专利名称：脱焦设备及其应用方法
技术领域：
本发明涉及通常由蒸馏的重馏分或残渣组成的碳氢化合物作为填料的焦化领域。本发明尤其涉及焦炭沉积在反应器中后对该焦炭(脱焦的)的回收步骤。
焦化是精炼工业中众所周知的方法，其目的是通过热解提高重馏分，特别是蒸馏残渣的使用价值。
一般来说，热解是在大型的空反应器中进行的。在该反应器中馏分液从反应器中排出，焦化馏在反应器中沉积，完成热解。
填料通常是由反应器底部引入的，因此首先使焦炭沉积在反应器底部，然后，逐渐向上部充填，直至将反应器填满。
这时，停止注入填料并将填料输送到第二个空反应器内。
在焦炭形成的第一阶段后，即开始第二阶段的焦炭馏分的回收。
为此，在完成反应器中所有碳氢化合物残渣的清洗并将其冷却后，打开反应器的上部并用适宜的工具钻孔。这些工具一般由支架加以支承，或为一种能从反应器顶部开始在其内部钻孔的钻塔(钻机)。支架结构件安装在反应器上方(每个反应器有一个支架，至少有两个反应器)，反应器本身则至少位于地面上方，以便能添入填料，特别是回收靠重力从反应器中排出的焦炭产品，随后将其送往贮存地或送到用户手中。
本发明的目的是提供一种能避免支架位于反应器上方的设备，以便减轻整个结构的重量，节约投资并使焦炭的回收更加方便、经济。个液压循环系统，朝着位于活动活塞和活塞槽之间一部分间隙开启，如加减辅助液的压力可引起活塞的移动，此外本设备还包括活塞的复位构件，用于在辅助液压力减低时使活塞回到起始位置。
3.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，上述第(7)项有两个液压循环系统，朝着位于活动活塞和活塞槽之间间隙的不同部位开启，如将第一循环系统的压力与第二循环系统的压力相对提高或降低，那么，活塞就沿一定方向移动，如分别将第二循环系统的压力相对于第一个循环系统的压力增加或降低，那么，活塞在与前述相反的方向上移动。
4.根据权利要求1至3中任一所述的设备，其特征在于，挠性管由叠加层构成，包括至少一个密封塑料外壳，至少一个抗内压的、由一个短节距线圈缠绕而成的加固物，和至少有一个抗拉力和扭力的、由至少两个长节距交叉线圈缠绕而成的加固物。
5.根据权利要求1至4中任一所述的设备，其中，挠性管的刚度在20℃时是50至1000daN-m2，抗拉强度是104至106daN，和抗扭限度是102至104m-daN。
6.根据权利要求1至5中任一所述的设备，其中，至少脱焦工具的第二部件的一部分具有圆截面，使其插入上述脱焦工具第一部件较大一些的圆截面槽中。
7.根据权利要求1至6中任一所述设备的应用，首先借助差不多呈轴向的喷射器在石油焦炭层上打个通路，然后，借助差不多呈侧向的喷射器将焦炭从壁上除落。
实现这一目的的设备已经在法国在先专利申请8706765号和8715141号中得到描述。这些设备使用了一种能绕在滚筒上的挠性管和一种悬置在挠性管上的工具。这一工具的旋转由切向水射的反作用力来带动。
本发明的设备包括(一)一抗压和抗剪应力的挠性空心管;
(二)一绕轴旋转以卷绕该挠性管的卷绕装置，其包括一个向挠性管的第一端提供脱焦液的供给装置，无论挠性管怎样进行缠绕，它都可以使上述液体进入绕性管;
(三)一脱焦工具，包括(1)一个与上述挠性管的第二端部刚性密封连接的第一部件，使挠性管中的脱焦液通向上述第一部件，(2)一个与第一部件同轴并可绕其轴活动的第二部件，这个第二部件最好至少具有圆截面的部分插入第一部件具有较大圆截面的槽中，(3)若干独立于脱焦液管路并使第二部件旋转的装置，(4)一个配置在第二部件内部、随着至少一种辅助液施加的压力变化而沿其轴移动的中空活塞，(5)若干用于使脱焦液从挠性管开始通过工具的第一和第二部件，然后向活塞的中空间隙进行供给的装置，(6)若干用于输送上述脱焦液的装置，将脱焦液轮流从中空间隙输送到至少第一喷射器，其输送方向差不多是轴向的并与挠性管输送的方向相反，或者输送到至少第二喷射器，其输送方向差不多是侧向的。上述喷射器安装在第二部件中，
(7)至少有一个从脱焦液循环管路分开的、使辅助液穿过第一和第二部件的液压循环系统。这一系统可使辅助液移动活塞，以便将活塞任意送到使脱焦液输到第一或第二喷射器的位置中任一位置，(8)若干用于控制每个循环压力的密封装置。
使用时，将受到刚度控制的挠性管从在其缠绕的滚筒上开始送入反应器中。挠性管的自由端(在挠性管缠绕时离滚筒中心线最远的那一端)配有向下方和侧面喷水的喷射器，其下降受到滚筒的旋转控制。挠性管的另一端与压力水源相连接。水在管中循环直至进入喷射器，并向焦炭层喷射。脱落下来的焦炭块被排出。
上述设备可用于每个反应器，在使用如两个或四个反应器时，最好只使用一个设备。根据第一种实施方法，滚筒是活动的并能侧向移动而轮流到达每个反应器的上方。根据另一种实施方法，滚筒位于固定位置，但挠性管的返回滑轮可将工具送到所选用的每个反应器上方。
本发明所使用的挠性管具有若干特性使它能安全地输送高压水。此外，这些挠性管还具有很高的抗拉力和可控制的刚度。在这些挠性管的一端还能悬置相当的重物。这种特性，一方面能将脱焦工具送入反应器内部，另一方面能在使用高压水流时避免挠性管的摇摆。
本操作工序分两个阶段完成。
将带有脱焦工具的挠性管下端从反应器上部引入时，首先在焦炭上沿反应器的纵向轴线(差不多是垂直的)进行钻孔。水以100至600巴或更大的压力从配置在本设备下端部并向下指向的孔开始喷射，其喷射方向或者是沿工具中心线，或者是同该中心线彼此具有一定倾斜度例如30°。在这种情况下，中空活塞所处的位置可以使水通向上述孔;又能闭合朝向侧孔的通路。当本设备到达反应器底部时，为了移动中空活塞对辅助液压循环系统进行这样的行动，即，使喷射水的方向自此改为侧向而并不再向下方喷射。射流可以严格垂直于工具中心线，或者形成与这一垂线呈如±20°的角度。
这样，在侧向上的水压就达110至600巴或更高，最好是150至400巴，这就将焦炭射碎成块使其从所述底部流出，并由水排走。使用如150至400巴或更高的庙坟，就可得到相对大一些的焦炭碎块，避免形成过细的以后难以分离的细粉。
根据其他实施例，可确定活塞的中间位置，使轴向和侧向的喷射器同时喷水。
本发明中使用的挠性管最好是由叠加层组成，包括一个或几个密封的塑料外壳，该外壳至少有一个抗内压的、由例如至少一个短节距线圈缠绕组成的加固物，和至少有一个抗拉力和扭力的、由例如两个节距交叉线圈缠绕组成的加固物。
这些挠性管最好具备下述特征-挠性，足以使其在半径0.5和5米之间的滚筒上缠绕;
-内部抗压度至少是100巴，最好是150至1000巴;
-抗拉强度是104至106daN，最好是2×104至5×105daN;
-抗扭限度是100至1000m-daN，最好是500至5000m-daN;
-在20℃时的刚度是50至1000daN-m2，最好是100至500daN-m2。
在挠性管上悬置的重量(喷射器+可能的附加重量)最好是103至5×104N，选择这种重量时应考虑与抗拉强度相适应。
这种类型的挠性管由法国石油研究所研制成功，目前正由法国COFLEXIP公司销售。
图1是设备全图。
图2描述喷水设备的实施情况。
图3和图4描述喷水设备的两个实施例，该图是沿垂直平面的轴向剖面图。
本设备包括例如两个焦化反应器(1)和(2)。反应器(1)正在排放焦炭，反应器(2)正在形成焦炭沉积(焦化)。为了简化，未在图中标出接收烃料的管路和排出挥发性物质的管路。在两个反应器的上方有一个卷轮或卷筒(3)，其旋转轴是空心的，用于供水。水是通过导管(4)在压力下供给的是通过连接卷筒和该导管的旋转接头供给的。卷筒轴由两个刚性板支承，只有其中一个95)在图中画出。块板支承在基座(6)上。基座(6)配有轮子如(7)和(8)，可以使上述装置在导轨(9)上移动。上述装置由一个特别配有I字钢梁(10)到(13)的支承架或加强结构件加以支承。一种机械强度高的挠性管(14)缠绕在卷筒上，它通过连接件(未标出)与导管(4)连接成无论卷筒的位置如变化都可供水。管(14)的另一端装有一种脱焦工具，包括一个不转动部分(16)和一个可在内装马达的作用下自转的部分(15)。这一工具的重量越大越稳定。各喷射器(17)向下指向，各喷射器(21)朝向侧面。滑轮(18)用于对挠性管导向，并且，无论挠性管在卷筒上的退缠绕度如何，都使挠性管在反应器中心线附近。
作为辅助液压循环的一个或几个辅助挠性管(22)，可使控制喷射器的活塞工作，并能使带动(15)旋转的马达工作，如该马达是液压马达的话。
工作情况可举例如下工具(15)和(16)最初被提到反应器(1)的上方，打开装有焦炭的反应器上端(19)和下端(20)，通过在卷筒上退绕管(14)将整个工具(14、15、16)放入反应器中。供给挠性管(14)的水在压力下从那些向下指向的喷射器(17)喷出。而且，随着射流在焦炭层上打出一个孔道，所述挠性管在反应器中逐渐下降。一旦工具到达反应器底部，焦炭将通过其底部开口(20)排出并通过已知的输送装置将落在反应器底部的焦炭运走。
然后，可通过一种液压循环方法移动活塞，以便能侧向而不是轴向地喷水。
反应器壁上的焦炭脱落，并通过开口(20)排出。
这一过程结束后，将工具从反应器(1)中提出。然后在导轨(9)上移动卷筒(3)及其支架，并且在打开反应器(2)的开口后，将挠性管和工具送入反应器(2)，使其脱焦。反应器(1)将重新进行焦化工序。
在图2上可见到工具。该工具包括一个与挠性管(14)刚性连接的不转动部分(16)和一个可绕自身纵向轴上旋转的部分(15)这两个部分是通过如(32)的轴承和如(31、33、34)的密封垫圈连接的驱动马达(35)可为液压马达，由导管(36)在高压下向其输送辅助液体，然后由导管(37)在低压下将辅助液送走。马达的转速可通过调节这种液体的流量调节。这些导管可通过形成管路的部分(22)的挠性管延伸而组成。马达(35)带动可旋转部分(15)转动，例如可通过一个齿轮带动刚性连接在(15)上的齿环(39)转动。马达(35)还可以是一种电动机。旋转部分(15)包括一个中空槽(40)，中空活塞(41)可在这个槽中移动。密封性是由涨圈或密封圈如(42)和(43)保证的。按图2所示的活塞位置上，如(44)的导管内空间与导管(49)、室(48)和侧喷口(21)相通。当循环管路(45)的辅助液的压力下降和/或循环管路(46)的辅助液的压力增加时，活塞向下移动，这时导管(44)处于面对管路(50)和室(47)的位置，从而可通过喷射器(17)喷水。相反，当循环管路(45)的压力比循环管路(46)的压力高，活塞将被带到最初位置。这一功能要求施加平行于洛塞中心线的压务。例如，将压力施加在凸肩上如(51)和(52)。
图3示出另一个实施例，在该实施例中，取消了循环管路(45)。室(53)通过导管(57)与外部相通。活塞的移动由循环管路(46)控制活塞在推动弹簧(54)时移动，使水能通过喷射器(17)。静止后，当循环管路(46)的压力下降时活塞回到其上部位置，这时是喷射器(21)供水。可以使用回动弹簧取代压力弹簧，在这种情况下，在使循环管路(46)降压的同时，活塞上到高位。
根据图2和图3所示的这一设备的实施例，在活塞中无须配置如(44)那样的管路。实际上，活塞本身可以关闭或打开各个出水孔，如图4中的(55)和(56);表示活塞位于其两极端位置之间的中间位置上。
权利要求
1.液压脱焦设备的特征在于其组成有(一)一种可抗压和抗剪应力的空心挠性管；(二)一种围绕自身旋转轴卷绕所述挠性管的装置，包括一个从挠性管的一端提供脱焦液的装置，无论挠性管的缠绕程度如何，都可使上述液体从供给装置进入挠性管；(三)一种脱焦工具，包括(1)第一部件，所述第一部件与上述挠性管的另一端以刚性密封的方式连接，使挠性管中的脱焦液进入第一部件，(2)第二部件，所述第二部件与第一部件同轴并绕其轴转动，(3)若干与脱焦液管路分开并使第二部件旋转的装置，(4)中空活塞，它配置在第二部件内部，在至少一种辅助液施加的压力变化下沿其轴移动，(5)若干从挠性管开始穿过工具的第一和第二部件，并向活塞的中空间隙提供脱焦液的装置，(6)若干用于输送上述脱焦液的装置，轮流将脱焦液沿差不多呈轴向方向从中空间隙输送到至少第一喷射器，其喷射方向差不多是轴向的并与挠性管输送的方向相反，或者将脱焦液自中空间隙输向至少第二喷射器，其喷射方向差不多呈侧向方向。上述喷射器配置在第二部件上，(7)至少有一个不同于脱焦液循环管路的使辅助液穿过第一和第二部件的液压循环系统，这一系统可使辅助液移动活塞，以便将活塞任意送到使脱焦液输到第一或第二喷射器的位置中任一位置上，(8)若干用于每个循环系统压力控制的密封装置。
2.根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，上述第(7)项只有一
全文摘要
一种脱焦设备包括一根空心挠性管14；一个用来卷挠该管的卷筒3，它能向该挠性管中供水；一个脱焦工具15、16。带有喷射器17、21。它的转动是由一个辅助马达来保证的，该马达独立于该水流，例如一个使用独立于该脱焦液的液流的液压马达。
文档编号B08B9/093GK1044115SQ89109838
公开日1990年7月25日 申请日期1989年12月26日 优先权日1988年12月26日
发明者阿德里安·奥里奥, 丹尼尔·吕姆布罗索, 皮埃尔·格罗雷, 阿伦·索内 申请人:法国石油公司