ES2702350T3 - Sistemas de válvulas de aislamiento de coquización retardada - Google Patents

Abstract

Un sistema de válvulas de aislamiento (14) que comprende: un primer asiento (58); un segundo asiento (60) alineado con dicho primer asiento (58); una persiana (4); un cuerpo principal (16) para la conexión a una línea de alimentación (26), el cuerpo principal que tiene un orificio (42, 46) dimensionado para alinearse con dicha línea de alimentación, en una operación de coquización; un cubreválvula superior (30) y un cubreválvula inferior (34) acoplados a dicho cuerpo principal (16); dicho cubreválvula superior que se dimensiona de manera que la retirada del mismo crea un espacio a través del cual dichos asientos y la persiana pueden retirarse sin separar el cuerpo principal (16) de la línea de alimentación (26); y una placa metálica (52) ubicada dentro de dichos cubreválvula superior (30) y cubreválvula inferior (34), en donde la placa metálica (52) comprende una superficie plana que se fuerza al contacto con la persiana (14) mediante un mecanismo accionado por resorte (56).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas de válvulas de aislamiento de coquización retardada

1. Campo de la Invención

La presente invención se refiere a las operaciones de la unidad de coquización retardada. Específicamente, la presente invención se refiere a válvulas de aislamiento usadas en la operación de la unidad de coquización retardada.

2. Antecedentes de la invención

Las operaciones de refinación de petróleo en las que se procesa petróleo crudo frecuentemente producen petróleos residuales que tienen muy poco valor. El valor de los petróleos residuales puede aumentar cuando se procesan en una unidad de coquización retardada ("DCU"). Cuando el petróleo residual se procesa en un coquizador retardado, se calienta en un horno a una temperatura suficiente para provocar la destilación destructiva en la que una porción sustancial del petróleo residual se convierte, o "rompe" en productos de hidrocarburos utilizables y el resto produce un subproducto del petróleo residual llamado "coque," un material compuesto principalmente de carbón. Un recipiente grande, de ahora en adelante llamado un "tambor de coque", se proporciona en la salida del horno para permitir el tiempo de residencia suficiente para que los hidrocarburos completen la reacción de destilación destructiva.

La producción de coque es un proceso por lotes. Cada recipiente del módulo de la unidad de coquización retardada normalmente contiene más de un tambor de coquización, y una torre de fraccionamiento. En la coquización retardada, el material de alimentación es el residuo típico de las torres de destilación al vacío y frecuentemente incluye otros petróleos pesados. La alimentación se calienta mientras se envía a uno de los tambores de coque. La alimentación llega a un tambor de coque con una temperatura que varía de 465 °C a 488 °C (870 a 910 °F). La presión superior del tambor típica varía de 104 kPa a 241 kPa (15 a 35 PSIG). El petróleo fluye directamente del horno a un tambor de coque. La materia prima de coquización se deposita como una suspensión líquida caliente en un tambor de coque. Bajo estas condiciones, procede la rotura y las fracciones más ligeras producidas fluyen fuera de la parte superior del tambor de coque y se envían a una torre de fraccionamiento donde se separan en productos gaseosos y líquidos. Además, se produce un residuo sólido llamado coque y permanece dentro del tambor. Cuando un tambor de coque se llena, el petróleo residual del horno se desvía hacia otro tambor de coque. Cuando un tambor de coque se llena a la capacidad deseada, y después que la materia prima se desvía hacia otro tambor, típicamente se introduce vapor en el tambor para quitar los vapores de hidrocarburos fuera del material sólido. La masa líquida restante en el tambor de coque se enfría y se aplaca como una parte del proceso. El coque sólido formado cuando el tambor se enfría debe eliminarse del tambor de manera que el tambor pueda reutilizarse. Mientras el coque se enfría en uno o más tambores y mientras el coque enfriado se extrae del uno o más tambores, se emplean otros tambores para recibir la producción continua de materia prima de coque como una parte del proceso de coquización retardada. El uso de múltiples tambores de coque permite que la refinería opere el calentador de cocido y la torre de fraccionamiento continuamente. La frecuencia de cambio de tambores varía de diez a 24 horas.

Debido a que la mayoría de las operaciones de la unidad de coquización retardada constan de varios módulos, cada una alterna típicamente entre dos tambores de coque en la secuencia de coquización/descoquización, cada unidad de coquización retardada debe aislarse repetidamente de y reconectarse al flujo del residuo caliente, y debe conectarse repetidamente a un puerto que permite que las fracciones más ligeras producidas durante la rotura se escapen del recipiente de vuelta al fraccionador.

Las válvulas de aislamiento usadas actualmente en las operaciones de coquización se colocan típicamente a la vez, y los operadores utilizan un método doble de bloqueo y purga para asegurar el aislamiento del flujo de la materia a través de una línea dada. El método doble de bloqueo y purga es un medio costoso y redundante para asegurar el aislamiento de la línea.

Algunas válvulas utilizadas en la operación de la unidad de coquización retardada deben mantenerse por períodos largos en una posición parcialmente abierta. Por ejemplo, la válvula de aislamiento de la válvula de calentamiento posterior en las unidades de descoquización tradicionales se mantiene en una posición parcialmente abierta durante períodos prolongados. Como consecuencia, los restos u otra materia pueden acumularse en los componentes internos de las válvulas que luego se vuelven inoperables.

El documento US 6745999 describe una válvula de compuerta para suspensiones de alta densidad en la que los paneles o revestimientos flexibles, plásticos y que contienen sólidos se disponen en una cámara del cuerpo de una válvula para entrar en contacto, interconectar el acoplamiento con la compuerta. Los paneles y la compuerta ocupan totalmente la cámara y evitan el paso de sólidos en suspensión hacia la cámara.

El documento EP 1516908 se refiere a una válvula de placa deslizante de puente de tubería que opera como una válvula de cierre para su uso en una abertura de salida, entrada y/o acceso en un tambor de coquización. La válvula incluye placas de cierre que tienen asientos de sellado de metal sólido y mutuamente paralelos que proporcionan un sello. Las placas de cierre de la válvula se presionan sobre la superficie de sellado en la posición cerrada mediante una sección de cuña centrada de bola.

El documento US 2004/0065537 proporciona un sistema de descabezamiento inferior del tambor de coque. El sistema incluye una válvula de descabezado que incluye un cubreválvula superior y un cubreválvula inferior. El sistema comprende además una persiana que se desliza entre un asiento dinámico cargado en vivo y un asiento estático, de manera que tras el accionamiento de la persiana desde una posición cerrada hacia una posición abierta, se descabeza el tambor de coque.

Resumen

La presente invención proporciona un sistema de válvulas de aislamiento de acuerdo con la reivindicación 1.

Algunas modalidades de la invención comprenden una pestaña para unir la válvula a una línea; un primer asiento; un segundo asiento alineado con dicho primer asiento; y una persiana, dicha persiana capaz de moverse de una manera bidireccional dentro de dicha línea entre dicho primer asiento y dicho segundo asiento para controlar la apertura y cierre de la válvula de aislamiento.

Algunas modalidades de la presente invención comprenden: a) una válvula de aislamiento acoplada a una línea en la operación de la unidad de coquización retardada en donde dicha línea puede ser una línea de alimentación de residuos de entrada, una línea de vapor y/u otras diversas líneas utilizadas en la operación de la unidad de coquización retardada para mover la materia de una ubicación a otra en donde la válvula comprende: 1) un cuerpo principal que tiene un orificio dimensionado para alinearse con la línea cuando la válvula de aislamiento se acopla a la misma; 2) un cierre de válvula soportado de manera operable por el cuerpo principal, en donde el cierre de válvula es capaz de accionarse para oscilar entre una posición abierta y cerrada con respecto al orificio de la válvula de aislamiento y el puerto de la línea; 3) el medio para soportar el cierre de válvula de aislamiento; a) el asiento entre el cierre de válvula y el medio para soportar el cierre de válvula que contribuye al aislamiento de las válvulas, en donde el asiento funciona adicionalmente para romper cualquier coque o material subproducto que se haya acumulado cerca de la válvula de aislamiento lo que limpia efectivamente la válvula de aislamiento tras el accionamiento del cierre de válvula; y b) un medio para accionar el cierre de válvula; 4) un cubreválvula superior e inferior acoplado a dicho cuerpo principal, en donde dicho cubreválvula puede retirarse para reemplazar las partes de la válvula sin separar el cuerpo principal de la línea; y una o más placas ubicadas dentro de un cubreválvula en donde la(s) placa(s) comprende(n) una superficie plana que puede entrar en contacto con una o más superficies en la persiana.

Las válvulas de aislamiento de la presente invención producen varias ventajas sobre las válvulas de aislamiento de la técnica anterior. En algunas modalidades, por ejemplo, las válvulas de aislamiento de la presente invención disminuyen la probabilidad coquización, o lubricación durante el transcurso de ciclos de descoquización repetitivos. En consecuencia, en algunas modalidades las válvulas de la presente invención pueden operarse durante períodos de tiempo prolongados sin disminuir el rendimiento. Las características de algunas de las modalidades de la presente invención superan la probabilidad de que el coque, el petróleo u otros restos se acumulen en las partes internas de la válvula, lo que permite a la válvula de la presente invención continuar la operación a través de los ciclos de la DCU repetitivos. Adicionalmente, en algunas modalidades de la presente invención una de las válvulas de la presente invención puede reemplazar dos válvulas de la técnica anterior, lo que evita la necesidad de utilizar un sistema doble de bloqueo y purga. Debido a que las características de la presente invención permiten que la válvula de aislamiento se use de manera fiable durante un período de tiempo prolongado sin disminuir el rendimiento, la válvula de la presente invención puede reemplazar dos válvulas de aislamiento en una línea existente. La presente invención permite el mantenimiento en línea. Es decir, la invención permite dejar el cuerpo principal de una válvula de aislamiento en línea para dar mantenimiento, inspeccionar, reemplazar, y/o reparar varios componentes internos del sistema de válvulas de aislamiento.

Adicionalmente, algunas modalidades de la presente invención comprenden el monitoreo de realimentación de rendimiento. La capacidad de monitorear la eficiencia de la una válvula en línea puede monitorearse mediante varios sistemas de monitoreo de realimentación de rendimiento.

Adicionalmente, algunas modalidades de la presente invención proporcionan la ventaja de permitir que una válvula se mantenga en una posición parcialmente abierta por un período sustancial durante la operación de la unidad de coquización retardada. Por ejemplo, la válvula de calentamiento posterior en una operación de la unidad de coquización retardada está frecuentemente en una posición parcialmente abierta. El mecanismo de recubrimiento interno de la presente invención evita la acumulación petróleo de coque u otra materia dentro de la cubierta y en los varios componentes internos del sistema de cubierta. En consecuencia, la válvula de aislamiento de la presente invención puede mantenerse en una posición parcialmente abierta por períodos de tiempo casi indefinidos sin afectar el rendimiento del sistema de válvulas o su capacidad de abrirse o cerrarse.

Breve descripción de los dibujos

Las anteriores y otras características de la presente invención se volverán más completamente evidentes a partir de la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas, tomadas en conjunto con los dibujos acompañantes. Al entender que estos dibujos representan solamente modalidades típicas de la invención y no se consideran por lo tanto como limitantes de su alcance, la invención se describirá y explicará con especificidad y detalle adicional mediante el uso de los dibujos acompañantes en los que:

La Figura 1 ilustra, generalmente, una operación de la unidad de coquización retardada ilustrativa, en donde los subproductos de la refinería se dirigen hacia una serie de tambores de coque para la fabricación del coque, y en donde el sistema se equipa con las válvulas de aislamiento de la presente invención;

La Figura 2 ilustra una operación de la unidad de coquización retardada ilustrativa e identifica varias de las posiciones en las que pueden emplearse las válvulas de la presente invención;

La Figura 3 ilustra un recorte de algunas modalidades de una válvula de aislamiento de la presente invención en una posición cerrada;

La Figura 4 ilustra un recorte de algunas modalidades de la válvula de aislamiento de la presente invención en una posición abierta;

La Figura 5 ilustra una vista en primer plano del sistema de cubreválvula inferior en donde la válvula está en una posición abierta;

La Figura 6 ilustra una modalidad de la válvula en donde la válvula está en una posición cerrada que representa particularmente el cubreválvula inferior;

Las Figuras 7A-I ilustran una modalidad del método para retirar los componentes internos de la válvula de la presente invención;

Las Figuras 8A-E ilustran una modalidad del sistema para retirar los componentes internos de la válvula de la presente invención; y

Las Figuras 9A-C ilustran una modalidad del sistema de aislamiento en las posiciones abierta, parcialmente abierta y cerrada.

Descripción detallada de la invención

Se entenderá fácilmente que los componentes de la presente invención, como se describe e ilustra generalmente en las figuras en la presente descripción, podrían disponerse y diseñarse en una amplia variedad de configuraciones diferentes. Por lo tanto, la siguiente descripción más detallada de las modalidades del sistema de la presente invención, como se representa en las Figuras de la 1 a la 8, no pretende limitar el alcance de la invención, como se reivindica, sino que es meramente representativa de algunas de las modalidades de la invención.

Las modalidades de la invención se comprenderán mejor mediante la referencia a los dibujos en donde las partes iguales se designan por números iguales a todo lo largo. Aunque la referencia a los dibujos y una discusión correspondiente sigue más abajo, la siguiente descripción más detallada se divide en secciones. La primera sección pertenece a y establece una discusión general del proceso de coquización retardada. La segunda sección pertenece a y establece el sistema de válvulas de aislamiento, que incluye la variedad de válvulas o tipos de válvulas que pueden utilizarse en el proceso de coquización retardada u otro entorno similar. Debe notarse que estas secciones no pretenden ser limitantes de ninguna manera, sino que se proporcionan simplemente como conveniencia para el lector.

Para los propósitos de la presente solicitud, el término "línea" significará un conducto a través del cual fluye la materia. La línea de entrada de agua de corte, la línea de vapor superior, la línea de desfogue, la línea de conmutación de módulos, la línea de calentamiento posterior, la línea fraccionadora, la línea de desviación del tambor, la línea de descarga de la bomba de carga del calentador, la línea de entrada de residuos, la línea del colector de conmutación, la línea de precalentamiento, la línea de agua de enfriamiento, la línea de entrada de vapor, la línea de drenaje a fosa y/o cualquier otro tipo de línea a través de la cual la materia, que incluye cualquier fluido, gas y/o sólido puede o pasa durante la operación de coquización retardada, son ejemplos de líneas contempladas por la presente invención.

1. Discusión general del proceso de coquización retardada

En el proceso de coquización retardada típico, los residuos de petróleo de alto punto de ebullición se alimentan a uno o más tambores de coque donde se rompen térmicamente en productos ligeros y un residuo sólido - coque de petróleo. Los tambores de coque son típicamente recipientes cilíndricos grandes que tienen una cabeza superior y una porción inferior cónica que coincide con una cabeza inferior. El objetivo fundamental de la coquización es la rotura térmica de residuos de petróleo de punto de ebullición muy alto en fracciones de combustible más ligeras. El coque es un subproducto del proceso. La coquización retardada es una reacción endotérmica con un horno que suministra el calor necesario para completar la reacción de coquización en un tambor. El mecanismo exacto es muy complejo, y de todas las reacciones que ocurren, sólo se han aislado tres etapas distintas: 1) la vaporización parcial y la coquización suave de la alimentación a medida que pasa a través del horno; 2) la rotura del vapor cuando pasa a través del tambor de coque; y 3) la rotura y polimerización del líquido pesado atrapado en el tambor hasta que se convierte en vapor y coque. El proceso es extremadamente sensible a la temperatura con las temperaturas variables que producen distintos tipos de coque. Por ejemplo, si la temperatura es demasiado baja, la reacción de coquización no avanza lo suficiente y ocurre la formación de brea o coque blando. Si la temperatura es demasiado alta, el coque que se forma generalmente es muy duro y difícil de eliminar del tambor con un equipo hidráulico de descoquización. Las temperaturas más altas aumentan además el riesgo de coquización en los tubos del horno o la línea de transferencia. Como se indicó, la coquización retardada es un proceso de rotura térmica usado en las refinerías de petróleo para mejorar y convertir los residuos de petróleo en corrientes de productos líquidos y gaseosos que dejan detrás un material de carbón sólido concentrado, o coque. En el proceso se usa un horno para alcanzar las temperaturas de rotura térmica, que varían hacia arriba de 538 °C (1,000 °F). Con un tiempo de residencia corto en el horno, la coquización del material de alimentación se "retarda" de esta manera hasta que alcanza los grandes tambores de coquización aguas abajo del calentador. En las operaciones normales, hay dos tambores de coque de manera que cuando uno se llena, el otro puede purgarse del coque fabricado.

En un proceso típico de refinería de petróleo, pueden producirse varias estructuras físicas diferentes de coque de petróleo. Estas son específicamente, coque de tiro, coque de esponja y/o coque de aguja (en lo sucesivo, referido colectivamente como "coque"), y cada uno se distingue por sus estructuras físicas y propiedades químicas. Estas estructuras físicas y propiedades químicas sirven además para determinar el uso final del material. Hay varios usos disponibles para el coque fabricado, algunos de los cuales incluyen combustible para quemar, la capacidad de calcinarse para su uso en las industrias del aluminio, química o de acero, o la capacidad de gasificarse para producir vapor, electricidad o materia prima gaseosa para la industria petroquímica.

Para producir el coque, una alimentación de coquización retardada se origina a partir del petróleo crudo suministrado a la refinería y viaja a través de una serie de miembros del proceso y finalmente se vacía en uno de los tambores de coque usados para fabricar el coque. Como la Figura 1 se presenta un diagrama de flujo de una refinería básica, donde se muestran dos tambores de coque. El proceso de coquización retardada típicamente comprende un proceso continuo por lotes, lo que significa que el proceso está en marcha o es continuo a medida que la corriente de alimentación proveniente del horno alterna el llenado entre los dos o más tambores de coque. Como se mencionó, mientras un tambor se llena en línea con el coque, el otro se vacía, enfría, descoquiza, y se prepara para recibir otro lote. En el pasado, esto ha demostrado ser un proceso extremadamente laborioso y que requiere mucho tiempo, con cada lote en el proceso continuo por lotes que tarda aproximadamente de 12-20 horas en completarse. En esencia, el petróleo caliente, o "residuo" como se referencia comúnmente, se alimenta desde el horno de tubo hacia uno de los tambores de coque en el sistema. El petróleo es extremadamente caliente y produce vapores calientes que se condensan en las paredes más frías del tambor de coque. Mientras el tambor se llena, una gran cantidad de líquido corre hacia abajo por los lados del tambor hacia una acumulación turbulenta en ebullición en la parte inferior. A medida que este proceso continúa, los residuos calientes y los vapores de condensación hacen que las paredes del tambor de coque se calienten. Esto, naturalmente, a su vez, hace que el residuo produzca cada vez menos vapores de condensación, lo que finalmente hace que el líquido en el fondo del tambor de coque comience a calentarse hasta alcanzar las temperaturas de coquización. Después de algún tiempo, se forma un canal principal en el tambor de coque, y a medida que pasa el tiempo, el líquido sobre el coque acumulado disminuye y el líquido se convierte en un alquitrán de tipo más viscoso. Este alquitrán sigue intentando correr hacia abajo por el canal principal que puede coquificarse en la parte superior, lo que hace que el canal se ramifique. Este proceso avanza hacia arriba a través del tambor de coque hasta que el tambor está lleno, en donde las acumulaciones de líquidos se convierten lentamente en coque sólido. Cuando el primertambor de coque se llena, la alimentación de petróleo caliente se cambia al segundo tambor de coque, y el primer tambor de coque se aísla, se vaporiza para eliminar los hidrocarburos residuales, se enfría mediante el llenado con agua, se abre, y luego se descoquiza. Este proceso cíclico se repite una y otra vez a lo largo de la fabricación del coque. El proceso de descoquización es el proceso usado para eliminar el coque del tambor tras finalizar el proceso de coquización. Debido a la forma del tambor de coque, el coque se acumula en el área cercana y se adhiere a las pestañas u otros miembros usados para cerrar la abertura del tambor de coque durante el proceso de fabricación. Para descoquizar el tambor, primero deben eliminarse o reubicarse las pestañas o los miembros. En el caso de un sistema con pestañas, una vez lleno, el tambor de coque se ventila a presión atmosférica y la pestaña superior (típicamente una pestaña de 1.2 m (4 pies de diámetro)) se desatornilla y retira para permitir la colocación de un aparato de corte de coque hidráulico. Después que el agua de refrigeración se drena del recipiente, la pestaña inferior (típicamente una pestaña de 2.1 m (7 pies de diámetro)) se desatornilla y se retira. Este proceso se conoce comúnmente como "descabezado" porque elimina o libera la cabeza del coque que se acumula en la superficie de la pestaña. Una vez que se retiran las pestañas, el coque se elimina del tambor al perforar un agujero piloto desde la parte superior hasta la parte inferior del lecho de coque mediante el uso de chorros de agua a alta presión. Después de esto, el cuerpo principal del coque que queda en el tambor de coque se corta en fragmentos que caen del fondo y hacia un depósito de recolección, tal como un depósito en un carro de rieles, etc. El coque luego se deshidrata, se tritura y se envía al almacenamiento de coque o una instalación de carga.

2. Sistema de válvulas de aislamiento de la unidad de coquización retardada de la presente invención

Aunque la presente invención pretende cubrir el uso de válvulas de aislamiento en todo un sistema de unidad de coquización retardada, o más bien el sistema de aislamiento de la presente invención puede utilizarse para controlar el flujo de materia, que incluye cualquier fluido, sólido y/o gas, en cualquier punto en la operación de la unidad de coquización retardada, un experto en la técnica reconocerá que la válvula como se explica y describe en la presente descripción puede diseñarse y usarse además en otros entornos donde se desee controlar el movimiento de materia, que incluye fluidos, sólidos y/o gases.

La especificación describe un sistema de válvulas para aislar el flujo de una sustancia durante el proceso de coquización retardada. Como la presente invención se adapta especialmente para usarse en el proceso de coquización, la siguiente discusión se referirá específicamente a esta área de fabricación. Sin embargo, es previsible; que la presente invención puede adaptarse para ser una parte integral de otros procesos de fabricación que producen varios elementos o subproductos aparte del coque, y por lo tanto, tales procesos deben considerarse dentro del alcance de esta solicitud. Antes de enumerar los detalles específicos de la presente invención, debe señalarse que el sistema de la presente invención se diseña para tener o poseer importantes ventajas funcionales, de utilidad y de seguridad sobre los diseños y sistemas relacionados anteriores. Estos deben tenerse en cuenta al leer la siguiente descripción detallada.

La presente invención proporciona sistemas de válvulas de aislamiento de acuerdo con la reivindicación 1.

Algunas modalidades de la presente invención comprenden: a) una válvula de aislamiento acoplada a una línea en la operación de la unidad de coquización retardada en donde dicha línea puede ser una línea de alimentación de residuos de entrada, una línea de vapor y/u otras diversas líneas utilizadas en la operación de la unidad de coquización retardada para mover la materia de una ubicación a otra en donde la válvula comprende: 1) un cuerpo principal que tiene un orificio dimensionado para alinearse con la línea cuando la válvula de aislamiento se acopla a la misma; 2) un cierre de válvula soportado de manera operable por el cuerpo principal, en donde el cierre de válvula es capaz de accionarse para oscilar entre una posición abierta y cerrada con respecto al orificio de la válvula de aislamiento y el puerto de la línea; 3) el medio para soportar el cierre de válvula de aislamiento; a) un contacto entre el cierre de válvula y el medio para soportar el cierre de válvula que contribuye al aislamiento de las válvulas, en donde el sello de contacto funciona adicionalmente para romper el coque o material subproducto que se haya acumulado cerca de la válvula de aislamiento lo que limpia efectivamente la válvula de aislamiento tras el accionamiento del cierre de válvula; y b) un medio para accionar el cierre de válvula; 4) un cubreválvula superior e inferior acoplado a dicho cuerpo principal, en donde dicho cubreválvula puede retirarse para reemplazar las partes de la válvula sin separar el cuerpo principal de la línea; y una o más placas ubicadas dentro de un cubreválvula en donde la(s) placa(s) comprende(n) una superficie plana que puede entrar en contacto con una o más superficies en la persiana.

La válvula de aislamiento de la presente invención puede conectarse a cualquier línea en la operación de coquización retardada. Los ejemplos de algunas modalidades de la presente invención son la válvula de aislamiento de corte de agua, la válvula de aislamiento del vapor superior, la válvula de aislamiento de desfogue, la válvula de aislamiento de módulos, la válvula de aislamiento del calentamiento posterior, la válvula de aislamiento del fraccionador, la válvula de aislamiento de desviación del tambor, la válvula de aislamiento de descarga de la bomba de carga del calentador, la válvula de aislamiento de entrada, la válvula de aislamiento del colector de conmutación, la válvula de aislamiento de precalentamiento, la válvula de aislamiento del agua de enfriamiento, la válvula de aislamiento del vapor, y la válvula de aislamiento del drenaje a fosa.

En algunas modalidades, la válvula de aislamiento puede acoplarse a y sellarse contra una porción de las líneas de una operación de la unidad de coquización retardada de manera muy similar a como se uniría una unidad de aislamiento convencional. La siguiente discusión trata el uso de las válvulas de aislamiento con relación a las líneas de entrada de alimentación de residuos y/o las líneas de vapor. Sin embargo, como se señaló anteriormente las válvulas de aislamiento de la presente invención pueden utilizarse en un número sustancial de puntos durante toda la operación de la unidad de coquización retardada. En consecuencia, la limitación de la siguiente discusión al uso de la presente invención en las líneas de alimentación de residuos y/o las líneas de vapor se pretende para aclarar y simplificar la siguiente discusión y no pretende limitar el alcance de la solicitud de la presente invención. Las válvulas de la presente invención pueden utilizarse en todos los puntos en la operación de la unidad de coquización mencionada anteriormente, en muchos otros puntos en las operaciones de la unidad de coquización y pueden utilizarse como válvulas de aislamiento en sistemas no relacionados con las operaciones de la unidad de coquización.

En algunas modalidades, la válvula de aislamiento se equipa con un cierre de válvula que regula el cierre y la apertura de una línea, por ejemplo, la línea de entrada de alimentación de residuos y/o las líneas de vapor, o regula la apertura y cierre de la línea, por ejemplo, la línea de entrada de alimentación de residuos y/o las líneas de vapor y su rendimiento asociado. Cuando la válvula de aislamiento está en una posición cerrada bloquea el flujo de materia a través de la línea. Por lo tanto, por ejemplo, en una posición cerrada la válvula de aislamiento bloquea el flujo de residuos hacia el tambor de coque y/o bloquea el movimiento de fracciones más ligeras/vapor/gas que entran a la torre de fraccionamiento.

Cuando la válvula de aislamiento se une a una línea y se mueve hacia una posición abierta, la materia puede moverse a través de la línea. Por ejemplo, cuando la válvula de aislamiento, unida a la línea de alimentación de residuos, se mueve hacia una posición abierta mediante un accionador, los residuos pueden fluir a través de la línea de alimentación de entrada y comienzan a llenar un recipiente de coque. Cuando la válvula de aislamiento, unida a la línea de vapor, se mueve hacia una posición abierta mediante un accionador, las fracciones más ligeras emitidas durante el proceso de rotura que incluyen vapor y gas pueden moverse hacia fuera del recipiente a través de la línea de vapor y entrar a la torre de fraccionamiento. En algunas modalidades, esta acción de apertura funciona adicionalmente para desviar cualquier coque u otros restos que se acumulan en la válvula o cerca del puerto lo que permite efectivamente que la válvula de aislamiento se abra y cierre repetitivamente y para mantener un sello. En consecuencia, la válvula de la presente invención permite el uso confiable de una válvula durante un período de tiempo prolongado sin ninguna disminución significativa en el rendimiento.

Una ventaja de algunas de las modalidades de la presente invención es su capacidad para proporcionar un sistema de válvulas de aislamiento simple pero efectivo que comprende una válvula de aislamiento que tiene un cierre de válvula móvil que oscila y se mueve hacia delante y hacia atrás alrededor de un medio para soportar el cierre de válvula para aislar el flujo de materia que incluye residuos/gas/vapor y/u otra materia y fluidos. En algunas modalidades de la invención, la válvula permite que una válvula reemplace dos válvulas en línea. En particular, los sistemas de aislamiento de la técnica anterior utilizan típicamente un sistema doble de bloqueo y purga, que requiere el uso de dos válvulas. Una ventaja de algunas de las modalidades de la presente invención incluye el potencial de la presente válvula para reemplazar dos válvulas previamente colocadas en cualquier línea dada en donde se ha utilizado previamente un método doble de bloqueo y purga para el aislamiento. Los sistemas de la técnica anterior utilizaban típicamente los sistemas dobles de bloqueo y purga como un medio para garantizar el rendimiento del sello formado por las válvulas. Algunas modalidades de la presente invención aseguran el rendimiento mediante la utilización de uno o ambos de los siguientes: una válvula más sofisticada que evita la disminución del rendimiento con el tiempo; y la inclusión de un equipo de monitoreo de rendimiento para proporcionar una retroalimentación que permita a un operador garantizar el rendimiento continuo del sello en cualquier momento dado. En consecuencia, se simplifica el proceso de aislamiento del flujo de materia a través de una línea.

Otra ventaja de algunas de las modalidades del presente sistema de válvulas de aislamiento es su capacidad para utilizarse en varios puntos en la operación de descoquización retardada. Por ejemplo, la válvula de aislamiento puede usarse para regular el flujo en las líneas de vapor que se extienden desde la parte superior del tambor de coque hasta la parte inferior de la torre de fraccionamiento, las líneas de entrada de alimentación de residuos así como también las que se ubican en otras posiciones durante la operación de la unidad de coquización retardada. Por ejemplo, la válvula de la presente invención puede utilizarse para aislar el flujo de agua a través de una línea hacia el vástago del drenaje; para aislar el flujo de gases o fluidos a través de la línea de desfogue unida a las líneas del vapor superior. En algunas modalidades de la invención, la válvula de aislamiento puede utilizarse para aislar el flujo de fluidos o gases a través de la línea de calentamiento posterior o para actuar como una válvula en la línea de aislamiento de módulos. En modalidades adicionales de la presente invención, la válvula puede utilizarse para aislar el flujo de materia a través de una línea de desviación del tambor, una línea del colector de conmutación, una línea de precalentamiento, una línea de agua de enfriamiento, una línea de vapor, una línea de drenaje a fosa y cualquier otra línea utilizada en la operación de la unidad de coquización retardada.

La válvula de la presente invención posee la capacidad de aislar gases y líquidos calientes, particularmente aquellos utilizados en las operaciones de coquización. En consecuencia, en algunas modalidades las válvulas de la presente invención proporcionan el beneficio de permitir un aislamiento confiable y extendido del flujo sin disminuir el rendimiento. En algunas modalidades, el mantenimiento de un alto rendimiento durante períodos de tiempo prolongado mejora mediante las características de la invención que incluyen el contacto entre los asientos y la persiana que actúa para eliminar cualquier resto desde el componente interno del sistema de válvulas. En los sistemas de la técnica anterior, la probabilidad de coquización o lubricación requiere reconstrucciones frecuentes, y por lo tanto, la eliminación de las válvulas de aislamiento de una línea dada. Debido a que los asientos en algunas modalidades de la presente invención entran en contacto con la persiana de una manera que elimina los restos y/o acumula el coque de la persiana y los asientos de la válvula de la presente invención, mantiene altos niveles de rendimiento durante períodos de tiempo prolongados. De acuerdo con la presente invención, el cuerpo principal de la válvula se acopla a los cubreválvulas superior e inferior, que pueden retirarse para reemplazar las partes de la válvula sin separar el cuerpo principal de la línea. Dentro de los cubreválvulas de algunas modalidades de la presente invención, existen placas ubicadas opuestas entre sí que permiten a la persiana mantener contacto superficial con las placas. El sistema de placa/persiana ubicado dentro de los cubreválvulas de la presente invención evita el escape de materia de una línea hacia el cubreválvula. En consecuencia, algunas modalidades de la invención evitan la exposición de los elementos internos del sistema de válvulas a la materia que viaja a través de la línea. Consecuentemente, los componentes internos del presente sistema de válvulas permanecen limpios y libres de restos y acumulaciones. Los componentes de sellado interno de la válvula de aislamiento de la presente invención pueden reemplazarse al retirar un cubreválvula superior mientras el cuerpo principal permanece unido al orificio dimensionado alineado con una línea particular, que incluye las líneas de entrada de alimentación de residuos y/o a la línea de vapor que conduce hacia la torre de fraccionamiento. En consecuencia, las partes de la válvula pueden reemplazarse sin retirar la válvula de la línea.

Algunas modalidades de la invención utilizan un medio para soportar un cierre de válvula que comprende sistemas de soporte de asiento. Los sistemas de soporte de asiento pueden comprender un arreglo o configuración de asientos en dependencia del tipo de válvula. En algunas modalidades, el medio para soportar el cierre de válvula comprende un sistema de soporte de asiento, que comprende un asiento superior e inferior que existe a cada lado del cierre de válvula, en donde el asiento superior y el asiento inferior pueden ser independientes entre sí. Los asientos superior e inferior pueden comprender una naturaleza estática o dinámica, de manera que uno puede ser estático y el otro dinámico, ambos dinámicos, o ambos estáticos.

Algunas modalidades del sistema de asiento utilizan al menos un asiento dinámico cargado en vivo. En estas modalidades, el asiento cargado en vivo se carga continuamente contra el cierre de válvula para crear una relación a presión entre el asiento y el cierre de válvula. En algunas modalidades de la presente invención, el asiento flotante cargado en vivo se moldea contra el cierre de válvula para crear una relación balanceada entre el asiento y el cierre de válvula. En algunas modalidades, el asiento cargado en vivo se logra mediante el uso de uno o una combinación de miembros a presión tales como fuertes resortes en espiral dispuestos en centros del núcleo alrededor del perímetro del anillo del asiento; arandelas de máquina que crean una relación a presión entre el asiento y el cierre de válvula; y/o aplicadores de fuerza del asiento externamente cargado en vivo y sellado levantados en cuadrantes alrededor del asiento flotante. En algunas modalidades, el sistema de soporte de asiento puede proporcionarse mediante la utilización de arandelas de máquina capaces de exponerse a fluidos calientes. En algunas de las modalidades de la presente invención, el medio de soporte del cierre de válvula comprende el cuerpo principal en sí. En esta modalidad, no se requieren asientos ya que pueden hacerse modificaciones estructurales a los cuerpos principales para soportar el cierre de válvula.

En algunas modalidades, el sello de contacto mantenido continuamente comprende un sistema de sellado que sella directamente el cierre de válvula. Este puede ser un sistema de sellado punto a punto. En algunas modalidades, el sello preferentemente consiste en, o es un resultado de, el asiento de metal con metal entre el cierre de válvula, y el medio para soportar el cierre de válvula tal como los asientos superior e inferior. En algunas modalidades, el cierre de válvula y el medio para soportar el cierre de válvula permanecen en contacto cuando el cierre de válvula oscila entre sus posiciones abierta y cerrada. En algunas modalidades, la cantidad de fuerza requerida para sellar apropiadamente el cierre de válvula y el medio para soportar el cierre de válvula se proporciona mediante un sistema de soporte de asiento en donde uno o más de los asientos puede ser un asiento flotante o dinámico. En algunas modalidades, la cantidad de fuerza requerida para sellar apropiadamente el cierre de válvula y el medio para soportar el cierre de válvula se proporciona mediante un sistema de soporte de asiento en donde uno o más de los asientos puede ser un asiento flotante o dinámico acoplado a un mecanismo de ajuste de asiento diseñado para controlar la cantidad de fuerza ejercida sobre el cierre de válvula a través de un asiento de válvula.

Algunas modalidades del sistema de válvulas de aislamiento comprenden además un sistema de purga al vapor. El sistema utiliza válvulas de presión y válvulas de entrada de vapor de purga así como también válvulas de ventilación de emergencia para controlar la presión dentro del sistema.

Algunas modalidades de las válvulas de aislamiento de la presente invención comprenden además un sistema interno de contención de gas/líquido que proporciona o mantiene el aislamiento del fluido que incluye gas dentro del sistema. El sistema interno de contención de fluido comprende el sello de contacto de metal con metal descrito en la presente descripción así como también una configuración de componente único que existe dentro de los cubreválvulas de las válvulas de aislamiento.

El sistema de muchas de las modalidades de la presente invención es capaz del aislamiento de línea automático y repetido sin la necesidad de reparación o reemplazo. En varias modalidades de la presente invención, la válvula de aislamiento puede fijarse o acoplarse directamente a la pestaña de la línea. En algunas modalidades de la presente invención, el sistema se diseña y construye de una manera para garantizar la operación a largo plazo sin obstruir u obstruirse operacionalmente por las partículas de coque, petróleo, residuos, o cualquier otra materia extraña y restos. En algunas modalidades de la presente invención, el sistema se diseña para ser capaz de demostrar, con absoluta certeza, en todo momento y en todas las ubicaciones locales y remotas, que se aísla positivamente. En varias modalidades de la presente invención, el sistema está virtualmente libre de mantenimiento excepto para el reemplazo de partes a largo plazo durante las paradas programadas. Consecuentemente, de manera virtual no hay costos de mantenimiento más allá de los tiempos de mantenimiento programados. De acuerdo con la presente invención, los componentes internos que incluyen los asientos y la persiana pueden inspeccionarse, repararse y/o reemplazarse sin separar el cuerpo principal de la válvula desde la línea. Por ejemplo, todo el sistema de válvulas no necesita retirarse de la línea para reemplazar cualquiera de los elementos del sistema.

En algunas modalidades de la presente invención, el sistema y válvula de aislamiento comprende un cuerpo purgado al vapor que utiliza regular la temperatura corporal, y que crea una barrera contra la migración de gas, fluido y sólido. Los elementos de purga de vapor de estas modalidades evitan el movimiento de materia hacia los cubreválvulas superior e inferior desde la línea. En consecuencia, los componentes internos de la presente invención no se afectan por la acumulación de coque o petróleo. La limpieza de los componentes internos requiere significativamente menos reparación y reemplazo. En consecuencia, la válvula de la presente invención opera de manera confiable durante períodos de tiempo prolongados sin disminuir el rendimiento.

En algunas modalidades de la presente invención, el sistema comprende un diseño hidráulico simple con una unidad de energía hidráulica y un cilindro, y una línea hidráulica de suministro y una de retorno. Aún más, algunas modalidades comprenden un dispositivo de respaldo hidráulico compacto para permitir a la válvula abrirse o cerrarse incluso cuando ha fallado el dispositivo de accionamiento principal.

Algunas modalidades de la presente invención comprenden un diseño hidráulico redundante simple como se describió anteriormente. Algunas modalidades del sistema comprenden además una parte móvil principal en lugar de múltiples partes móviles, como se encuentra en los dispositivos y sistemas existentes. Esto aumenta significativamente la facilidad de operación, así como también la durabilidad del sistema ya que hay menos cosas que pueden salir mal o menos partes móviles que pueden funcionar mal. Además, el aislamiento y la contención de los residuos, gases, vapor y/u otros materiales proporcionan una atmósfera de operación limpia que contribuye a la durabilidad y naturaleza robusta del sistema.

Algunas modalidades de la presente invención se adaptan mecánicamente para oscilar bajo condiciones donde la compuerta de la válvula se mantiene en una posición parcialmente abierta. Por ejemplo, en una operación de la unidad de coquización retardada, la válvula de calentamiento posterior frecuentemente se deja en una posición parcialmente abierta. Debido a que la válvula de calentamiento posterior se deja en una posición parcialmente abierta, los componentes internos de las válvulas se exponen a la acumulación de petróleo, coque, y/u otros restos. En algunas modalidades de la presente invención, los componentes internos del cubreválvula evitan la acumulación de petróleo, coque, o restos dentro del cubreválvula. En consecuencia, debido a que algunas de las modalidades de la presente invención tienen características de diseño particulares, los componentes internos del sistema de válvulas no se exponen al petróleo, coque, y/u otra acumulación mientras la válvula se mantiene en una condición parcialmente abierta. Por ejemplo, algunas modalidades del presente sistema de válvulas utilizan un sistema de purga de vapor como se discutió anteriormente que crea una presión positiva dentro del cubreválvula, lo que fuerza al contenido de una línea a permanecer en línea y evita que el contenido de la línea se mueva hacia los componentes internos de la válvula.

Existen características mecánicas adicionales de algunas de las modalidades de la presente invención que permiten a la válvula mantenerse en una posición parcialmente abierta sin comprender el rendimiento de la válvula durante períodos de tiempo prolongados. Por ejemplo, en algunas modalidades el sistema de asiento mantiene un contacto continuo con la compuerta de la presente invención. El contacto continuo en algunas modalidades rompe el coque acumulado y/u otros restos, lo que evita que el material acumulado se acumule sobre la válvula en sí y caiga en los varios componentes internos del sistema de válvulas. Algunas modalidades de la presente invención utilizan un sistema, que se ubica dentro del cubreválvula, que mantiene contacto con la compuerta de la válvula mientras la compuerta se mueve a través de las posiciones abierta y cerrada. En algunas modalidades el cubreválvula, preferentemente el cubreválvula inferior de la válvula, contiene una o más placas que se orientan de manera opuesta entre sí y se predisponen contra la superficie de la compuerta presente dentro del cubreválvula inferior. En algunas modalidades, los resortes en espiral y a presión contra el cubreválvula inferior se encuentran entre el cubreválvula y la placa. En consecuencia, el sistema de resortes de algunas modalidades de la presente invención presiona la placa ubicada en el cubreválvula inferior contra la superficie de la compuerta. El sistema de placas ubicado en el sistema de cubreválvulas evita el movimiento de gases, fluidos, o materia sólida desde la línea hacia el cubreválvula. En consecuencia, el sistema de placas evita que los contenidos de la línea entren en contacto con los elementos internos del sistema de compuerta.

Volviendo a las Figuras de la presente invención y un análisis más detallado de algunas de las modalidades de la invención, la Figura 1 representa, generalmente, un proceso de fabricación y refinería de petróleo que tiene presentes varios elementos y sistemas. En adición a estos elementos, el proceso de fabricación y refinería de petróleo 8 comprende además múltiples sistemas de válvulas de aislamiento 10 en posiciones con relación a los primer y segundo tambores de coque retardado 18 y 22, respectivamente. Como se mencionó, existen típicamente al menos dos tambores de coque en operación simultánea para permitir la fabricación y refinería continua de petróleo así como también su subproducto de coque. Mientras el primer tambor de coque 18 está en línea y se llena a través de la entrada de alimentación 26, el segundo tambor de coque 22 pasa por un proceso de descoquización para purgar el coque fabricado contenido en el mismo. Las fracciones más ligeras, el vapor y los gases se liberan desde el recipiente de coque en línea a través de la línea de vapor 2a y 2b. Después, cuando el primer tambor de coque 18 ha alcanzado su capacidad, la entrada de alimentación 26 se cambia al segundo tambor de coque 22 que acaba de purgarse previamente de su contenido, de manera que el primer tambor de coque 18 se prepara para el proceso de descoquización donde se purgará su contenido. Este proceso cíclico, comúnmente referido como continuo por lotes, permite a la refinería mantener una operación continua e ininterrumpida. Aunque la Figura 1 es ilustrativa de un proceso de fabricación y refinería de petróleo que tiene dos tambores de coque en serie, y aunque la discusión y algunas modalidades ilustradas, descritas y discutidas en la presente descripción se centran en los sistemas de aislamiento de líneas, un experto en la técnica reconocerá que la presente invención puede aplicarse o adaptarse a un número de procesos diferentes en los que está presente una función similar al proceso de coquización.

La Figura 2 ilustra una operación de la unidad de coquización retardada ilustrativa, que resalta las varias líneas utilizadas para transportar la materia, que incluye gases, líquidos y sólidos de una ubicación a otra durante toda la operación de la unidad de coquización retardada. En particular, la Figura 2 ilustra algunas de las ubicaciones donde puede utilizarse la válvula de aislamiento de la presente invención. La válvula de aislamiento de la presente invención puede conectarse a cualquier línea en la operación de coquización retardada. Los ejemplos de algunas modalidades de posiciones donde las válvulas de la presente invención pueden utilizarse son la válvula de aislamiento de corte de agua 70, la válvula de aislamiento de vapor superior 71A/71B, la válvula de aislamiento de desfogue 72A/72B, la válvula de aislamiento de módulos 79, la válvula de aislamiento del calentamiento posterior 80, la válvula de aislamiento del fraccionador 81, la válvula de aislamiento de desviación del tambor 78, la válvula de aislamiento de descarga de la bomba de carga del calentador 82A/82B, la válvula de aislamiento de entrada 26, la válvula de aislamiento del colector de conmutación 73, la válvula de aislamiento de precalentamiento 74A/74B, la válvula de aislamiento del agua de enfriamiento 75, la válvula de aislamiento del vapor 76, y la válvula de aislamiento del drenaje a fosa 77A/77B.

La Figura 3 representa una modalidad del sistema de válvulas de aislamiento de la presente invención. El sistema de válvulas de aislamiento 10 representado comprende una válvula de aislamiento 14 que se acopla a una línea. En algunas modalidades, la válvula como se representa puede conectarse a una o más de las posiciones descritas anteriormente en la operación de la unidad de coquización retardada (ver Figura 2). Por ejemplo, en algunas modalidades, la válvula de aislamiento 14 se acopla a la(s) línea(s) de entrada de alimentación de residuos 26 y/o la(s) línea(s) de vapor 2a y 2b en un puerto o abertura con pestañas.

La válvula de aislamiento representada en las Figuras 3-6 es una modalidad de la válvula de aislamiento de la presente invención, sin embargo, se pretende que la válvula de aislamiento 14 pueda comprender una variedad de tipos de válvulas y una variedad de elementos diferentes.

El medio para soportar el cierre de válvula 50 (por ejemplo, las superficies de asiento metálicas dobles en algunas modalidades), el cubreválvula interior 36, y todas las partes internas se protegen y aíslan completamente de cualquier materia que fluye a través de una línea mientras la válvula está en las posiciones completamente abierta, completamente cerrada o parcialmente abierta. Preferentemente, los materiales usados en la construcción de las partes de sellado son resistentes a la corrosión, y se diseñan para ciclos de trabajo de metal con metal excepcionalmente altos. Los sellos de la válvula de aislamiento se diseñan para romper limpiamente la unión entre el coque y la superficie expuesta del cierre de válvula en cada golpe. El empuje total requerido para esta acción, combinado con el empuje requerido para superar la fricción e inercia del asiento, se calcula cuidadosamente y se logra al accionar el cierre de válvula, lo que hace que se reubique o pase de una posición cerrada a una abierta.

Las Figuras 3-6 ilustran varias vistas de una válvula de aislamiento 14, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La válvula de aislamiento 14 representada comprende un cuerpo principal 16 acoplado a los cubreválvulas superior e inferior 30 y 34, cada uno que comprende las cámaras superior e inferior 32 y 36, respectivamente. El cuerpo principal 16 comprende una primera porción de pestaña 40 que tiene una abertura o puerto 42 en la misma, y una segunda porción de pestaña 44 que tiene una abertura o puerto 46 en la misma. El cuerpo principal 16 acopla 26 a una porción de pestaña complementaria y abertura o puerto asociado de una línea 2, de manera que cada abertura es concéntrica y/o alineada entre sí.

La válvula de aislamiento 14 representada comprende además un cierre de válvula en la forma de una persiana o compuerta deslizante 4 que tiene una abertura en la misma que es capaz de alinearse con las aberturas 42 y 46 en una posición abierta. El cierre de válvula 4 se desliza hacia delante y hacia atrás de manera lineal y bidireccional entre los medios para soportar un cierre de válvula, mostrado en esta modalidad ilustrativa como el sistema de soporte de asiento 50. El sistema de soporte de asiento 50 puede comprender cualquier tipo de disposición de asientos, que incluye los asientos independientes dobles, en donde los asientos son ambos estáticos, ambos flotantes y/o dinámicos, o una combinación de estos. El sistema de soporte de asiento 50 puede comprender alternativamente un solo asiento en soporte del cierre de válvula 4, en donde el asiento puede comprender un asiento estático o flotante o dinámico. En otra modalidad ilustrativa, el medio para soportar un cierre de válvula puede prescindir de un sistema de asiento en favor de un sistema de soporte integrado en el cuerpo principal 16, de manera que una o más porciones o componentes del cuerpo principal 16 se seleccionan y preparan para soportar el cierre de válvula 4. En algunas modalidades, el medio para soportar un cierre de válvula comprende preferentemente una superficie de contacto metálica que entra en contacto y se sella con una superficie metálica en el cierre de válvula 4, en donde este sello de contacto se mantiene durante el proceso de fabricación del coque.

En algunas modalidades, el cierre de válvula 4 puede acoplarse a un eje de accionamiento; preferentemente el cierre de válvula 4 se acopla a la horquilla 6, que a su vez se acopla al eje de accionamiento 12. El eje de accionamiento 12 se acopla además a los medios de accionamiento que funcionan para energizar el eje de accionamiento 12 y hacer que el cierre de válvula 4 oscile entre una posición abierta y cerrada. El medio de accionamiento es preferentemente una fuente de energía controlada hidráulicamente contenida dentro del cilindro y que es capaz de mover el cierre de válvula 4 a través de su ciclo lineal bidireccional durante un proceso de coquización, y específicamente con el propósito de aislar el flujo de fluidos, gases y sólidos. En una posición cerrada, el cierre de válvula 4 sella la abertura de una línea dada. Las porciones de la compuerta 4 se extienden hacia la cámara superior 32 en la posición cerrada para permitir que la parte sólida de la compuerta 4 cubra y cierre la abertura en la válvula de aislamiento. El sello de contacto creado entre la superficie del cierre de válvula 4 y el medio para soportar el cierre de válvula (por ejemplo, el sistema de soporte de asiento) es tal que cualquier coque acumulado en la compuerta 4 se rompe. El accionamiento continuo hace que el cierre de válvula 4 se reubique en una posición completamente abierta. En su posición completamente abierta, el cierre de válvula 4 se retrae hacia la cámara 32, lo que proporciona así una trayectoria de flujo clara para los materiales a través de una línea dada.

En una modalidad de la invención, es preferible que se cree un sello de contacto continuo entre el cierre de válvula 4 y el medio para soportar el cierre de válvula 50, de manera que durante el deslizamiento o rotación hacia delante y hacia atrás del cierre de válvula 4 de una posición abierta, a una posición semiabierta, y finalmente a una posición cerrada, con respecto a la línea, el sello de contacto creado nunca se rompe o viola, sino que su integridad se mantiene en todo momento. Este sello de contacto continuo es preferentemente un sello de contacto de metal con metal que realiza varias funciones y tiene varias ventajas. Primero, el sello de contacto crea, o al menos contribuye a, el aislamiento de las válvulas, en donde se proporciona un entorno aislado, de manera que no se permite que el material escape fuera del área sellada y hacia los cubreválvulas u otras partes de la válvula de aislamiento, el área afuera de la válvula de aislamiento, u otras áreas. Varios sistemas de purga de vapor y sistemas de contención funcionan además para regular la presión dentro de la válvula de aislamiento, para contener el material dentro de las áreas designadas, y para mantener el aislamiento de las válvulas. Segundo, el sello de contacto continuo ayuda a mantener varios componentes de la válvula de aislamiento limpios y libres del material de producto, ya que estos materiales no se permiten más allá del área sellada. Tercero, como resultado de la carga ejercida sobre el cierre de válvula 4 y las tolerancia apretadas resultantes existentes entre el cierre de válvula 4 y los asientos superior e inferior y la rotación del cierre de válvula entre los asientos superior e inferior 50, se provoca la ocurrencia del efecto de bruñido y pulido.

En algunas modalidades, los asientos superior e inferior 50, así como también el cierre de válvula 4 se hacen de metal, lo que proporciona un contacto de metal con metal o un sello de metal con metal, o de cualquier otra manera se referencia como un asiento de metal con metal del cierre de válvula 4. El asiento de metal con metal aumenta la durabilidad del sistema ya que no hay partes no metálicas, tal como vinil o goma, usadas para sellar los asientos al cierre de válvula 4. El asiento de metal con metal permite que el sistema logre una mayor consistencia de sellado, mientras al mismo tiempo proporciona un desgaste y durabilidad extendidos. Adicionalmente, el sellado de metal con metal permite que el sistema, y específicamente el sellado dentro del sistema, se ajuste según sea necesario.

Cuarto, cuando el cierre de válvula 4 se acciona y hace girar desde una posición cerrada a una posición abierta, el sello de contacto existente entre la superficie del cierre de válvula 4 y la superficie del medio para soportar un cierre de válvula, funciona para romper o cortar el coque fabricado que se ha acumulado en o cerca de la superficie del cierre de válvula 4. Un experto en la técnica puede darse cuenta de otras funciones y ventajas.

La Figura 4 representa una válvula de aislamiento de la presente invención en una posición abierta. Los elementos de la válvula de aislamiento representados en la Figura 4 son similares a los descritos en la Figura 3. Sin embargo, la Figura 4 demuestra el cierre de válvula cuando se desliza o gira hacia una posición completamente abierta en donde la abertura en el cierre de válvula 4 se alinea con la abertura en las primera y segunda aberturas en el cuerpo principal de la válvula respectivamente 42 y 46.

La Figura 5 ilustra varios elementos de algunas modalidades del sistema de válvulas de aislamiento de la presente invención. La Figura 5 representa el cierre de válvula 4 en una posición abierta. La Figura 5 representa el extremo ligeramente biselado 98 del sistema de cierre de válvula que se inserta en la cámara inferior 36 dentro del cubreválvula inferior 34. Los bordes biselados 98 del cierre de válvula permiten que el cierre de válvula se deslice fácilmente entre las dos placas 52, 54. Las dos placas pueden hacerse de una variedad de materiales. En algunas modalidades, las dos placas 52 y 54 se hacen de metal, y se hacen preferentemente de bronce o latón. Las placas 52 y 54 se fuerzan a entrar en contacto con el cierre de válvula 4. En algunas modalidades, las placas 52 y 54 se fuerzan a entrar en contacto con el cierre de válvula 4 mediante un mecanismo accionado por resorte 56 que se carga contra el bastidor del cubreválvula inferior. En algunas modalidades, las placas 52 y 54 se fuerzan a entrar en contacto con el cierre de válvula 4 mediante un mecanismo accionado por resorte 56 que se carga contra una cubierta interna 100. En algunas modalidades, el sistema de cubreválvula que comprende las placas 52 y 54 proporciona un sello de contacto con el extremo inferior del cierre de válvula, lo que evita que cualquier material gaseoso o fluido se escape hacia el cubreválvula inferior del sistema de cierre de válvula desde la línea. En algunas modalidades, la primera placa 52 y la segunda placa 54 mantienen un sello continuo con el cierre de válvula 4 incluso cuando el cierre de válvula está en una posición completamente abierta. Es decir, en algunas modalidades, una porción del cierre de válvula 4 permanece dentro del cubreválvula inferior como se representa en la Figura 5. Se contempla además por la presente invención que las placas 52 y 54 pueden localizarse además, o alternativamente, en la cámara 35 ubicada dentro del cubreválvula superior 30.

La Figura 6 ilustra varios elementos del sistema de válvulas de aislamiento de la presente invención. En particular, la Figura 6 ilustra la primera 52 y la segunda 54 placa, con relación al cierre de válvula 4 cuando el cierre de válvula está en una posición cerrada. Por lo tanto, la Figura 6 ilustra un cierre de válvula 4, que ha aislado o bloqueado el flujo de cualquier gas, líquido y/o sólido que fluye a través de una línea. La Figura 6 ilustra el cierre de válvula 4, una primera placa 52, una segunda placa 54 y un sistema accionado por resorte 56. Como se ilustra, la abertura en el cierre de válvula 4 se encierra completamente en el cubreválvula inferior y se presiona entre la placa superior 52 y la placa inferior 54, lo que mantiene así un sistema cerrado que no permite que el gas, los líquidos y/o los sólidos escapen desde la línea hacia el cubreválvula.

Las Figuras 5 y 6 ilustran adicionalmente la relación que existe entre el sistema de soporte de asiento 50 que comprende en algunas modalidades como se representa en las figuras, un asiento superior 58 y un asiento inferior 60, el cuerpo principal 16 de la válvula de aislamiento y el cierre de válvula 4. Como se señaló anteriormente, el sistema de asiento mantiene el contacto con el cierre de válvula 4 y evita que cualquier gas, líquido y/o sólido se mueva hacia el cubreválvula superior o inferior.

Las Figuras 7A-I y 8A-E ilustran una modalidad del método para retirar los componentes internos de la válvula de la presente invención. Esto proporciona un método simplificado para reemplazar los asientos superior 58 e inferior 60. Como se representa en las figuras, el método para reemplazar los asientos superior 58 e inferior 60 comprende las etapas de retirar los medios de fijación 66 que unen el cubreválvula superior 30 al cuerpo principal de la válvula 16. Los medios de fijación 66 se representan como un sistema de tuerca y tornillo. Aunque el sistema de tuerca y tornillo es una modalidad preferida, y así se representa, se contempla por la invención que pueden utilizarse varios medios de fijación para acoplar los cubreválvulas de la presente invención al cuerpo principal. Cuando los medios de fijación 66 se han retirado, el cubreválvula superior 30 puede desplazarse o separarse del cuerpo principal de la válvula 16. Cuando el cubreválvula superior 30 se separa del cuerpo principal de la válvula 16, los asientos superior e inferior 58, 60 y la compuerta 4 se exponen a través de una abertura en el cuerpo principal 16. En consecuencia, en algunas modalidades la retirada de los cubreválvulas superior 30 o inferior 34 permite que los elementos internos de la válvula se inspeccionen visualmente por los operadores presentes en el área. Adicionalmente, en algunas modalidades la retirada de los cubreválvulas superior 30 e inferior 34 permite un espacio a través del cual varios elementos internos de la válvula pueden moverse para la reparación, reemplazo o simplemente para la inspección. En algunas modalidades, la compuerta 4 puede retirarse a través del espacio anteriormente ocupado por el cubreválvula superior 30. En algunas modalidades, los asientos superior e inferior 58, 60 pueden retirarse uno a la vez y reemplazarse por nuevos asientos a través del espacio anteriormente ocupado por el cubreválvula superior 30. Cada uno de los tipos de asientos discutidos anteriormente son susceptibles a retirarse de la válvula a través del espacio anteriormente ocupado por el cubreválvula superior 30. Otros elementos contenidos dentro del sistema de válvulas pueden igualmente inspeccionarse, repararse, retirarse y reemplazarse a través de la abertura creada cuando el cubreválvula superior 30 se retira de estar unido al cuerpo principal 16. En algunas modalidades de la presente invención, el cuerpo principal de la válvula 16 puede permanecer acoplado a una línea y/o una línea de vapor mientras se realiza el reemplazo de varias partes.

En algunas modalidades de la invención, se utiliza una herramienta de extracción 90 en el método para retirar los elementos internos de la válvula. En algunas modalidades, los asientos 50 tienen una muesca 91 a la que se atornilla un bloque 92. La herramienta de extracción 90 se conecta con una ranura 95 del bloque 92 que se ha atornillado a los asientos 50. La herramienta de extracción 90 comprende una cuña 93 y un vástago con rosca 94. En algunas modalidades de la invención, la herramienta de extracción puede comprender además un medio para hacer girar el vástago con rosca 96. En la Figura 7C, el medio para hacer girar el vástago con rosca 96 se representa como una tuerca hexagonal de seis lados que podría hacerse girar mediante una herramienta (por ejemplo, una llave inglesa) que permitiría a un operador aplicar un torque adicional al vástago con rosca. En algunas modalidades de la invención, el medio para hacer girar el vástago con rosca puede ser un mango acoplado al vástago (no representado) o cualquier otro medio para aplicar un torque adicional al vástago con rosca. La cuña 93 se conecta operativamente o interactúa con el bloque 92, que se ha atornillado a los asientos de manera que cuando el vástago con rosca 94 se hace girar en una dirección la cuña 93 desplaza efectivamente el asiento 58, 60 desde el cuerpo principal de la válvula 16, y si el vástago con rosca 94 se hace girar en la dirección opuesta, la cuña 93 ayuda a acoplar uno o más asientos 58, 60 al cuerpo principal 16 de la válvula. Algunas modalidades de la válvula pueden ensamblarse completamente desde la parte superior. En algunas modalidades de la válvula, la herramienta de extracción 90 permanece en la válvula sin afectar la operación de la válvula.

La Figura 8A ilustra una representación de un recorte de una válvula. Como se representa en la Figura 8A, cuando el vástago con rosca 94 se hace girar en una dirección en el sentido de las manecillas del reloj las dos cuñas 93 representadas se acercan efectivamente. Cuando las cuñas 93 se acercan, las superficies en forma de cuña de la cuña 93 se interconectan con la ranura 95 en el bloque 92 que mueve efectivamente los asientos 58, 60 lejos de la persiana y hacia el cuerpo principal 16 de la válvula. A la inversa, cuando el vástago con rosca 94 se hace girar en una dirección contraria al sentido de las manecillas del reloj las dos cuñas 93 se separan. Cuando las cuñas 93 se separan, las superficies en forma de cuña de las cuñas 93 se interconectan con la superficie en ángulo de la ranura 95 en el bloque 92 que mueve los asientos 58, 60 hacia la persiana 4 (o si la persiana 4 se ha retirado hacia el espacio anteriormente ocupado por la persiana 4), y lejos del cuerpo principal 16 de la válvula. Se contempla por la presente invención que la herramienta podría diseñarse para hacerse girar en el sentido de las manecillas del reloj para mover los asientos 58, 60 hacia la persiana/espacio anteriormente ocupado por la persiana, y la herramienta podría diseñarse para mover los asientos 58, 60 lejos de la persiana 4 cuando se hacen girar en una rotación en el sentido contrario a las manecillas del reloj.

El cubreválvula inferior 34 puede retirarse en lugar del cubreválvula superior 30 como se describió anteriormente. En consecuencia, los medios de fijación 66 que unen el cubreválvula inferior 34 a la válvula superior 16 del cuerpo principal pueden retirarse y el cubreválvula inferior deslizarse desde el cuerpo de la válvula principal 16. Al hacerlo, los elementos del sistema de válvulas contenidos dentro de la cámara inferior 36 pueden exponerse para el mantenimiento, reparación o reemplazo. La presente invención contempla el mantenimiento de rutina de los elementos del sistema de válvulas. En consecuencia, los métodos descritos anteriormente para mantener, reparar o reemplazar varios elementos del sistema de válvulas que dejan el cuerpo principal de la válvula acoplado a una línea, proporcionan muchos beneficios que incluyen la capacidad de mantener de manera segura y eficiente las válvulas de aislamiento de la presente invención durante los tiempos muertos programados. La presente invención contempla beneficios que incluyen la capacidad de evaluar de manera más precisa y rápida, sin la inconveniencia de retirar la válvula desde una línea, los efectos perjudiciales provocados por las tensiones transitorias térmicas.

El sistema de válvulas de aislamiento puede usarse en un método para aislar el flujo de un fluido, gas o sólido en una línea, dicho método que comprende las etapas de: equipar una línea con la válvula de aislamiento, dicha válvula de aislamiento acoplada a dicha línea y que comprende: un cuerpo principal que tiene un medio para conectar dicha válvula de aislamiento a dicha línea; un asiento acoplado a dicho cuerpo principal; y una persiana acoplada a dicho cuerpo principal y accionada mediante un accionador, dicha persiana capaz de moverse de una manera sustancialmente lateral bidireccional dentro de dicha válvula de aislamiento adyacente a dicho asiento para controlar la apertura y cierre de dicha válvula de aislamiento, dicha persiana que proporciona un sello entre dicho asiento y dicha persiana; cerrar dicha persiana y sellar dicho asiento contra dicha persiana para sellar dicha válvula de aislamiento que bloquea el flujo de materia a través de la línea; y abrir dicha persiana mediante el accionamiento de dicha persiana y hacer que dicha persiana se deslice a través de dicho asiento hacia una posición abierta, lo que permite el flujo de materia a través de la línea.

El sistema de válvulas de aislamiento puede usarse en un método para aislar el flujo de materia en una línea que comprende las etapas de: (a) equipar una línea en la operación de la unidad de coquización retardada con la válvula de aislamiento, la válvula de aislamiento que se acopla a la línea y en sí que comprende (1) un cuerpo principal que tiene un orificio dimensionado para alinearse con dicha línea cuando dicha válvula de aislamiento se acopla a la misma; (2) un cierre de válvula soportado de manera operable por dicho cuerpo principal, dicho cierre de válvula capaz de accionarse para oscilar entre una posición abierta y cerrada con respecto a dicho orificio y dicho puerto; (3) el medio para soportar dicho cierre de válvula; (b) cerrar el cierre de válvula, lo que proporciona un sello de contacto entre el cierre de válvula y el medio para soportar un cierre de válvula; y (c) abrir la línea para permitir que la materia fluya a través de la línea mediante el accionamiento del cierre de válvula y hacer que se mueva alrededor del medio para soportar un cierre de válvula hacia una posición abierta, el medio para soportar un cierre de válvula que rompe cualquier resto que incluye coque y descoquizar los subproductos desde la persiana y los asientos cuando la persiana se desplaza y así abrir o reabrir efectivamente la línea. Puede utilizarse en cualquier línea en una operación de la unidad de coquización retardada, y puede utilizarse adicionalmente en otros entornos donde es deseable detener selectivamente el flujo de materia a través de una línea.

La presente invención puede llevarse a la práctica en otras formas específicas sin apartarse de las características esenciales. Las modalidades descritas deben considerarse en todos los aspectos sólo como ilustrativas y no restrictivas. El alcance de la invención, por lo tanto, se indica por las reivindicaciones adjuntas, en vez de por la descripción anterior. Todos los cambios que están dentro del significado de las reivindicaciones deben aceptarse dentro de su alcance

Claims (16)

Reivindicaciones

1. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) que comprende:

un primer asiento (58);

un segundo asiento (60) alineado con dicho primer asiento (58);

una persiana (4);

un cuerpo principal (16) para la conexión a una línea de alimentación (26),

el cuerpo principal que tiene un orificio (42, 46) dimensionado para alinearse con dicha línea de alimentación, en una operación de coquización;

un cubreválvula superior (30) y un cubreválvula inferior (34) acoplados a dicho cuerpo principal (16); dicho cubreválvula superior que se dimensiona de manera que la retirada del mismo crea un espacio a través del cual dichos asientos y la persiana pueden retirarse sin separar el cuerpo principal (16) de la línea de alimentación (26); y

una placa metálica (52) ubicada dentro de dichos cubreválvula superior (30) y cubreválvula inferior (34), en donde la placa metálica (52) comprende una superficie plana que se fuerza al contacto con la persiana (14) mediante un mecanismo accionado por resorte (56).

2. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 1, que comprende además medios para monitorear y controlar la presión existente dentro de dicho sistema de válvulas de aislamiento (14).

3. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 1, que comprende además un asiento de metal con metal en donde dicha persiana (4) entra en contacto con dicho primer asiento (58) y dicho segundo asiento (60).

4. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde dicha persiana (4) es una persiana de asiento doble a presión.

5. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde uno de dicho primer asiento y dicho segundo asiento es un asiento estático.

6. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 1, que comprende además un accionador que mueve la persiana (4) a través de un movimiento bidireccional.

7. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 6, en donde dicho accionador puede controlarse desde una ubicación remota para aumentar la seguridad.

8. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 6 o la Reivindicación 7, en donde dicho accionador se selecciona del grupo que consiste en: un accionador controlado hidráulicamente, un accionador eléctrico, un accionador manual y un accionador hidráulico accionado por electricidad.

9. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 1, la placa metálica (52) que es una primera placa metálica (52), el sistema de válvulas de aislamiento (14) que comprende además:

una segunda placa metálica (54) ubicada dentro del mismo cubreválvula que la primera placa (52), en donde la segunda placa (52, 54) comprende una superficie plana que entra en contacto con otra superficie de la persiana (4).

10. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 9, que comprende además una placa adicional, en donde la placa adicional comprende una superficie plana que entra en contacto con otra superficie de la persiana (4).

11. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde el contacto entre la superficie plana de la placa (52) y la persiana (4) evita que la materia en la línea entre a uno de dicho cubreválvula superior (30) y dicho cubreválvula inferior (34).

12. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 9, en donde el contacto entre la superficie plana de las placas (52, 54) y la persiana (4) evita que la materia en la línea entre a uno de dicho cubreválvula superior (30) y dicho cubreválvula inferior (34).

13. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde una pestaña (40, 44) se une a dicha línea y permanece unida a dicha línea mientras otros elementos del sistema de válvulas (14) se reparan o reemplazan.

14. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 1, que comprende además un sistema de extracción para extraer al menos uno del primer asiento (58) y dicho segundo asiento (60) a través de un espacio creado cuando se retira uno de dicho cubreválvula superior (30) y dicho cubreválvula inferior (34).

15. Un sistema de válvulas de aislamiento de acuerdo con la Reivindicación 14, en donde el sistema de extracción comprende:

una muesca (91) en al menos uno de dicho primer asiento (58) y dicho segundo asiento (60);

un bloque (92) que se atornilla a al menos uno del primer asiento (58) y dicho segundo asiento (60); y una herramienta de extracción (90) que interactúa con el bloque (92) para permitir que dicho segundo asiento (60) se retire del cuerpo principal (16) a través de un espacio creado mediante la retirada de al menos uno de dicho cubreválvula superior (30) y dicho cubreválvula inferior (34).

16. Un sistema de válvulas de aislamiento (14) de acuerdo con la Reivindicación 15, en donde la herramienta de extracción (90) comprende: una cuña (93) conectada a un vástago con rosca (94).