BR0206562B1 - aparelho de coqueificação. - Google Patents

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Description

"APARELHO DE COQUEIFICAÇÃO" Antecedentes da Invenção Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um tambor de coqueificação, e mais particularmente, a um sistema de descarga para um tambor de coqueificação. Descrição do Estado da Técnica
Em um processo de coqueificação retardado convencional, os resíduos de petróleo são alimentados em ι temperaturas elevadas a um grande recipiente de aço conhecido como tambor de coqueificação, onde os resíduos são termicamente craqueados e transformados em coque. Quando o tambor de coqueificação está preenchido com coque, o tambor é injetado com vapor e é resfriado com água. Subseqüentemente, as tampas superior e inferior do tambor são removidas por um processo que é conhecido como abertura. Apesar da parte inferior do tambor estar aberta, de qualquer modo, o coque freqüentemente permanece no interior do tambor até que seja cortado. Quando cortado, o coque cai para fora da parte inferior aberta do tambor por uma calha de escoamento ou outro conduto, para que seja transportado e adicionalmente processado.
Conforme discutido acima, o processo de coqueificação convencional requer que o tambor de coqueificação seja submetido a um processo de abertura. Uma vez que o tambor de coqueif icação deve conter uma atmosfera severa de temperaturas elevadas, a tampa inferior é tipicamente segura ao tambor de coqueificação por dúzias de parafusos, os quais freqüentemente devem ser desapertados manualmente. Como um resultado, o processo de abertura é tipicamente uma tarefa de trabalho intenso. Uma desvantagem adicional do processo de abertura convencional é que é difícil de se usar na produção de coque instantâneo. 0 coque instantâneo é único porque não se manterá sempre no tambor durante e após o processo de abertura. Como um resultado, o coque freqüentemente é derramado para fora do tambor conforme a tampa da parte inferior está sendo removida. Em adição, o coque instantâneo pode repousar na parte inferior, colocando assim uma grande carga de peso na parte inferior tornando a remoção controlada algo difícil.
Exemplos de mecanismos desenhados para mitigar as dificuldades do processo de abertura do tambor de coqueificação são mostrados nas patentes norte-americanas Nos. 2.318.131, concedida a Utterback e 2.702.289 concedida a Geller. Ambas as patentes norte-americanas Nos. 2.318.131 e 2.702.289 revelam processos contínuos que não requerem abertura.
A patente norte-americana No. 2.318.131 mostra um processo de coqueificação por borrifação, no qual um material de coque borrifado é formado na câmara e cai através de um duto 2 em um recipiente 3, o qual contém óleo. O material sólido de coque borrifado é suspenso no óleo, e a mistura resultante é bombeada por uma bomba 6 no interior de separadores 8 e 9, onde telas coletam o coque. O óleo é pressurizado para fora dos separadores 8 e 9, e o coque coletado é parcialmente seco usando vapor. 0 coque é então removido através de uma tubulação de descarga 24, a qual é mostrada contendo uma válvula. 0 óleo é retornado ao recipiente 3 via a tubulação com válvulas 11 ou para um tanque a montante 16 via uma tubulação com válvula 23.
Embora a patente norte-americana No. 2.318.131 tenha mitigado o problema de abertura, a mesma sofre a partir de desvantagens. Por exemplo, ao invés de produzir coque pronto para o transporte saindo direto do tambor de coqueificação 1, A patente norte-americana No. 2.318.131 requer componentes adicionais (tais como um recipiente cheio de óleo, uma bomba e separadores) para processar o coque e torná-lo pronto para o transporte. Em contraste, um processo em massa produz coque que está pronto para o transporte diretamente fora do tambor de coqueificação.
A patente norte-americana No. 2.702.289 também revela um processo de coqueificação contínuo. No processo de acordo com a patente norte-americana No. 2.702.289, o material de alimentação para a coqueif icação é encaminhado através do tubo 2 no interior de um espaço de coqueif icação 1 via um bocal 3 direcionado verticalmente para cima. Um invólucro 8 e um revestimento 9 envolvem o espaço de coqueificação 1 para um aquecimento indireto. O coque cai por sobre uma ramificação de saída 21 e é descarregado a partir da parte inferior do recipiente usando uma rosca helicoidal 22, a qual é auto selante contra a passagem de gás.
Embora o processo contínuo da patente norte-americana No. 2.702.289 não requeira a abertura, o mesmo sofre a partir de pelo menos duas desvantagens. A primeira, o coque que deixa tambor
está em uma temperatura alta o bastante que pode entrar em
combustão se fizer contato com o ar, então componentes adicionais são necessários para resfriar o coque em um ambiente depauperado de oxigênio. A segunda, o tambor de coqueificação necessita um invólucro externo para aquecer suas paredes o que implica em custos adicionais para a instalação e a fabricação.
Conforme as desvantagens das patentes norte- americanas Nos. 2.318.131 e 2.702.289 indicam, o processo contínuo para a produção de coque não é sempre desejável. Portanto, existe uma necessidade de um mecanismo para descarregar o coque a partir
de um tambor de coqueificação em massa, mas sem as desvantagens de coqueificação em massa convencional que tem que abrir o tambor de coqueificação cada vez que o coque é removido. Sumário da Invenção
A presente invenção refere-se às necessidades acima mencionadas na técnica proporcionando um conduto de descarga para um tambor de coqueificação, o conduto de descarga tendo uma válvula de esfera. De acordo com uma realização preferida, o coque de saída pode ser removido a partir do tambor de coqueificação passando pela válvula de esfera aberta para baixo do conduto de descarga , e uma tampa da parte inferior do tambor de coqueificação não precisa ser aberto.
Em um aspecto da invenção, um mecanismo inclui um tambor de coqueificação para a coqueificação, uma válvula disposta perto da parte inferior do tambor de coqueificação, e um conduto de descarga para remover o coque a partir do tambor de coqueificação. 0 conduto de descarga é conectado a válvula de tal maneira que quando a válvula está aberta, o coque pode ser removido via o conduto de descarga.
Em um outro aspecto o mecanismo inclui uma outra válvula disposta por debaixo da válvula, de tal maneira que se a
válvula vazar, a outra válvula contém o conteúdo do tambor de coqueificação.
Em ainda um outro aspecto da invenção, uma fonte de alimentação de vapor é conectada à válvula em uma temperatura mais alta daquela que existe a montante da válvula.
Em um outro aspecto da invenção, o mecanismo inclui um conduto lateral para a alimentação ou a drenagem do tambor de coqueificação. Em conformidade, quando a válvula está fechada, a carga pode ser alimentada e a água drenada a partir do conduto
lateral. Em um outro aspecto da invenção, o conduto de descarga é acoplado à válvula a qual é acoplada ao tambor de coqueificação, de tal maneira que nenhum espaço é formado entre a parte inferior do tambor de coqueificação e um terminal proximal do conduto de descarga.
Em um outro aspecto da invenção, um sistema de descarga de tambor de coqueificação fechado para a remoção de coque a partir de um tambor de coqueificação inclui um conduto de descarga disposto por debaixo do tambor de coqueificação, e uma válvula de esfera inter conectando o conduto de descarga e o tambor de coqueificação. O coque saindo do tambor de coqueificação é incluso até que saia do conduto de descarga.
Em ainda um outro aspecto da invenção, um sistema de descarga para um tambor de coqueificação inclui um tambor de coqueificação, um conduto lateral para alimentar petróleo ao tambor de coqueificação, meios de guia para guiar o coque a partir do tambor de coqueificação, e meios de selagem para selar o coque no tambor de coqueificação. Breve Descrição dos Desenhos
A Figura é uma vista lateral de uma realização
preferida de um sistema de descarga para um tambor de coqueificação.
Descrição Detalhada da Realização Preferida
A Figura mostra um sistema de descarga 1 para um tambor de coqueificação 2 o qual reduz a freqüência com a qual uma flange inferior do tambor de coqueificação 2 necessita ser aberto. O sistema de descarga 1 geralmente inclui uma válvula de esfera 6 e um conduto de descarga 10.
O sistema de descarga 1 pode ser usado para
coqueificar substâncias de hidrocarbonetos tal como petróleo, por exemplo. Está incluído no sistema um conduto lateral 4 para drenar a água a partir do tambor de coqueificação 2, alimentar vapor ou alimentar uma carga de petróleo. 0 conduto lateral 4 é preferivelmente conectado a um funil 5, o qual é propriamente conectado a parte inferior do tambor de coqueificação 2. 0 funil 5 pode ser permanentemente acoplado ao tambor de coqueificação 2, aparafusado ao mesmo, ou acoplado de forma removível por meios hidráulicos conforme foi revelado na patente norte-americana No.6.223.925, concedida a Malsbury, por exemplo.
Por baixo do conduto de descarga 4 e do funil 5 há uma válvula de esfera 6, preferivelmente tendo uma fonte de alimentação de vapor 8 conectado a mesma. A válvula de esfera 6 é preferivelmente uma válvula de dupla sede de entrada total. Embora uma válvula de esfera está ilustrada, outros tipos de válvulas podem ser usadas sem que se saia a partir do escopo da invenção.
A fonte de alimentação de vapor 8 conectada à válvula de esfera 6 preferivelmente alimenta vapor em uma pressão mais alta do que aquela encontrada a montante da válvula de esfera 6, pois se a vedação da válvula de esfera 6 vazar, ela será a prova
de falhas. Desta maneira, o vapor será injetado no interior do tambor de coqueificação 2 caso a válvula de esfera vaze, e o conteúdo de alta pressão do tambor de coqueif icação 2 não será impulsionado para o meio ambiente. Um arranjo para proporcionar um fonte de alimentação de vapor a uma válvula de esfera é mostrado na patente norte-americana No. 5.417.811, concedida a Malsbury, a qual é aqui incorporado por referência.
Por baixo da válvula de esfera 6 há um conduto de descarga 10, preferivelmente tendo uma seção de esquadria 12. É claro que, uma pessoa comumente versada na técnica entenderá que enquanto uma seção de esquadria não é necessária, a mesma pode ser conveniente dependendo da localização do tambor de coqueificação 2 e da carreta de descarga (não mostrada), a qual coleta o coque e o transporta. Apesar disto, o conduto de descarga 10 pode ser uma calha de escoamento aberta, um tubo com um grande diâmetro ou qualquer outro conduto adequado para o transporte do coque. Preferivelmente o conduto de descarga 10 é o tubo com um grande diâmetro.
A seção de esquadria 12 é preferivelmente sobreposta, como é de conhecimento na técnica, com um material de soldagem. A sobreposição resiste a erosão na dobra e adiciona vida útil ao conduto de descarga 10.
Como se pode ver no desenho, não há espaço a partir da parte inferior do tambor de coqueificação 2 ao terminal proximal do conduto de descarga 10. Este arranjo permite ao sistema de descarga 1 ser usado na produção de coque instantâneo, por exemplo, por não haver perigo do coque ser despejado para fora pela tampa parcialmente aberta. É claro, que um espaço pode ser encontrado no sistema de descarga 1 se o mesmo for conveniente, mas diferente dos sistemas convencionais (onde um espaço é necessário para permitir o processo de abertura), não é necessário.
O sistema de descarga 1 preferivelmente inclui uma segunda válvula 14. A segunda válvula 14 contém o conteúdo do tambor de coqueificação 2 se a válvula de esfera 6 vier a falhar. A segunda válvula 14 pode ser de qualquer construção adequada, inclusive uma válvula de comporta, um comporta corrediça ou uma estação de auto-blindagem.
A operação da válvula de esfera 6 e da segunda válvula 14 pode ser automatizada. Incluído no controle de automação há um interloque que previne contra a abertura ou o fechamento inadvertidamente da válvula de esfera 5 ou da segunda válvula 14.
Uma possível operação do sistema de descarga de coque1 é o seguinte. Enquanto a válvula de esfera 6 está fechada, o tambor de coqueificação 2 é alimentado com uma carga, tal como petróleo, através do conduto lateral 4. Quando o tambor de coqueificação está cheio, o carregamento é paralisado e vapor é injetado via o conduto lateral 4 para remover os vapores valiosos a partir do tambor de coqueif icação 2. Uma vez que os vapores tenham sido removidos, água é introduzida no tambor de coqueificação 2 através do conduto lateral 4 em uma etapa para se saciar até que a água atinja a parte superior do tambor de coqueificação 2. Subseqüentemente, a válvula de esfera 6 e a segunda válvula 14 (se presente) são abertas, drenando a água saciada, e o coque no tambor de coqueif icação 2 é cortado com um cortador a água de alta pressão, tal como o do tipo revelado na patente norte-americana No. 5.417.811, concedida a Malsbury. O coque cortado cai das paredes interiores do tambor de coqueif icação 2, e o coque e a água a partir do cortador caem através do funil 5 e para fora do conduto de descarga 10. A partir dali o coque é coletado e transportado.
Como é aparente a partir da revelação acima, a presente invenção tem uma vantagem de não necessitar abertura toda a vez que o coque é removido a partir do tambor. Ao invés disto, uma única válvula de esfera é aberta, permitindo ao coque cair para baixo do conduto de descarga. Em adição, o mecanismo pode ser construído sem um espaço entre a parte inferior do tambor de coqueificação e o conduto de descarga. Tal arranjo permite com que o mecanismo seja usado na produção de coque instantâneo. Embora a presente invenção tenha sido descrita com relação ao que no presente é considerado como sendo as realizações preferidas, é para ser entendido que a invenção não está limitada as realizações reveladas. Ao contrário, conforme exemplificado acima, a invenção tem como intenção cobrir várias modificações e arranjos equivalentes incluídos dentro do espírito e do escopo das reivindicações apensadas. Portanto, o escopo das reivindicações seguintes tem como intenção ser concedido a interpretação razoável mais ampla de tal maneira que englobe todas as tais modificações e estruturas e funções equivalentes.

Claims (22)

1. Aparelho compreendendo: um tambor de coqueificação para a coqueificação de substâncias de hidrocarboneto, o tambor de coqueif icação tendo uma flange inferior; um funil preso de forma removível à flange inferior; uma válvula conectada ao funil, a válvula sendo atuável entre uma posição aberta e uma posição fechada; caracterizado pelo fato de que uma fonte de alimentação de vapor prove uma fonte de vapor em uma pressão mais elevada que a pressão aplicada à válvula a partir dos conteúdos do tambor de coqueificação localizados a montante da válvula, a fonte de alimentação de vapor fornecendo o vapor em uma pressão mais elevada à válvula de modo que se a válvula vazar, a fonte de alimentação de vapor-fará com que a válvula seja a prova de falhas; e um conduto de descarga disposto a jusante da válvula para remover o coque a partir do tambor de coqueificação quando a válvula estiver na posição aberta.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conduto de descarga compreende uma banda de esquadria.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que a banda de esquadria é sobreposta.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma outra válvula, a qual está disposta abaixo da válvula. de tal maneira que se a válvula vazar, a outra válvula contém o conteúdo do tambor de coqueificação.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o conduto de descarga é um tubo.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o conduto de descarga é uma calha de escoamento com uma parte superior aberta.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que compreende adicionalmente: um conduto lateral para alimentar ou drenar o tambor de coqueificação, o aparelho sendo adaptado de tal maneira que quando a válvula está fechada, a substância de hidrocarboneto pode ser alimentada a partir do conduto lateral.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o conduto de descarga é acoplado à válvula a qual é acoplada ao tambor de coqueif icação, de tal maneira que não há espaço algum formado entre a parte inferior do tambor de coqueificação e a parte terminal próxima do conduto de descarga.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a válvula é uma válvula de esfera.
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato que o conduto lateral é conectado ao funil.
11. Sistema fechado para a descarga de coque a partir de um tambor de coqueif icação, compreendendo: um tambor de coqueificação tendo uma flange inferior; um funil preso de forma removível à flange inferior; uma válvula de esfera conectada ao funil, a válvula sendo atuável entre uma posição aberta e uma posição fechada; um conduto de descarga disposto abaixo da válvula de esfera; e caracterizado pelo fato de que uma fonte de alimentação de vapor provê uma fonte de vapor em uma pressão mais elevada que a pressão aplicada à válvula de esfera a partir dos conteúdos do tambor de coqueificação localizados a montante da válvula de esfera, a fonte de alimentação de vapor fornecendo o vapor em uma pressão mais elevada à válvula de esfera de modo que se a válvula vazar, a fonte de alimentação de vapor fará com que a válvula seja a prova de falhas, onde o coque saindo do tambor de coqueificação está protegido até que o mesmo saia do conduto de descarga.
12. Sistema de descarga para um tambor de coqueificação, compreendendo: um tambor de coqueificação tendo uma flange inferior; um funil preso de forma removível à flange inferior; um conduto lateral para alimentar petróleo para o tambor de coqueificação; dispositivo de guia para guiar o coque a partir do tambor de coqueificação; dispositivo de vedação, disposto a jusante do funil e a montante do dispositivo de guia, para vedar o coque no tambor de coqueificação; e caracterizado pelo fato de que um dispositivo de fonte de alimentação de vapor provê uma fonte de vapor em uma pressão mais elevada que a pressão aplicada ao dispositivo de vedação a partir dos conteúdos do tambor de coqueificação localizados a montante do dispositivo de vedação, o dispositivo de fonte de alimentação de vapor fornecendo o vapor em uma pressão mais elevada ao dispositivo de vedação de modo que se o dispositivo de vedação vazar, o dispositivo de fonte de alimentação de vapor fará com que o dispositivo de vedação seja a prova de falhas.
13. Sistema de descarga, de acordo com a reivindicação12, caracterizado pelo fato que o dispositivo de guia inclui um tubo.
14. Sistema de descarga, de acordo com a reivindicação12, caracterizado pelo fato que o dispositivo de gui-a inclui xim tubo e uma banda de esquadria.
15. Sistema de descarga, de acordo com a reivindicação12, caracterizado pelo fato que o dispositivo de vedação compreende uma válvula de esfera.
16. Sistema de descarga, de acordo com a reivindicação12, caracterizado pelo fato que o conduto lateral está conectado ao funil.
17. Aparelho compreendendo: um tambor de coqueificação para a coqueificação de substâncias de hidrocarboneto, o tambor de coqueif icação tendo uma flange inferior; vim conduto lateral conectado a uma porção inferior do tambor de coqueificação para alimentar ou drenar o tambor de coqueificação; um funil preso de forma removível à flange inferior; uma válvula conectada ao funil, a válvula sendo atuável entre uma posição aberta e uma posição fechada; caracterizado pelo fato de que uma fonte de alimentação de vapor prove uma fonte de vapor em uma pressão mais elevada que a pressão aplicada à válvula a partir dos conteúdos do tambor de coqueificação localizados a montante da válvula, a fonte de alimentação de vapor fornecendo o vapor em uma pressão mais elevada à válvula de modo que se a válvula vazar, a fonte de alimentação de vapor fará com que a válvula seja a prova de falhas; e um conduto de descarga disposto a jusante da válvula para remover o coque a partir do tambor de coqiaeif icação quando a válvula estiver na posição aberta, onde o tambor de coquei f i cação é -preenchido com as substâncias de hidrocarboneto através do conduto lateral antes da coqueificação.
18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que as substâncias de hidrocarboneto são coqueif içadas no tambor de coqueif icação através de: (i) preenchimento, através do conduto lateral, o tambor de coqueif icação com as substâncias de hidrocarboneto enquanto a válvula está fechada, (ii) quenching das substâncias de hidrocarboneto usando um meio de quenching, fornecido através do conduto lateral, e (iii) drenar o meio de quenching a partir do tambor de coqueif icação através do conduto lateral, e onde a válvula é subseqüentemente aberta e o coque formado é cortado para remoção a partir do tambor de coqueificação através do 3conduto de descarga.
19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um conduto de fonte de alimentação conectado à válvula, em que o conduto de fonte de alimentação de vapor prove vapor em uma pressão mais elevada que a pressão aplicada a montante da válvula, de modo que se a válvula vazar, a fonte de alimentação de vapor fará com que a válvula seja a prova de falhas.
20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o conduto de descarga é acoplado à válvula a qual é acoplada ao tambor de coqueif icação, de tal maneira que não há espaço algum formado entre a parte inferior do tambor de coqueificação e a parte terminal próxima do conduto de descarga.
21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato que a válvula é uma válvula de esfera.
22. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato que o conduto lateral é conectado ao funil.
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