在可伸缩注射喷嘴中采用可移除插入件的中心进料系统的制作方法
【专利说明】在可伸缩注射喷嘴中采用可移除插入件的中心进料系统
[0001]在烃加工工业中，很多精炼厂从在精炼作业完成之后残留的重质残油中回收有价值的产品。这种回收过程称为延迟焦化。延迟焦化产生有价值的蒸馏物，在大容器或焦炭鼓中留下焦炭作为副产品。延迟焦化过程涉及将残留副产品流从进料源引导通过入口到称为焦炭鼓的容器中。
[0002]在延迟焦化工业中的总趋势是朝向提高的安全性、耐久性、高效和可靠性。期望利用分配系统，该分配系统允许对进入到储存容器中的残留副产品、蒸汽和骤冷流体的分配、散布和流动模式进行控制。同样，需要改进包括残留副产品的材料和流体被注射到大型焦炭鼓中的方式。
[0003]图1示出一种类型的分配系统。图1示出被附接或联接到容器2的分配系统的剖视透视图，容器2显示为焦炭鼓。容器2包括圆柱形的侧壁支撑本体4和下凸缘5。下凸缘5进一步包括多个螺栓孔7，所述多个螺栓孔7用于在其中接纳螺栓以将容器2牢固地联接到另一匹配的凸缘构件，诸如去头阀或中间筒组件。
[0004]被联接到容器2的是入口 6，该入口 6显示为圆柱形管道的形式，该圆柱形管道具有凸缘段和开口 8，以允许入口 6与容器2的内部流体连接。当进料管线被附接到入口 6时，进料管线中的残留副产品可被接收通过入口 6中的开口 8并被输送到容器2中。入口 6对副产品是如何被进给到容器2中的不提供任何程度的控制。作为结果，在容器2内可能存在大量的不均匀热分布、热变化和不均匀的流动沟道效应，对此入口 6不提供任何能力进行控制。
[0005]图2示出了另一类型的分配系统。具体地，图2示出被附接或联接到容器2的分配系统的透视图，容器2显示为焦炭鼓。容器2包括圆柱形的侧壁支撑本体4和下凸缘5。下凸缘5进一步利用多个螺栓孔7，所述多个螺栓孔7用于在接纳高强度螺栓以将容器2牢固地联接到另一匹配的凸缘构件9，诸如去头阀或中间筒组件。被联接到容器2的是显示为入口进料器I的第一副产品分配器和显示为入口进料器3的第二副产品分配器，第一副产品分配器以及第二副产品分配器定位成彼此相对且彼此同轴。入口进料器I和3中的每个均起到在延迟焦化期间将副产品分配到容器2中的作用。
[0006]尽管附加另一分配器或入口进料器有助于减轻与当使用单个入口时残留副产品涌入到焦化容器中相关的问题中的一些，但是两个相对的入口进料器在这些问题上的补救效果或益处只是微小的。因为入口进料器I和3不能够以可控且可预测的方式分配副产品，所以在容器2内仍存在大量的不均匀热分布、热变化和不均匀的流动沟道效应。
[0007]不均匀热分布、热变化和不均匀的流动沟道效应是多种因素作用的结果。例如，进料管线内的压力和残留副产品的高温相组合在副产品进入入口时在进料管线内产生显著的力。可在压力下将残留副产品高速推进通过入口到容器内部中，从而撞击与入口的排出区域相对的容器的内侧。尽管容器可被预加热，例如加热到约450华氏度的温度，但是进入的副产品可能在显著较高的温度下，例如约900° F下被注射到焦炭鼓中。加热的残留副产品的高速流撞击侧壁支撑本体的内侧表面，该内侧表面垂直于或大致垂直于快速移动的加热的残留副广品流的方向。
[0008]尽管图1和图2中所示的系统的简化可能是期望的，但允许对进入到容器中的加热的残留副产品流进行附加控制的系统也可能是期望的。例如，加热、加压材料突然涌入到不动的容器中可能引起遍及容器2、侧壁支撑本体4、下凸缘5、将容器连接到其它部件的螺栓以及其它部件的剧烈热分布变化。
[0009]例如，加热的残留副产品可能被注射到容器2中并撞击相对的侧壁。受撞击的壁和周围区域立即开始变热。侧壁上的该撞击点是热中心，热量从该热中心开始分布到容器2的其它相邻区域。经过一段时间，残留材料在该撞击点处聚集并积聚在容器2内侧。发生这种情况时，残留副产品的连续涌入撞击冷却的新形成的焦炭而不是侧壁，从而改变热中心。当额外的残留副产品继续被注射到容器2中时，撞击点继续远离相对侧壁朝向入口 6移动，且因此热中心也继续远离相对侧壁朝向入口 6移动，致使不均匀的热分布或热变化。
[0010]作为残留副产品以上述方式涌入的结果，存在于容器2内的不均匀热分布或热变化导致在容器2内和其它连接的部件内的不均匀的应力分布。该不均匀的应力可能会导致容器和其它部件较快速地磨损。
[0011]此外，因为延迟焦化过程通常以交替的方式利用至少两个容器，所有该加热和冷却循环发生。在一个容器正在被填充时，另一个容器被清除材料并准备接受另一批副产品。在非运转周期期间，容器被清除其内容物时，它由水冷却并返回到平衡状态。将热残留副产品分配到容器2中并随后水力清理副产品的循环模式导致容器2内的热差异和应力。容器2的循环加载和卸载、或加应力和去应力被称为热循环。除了其它因素之外，热循环通常致使容器2及其部件的弱化或疲劳，这致使容器2的使用寿命缩短。
[0012]除了容器和注射系统内的热变化之外，出于许多其它原因，对加热的残留副产品进入到容器中的流动进行控制可能是期望的。又例如，焦炭床形态可能受到各种因素的影响，该各种因素包括流动沟道效应和骤冷特性。流动沟道效应是在残留副产品被注射到焦炭鼓底部中时发生的复杂过程。例如，当容器开始填充时，残留副产品的下压的重量可能开始影响残留副产品随着它从入口喷射而被注射到容器中的流动沟道模式。不同的流动沟道模式影响焦化过程。
[0013]流动沟道模式与焦化过程之间的关系是复杂的。例如，流动沟道效应不仅影响残留副产品到焦化容器中的引入，而且影响在后续过程中蒸汽的引入以及用于冷却焦炭床的骤冷流体的流动。均匀或不均匀的流动沟道效应可能导致不同的骤冷特性。
[0014]因此，产生特定流动沟道效应模式诸如不均勾流动沟道效应或均勾流动沟道效应的复杂过程可以对在填充焦炭鼓时焦炭鼓内的热变化具有伴随影响。此外，被注射到焦炭床中以裂解挥发性有机复合物的蒸汽的运动可能导致改变的骤冷特性，包括但不限于冷却焦炭床所需的水量以及骤冷循环期间骤冷流体流过焦炭床的路径。例如，不均匀的流动沟道效应可能致使不均匀的骤冷特性，这可能改变焦化容器中的热变化，显著地缩短焦化容器的寿命。
[0015]又例如，不均匀的沟道效应可能导致如下的骤冷特性，即剧烈地冷却焦炭鼓和焦炭床的部分，同时留下在从焦炭鼓被切割之前未被充分冷却的焦炭床区域。当切割工具下降通过焦炭床且遇到焦炭床被加热区域时，可能发生热气体、液体和微粒物质的爆炸。这些爆炸会是危险的。
[0016]简要总结
[0017]本发明提供中心进料系统，允许残留副产品被从容器的中心内注入到容器中。中心进料系统可以包括:入口套管，该入口套管被附接到容器；和可伸缩注射喷嘴，该可伸缩注射喷嘴延伸进入到容器中以将残留副产品注射到容器中，并且该可伸缩注射喷嘴在注射残留副产品后缩回到入口套管中。
[0018]根据本发明的一个或更多个实施例的可伸缩注射喷嘴可包括一个或更多个开口，该一个或更多个开口每个均包括可以从开口移除的插入件。插入件因此可以被更换以定制喷嘴的功能或当他们已经被磨损时更换插入件。
[0019]在一些实施例中，插入件可以制有螺纹以允许插入件被拧入到开口中。此外，在一些实施例中，插入件能够被用螺栓固定到可伸缩注射喷嘴以将插入件保持在开口内。
[0020]根据一些实施例，可伸缩注射喷嘴可包括一个或更多个沟槽，该一个或更多个沟槽沿着可伸缩注射喷嘴的外表面纵长延伸。该一个或更多个沟槽提供通道，通过该通道入口套管的内部能被加压。
[0021]根据一些实施例，所述入口套管可包括刮具，该刮具位于紧靠可伸缩注射喷嘴的外表面，使得，当可伸缩注射喷嘴缩回到入口套管中的时候，已在外表面上积聚的任何残留副产品被从外表面刮除。在一些实施例中，刮具可包括围绕整个可伸缩注射喷嘴延伸的环。
[0022]在一些实施例中，可伸缩注射喷嘴可被构造成最小化入口套管和附近的结构之间所需的空间量。在这种情况下，可伸缩注射喷嘴可被构造为伸缩式喷嘴。此外，可伸缩注射喷嘴可以被构造有螺纹，当喷嘴在容器内时，该螺纹允许该喷嘴被插入到入口套管中或从入口套管移除。
[0023]本概述被提供以用简化形式介绍在下面的详细描述中进一步描述的概念的选择。本概述并不旨在确定所要求权利的主题的关键特征或必要特征。
[0024]该发明的附加特征和优点将在下面的描述中被阐述，并且部分从描述中将是显而易见的，或者可以通过本发明的实践而得知。该发明的特征和优点通过在所附的权利要求中特别指出的器械和组合可以被实现并获得。本发明的这些和其它特征从下面的描述和所附的权利要求中将变得更彻底明显，或可以通过下文中阐述的本发明的实践而得知。
[0025]附图的简要说明
[0026]为了描述可以获得该发明的上述和其它优点和特征的方式，上面简述的本发明的更具体的描述将通过参照示于附图中的具体的实施例被提供。理解的是，这些附图仅描绘了该发明的典型实施例，并不因此被认为是对其范围的限制，该发明将通过使用附图以附加特征和细节来描述并解释，其中:
[0027]图1示出采用单个入口的现有技术的分配系统；
[0028]图2示出采用多个入口的另一现有技术的分配系统；
[0029]图3示出根据一些实施例的处于打开或伸展位置的中心进料系统的剖视图，该中心进料系统联接到筒，该筒附接在延迟焦化系统中的焦炭鼓与去头阀之间；
[0030]图4A示出处于缩回位置的图3的中心进料系统的剖视图；
[0031]图5示出根据本发明的一个实施例的可伸缩注射喷嘴的透视图，其中入口套管包括四通管道段；
[0032]图6示出图5的中心进料系统的剖视透视图，其中可伸缩注射喷嘴的处于伸展位置；
[0033]图7示出图6的中心进料系统的另一个剖视透视图；
[0034]图8示出根据本发明的一个示例性实施例的可伸缩注射喷嘴的剖视透视图；
[0035]图9A和9B示出根据一个实施例的可伸缩注射喷嘴的透视图；
[0036]图1OA和1B示出根据一个实施例的可伸缩注射喷嘴的透视图；
[0037]图1lA和IlB示出根据本发明的实施例的可伸缩注射喷嘴的透视图；
[0038]图12A-12G示出根据本发明的实施例的中心进料系统的透视图；
[0039]图13示出根据本发明的一个或更多个实施例的包括可移除插入件的可伸缩注射喷嘴；
[0040]图14A-14E示出具有两个有插入件的开口的可伸缩注射喷嘴的多个透视图，其中这些插入件中的一个部分地被拧松；
[0041]图15A和15B示出包括可移除插入件的可伸缩注射喷嘴的截面图；
[0042]图16A和16B示出包括刮具的可伸缩注射喷嘴的截面图；
[0043]图16C和1