CN102325860A - 中心进料系统 - Google Patents

Abstract

本发明的特征是一种用于延迟焦化系统或任何其它类似系统内的中心进料系统。所述中心进料系统具有入口套管，该入口套管与可伸缩喷嘴可滑动地接合，所述可伸缩喷嘴具有入口和出口，其与残留副产品的进料源流体连接，从而允许残留副产品从所述进料源流到容器内，由此实现或引起遍及整个容器的均匀的热分布。

Description

中心进料系统

技术领域

本发明涉及用于炼焦操作的中心进料系统，其可用于将残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体分配到容器内，诸如将石油进料分配到焦炭塔(coke drum)内。

背景技术

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提炼有价值的产品。这种提炼过程称为延迟焦化。延迟焦化产生有价值的蒸馏物，在大容器或焦炭塔内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通过入口引导到称为焦炭塔的容器内。

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。用于引导加热的残留副产品从进料源流动通过入口进入焦塔塔内的现有技术设计不能满足这些目标。利用允许对进入储存容器的残留副产品、蒸汽和骤冷流体的分配、散布和流动模式进行控制的分配系统可能是理想的。同样，需要改进包括残留副产品的材料和流体注射到大型焦炭塔内的方式。

发明内容

根据本文所实施和宽泛地描述的本发明，本发明的特征是用在延迟焦化系统或其它类似系统内的中心进料注射系统。中心进料注射系统的某些实施例包括联接到焦炭塔的筒和用于通过筒内的开口将残留副产品沉积在焦炭塔内的中心进料注射系统。在某些实施例中，中心进料系统包括注射喷嘴，用于将进料原料引入焦炭塔内。在某些实施例中，中心进料系统包括可通过筒和/或容器中的开口向内延伸的可伸缩注射喷嘴，以用于将包括但不限于进料、蒸汽或骤冷流体的固体、液体和/或气体引入焦炭塔内。某些实施例可包括与可伸缩注射喷嘴可滑动接合的入口套管。在某些实施例中，不使用时，可伸缩喷嘴可离开筒和/或焦炭塔的主体而缩回到的入口套管内。

在某些实施例中，中心进料系统还包括可拆除地联连到筒入口的管段，以便于在制造过程期间便于残留副产品受控地分配或散布到储存容器内。

在某些实施例中，中心进料系统还可包括联接到入口筒的管段，该入口筒构造成允许对中心进料系统本身内的整个热梯度进行控制。

此外，本发明的实施例可提供通过一个或多个注射喷嘴将残留副产品分配到储存容器内的方法。

附图说明

为得到本发明的上述和其它优点以及特征的方式，将参照附图所示的具体实施例对以上简洁描述的本发明给出更为具体的描述。要理解这些附图仅示出了本发明的典型实施例，因此并不视为是对其范围的限制，通过使用附图将结合其它特殊性和细节描述和解释本发明，在附图中：

图1示出联接到焦炭塔的分配系统的剖切立体图；

图2示出另一分配系统，即包括联接到焦炭塔的两个相对的同轴入口进料器的系统的立体图；

图3示出根据一实施例处于打开位置的中心进料系统的剖视图，其联接到筒，该筒联接在延迟焦化系统中的焦炭塔与去头阀之间；

图4示出处于缩回位置的中心进料系统的实施例的剖视图；

图5示出根据本发明实施例的可伸缩注射喷嘴的立体图；

图6示出中心进料系统的实施例的剖视立体图；

图7示出中心进料系统和可伸缩喷嘴的实施例的剖视图；

图8示出根据本发明一示例性实施例的可伸缩注射喷嘴的立体图；

图9示出根据一实施例的可伸缩注射喷嘴的立体图；

图10示出根据实施例的可伸缩注射喷嘴的立体图；以及

图11a和图11b示出根据本发明实施例的可伸缩注射喷嘴的立体图。

具体实施方式

容易理解的是，在本文的附图中一般描述和示出的本发明的部件可按照多种不同的构造来设置和设计。因此，图1至图11中表示的本发明的系统和方法的实施例的以下更详细描述不旨在限制所要求保护的本发明的范围，而仅仅表示本发明的当前优选实施例。本发明的当前优选实施例通过参照附图将能最好地被理解，在全部附图中相似的部分由相似的标记来标示。

本发明涉及用于将残留副产品分配到储存容器内的方法和系统。优选实施例具体涉及石油副产品到作为延迟焦化过程的一部分的焦炭塔内的分配。各种考虑影响分配系统和方法的设计。例如，利用允许控制残留副产品进入储存容器的流动模式的分配系统可能是理想的。通过所有附图示出分配系统的实例。

图1和图2示出简单进料系统的实例。如图1和图2中所示的系统所示，进料管路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路内产生显著的力。可在压力下通过入口将残留副产品高速推进到容器内部，撞击与入口的排出区域相对的侧壁支承结构的内侧。尽管可预加热容器，例如加热到450华氏度的温度，但仍可能在显著较高的温度下，例如约900℉下将进入的副产品注射到焦炭塔内。加热的残留副产品的高速流撞击垂直于或大致垂直于快速移动的加热的残留副产品流的方向的侧壁支承本体的内侧表面。

尽管图1和图2中所示的系统的简化可能是理想的，但允许对进入容器的加热的残留副产品流进行附加控制的系统也可能是理想的。例如，加热、加压材料突然涌入不动的容器可能引起整个容器2、侧壁支承本体4、下部凸缘5、将容器连接到其它部件的螺栓以及诸如去头阀的明显热分布变化。加热的残留副产品可能注射到容器2内并撞击相对的侧壁。受撞击的壁和周围区域立即开始变热。侧壁上的撞击点是热量从其开始分布到容器2的其它相邻区域的热中心。一旦残留副产品进入容器，则相对的侧壁和周围区域就被加热。经过一段时间，残留材料在与入口6相对的位置聚集并堆积在容器2内侧。发生这种情况时，残留副产品的连续涌入交替地撞击冷却的、新形成的焦炭而不是侧壁，改变热中心。当另外的残留副产品继续被注射到容器2内时，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。

由于以上述方式引入的残留副产品，存在于容器2内不均匀的热分布或热变化引起容器2、下部凸缘5以及联接到容器2的相应凸缘构件、将两者联接在一起的螺栓以及附属的阀内不均匀的应力分布。

此外，延迟焦化过程通常利用至少两个容器。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，其通过水冷却并返回到平衡状态。将热残留副产品分配到容器2并随后水力清理副产品的循环方式导致容器2内的热差异和应力。容器2的循环加载和卸载、或加应力和去应力称为热循环。除了其它因素，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。

除了容器和注射系统内的热变化，出于多种原因，对加热的残留副产品进入容器的流量进行控制可能是理想的。又例如，焦炭床形态可能受到各种因素的影响，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塔底部内时发生的复杂过程。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在从入口喷射时正在注射到容器内的残留副产品的流动沟道模式。不同的流通沟道模式影响焦化过程。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内的引入，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。

因而，产生特定流动沟道效应模式、例如不均匀流动沟道效应或均匀流动沟道效应的复杂过程可以对填充焦炭塔时焦炭塔内的热变化具有附属影响，注射到焦炭床内以裂解挥发性有机复合物的、通过焦炭床的蒸汽运动可能导致改变的骤冷特性，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，形成的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内的热变化，有效地缩短焦化容器的寿命。

又例如，不均匀的沟道效应可能导致如下的骤冷特性，即剧烈地冷却焦炭塔和焦炭床的部分，同时产生在从焦炭塔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、液体和颗粒物质的爆炸。这些爆炸会是危险的。

图1示出一种类型的分配器或分配系统。尽管图1中所示的系统的简化可能是理想的，但允许对进入容器的加热的残留副产品流进行附加控制的系统也可能是理想的。具体来说，图1示出附接或联接到容器2(示出为焦炭塔)的分配器或分配系统的剖视立体图。容器2包括柱形侧壁支承体4和下部凸缘5。下部凸缘5还包括用于在其中接纳螺栓的多个螺栓孔7，以固定地将容器2联接到另一匹配的凸缘件，诸如联接到去头阀或中间筒组件(spool assembly)。联接到容器2的是副产品分配器6，示出为柱形管，该柱形管具有凸缘段和开口8，以允许入口6与容器2内部流体连接。当进料管线联接到入口6时，进料管线内的残留副产品可通过开口8被接收到入口6内、行进穿过入口6的管结构、并分配或配置在容器2内。由于入口进料部6不能以受控和可预期方式分配副产品，所以在容器2内可能存在显著量的不均匀热分布、热变化和不均匀的流动沟道效应。

图2示出另一种类型的分配器或分配系统。具体来说，图2示出附接或联接到容器2(示出为焦炭塔)的分配器或分配系统的立体图。容器2包括柱形侧壁支承体4和下部凸缘5。下部凸缘5还利用用于在其中接纳高强度螺栓的多个螺栓孔7以将容器2固定地联接到另一匹配的凸缘件9，诸如联接到去头阀或中间筒组件。联接到容器2的是彼此相对且同轴定位的示出为入口进料1的第一副产品分配器、和示出为入口进料3的第二副产品分配器。在延迟焦化期间，入口进料1和3中的每个均用于将副产品分配到容器2内。尽管增加另一分配器或入口进料有助于减轻与残留副产品涌入以上图1中的焦化容器相关的某些问题，但两个相对入口进料在这些问题上的弥补作用和益处仅是最小的。由于入口进料1和3不能以受控和可预期方式分配副产品，所以在容器2内仍可能存在显著量的不均匀热分布、热变化和不均匀的流动沟道效应。

图3示出本发明中心进料注射系统10的实施例。该所示系统包括筒20、可伸缩注射喷嘴14以及设计成在延迟焦化系统内运行的入口套管58。在某些实施例中，筒20包括柱形或锥形轴或支承体32，其具有侧壁34以及分别形成在轴32的每端的上部凸缘24和下部凸缘28。在典型的去头操作中，筒20定位在焦炭塔与去头阀之间的中间。焦炭塔可利用可配装并联接到筒20的上部凸缘24的匹配凸缘部分。同样地，也具有匹配凸缘部分的去头阀配装并联接到下部凸缘28。筒20还包括内部30和内部侧壁表面22。在某些设备中，焦炭塔可焊接到筒20，或利用通过多个螺栓孔36配装的多个螺栓而联接到筒20。同样，去头阀可焊接到筒20，或使用通过多个螺栓孔40配装的多个螺栓而联接到筒20。

中心进料系统10可包括入口套管58，该入口套管58用于将残留副产品送到可伸缩注射喷嘴14。入口套管58可包括凸缘部件60，该凸缘部件60允许入口套管58联接到进料管线112。当联接到进料管线112时，用于焦炭制造的诸如石油副产品之类的残留副产品可进入中心进料系统10。

在某些实施例中，可伸缩注射喷嘴14在处于如图3、图6和图7所示的打开位置时与入口套管58流体连通，允许残留石油副产品、蒸汽和/或骤冷流体流过入口套管58并进入可伸缩注射喷嘴14。当可伸缩注射喷嘴14处于打开位置时，可允许石油副产品、蒸汽和/或骤冷流体流过可伸缩注射喷嘴14、流出出口81并进入筒的内部30或容器内部。

在某些实施例中，可伸缩注射喷嘴14可被更改，以调节流动特性。在某些实施例中，可伸缩注射喷嘴14的直部分19可制造有内径与入口套管58的弯曲管段62相同的管道。或者，可伸缩注射喷嘴14的直部分19可制造有内径比入口套管58的弯曲管段62大或者小的管道。在某些实施例中，可伸缩注射喷嘴14的直部分19精确地适于配合弯曲管段62的椭圆形。注射喷嘴14的形状也可做成：当注射喷嘴41在打开位置对准以允许残留副产品流入容器时与弯曲管段62的轮廓无缝连续。在其它实施例中，可伸缩注射喷嘴14的出口81可构造成各种形状和尺寸。在某些实施例中，出口81包括椭圆形且直径至少与可伸缩注射喷嘴14的内部空腔88的横截面直径同样大，使得出口81允许残留副产品均匀流入筒20和容器，而不增加副产品流过中心进料系统10的阻力。

入口套管58可包括靠近进料管线112并用于将入口套管58连接到进料管线112的凸缘表面60，并还可包括用于将入口套管58连接到筒20的凸缘入口6的第二凸缘表面61。在某些实施例中，入口套管58设计成保持并可滑动地连接到可伸缩注射喷嘴14，允许注射喷嘴14从如图3中所示的打开位置移动到如图4中所示的缩回位置。入口套管58还可包括用于将入口套管58可操作地连接到致动器110的第三凸缘表面114。

入口套管58还用于从进料管线112接收残留副产品并如图所示从凸缘60延伸。在某些实施例中，入口套管58可一体形成有图3和图4中所示的弯曲约90°的弯曲管段62，或者具有不同形状的管段。例如，如图5、图6和图7所示，入口套管58可构造成形成有四通管段150。弯曲管段62或其它形状的管段也可设计成弯曲比图3或图4中所示显著多或显著少的量，以适于中心进料系统10安装到之前存在的炼焦器操作。例如，如果特定炼焦操作中的进料管线需要更钝或尖锐的角，可相应设计成形的管段62。在其它实施例中，成形管段62也可适于将石油副产品沿竖向轴线以及图3和图4中所示的水平弯曲改向。在其它实施例中，成形管段62可制造成包括一个以上的弯曲部，允许入口套管58顺着安装中心进料系统10所需的曲线路径。因而，成形管段62允许中心进料系统10制造成改进任何现有的除焦操作，灵活地允许根据本发明各实施例的中心进料注射系统有效地实施，且安装成本最低。

在某些实施例中，进料管线、入口58、成形管段62以及可伸缩注射喷嘴14中的每个在可伸缩注射喷嘴14处于打开位置时彼此流体连接。当注射系统10处于打开位置时，可允许残留副产品行进通过并最终沉积在筒20和所联接的焦炭塔内。在延迟焦化过程的各阶段，也可允许蒸汽、水或其它流体行进通过中心进料系统注射。

但是，当可伸缩注射喷嘴14处于如图4所示的缩回位置时，进料管线入口58和成形管段62可能保持与进料管线流体连接，但阻止残留副产品流过中心进料系统进入焦炭塔。当缩回时，在从容器内部切除焦炭时，系统10还可阻挡颗粒物质(例如焦炭精炼物)从容器进入系统10。

对于入口套管58来说也可利用替代的结构构造。图5、图6和图7中示出替代结构构造的某些实例。如图5所示，可利用结构上形成四通阀的入口套管58。如图5、图6和图7所示，中心进料注射系统10的某些实施例包括筒20、可伸缩注射喷嘴14、以及设计成在焦化系统内运行的入口套管58。入口套管58用于将残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体送到可伸缩注射喷嘴。入口套管58可包括凸缘部件60，该凸缘部件60允许入口套管联接到进料管线112。如图5所示，进料管线112可通过第二凸缘表面而联接到入口套管58，并还可包括用于连接到致动器110的第三凸缘表面114。

如前所述，可能实现入口套管58的结构形状的改变，以提供调节的流动特性和/或改善与残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体涌入焦化容器相关的问题。例如，可能改变热变化、不均匀流动沟道效应、不均匀骤冷特性和所经历的其它问题。此外，可控制中心进料系统本身内的热变化，同时允许熔融的烃进料流过中心进料系统10。图6示出中心进料系统10的实施例的剖视图。中心进料系统10可包括管道的各种构造，该管道允许融化的残留物、蒸汽或骤冷材料进料到焦化容器内。例如，中心进料系统10可包括可操作地连接到筒20和致动器110的成形四通管段150。图6中所示的可伸缩注射喷嘴处于打开位置，其中可伸缩注射喷嘴14延伸到筒20的内部30。入口套管58优选地包括靠近进料管线112并用于将入口套管58连接到进料管线112的凸缘表面60，并还可包括用于将入口套管58连接到筒20的凸缘入口6的第二凸缘表面61。入口套管58还可包括设计成将入口套管58连接到致动器110的凸缘表面的第三凸缘表面114。在某些实施例中，入口套管58设计成保持并可滑动地连接到可伸缩注射喷嘴14，允许注射喷嘴14从如图6中所示的打开位置移动到缩回位置。入口套管58用于从进料管线112接纳残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体。由于中心进料系统10本身的平衡对称性，某些实施例利用图5、图6和图7中所示的成形四通管段150来调节整个中心进料系统10的热梯度。

调节中心进料系统10本身内的热梯度减少了与中心进料系统10相关部件的附属磨损。例如，中心进料系统10的另一些实施例可构造成利用如下的管系统，该管系统的构造被设计成控制残留物、蒸汽和/或骤冷材料通过进料系统10的流动。因而，尽管图6中示出四通管系统，但也考虑了先前图3和图4中示出的弯曲管段及图1和图2中示出的直管段、以及允许熔融的残留物、蒸汽和/或骤冷流体被进给到焦化容器内的其它管构造。

中心进料系统10可由规定的管道或铸造材料构成，以按要求承受和输送高温、高压残留副产品。根据特定的最终用途且根据系统要求规定可使用其它尺寸和材料。实际上，尽管尤其适用于延迟焦化过程，但本发明也可用于其它制造领域，需要由不同材料构造的每个领域。

参照图3，当残留副产品从进料管线112进入中心进料系统10的入口套管58时，其以高温高速的状态进入。因此，残留副产品行进通过成形管段62。残留副产品进入成形管段62并遇到可伸缩注射喷嘴14的入口80。残留副产品从入口80行进通过可伸缩注射喷嘴14、并离开出口81。

在某些实施例中，可对注射位置以及引入筒和/或容器内部的残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的流动进行控制。例如，可控制相对于筒的引入角度。又例如，当残留副产品进入筒20内部30和/或容器时，其沿优选地包括竖向分量的方向在筒20中心附近进入。在其它实施例中，残留副产品从除了筒20中心之外的、包括筒本身的内部表面30附近的位置进入筒20的内部30。又例如，如特定系统的所期望的流动沟道效应所要求的，中心进料系统10可用于将副产品、蒸汽和/或骤冷流体注射到筒和/或容器内，包括竖向方向分量或任何其它所要求的角度。

对注射位置和注射角度进行控制可能是理想的。例如，可利用到筒20的内部30的中心内的进料来确保筒和焦化容器的侧壁暴露于副产品的持续流动。又例如，熔融的残留副产品从注射喷嘴14的受控的流动可能确保暴露于熔融残留副产品在筒20和容器内部的整个表面面积上是持续的，从而减少与重复热循环相关的潜在不利影响。又例如，熔融残留副产品从注射喷嘴14的受控流动可确保对流动沟道效应模式的控制。又例如，可对骤冷特性和去除来自焦炭床的挥发性有机复合物进行控制。此外，可改善与焦炭床内热点相关的问题。

参照5、图6和图7，当残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体从进料管线112进入中心进料系统10的入口套管58时，残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体可经由入口套管58行进通过成形的四通管段150、进入可伸缩注射喷嘴的入口80。残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体可从入口80行进到可伸缩注射喷嘴14并离开出口81。可控制残留副产品进入筒和/或容器的流动。例如，在某些实施例中，当残留副产品进入筒20内部30和/或容器时，其沿优选地包括竖向分量的方向在筒20中心附近进入。在其它实施例中，残留副产品从除了筒20中心之外的、包括筒管本身的内部表面30附近的位置进入筒20的内部30。在某些实施例中，残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体以相对于筒的一定角度被引入筒内部和/或容器是可以控制的。例如，如特定系统的所要求的流动沟道效应所要求的，中心进料系统10可用于将副产品、蒸汽和/或骤冷流体注射到筒和/或容器内，包括竖向方向分量或任何其它所要求的角度。在某些实施例中，当残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体进入筒20的内部30和/或焦化容器时，其在筒20中心附近并沿平行于焦炭塔本身的竖向轴线的方向进入。

参照图5、图6和图7，在某些实施例中，可控制残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体到筒和/或容器的流动。例如，可沿包括竖向分量的方向将残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体分配到筒20内，有效地控制残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体到筒管和/或容器内的注射。例如，沿包括竖向分量的方向将熔融残留物注射到筒和/或容器内可以在筒20和/或容器的整个内表面上产生一致的模式，而不是如在其它设计中发现的以垂直或大致垂直方式仅撞击内部侧壁表面22。此外，由本发明的注射喷嘴14进行的控制能够影响与采用熔融残留物、蒸汽和/或骤冷流体填充容器相关的其它特性。例如，当控制熔融的残留物、蒸汽和/或骤冷流体进入容器的注射模式和方向时，可显著减少和控制在骤冷之后不均匀的流动沟道效应和保留在焦炭床内的热点。几乎竖向或部分竖向的分配可能直接由中心进料系统10的定位、可伸缩注射喷嘴14的内部空腔82的弯曲段的角度和/或中心进料系统10内部结构障碍元件的存在而导致。因而，当残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体穿过可伸缩注射喷嘴14、进入并穿过入口80并离开出口81时，可通过利用可伸缩注射喷嘴14的不同长度、通过规定内部空腔82的弯曲段的弯曲角度或通过将障碍流动控制元件引入中心进料系统10内部来控制残留副产品进入筒20的角度。

可伸缩注射喷嘴的出口81可包括各种构造。图9、图10和图11示出替代性出口81的立体图。如图9所示，出口81包括两个开口120，两个开口中的每个包括锥形套环125。与两个开口120中的每个相关的锥形套环125可设计成具有替代的结构构造。如图9所示，第一锥形套环126可延伸到注射喷嘴14的内部空腔88内小于第二锥形套环127的距离。因而，改变入口开口81的形状、利用套环或其它结构流动控制结构、更改套环或其它流动控制结构的形状可影响残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体通过可伸缩注射喷嘴14的流动并共同伴随地影响残留副产品、蒸汽和骤冷流体进入容器和筒的流动。如图9所示，每个套环可包括套环出口128、套环入口130以及套环体132。套环入口130、套环出口128以及套环本体132中的每个可在结构上更改，以适于控制残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体通过中心进料系统的流动。

此外，可伸缩注射喷嘴14的出口81可配装有流动控制装置。在某些实施例中，在出口81处包括一系列孔或穿孔的流动控制装置可用于改变来自出口的熔融残留物的流动。例如，流动控制装置可用于更改来自出口的熔融残留物的流动的层流特性。类似地，流动控制装置可用在中心进料系统10的各个位置，以改变熔融残留物通过中心进料系统10的流动。例如，可利用一个或多个流动控制装置来以理想方式更改残留物、蒸汽和/或骤冷流体通过系统的流动的层流特性，或改变通过中心进料系统10的特性。

在某些实施例中，残留副产品离开出口81，该出口81在结构上已被更改成实现对残留副产品通过中心进料系统并进入焦化容器的流动的控制。在某些实施例中，残留副产品沿包括竖向分量的方向离开注射喷嘴14。在某些实施例中，残留副产品以相对于侧壁22上的进入点成90°角的方式离开出口81。同样，并不朝向容器或筒20的相对侧引导残留副产品。或者，注射系统10可设计成以相对于侧壁22上进入点约85°、80°、75°、70°、65°、60°、55°、50°、45°、40°、或者35°的角度将熔融残留物、蒸汽和/或骤冷流体引入容器。或者，注射系统10可设计成以相对于侧壁22上进入点约95°、100°、105°、110°、115°、120°、125°、130°、135°、140°、或者145°的角度将熔融残留物、蒸汽和/或骤冷流体引入容器。

在某些实施例中，内部空腔82的弯曲段的特定角度和可伸缩注射喷嘴14的长度可根据系统要求和材料正沉积的容器的大小和尺寸而变化。在优选实施例中，内部空腔82的弯曲段包括0°至90°之间的角度，与特定焦化容器内所要求的角度范围相一致。在某些实施例中，内部空腔82的弯曲段在60°至90°之间，有效地产生离开出口81的残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的竖直或几乎竖直的喷射，以所要求的方式填充到筒20和容器。或者，实施例可利用内部空腔82的在相对于筒20的入口点30°至60°之间的弯曲段，产生残留副产品进入筒20和焦炭容器的大致竖直喷射。

在某些实施例中，可使用较短的可伸缩注射喷嘴14。此外，较短可伸缩注射喷嘴14可与内部空腔82的弯曲段结合使用，使得可伸缩注射喷嘴的缩短长度与内部空腔82的弯曲段联接，该弯曲段具有设计成将残留副产品喷射到焦炭塔内部所要求点的角度。或者，某些实施例利用较长可伸缩注射喷嘴14，将可伸缩注射喷嘴14的出口81直接放入筒20的中心或者甚至延伸超过筒20的中心。较长可伸缩喷嘴可与内部空腔82的弯曲段内的较竖直的弯曲部协作使用，使得残留副产品在容器和筒20的中心处或中心附近直接输送，或输送至筒20内部内所要求的点，以控制残留副产品、蒸气和/或骤冷流体进入筒20和/或容器的流动。

图3和图4例如示出本发明的实施例，其中利用了可伸缩注射喷嘴14的长度不足的一段，使可伸缩喷嘴14的出口81延伸到筒20的中心。根据控制残留副产品的流动和对于筒和容器的附属填充的要求，可适当调整内部空腔82的弯曲段的角度，以形成正在以所要求的进入角和速度被推入容器的残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的喷射。同样，实施例还可包括对可伸缩注射喷嘴14的内部空腔82的弯曲段使用不同的角度，并且另外使用可伸缩注射喷嘴14的直部分19的各种长度来确保实施对残留物流动的所要求的控制。

此外，某些实施例改变内部空腔82的弯曲段的角度以及可伸缩注射喷嘴14的直部分19的长度两者，以适应泵送到可伸缩注射喷嘴14的残留副产品的粘度、速度和温度梯度。

插入套管58和可伸缩注射喷嘴14可包括均一的横截面面积和/或内径，或可包括变化的横截面面积或直径。将中心进料系统10设计成包括变化的横截面面积或直径允许了中心进料系统10提供并适应通过系统输送的残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的变化的量和速度，并有助于控制残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体送到筒20内的流动。

可伸缩注射喷嘴14的出口81也可构造成椭圆型设计，从而在材料从出口81进入筒20和容器时适应材料。在各实施例中，出口81的形状可更改，以适应正穿过可伸缩注射喷嘴14的各种速度和粘度和材料类型。此外，开口的形状和大小可更改，以控制从可伸缩注射喷嘴的出口81射出的材料和/或流体的喷射模式和流动特性。例如，较大的出口81可用于降低离开可伸缩注射喷嘴14的残留副产品材料的速度。在其它实施例中，较小的出口81可用于产生进入筒20和容器的较高速度的残留副产品流。这样，可控制从可伸缩注射喷嘴14喷射的熔融残留副产品的模式，这增加了容器和筒的寿命、提高了安全性、提高了挥发性有机化合物的产量并有效地减少了用于维护和维修所必须的停机时间量。

图4示出筒20和处于缩回位置的中心进料系统10的剖视图。在延迟焦化过程期间，将残留副产品馈送到筒20和容器内，直到容器完全或几乎充满为止。一旦已将所要求水平的残留材料馈送到容器内，则残留副产品流可与蒸汽混合，使得残留副产品和蒸汽同时流入容器，可改变残留副产品和蒸汽的比率，以增加挥发性有机化合物的产量或产生其它所要求的效果。

此外，在特定容器填充时，蒸汽的量相对于残留副产品的量可随时间而增加或减小。一旦容器充满，则可停止残留副产品的流动。在典型的现有技术除焦过程中，容器接着用水骤冷，从而有效地冷却和硬化残留副产品。根据本发明的某些实施例，入口套管58和可伸缩注射喷嘴14可用于将蒸汽和/或水泵送到筒20和容器内，有效地清除入口套管58和可伸缩注射喷嘴14的任何残余残留副产品和/或允许骤冷容器和其内容物。这有效地清洗入口套管58和可伸缩注射喷嘴14，并同时骤冷容器，减少用于骤冷容器的时间和水的量。在优选实施例中，一旦入口套管和可伸缩注射喷嘴14已用蒸汽和/或水清洗，则可伸缩注射喷嘴14可如图4所示缩回。

根据本发明的各实施例，可利用使可伸缩注射喷嘴14缩回的各种方法。在某些实施例中，致动器110可联接到可伸缩注射喷嘴的第一端86。致动器110可用于对可伸缩注射喷嘴14施力，有效地从筒30内部缩回可伸缩注射喷嘴14。如图4所示，然后可伸缩注射喷嘴14的第二端85有效地形成筒20的内表面壁22的一部分。在填充、骤冷容器之后且清除入口套管和可伸缩注射喷嘴14之后，缩回注射喷嘴14允许随后利用现有技术中已知的各种技术之一从焦化容器去除硬化含碳物质，而没有焦炭细粒或其它颗粒物质阻塞中心进料系统的风险。

通常，利用高压水钻从容器内部切除硬化含碳材料。当从容器内部切除固体含碳材料时，固体含碳材料通过容器底部的端口掉出、穿过筒20的内部30而到达通常称为斜槽的容器下方的区域，在这里含碳材料被收集和废弃或被用于随后的目的。

延迟焦化的过程，且特别地是将残留副产品从进料源引导到入口并允许残留副产品分配或配置在容器内的步骤包括利用分配器，分配器用于将副产品配置或引导到容器内。

当进料管线联接到入口6时，进料管线内的残留副产品通过开口8被接收到入口6内、行进穿过入口6的管结构、并分配或配置在容器2内。在填充循环期间和/或一旦容器充满，则蒸汽可通过入口系统管路输送到容器内。蒸汽清洁入口系统10并除去有价值的烃副产品的焦炭，允许这些焦炭通过上方进料管线排出，焦炭通常在上方进料管线处通到分馏器。一旦将所有有价值烃副产品从容器内的焦炭残留物除去，则将蒸汽泵送到容器内并通过出口释放到排气(blowdown)回收区域，直到容器和其内容物的焦炭塔温度达到约500℉。此后通常将水通过入口系统泵送到容器内并释放到排气区域，直到容器的内容物达到约200℉为止。一旦骤冷，则去头阀打开，且开始从容器内部切割焦炭的过程。

当从容器内部切去焦炭时，图1中所示的简单设计可能产生问题。因为入口6在简单系统中保持打开，所以允许焦炭细粒和颗粒物质积聚在入口系统内，有效地阻塞入口系统。为了减轻阻塞问题，某些操作允许水在整个切割过程期间流过入口系统，以确保入口系统保持不被阻塞。在某些操作中，在切割过程期间通过入口系统泵送每小时400-1000加仑的水以确保入口系统保持不被阻塞。

因为中心进料系统的某些实施例利用如图3至图7所示的可伸缩注射喷嘴，因而当固体含碳颗粒从容器降落到下方的槽时，可伸缩注射喷嘴并不暴露于固体含碳颗粒，从而有效地减轻如果允许保持暴露于降落的固体含碳物质会对注射喷嘴造成的阻塞和/或损坏。替代性地，本发明考虑了利用具有可滑动外壳的固定注射喷嘴，可滑动外壳可用于在加热循环之后但在容器除焦之前盖住固定注射喷嘴的出口81。替代性地，本发明考虑了利用连接到致动器的注射喷嘴，一旦容器已被残留副产品填充到所要求的水平，则致动器会对注射喷嘴施加扭力，使得注射喷嘴的出口81朝下，从而减少固体含碳材料涌入并阻塞注射喷嘴的几率，而无需必须有效地将喷嘴本身从筒20内部30缩回。但是，在优选实施例中，且如图3和图4所示，利用可伸缩注射喷嘴14。

除了有效地密封筒20的入口6，可伸缩注射喷嘴14还密封弯曲管段63内的开口，堵塞来自入口进料3的物质和/或流体的流动。一旦通过本领域中使用的装置已从容器内部去除固体含碳材料，则容器是干净的并准备好填充另外的残留副产品。在所要求的时间上，可伸缩注射喷嘴接着移动到如图3和5至图7所示的打开位置，重新打开从入口套管58、通过入口80、通过可伸缩喷嘴14并到达出口81的通道，允许残留副产品被泵送到容器内的后续循环。这样，可重复完成从焦化容器填充、骤冷和去除固体含碳材料的过程，且对延迟焦化单元系统的焦化容器和筒管的损坏最小。

图8示出注射喷嘴的剖切图，该注射喷嘴可以是可伸缩注射喷嘴14。如根据本发明的某些实施例所利用的，所示可伸缩注射喷嘴包括可伸缩注射喷嘴的第一端86、内部帽83、内部空腔88、内部空腔的直段84、内部空腔的弯曲段82、可伸缩注射喷嘴的第二端85以及可伸缩注射喷嘴的直段19。在优选实施例中，可伸缩注射喷嘴14如所示那样构造，以允许整个可伸缩注射喷嘴14与入口套管58的直部分可滑动地接合、使入口80与入口套管58对准、并使可伸缩注射喷嘴14的出口81暴露于容器内部，从而有效地允许残留副产品从出口81通过入口套管58和可伸缩注射喷嘴14流入容器。如上文所指出的，内部空腔82的弯曲段的角度可更改，以按要求调整进入容器的残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的流动特性。此外，出口81的形状和大小可根据要求更改，以产生进入容器的残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的所要求的流动模式。此外，可按要求更改可伸缩注射喷嘴14的直段19的长度和直径，以产生通过注射喷组14本身并进入筒30和容器内部的残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的所要求的流动。

可伸缩注射喷嘴的第一端86可构造成提供到致动装置的联接，允许可伸缩注射喷嘴14可互换地移动到打开位置或缩回位置，以允许容器的后续焦化循环和除焦循环。本发明考虑了各种致动装置。例如，可根据本发明的各实施例利用电致动装置、液压致动装置、气动致动装置和手动致动装置。本领域的技术人员会理解，其它致动装置也是可用的，并可与本发明结合使用以实现对注射喷嘴14本身的打开和缩回的所要求的控制。

本发明考虑可伸缩注射喷嘴14的形状将符合入口套管的内部空腔。尽管示出具有图3至图7中的圆形横截面，但考虑了入口套管58内部的横截面形状和可伸缩注射喷嘴14本身的伴随形状可以不是圆形。例如，可伸缩注射喷嘴可构造成具有椭圆横截面。改变可伸缩注射喷嘴14的横截面的形状以改变残留副产品的流动特性和注射模式可以是所希望的。不同的流动一致性和速度可能进一步要求可伸缩注射喷嘴14的内部空腔88以及入口套管58的内部空腔88构造成在可伸缩注射喷嘴14的直部分19的整个长度具有完全不同的横截面。例如，在某些实施例中，要求使用如图所示的大致圆筒形和直的内部空腔88，而在另一些实施例中，要求内部空腔88的内径沿可伸缩注射喷嘴14的直部分19的长度从可伸缩注射喷嘴的第一端85向可伸缩注射喷嘴14的第二端86逐渐减小或增加，从而当残留副产品流过可伸缩注射喷嘴14时有效地减小或增加施加到残留副产品的阻力。

如前文所述，入口80和出口81的大小和形状可改变成使入口80符合入口套管58在弯曲管段63处的内部形状(本例就是这样)，从而允许残留副产品流动通过入口套管58和注射喷嘴14，而不会遇到阻碍性结构件的阻力。

图6、图7和图9各示出注射喷嘴14的某些实施例。所示的可伸缩注射喷嘴14可包括伸缩喷嘴的第一端86、内部帽83、内部空腔88、内部空腔的直段84、可伸缩注射喷嘴的第二端85、至少一个开口120以及在某些实施例中的多个开口120、锥形套环125，其中锥形套环包括各种构件，所述各种构件包括套环出口128、套环入口130以及套环体132。在某些实施例中，可伸缩注射喷嘴14如所示那样构造，以允许整个可伸缩注射喷嘴14与入口套管58的直部分可滑动地接合、使入口80与入口套管58对准、并使可伸缩注射喷嘴14的出口81暴露于容器内部，有效地允许残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体从出口81通过入口套管58和可伸缩注射喷嘴14流入容器。

如前文所指出的，多个开口和套环或其它流动控制装置的使用可用于按要求产生进入容器的残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的所要求的流动模式。如图6、图7和图9所示，本发明的各实施例可利用以线性方式设置在可伸缩注射喷嘴14顶部上的两个出口81，允许残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体向上或以其它所要求的角度喷射到容器内。如图所示，锥形套环125的使用也可用于改变流动模式。或者，如图10所示，套环出口128可与非锥形的套环体132结合使用。

如图6和图7所示，可伸缩注射喷嘴的第一端86可构造成提供与致动装置的联接，允许可伸缩注射喷嘴14可互换地在打开位置和缩回位置之间移动，以允许后续的对于容器的焦化和除焦循环。本发明考虑了各种致动装置。如前文所指出的，所考虑的致动器的实例包括电的、液压的、气动的和手动的致动装置或结构。

可伸缩注射喷嘴14可构造成符合入口套管的内部空腔。如图6和图7所示，可伸缩注射喷嘴设计成具有圆形横截面，并如图所示与具有圆形横截面的套环出口128以及具有圆形横截面的套环体结合使用。尽管可伸缩注射喷嘴14的这些例举的构成元件中的每个示出具有圆形横截面，但考虑了可以利用替代的横截面形状。例如，套环出口128和套环体132可构造成具有椭圆形横截面。改变可伸缩注射喷嘴14、内部空腔88、内部空腔的直段84、锥形或非锥形的套环125、套环入口130和套环体132的横截面的形状可能是改变残留副产品的流动特性和注射模式所要求的。不同的流动一致性和速度可进一步要求可伸缩喷嘴14的各例举的构成元件在该部分的整个长度上具有完全不同的横截面。例如，如图6和图7所示，内部空腔88具有当残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体从可伸缩注射喷嘴的第一端86向可伸缩注射喷嘴的第二端85流动时改变的横截面。利用多个套环出口基本上使可伸缩注射喷嘴14的内部空腔88的横截面呈锥形。

不同的流动一致性和速度可进一步要求可伸缩注射喷嘴的各构成元件构造成利用不同的横截面形状。例如，如图6和图7所示，锥形套环入口130构造有椭圆形横截面形状，而套环体本身构造有圆形横截面形状。因而，在某些实施例中，要求使用如图1至图5所示的大致柱形和/或直的内部空腔88，而在另一些实施例中，可能希望内部空腔88的内径沿可伸缩注射喷嘴14的直部分19从可伸缩注射喷嘴的第一端85向可伸缩注射喷嘴14的第二端86逐渐减小或增加，当残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体流过可伸缩注射喷嘴14时有效地减小或增加施加到残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的阻力。

如上文所述，入口80、130以及出口81、128的大小和形状可改变成使入口80、130符合入口套管58的内部形状，从而允许残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体流动通过入口套管58和注射喷嘴14，而不会遇到阻碍性结构件的阻力。或者，可利用阻碍性结构件或流动控制结构来改变残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体通过可伸缩注射喷嘴14进入容器内部的流动模式。如图6、图7、图9、图10和图11所示，考虑了各种阻碍性特征。

如图6、图7和图9所示，使用伸入可伸缩注射喷嘴的内部空腔88的锥形套环用于同时改变可伸缩注射喷嘴14本身的内部空腔88的横截面形状并控制进入容器内部的残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的流动路径。或者，可利用非锥形套环134。

如图10所示，可利用各种套环形状和套环相对于可伸缩注射喷嘴的内部空腔88的角度。例如，在各图中所示的套环相对于可伸缩注射喷嘴14的内部空腔的直段84以直角设置。但是，考虑了套环可以相对于内部空腔的直段84以直角之外的某个角度设置。例如，考虑到了，套环可与图5所示的实施例结合使用，使得套环以相对于副产品通过内部空腔直段84的流动成钝角或锐角设置。

除了改变套环体132相对于通过内部空腔的直段84的流体流动设置的角度之外，还考虑了可利用套环出口的各种形状。如图10中所示，可利用套环出口128的替代横截面，以改变残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体的流动特性和注射模式。此外，如图10和图11所示，套环出口128和套环体132的角度可关于其相对于焦炭塔中心线或焦炭塔轴线的位置而改变。

也可利用替代性阻碍性元件和流动控制结构。例如，图11a示出使用多个出口138，每个出口可通过用套环125、134，套环出口128，套环入口130和套环体132相联接。或者，多个出口138可与单个套环关联，或可包括用于单个套环的出口并与单个套环125、134以及套环体132关联，使得残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体通过可伸缩注射喷嘴的流动被引导通过单个套环体132但从多个出口138喷射到容器内。

又例如，图11b示出使用挡板140作为比喷嘴开口81更靠近可缩回注射喷嘴第一端86放置的阻碍性元件。因而，挡板140或多个挡板140可用于改变残留副产品、蒸汽和/或骤冷流体从出口81的流动特性和注射模式。各种形式的出口81可与挡板140结合使用，且考虑到了，本文讨论的每个出口81设计可与挡板140或多个挡板140结合使用。

应当注意，本发明的中心进料系统10和分配系统可用于焦炭塔或直接联接到焦炭塔，而不使用筒20部分。在该实施例中，中心进料系统10和系统如上所述作用，仅残留副产品将直接分配到焦炭塔内。

在不脱离本发明的精神或实质特征的前提下，本发明可实施成其它特定形式。上述实施例在所有方面都将被理解成仅仅是示例性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求书而不是前面的说明书来限定。所有落入权利要求书等同物的含义和范围内的改变都将包含在权利要求书的范围之内。

Claims (21)

1.一种中心进料系统，包括：

可伸缩注射喷嘴，所述注射喷嘴延伸到储存容器和筒中的一个内，以将残留副产品引入到所述储存容器内。

2.如权利要求1所述的中心进料系统，其特征在于，还包括一个出口或多个出口。

3.如权利要求1所述的中心进料系统，其特征在于，还包括两个出口。

4.如权利要求1所述的中心进料系统，其特征在于，还包括流体阻碍装置。

5.如权利要求4所述的中心进料系统，其特征在于，所述流体阻碍装置选自下列构成的组：锥形套环、挡板、非锥形套环以及套环体。

6.如权利要求5所述的中心进料系统，其特征在于，所述锥形套环包括锥形套环的入口、套环体和套环出口。

7.如权利要求5所述的中心进料系统，其特征在于，所述非锥形套环体包括锥形套环的入口、套环体和套环出口。

8.如权利要求4所述的中心进料系统，其特征在于，所述流体阻碍装置包括具有多个孔的出口。

9.如权利要求1所述的中心进料系统，其特征在于，还包括：入口套管，所述入口套管联接到所述储存容器并与所述可伸缩注射喷嘴能滑动接合，由此所述可伸缩注射喷嘴能离开所述筒和所述炼焦塔的主体之一而缩回到所述入口套管内。

10.如权利要求9所述的中心进料系统，其特征在于，所述入口套管包括用于联接到入口进料管线的第一凸缘表面以及连接到所述储存容器的第二凸缘表面。

11.如权利要求9所述的中心进料系统，其特征在于，所述入口套管包括成形四通管段和弯曲管段中的一个。

12.如权利要求1所述的中心进料系统，其特征在于，所述可伸缩注射喷嘴是大致柱形形状。

13.如权利要求1所述的中心进料系统，其特征在于，所述可伸缩喷嘴包括第一端和第二端，所述第一端联接到致动器，且所述第二端构造成在缩回时形成所述储存容器的内壁表面的一部分。

14.如权利要求9所述的中心进料系统，其特征在于，所述可伸缩注射喷嘴和所述入口套管中的一个包括变化的横截面面积。

15.如权利要求9所述的中心进料系统，其特征在于，所述可伸缩注射喷嘴和所述入口套管中的一个包括相等的横截面面积。

16.如权利要求1所述的中心进料系统，其特征在于，所述储存容器是焦炭塔。

17.如权利要求1所述的中心进料系统，其特征在于，所述储存容器是将至少两个带凸缘部件联接在一起的筒。

18.如权利要求9所述的中心进料系统，其特征在于，所述入口套管和所述可伸缩注射喷嘴之一包括沿其跨度范围变化的横截面面积，从而提供和适应所述残留副产品的变化的体积。

19.如权利要求1所述的中心进料系统，其特征在于，所述残留副产品以选自如下组的角度分配到所述储存容器内：0°至90°之间的角度、约20°至30°之间的角度、约30°至60°之间的角度、以及约60°至90°之间的角度。

20.一种用在延迟焦化系统中的中心进料注射系统；所述中心进料注射系统包括：

筒，所述筒能配装到焦炭塔和去头阀；以及

中心进料系统，所述中心进料系统联接到所述筒，所述中心进料系统包括：

可伸缩注射喷嘴，所述可伸缩注射喷嘴向内延伸到所述筒与所述焦炭塔之一内；以及

入口套管，所述入口套管联接到所述筒和所述焦炭塔之一并与所述可伸缩注射喷嘴能滑动接合，由此所述可伸缩喷嘴能离开所述焦炭塔和筒之一而缩回到所述入口套管内。

21.一种延迟焦化系统，包括：

进料源，所述进料源能够将石油副产品送到延迟焦化系统；

储存容器；

去头阀；

中心进料注射系统，所述中心进料注射系统与所述储存容器一起操作，所述中心进料注射系统包括：

筒，所述筒能配装到所述储存容器与所述去头阀之间的中间位置；

中心进料系统，所述中心进料系统联接到所述筒，所述中心进料系统包括：

延伸到所述筒内的可伸缩注射喷嘴。

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