

虽然对于延迟焦化系统的操作者来说，炉的安全在线清管和主要管线的在线散裂可能是吸引人的，安全在线清管连同安全在线散裂具有额外的问题。特别地，用于提供安全在线清管工艺的系统的阀和管线也必须能够维持在线散裂的温度和压力线路条件。

还没有发现任何在用于在线清管的所有步骤中允许安全隔离有害能量的管道配置。也没有发现能够维持在线散裂的温度和压力管线条件的管道配置。

发明内容

本发明通过提供允许焦化炉管安全清管和也允许在线散裂操作的系统和方法，克服了现有技术中的一个或多个缺陷。