DE1277194B - Vorrichtung zur hydromechanischen Zerkleinerung des durch fortgesetztes Kracken von Erdoelrueckstaenden in einer Verkokungskammer gebildeten Kokskuchens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

ClOb

Deutsche KI.: 10 a -16/02

Nummer: 1277 194

Aktenzeichen: P 12 77 194.7-45 (M 65833)

Anmeldetag: 6. Juli 1965

Auslegetag: 12. September 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur hydromechanischen Zerkleinerung des durch fortgesetztes Kracken von Erdölrückständen in einer Verkokungskammer gebildeten Kokskuchens.

Die für die Kokszerkleinerung zwecks Entleerung und Gewinnung aus den Verkokungskammern der Erdölrückstände bekannten Verfahren bestehen in der Benutzung eines Wasserstrahles, der eine genügend große Energie zum Schneiden und Zerbrechen der Koksmasse besitzt, die nachher zur Ablagerungsstelle geleitet wird. Infolge der Form und der Abmessungen der Kokskammer geschieht die Koksentladung gleichzeitig mit dem Koksschneiden und der Kokszerkleinerung und nur über ihrem Boden. Darum wird der Arbeitsvorgang in mindestens zwei Phasen durchgeführt: eine Phase der Durchbohrung, bei welcher in die Koksmasse ein mit der Längsachse der Kokskammer übereinstimmender Zentralschacht getrieben wird, durch welche an den Boden der Masse die Zerkleinerungsvorrichtung eingeführt ao wird, und eine eigentliche Schneidphase der Schichten, nach welcher die zerkleinerte Koksmasse durch die Entladungsöffnung entladen wird. Der Durchbohrungsvorgang wird entweder mechanisch mittels Ausrüstungen und Vorrichtungen, wie sie beim eigentlichen Bohren benutzt werden, oder hydromechanisch bzw. hydrodynamisch durchgeführt, ebenso wie in der Schneid- und Zerkleinerungsphase, und zwar — durch die Form der Kokskammer bedingt — nur mittels eines schneidenden Wasser-Strahles. Die Durchbohrungsgeschwindigkeit und überhaupt die des hydrodynamischen Schneidens hängt vom Widerstand und Härtegrad der Koksmasse ab, der, wie bekannt, sehr verschieden und von einer Schicht zur anderen unterschiedlich ist.

Es ist eine Anlage für hydrodynamische Zerkleinerung bekannt, mittels welcher die Koksgewinnung aus den Kokskammern in drei Phasen durchgeführt wird, wobei die Zwischenphase aus einer mechanischen Glattbohroperation besteht, um die anfängliehe Durchbohrung zu erweitern, welcher eine Endphase der hydraulischen Zerkleinerung nachfolgt. Diese Endphase wird durch Wasserstrahlen, die von mehreren Düsen ausgesendet werden und deren Stellung und Schneidwinkel abhängig von den mechanischen Eigenschaften des Kokses geregelt werden müssen, ausgeführt. Der Hauptnachteil dieser Anlage besteht darin, daß der hydrodynamische Wirkungsgrad der schneidenden Wasserstrahlen unbefriedigend ist und diese Anlage die Benutzung eines Wasserstroms von sehr hohem Druck benötigt.

Ein anderer Nachteil dieser Anlage besteht in der Vorrichtung zur hydromechanischen
Zerkleinerung des durch fortgesetztes Kracken
von Erdölrückständen in einer
Verkokungskammer gebildeten Kokskuchens

Anmelder:

Ministerul Industriei Petrolului si Chimiei,
Bukarest

Vertreter:

Dr. D. Thomsen

und Dipl.-Ing. H. Tiedtke, Patentanwälte,

8000 München 2, Tal 33

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Nicolai Petrescu,
Dipl.-Ing. Gheorghe Scripcaru,
Ploesti (Rumänien)

Beanspruchte Priorität:

Rumänien vom 27. Juli 1964 (48 280)

erhöhten Zahl der Arbeitsphasen, was außer zu einer Erhöhung des Energieverbrauchs auch zur Senkung der Leistungsfähigkeit der Anlage führt.

Es ist ferner eine Anlage bekannt, die die Durchbohrung und die hydrodynamische Zerkleinerung der Koksmasse mit einer einzigen Zerkleinerungsvorrichtung ausführt, die in zwei Stufen arbeitet, abhängig von dem Druck der Flüssigkeit. Die Vorrichtung ist für diesen Zweck mit einem Leitorgan versehen, das die Flüssigkeit zwei verschiedenen Düsenarten zuführt und mehrere Ventilschieber aufweist. Der Flüssigkeitsstrom, der zu den Sehneid-

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düsen geleitet wird, wjrd zwecks Erhöhung des Wirkungsgrades des Schneidsträhles auch durch ein Wirbelstromberuhigungsorgan geführt, das aus zwei konzentrischen Röhren besteht, die über die ganze Länge durch kreuzwejse angeordnete Lamellen in je vier Längsabteilungen geteilt sind.

'Der Nachteil dieser Anlage besteht in den Druckverlusten, die durch die. in den Leitungs- und Beruhigungsorganen des Flüssigkeitsstroms entstandenen Reibungen verursacht 'sind und für deren Kompensierung sowie um einen wirksamen Schneidstrahl zu erlangen, eine unwirtschaftliche Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks notwendig wird.

Ein gemeinsamer Nachteil der erwähnten Anlagen besteht in der begrenzten Regelungsmöglichkeit der Translations- und Rotationsgeschwindigkeiten der Schneidvorrichtungen mit Bezug auf den Widerstand und Härtegrad, der Koksschichten; die ungenaue Regelung dieser Bewegungen ist die Ursache eines unnötigen Energieverbrauchs.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zu schaffen, die bessere Möglichkeiten für die Feinregelung der Translations- und der Drehgeschwindigkeit erlaubt.

eine Verteilerkammer vorgesehen, von welcher der Wasserstrom in die, in Strömungsrichtung gesehen, vor den Düsen angeordneten Drosselelemente geleitet ist, wobei jedes Drosselelement aus einem koaxial mit den Düsen angeordneten zentralen Drosselrohr besteht, welches in einer zylindrischen Muffe durch eine Anzahl von Stützlamellen gehalten ist, welche eine Wirbelbildung des gedrosselten Strahles verhindern.

In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels schematisch veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 das Schema der hydromechanischen Zerkleinerung, -

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die hydrodynamische Bohrvorrichtung und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch die hydrodynamische Schneidvorrichtung, wobei unterhalb der Schneidvorrichtung zwei Querschnitte durch die bei dieser erfindungsgemäß verwendeten Drosselelemente dargestellt sind.

Gemäß der Erfindung besteht die Anlage aus einer hydraulischen Hochdruckpumpe1, die den für die Durchbohrung und das Schneiden benötigten Was-

Diese Aufgabe ist-dadurch gelöst, daß die Bohr- 25 sersträhl durch eine Leitung 2 und einen biegsamen vorrichtung neben den Düsen noch Schneidlamellen Schlauch 3 einer Bohrstange 4 zuführt, an deren aufweist, welche samt den Düsen durch eine im Ende je nach der Arbeitsphase eine Durchbohrungs-Wasserstrom zu den Düsen angeordnete Axialturbine vorrichtung, wie in F i g. 2 dargestellt, oder eine in Rotation versetzt werden, daß ferner die Schneid- Schneidvorrichtung, wie in Fig. 3 dargestellt, aufvorrichtung in Strömüngsrichtung vor ihren Düsen 30 gesetzt werden.

zum Austritt von Wasser angeordnete Drosselele- ' Die senkrechte Verschiebung der Durchbohrung mente aufweist und daß schließlich ein hydraulisches Getriebe für die Höhenverstellung der Bohrstange während des Bohrungs- und während des Schneidvorganges sowie ein weiteres hydraulisches Getriebe 35 zur Drehung der Bohrstange während des Schneidvorgangs vorgesehen sind, wodurch die entsprechenden Bewegungen der Bohrstange und damit auch der Bohr- bzw. Schneidvorrichtung in Abhängigkeit vom Widerstand und der-Härte der Koksschichten ge- 40 über ein hydraulisches Getriebe 12. regelt werden können. Die erfindungsgemäße Vor- Die Kupplung zwischen den hydraulischen Gerichtung weist den Vorteil auf, daß die Durchbohrung und das Zerschneiden der Koksmasse schnell und mit minimalem Energieverbrauch erzielt werden kann. Weiter besitzt die erfindungsgemäße Vorrich- 45 rung maximale Möglichkeiten für die Feinregelung der Translation und der Drehgeschwindigkeit, die in wirtschaftlichster Art dem Widerstand und der Härte der Koksschichten angepaßt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ferner leicht zu be- 50 Drehzahl an den Schneckentrieb 13 und 13 a zwitreiben und besitzt keine Bestandteile, die Beschädi- sehen Null und der maximalen Tourenzahl des mit gungen ausgesetzt sind oder die schwierig für die dem Getriebe verbundenen Motors verändert wer-Koksextraktion aus den Kokskammern einzustellen den, wobei für eine Drehzahl Null das Regelventil r sind. ganz geöffnet werden muß.

Zweckmäßig ist die Anordnung so getroffen, daß 55 die Axialturbine der hydromechanischen Bohrvorrichtung eine Anzahl von Statoren und Rotoren aufweist und daß, in Strömungsrichtung gesehen, nach der Axialturbine ein Stauraum vorgesehen ist, von welchem das Wasser an der Stirnseite und seitlich am 60 Stirnseite sind einige Schneidlamellen 16 angeordnet, vorderen Ende der Bohrvorrichtung angeordneten : durch welche eine Verstärkung des hydraulischen

und Schneidvorrichtungen wird durch eine Seilwinde 5 und einige Flaschenzüge 6 und 7 bewirkt und durch eine automatische Bremse gesichert.

Die Seilwinde 5 zum Heben und Herablassen der Vorrichtungen ist von einem Elektromotor 9 über ein hydraulisches Getriebe 10 angetrieben. Die Rotationsbewegung der Stange 4 erfolgt bei Betrieb der Schneidvorrichtung durch einen Elektromotor 11

trieben 10 und 12 und der Seilwinde 5 bzw. der Stange 4 erfolgt durch Schneckengetriebe 13 und 13 a.

Die hydraulischen Getriebe 10 und 12 sind aus je zwei Zahnradpumpen gebildet, die hydraulisch untereinander verbunden sind und einen direkten Durchgang zwischen der Druck- und der Saugleitung aufweisen. Durch ein Regelventil r kann die

Gemäß der Erfindung weist die Bohrvorrichtung einen drehbaren Teil 14 auf, in dessen Kopf eine Zentraldüse 15 und einige Seitendüsen 15 α in einer gegenüber der Zentraldüse 15 schrägen Lage angeordnet sind. Zwischen den Seitendüsen 15 a und der

Düsen zugeführt wird, und daß die zur Verstärkung
der Bohrwirkung der von den Düsen austretenden
Wasserstrahlen dienenden Schneidlamellen am vorderen Ende der Bohrvorrichtung vorgesehen sind.

Vorteilhaft ist in der hydrodynamischen Schneidvorrichtung zur Beseitigung von Druckverlusten und
zur Erhöhung der Wirksamkeit des Schneidstrahles Schneidens durch die von den Düsen 15 und 15 a ausgesendeten Flüssigkeitsstrahlen erzielt wird. Die Anordnung der Düsen 15 α ist daher so gewählt, daß die aus ihnen austretenden Wasserstrahlen auf einer Oberfläche verteilt sind, die nur wenig größer ist als die von den Schneidplatten 16 bei ihrer Umdrehung bestrichene Oberfläche.

Der drehbare Teil 14 ist an einen feststehenden Körper 17 angeschlossen, durch welchen der Wasserstrom zu einigen auf dem feststehenden Körper 17 angeordneten Statoren 18 geleitet wird. An dem drehbaren Teil 14 der Axialturbine sind einige Rotoren 19 befestigt, die mit den Statoren 18 zusammenwirken. Die von der Turbine erzeugten Axialkräfte werden von einem Kautschuklager 20 aufgenommen. Der drehbare Teil 14 stützt sich auf einige Kautschukradiallager 21 und 22. Die Lager 20 und 21 sind mit Öffnungen für den Flüssigkeitsdurchgang versehen. Zwischen den Lagern 20 und dem Körper des drehbaren Teils 14, auf welchem die Düsen 15 und 15 a montiert sind, und im Körper des drehbaren Teiles ist ein Stauraum A vorgesehen, aus welchem das Wasser den Düsen 15 und 15 a zugeleitet wird.

Die Bohrvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der von der Pumpe 1 gelieferte Wasserstrom wird in der Axialturbine durch den festen Körper geführt und durch einige Kanäle c in den ersten Stator 18 geleitet, von wo er in den ersten Rotor 19 übergeht und allmählich durch die übrigen Statoren 18 und Rotoren 19, wodurch den Rotoren 19 und damit dem drehbaren Teil 14, auf dessen Stirnseiten die Düsen 15 und 15 α und die Schneidlamellen 16 angeordnet sind, eine Drehbewegung erteilt wird.

Der beim Wasserdurchgang durch das letzte Lager 20 der Turbine entstandene Axialstrom wird vom Stauraum A mit dem verbleibenden Druck durch die Düsen 15 und 15 a geleitet, um die Koksmasse zu durchbohren. Die mit den von diesen Düsen entsandten Wasserströmen erreichte Schneidwirkung wird dabei durch die Wirkung der Schneidlamellen 16 verstärkt.

Die Vorschubgeschwindigkeit der Bohrvorrichtung ist abhängig von dem Widerstand und der Härte der Koksschichten und wird mit Hilfe des hydraulischen Getriebes 10 geregelt.

Nach vollständiger Durchbohrung der Koksmasse in der Verkokungskammer wird die Bohrvorrichtung durch eine Schneidvorrichtung ersetzt, die vom Kokskammerboden beginnend bis zum oberen Teil wirkt.

Diese Schneidvorrichtung besteht gemäß der Erfindung aus einer Verteilerkammer D, aus welcher der Wasserstrom durch einige Leitungen 23 mehreren Düsen 24 zugeführt wird, aus welchen die Schneidstrahlen in die Koksmasse austreten. Zwecks Erhöhung der Strahlwirkung wird der Wasserstrom vor seinem Eintritt in die Düse durch ein zwischen Düse und der Leitung 23 angeordnetes Drosselelement geführt. Dieses Drosselelement besteht aus einem koaxial zur Düse angeordneten Drosselrohr 25, das in einer zylindrischen Muffe 26 angeordnet und in dieser mittels Stützlamellen 27 befestigt ist, wie insbesondere auch aus den beiden unterhalb der Schneidvorrichtung nach F i g. 3 dargestellten Querschnitten der Muffe 26 erkennbar ist.

Die Schneidvorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet folgendermaßen: Der von der Pumpe 1 in die Verteilerkammer D mit einem Druck von 70 bis 80 at gepumpte Wasserstrom wird durch die Leitungen 23 zu den Drosselelementen geleitet. In diesen Elementen wird eine Drosselung des mittleren Teiles des Wasserstroms durch das Drosselrohr 25 erreicht, wodurch die Wirkung des von der Düse 24 austretenden Wasserstrahles vergrößert wird. Der äußere Teil des Wasserstroms wird durch den Ringraum, der zwischen dem Drosselrohr 25 und der zylindrischen Muffe 26 entstellt, zur Düse geleitet, in welchen! Ringraum durch die in Strömungsrichtung der Flüssigkeit angeordneten Stützlamellen 27 eine Wirbelbildung, die den gedrosselten mittleren Strahl bei dessen Vereinigung mit der äußeren Strömung vor seinem Eintritt in der Düse ungünstig beeinflussen würde, verhindert wird.

Die Regelung der Rotationsbewegung und der Vorschub der Vorrichtung in der Arbeitsperiode wird, dem Widerstand und Härtegrad der Koksschichten entsprechend, mittels der hydraulischen Getriebe 10 und 12 ausgeführt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur hydromechanischen Zerkleinerung des durch fortgesetztes Kracken von Erdölrückständen in einer Verkokungskammer gebildeten Kokskuchens, bestehend aus einer Bohrstange, die motorisch in ihrer Höhe verstellt sowie gedreht werden kann und ein Rohr für den Transport von unter hohem Druck stehenden Wasser von einem Pumpenaggregat zu einer am unteren Ende dieser Bohrstange befindlichen, Düsen zur Erzeugung von Wasserstrahlen aufweisenden hydromechanischen Bohrvorrichtung zur Durchbohrung der Koksmasse oder einer an deren Stelle einsetzbaren Schneidvorrichtung für das anschließende Zerschneiden des Kokskuchens zwecks Entleerung der Kokskammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrvorrichtung neben den Düsen (15,15 a) noch Schneidlamellen (16) aufweist, welche samt den Düsen (15,15 a) durch eine im Wasserstrom zu den Düsen angeordnete Axialturbine in Rotation versetzt werden, daß ferner die Schneidvorrichtung in Strömungsrichtung vor ihren Düsen (24) zum Austritt von Wasser angeordnete Drosselelemente aufweist und daß schließlich ein hydraulisches Getriebe (10) für die Höhenverstellung der Bohrstange (4) während des Durchbohrungs- und während des Schneidvorgangs sowie ein weiteres hydraulisches Getriebe (12) zur Drehung der Bohrstange (4) während des Schneidvorgangs vorgesehen sind, wodurch die entsprechenden Bewegungen der Bohrstange (4) und damit auch der Bohr- bzw. Schneidvorrichtung in Abhängigkeit vom Widerstand und der Härte der Koksschichten geregelt werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialturbine der hydromechanischen Bohrvorrichtung eine Anzahl von Statoren (18) und Rotoren (19) aufweist und daß, in Strömungsrichtung gesehen, nach der Axialturbine ein Stauraum (A) vorgesehen ist, von welchem das Wasser an der Stirnseite und seitlich am vorderen Ende der Bohrvorrichtung angeordneten Düsen (15,15 a) zugeführt wird, und daß zur Verstärkung der Bohrwirkung der von den Düsen austretenden Wasserstrahlen dienende Schneidlamellen (16) am vorderen Ende der Bohrvorrichtung vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der hydrodynamischen Schneidvorrichtung, zur Beseitigung von Druckverlusten und zur Erhöhung der Wirksamkeit des Schneidstrahles, eine Verteilerkammer (D)

vorgesehen ist, von welcher der Wasserstrom in die, in Strömungsrichtung gesehen, vor den Düsen angeordneten Drosselelemente geleitet wird, und daß jedes Drosselelement aus einem koaxial mit den Düsen angeordneten zentralen Drosselrohr (25) besteht, welches in einer zylindrischen Muffe

(26) durch eine Anzahl von Stützlamellen (27) gehalten ist, welche eine Wirbelbildung des gedrosselten Strahles verhindern.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 773 238.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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