JP2012520934A - リンク式コークスドラムサポート装置 - Google Patents

Abstract

コークスドラムとコークスドラムの支持構造体との間の接合部が受ける応力を最小限に抑えるためのリンク式コークスドラム連結構造が説明される。この連結構造は、コークスドラムに装着されるかまたはこのドラムに直に装着される、外周部連結プレートに装着され得る。いくつかの実施形態は、セグメント化された外周部連結プレートに連結する。この連結構造は、コークスドラムリンク、連結リンク、およびグランドリンクを備える。これらのリンクは、連結ピンにより枢動可能に連結される。コークスドラムが、加熱され、膨張すると、連結リンクは、グランドリンク中の連結ピンの中心点を中心として外方に枢動する。

Description

本発明は、コークスドラムスカート連結構造に関し、さらに詳細には、コークスドラムがディレードコーキングプロセス中に温度変化を受ける際に膨張および収縮することにより、円周ドラムにておよび円周ドラムの下方からディレードコーカードラムのスカート溶接部にかけて典型的に現れる低サイクル疲労応力の発生を大幅に低減させるまたは解消するように設計された、連結システムに関する。ここで説明される連結システムは、コークスドラムを固定的に支持し、ドラムの転倒を防ぎ、その一方で、サポートシステム、スカート、またはドラムに対する過度の応力を伴わない熱収縮および熱膨張を可能にする。

多くの石油精製所が、ディレードコーキングとして知られている熱分解プロセスにより、初めの精製後に残る重い残留炭化水素（一般的には残油と呼ばれる）から価値のある生成物を回収する。このように原油をガソリン、ディーゼル燃料、潤滑油等々に加工したり、他の多くの石油精製を実施することにより、副生成物が生じる。これらの副生成物の価値は、「分解蒸留」により処理されると、大幅に高められ得る。分解蒸留のプロセスの際に、副生成物の一部分が、利用可能な炭化水素生成物に変換される。その他は、コークスと呼ばれる固形炭素生成物へと変化する。精製産業においては、このプロセスは、一般的に「ディレードコーキング」として知られている。

一般的に、ディレードコーキングプロセスは、分流ユニットからの重い炭化水素供給物を加熱することと、次いでこの加熱された重い供給物を一般的にコークスドラムとして知られている大型の鋼製容器内にポンプ送給することを有している。加熱された重い供給物の非ガス部分は、コークス容器内に沈殿し、このコークス容器内では、滞留時間および温度の作用の組合せにより、コークスが形成される。コークス容器の頂部から、蒸気が、分流ユニットに戻されて、所望の軽い炭化水素生成物へとさらに処理される。ディレードコーキングの作動条件は、非常に過酷なものとなるおそれがある。重い供給物の入力温度は、華氏８００度から華氏１０００度の間において様々であり得る。

コークスドラムは、上部ヘッドと、下部ヘッドに装着される漏斗形状の下部部分を有する、通常は直径が１９〜３０フィートで高さが最大で１２０フィートの、典型的には大型の円筒状容器であり、交互に作動可能となるように通常は対で存在する。コークスドラムのサイズ、形状、および構成は、装置ごとに大幅に異なり得る。コークスは、安全マージンまで充満して、加熱された供給物が空の「姉妹関係にある」コークス容器へと供給先を切り替えられるまで、この容器内で形成され、蓄積される。複数のコークスドラムをこのように使用することにより、精製所は、加熱炉および分留塔を連続的に作動させることが可能となる。したがって、一方のコークス容器が、加熱された残留物質で満たされつつある間に、他方の容器は、冷却されつつあり、前の回収サイクルの間にこの容器内で形成されたコークス（５００〜１２００トンの間の）を除去されつつある。充満した容器が、離隔され、炭化水素蒸気を除去するために蒸気処理され、水を充填することにより冷却され、排水され、開かれ、コークスが、ドラムの下部からの除去のために水ジェットと共に穿孔除去される。これらのドラムは、典型的には、１０〜３０時間ごとに切り替るサイクルで作動する。

コークスの除去は、蒸気および次いで水がコークスの充満した容器内に送られて、揮発性の軽い炭化水素の回収を完了させ、コークスの塊を冷却させる、急冷ステップで開始される。容器は、排水され、大気圧に通気され、次いでコークスの除去のために下部が開かれる。除去は、典型的には、単一のジェットまたは複数のジェットを介して送られる高圧水を供給された状態で、ドリルビットを使用して実現され、このジェットにより、コークスは小片に切断されて、コークスドラムの開かれた下部から外に落とされる。コークスが除去されると、ドラムは、閉じられ、加熱され、待機状態に置かれ、１０〜３０時間のサイクルを繰り返すことが可能な状態となる。

コークスドラムは、おおむね垂直方向に延在し、高さが、直径の３〜４倍である。この高さ／直径比が高いことにより、コーキングドラムは、強風、地震活動、およびドラムに装着される配管などからの力による転倒を受けやすい。この問題にさらに輪をかけて、コークスドラムは、デコーキングプロセスの際に押しのけられたコークスが外に落ち除去されるように、コークスドラムの下方に空間を与えるために、幾分か高置されなければならない。これにより、コークスドラムは、風および他の力を受ける度合いが高まる。

典型的なコークスドラムは、ドラムの下方部分に溶接されるスカートによって支持される。このスカートは、ドラム、ドラム内において形成されるコークス、およびドラムの急冷に使用される水の重量を支持しなければならない。コークスドラムのスカートは、典型的には、ドラムに固定的な支持構造を与える鉄筋コンクリートベースにボルト固定される。しかし、これは、繰り返されるデコーキングプロセスにより、大きく重いコークスドラムが大きな温度変動を頻繁に受け、これによりドラムが膨張および収縮されるため、問題を孕んでいる。ドラムは、ドラムとは異なる比率で膨張および収縮するスカートにより外接されている。ドラムから外方に延在し、支持構造体により支持されるスカートの部分は、しばしば周方向応力と呼ばれる応力を受ける。これは、スカートが、ドラムの付近においては断熱されるが、ドラムから最も遠く離れた区域では断熱されない場合には、しばしば悪化するおそれがある。ドラムの膨張を抑制することにより、スカート溶接連結部の応力は、ドラムの膨張および収縮の両方の際に生じる。いくつかの研究は、スカートとドラムとの間の溶接部が、数百サイクル以内にピーク応力位置にて低サイクル疲労により故障し始めることを示唆している。さらに、応力は、ドラム、ボルト、およびドラムがボルト固定されるコンクリートにおいても生じる。コンクリートベースにコークスドラムを固定するシステムの故障は、緩やかなものであり、モニタリングが困難であり、検査に多大なコストを要する場合がある。

コーキング産業における最近の傾向により、スカートの故障の懸念が高まっている。経済的圧力により、精製所は、サイクル時間を短縮して、所与の期間にさらに多量のコークスを生成することができるように促されている。より高速の生成は、より高速のドラム急冷を要するが、これがドラム壁部のより急速な冷却を招き、これがスカート連結部により多くの応力を生じさせる。

リンク式コークスドラムサポート装置は、ディレードコーキング／デコーキングプロセスの際のコークスドラムの作動中に、コークスドラムの熱膨張および熱収縮の応力を低下させることを可能にする、コークスドラムと支持構造体との間の安定した連結を実現する。この熱膨張および熱収縮の応力の低下を実現する連結構造は、コークスドラムと支持構造体との間に取り付けられる枢動リンクアセンブリである。

外周部連結プレートが、コークスドラムの外側に溶接される。この外周部連結プレートは、いくつかの実施形態においてはセグメント化される。この外周部連結プレートにボルト固定または他の態様で装着されるのが、一連のコークスドラムリンクである。これらのコークスドラムリンクに枢動可能に連結されるのが、連結リンクであり、これらの連結リンクは、一連のグランドリンクまで延在し、枢動可能に連結する。グランドリンクは、コークスドラムの重量を支持することが可能な１つまたは複数のコンクリート製または鋼性の壁部などの支持構造体に連結される。一実施形態においては、コークスドラムリンクは、外周部連結プレートの代わりにドラムに直に装着される。この実施形態においては、バッキングプレートが、連結強度を向上させるために、ドラムの内側に溶接されてもよい。

コークスドラムが膨張すると、外周部連結プレートは、膨張して、コークスドラムリンクを外方に移動させる。可動のコークスドラムリンクおよび固定されるグランドリンクの両方に枢動可能に装着されるこの連結リンクは、グランドリンクに連結リンクを接合する枢動連結ピンを中心とする緩い弧に沿って枢動する。連結リンクの低摩擦枢動により、コークスドラムと支持構造体との間の連結に対して応力を加えることなく、コークスドラムが膨張および収縮することが可能となる。連結リンクが、ドラムの外周部の周りに配置されるため、枢同軸を中心とする周方向膨張が、許容され、さらに、風などのドラムに加えられる側方荷重に対する抵抗が、側方荷重方向に対して垂直に配置されるそれらの連結リンクによってもたらされる。したがって、このリンケージアセンブリにより、ドラムは、連結リンクにより遊動懸下されることが可能となるが、依然として側方への移動を制限される。

添付の図面と組み合わせることにより、以下の説明および添付の特許請求の範囲から、本発明の特徴がさらに十分に明らかになろう。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示し、したがって本発明の範囲を限定するものとして見なされるべきではないとの理解の下において、添付の図面を使用することにより追加的な具体性および詳細と共に、本発明を述べ説明する。

図１は、連結アセンブリの一実施形態が定位置に置かれた状態の、コークスドラムの斜視図である。 図２は、セグメント化された外周部連結プレートを有するコークスドラムの斜視図である。 図３は、コークスドラムに装着された１つの連結アセンブリの近接斜視図である。 図４は、コークスドラムに装着された連結アセンブリの一実施形態の立面図である。 図５は、コークスドラムが膨張および収縮する際のリンク式コークスドラムサポート装置の動作を示す図である。

次に図面を参照として、本発明の実施形態を説明する。本発明は、多くの他の形態および形状をとることができ、したがって、以下の開示は、例示的なものとして、および非限定的なものとして意図され、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照として定められるべきであることが予期される。

図１においては、リンク式コークスドラム連結構造が、コークスドラム２４に装着された状態で示される。この実施形態においては、外周部連結プレート１８が、ドラム２４の外側に溶接され、リンク式コークスドラム連結構造は、連結プレートに装着される。本明細書において説明されるリンク式コークスドラム連結構造は、コークスドラムと支持構造体との間に枢動連結部を設けることにより、ディレードコーキングプロセスの際のコークスドラムの熱膨張および熱収縮を許容する。図２に示すように、一実施形態におけるこの枢動連結部は、コークスドラムリンク１２、連結リンク１４、およびグランドリンク１６を含む。コークスドラムリンク１２は、ドラムに直に装着されてもよく、または、この実施形態におけるように、ボルトにより外周部連結プレート１８に装着される。リンク１２、１４、１６は、枢動ピン２０、２２にて枢動可能に連結される。グランドリンク１６は、コークスドラム２４の重量に耐えることが可能な支持構造体に装着される。コークスドラム２４が、加熱された場合に膨張すると、外周部連結プレート１８は、膨張して、コークスドラムリンク１２をコークスドラム２４の中心から離れる方向に移動させる。また、これにより、枢動ピン２２によりコークスドラムリンク１２に枢動可能に装着される連結リンク１４が、外方向に押される。グランドリンク１６が、支持構造体に取り付けられると、このグランドリンク１６は、移動することが不可能となり、コークスドラムリンク１２および連結リンク１４の外方向への移動は、枢動ピン２０を中心として緩い弧を描く枢動動作に変換される。

図２に図示される実施形態は、セグメント化された外周部連結プレート２６を有する。このプレートは、図１に図示される外周部プレートと同一の目的を果たすが、コークスドラムの周囲において連続的ではない点で異なる。現時点においては、外周部連結プレートをセグメント化することにより、コークスドラムと外周部連結プレートとの間の膨張率の差により成長し得る応力を軽減することができると考えらる。図２に示される実施形態は、もっぱら例示を目的とするものであり、セグメント化された外周部連結プレート２６は、各コークスドラムリンク１２間においてセグメント化されなくてもよく、いくつかの実施形態においては、複数のコークスドラムリンクが各セグメントに装着されてもよい。

図３は、連結ピン２２、２０によるコークスドラムリンク１２、連結リンク１４、グランドリンク１６の相互連結をさらに詳細に示す。この実施形態においては、コークスドラムリンク１２は、コークスドラム２４に溶接された連結プレート１８にボルト固定される。グランドリンク１６は、穴が、コークスドラム２４を支持することの可能なコンクリート、鋼、または他の材料からなる支持構造体への取付けのために、自体のベースに穿孔された状態で示される。例としては、および非限定的には、溶接、ボルト固定、またはコンクリートを鋳込む際のコンクリート中へのグランドリンク１６のキャスティングを含む、任意の既知の装着システムを使用して、支持構造体に対してグランドリンク１６を装着することが可能である。連結リンク１４は、リンク面２８およびリンク側部３０を有する。リンク面２８およびリンク側部３０は、平常動作の際にコークスドラム２４を支持し、風などの側方荷重を加えられた場合にコークスドラム２４の移動に耐えるのに十分な材料から構成されなくてはならず、およびそれに十分な厚さを有さなければならない。連結リンク面２８およびリンク側部３０は、枢動軸に対して垂直な荷重に耐えるのに十分な幅を有さなければならず、連結ピン２０は、枢動軸に対して垂直な荷重に耐えるのに十分な厚さを有さなければならない。同様に、グランドリンク１６は、側方荷重がコークスドラム２４にかけられた場合に装着された状態に留まるように、支持構造体に対して固定的に装着されなければならない。

図４は、コークスドラムリンク１２が、グランドリンク１６中に位置する連結ピン２０から内方向にずれている連結ピン２２を有する、一実施形態の近接図を示す。この内方向へのずれにより、２つのピンの間の力線は、コークスドラム２４と外周部連結プレート１８との間の溶接部の方向に向けられる。このピンの配置は、連結プレート１８に対する任意のカンチレバー効果を大幅に低下させ、それにより、外周部連結プレート１８は、比較的小さな曲げ力にさらされることとなる。コークスドラム２４が膨張すると、このずれは縮小し、垂直配向に近づく。

図５は、ドラムが加熱される際の、リンク式コークスドラムサポート装置の動作を示す。冷却状態が、仮想線で示され、加熱状態が、実線で示される。連結リンク１４は、連結ピン２２を中心として枢動することにより、ドラム２４の膨張を可能にすると共に、固定された支持構造体およびドラム２４とコークスドラムリンク１２との間の連結部に対して大幅に低下した応力を加える。

本発明は、その趣旨または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態において具現化されてもよい。説明した実施形態は、あらゆる点において、もっぱら例示的なものであり、非限定的なものとして見なされるべきである。したがって、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲により示唆される。特許請求の範囲の意味およびその均等範囲に含まれるあらゆる変更が、本発明の範囲内に包含されることとなる。

Claims (23)

1. コークスドラムの重量を支持することが可能な支持構造体と、
   少なくとも１つのリンケージアセンブリと
   を備え、
   前記少なくとも１つのリンケージアセンブリは、
   前記コークスドラムに結合される少なくとも１つのコークスドラムリンクと、
   前記支持構造体に結合され、前記コークスドラムリンクに一方の端部にて枢動可能に装着される、少なくとも１つのグランドリンクと、
   を含むことを特徴とするコークスドラムサポート装置。
2. 前記コークスドラムに前記コークスドラムリンクを結合する少なくとも１つの連結プレートをさらに備える、請求項１に記載のコークスドラムサポート装置。
3. 一方の端部にて前記コークスドラムリンクに装着され、他方の端部にて前記グランドリンクに枢動可能に装着される、連結性リンクをさらに備える、請求項１に記載のコークスドラムサポート装置。
4. 前記連結プレートは、セグメント化される、請求項１に記載のコークスドラムサポート装置。
5. 前記コークスドラムリンク、前記連結リンク、および前記グランドリンクは、連結ピンにより枢動可能に連結される、請求項３に記載のコークスドラムサポート装置。
6. 前記連結ピンは、摩擦を低減するように被覆される、請求項５に記載のコークスドラムサポート装置。
7. 各コークスドラムリンクが、前記セグメント化された外周部連結プレートの個別のセグメントに装着される、請求項４に記載のコークスドラムサポート装置。
8. コークスドラムに結合される少なくとも１つのコークスドラムリンクと、
   支持構造体に枢動可能に結合される少なくとも１つのグランドリンクと
   を備えることを特徴とするコークスドラムサポート装置。
9. 前記コークスドラムリンクに前記コークスドラムを結合する少なくとも１つの連結プレートをさらに備える、請求項８に記載のコークスドラムサポート装置。
10. 一方の端部にて前記コークスドラムリンクに装着され、他方の端部にて前記グランドリンクに枢動可能に装着される、連結性リンクをさらに備える、請求項８に記載のコークスドラムサポート装置。
11. 前記コークスドラムリンクと、前記連結リンクと、前記グランドリンクとの間の枢動装着が、連結ピンにより実現される、請求項１０に記載のコークスドラムサポート装置。
12. 前記グランドリンクは、前記固定された支持構造体に取り付けられる、請求項８に記載のコークスドラムサポート装置。
13. 前記連結プレートは、セグメント化される、請求項９に記載のコークスドラムサポート装置。
14. 前記連結ピンは、摩擦を低減するように被覆される、請求項１１に記載のコークスドラムサポート装置。
15. 各コークスドラムリンクが、前記セグメント化された外周部連結プレートの個別のセグメントに装着される、請求項１３に記載のコークスドラムサポート装置。
16. コークスドラムと固定される支持構造体との間に安定しているが応力が低減された連結を実現するリンク式コークスドラムサポート装置であって、
    コークスドラムの外周部の周りに溶接される外周部連結プレートと、
    前記ドラムの作動中に前記コークスドラムの重量を支持することが可能な、固定される支持構造体と、
    枢動リンケージアセンブリと
    を備え、
    前記枢動リンケージアセンブリは、
    前記外周部連結プレートに装着されるコークスドラムリンクと、
    前記支持構造体に装着されるグランドリンクと、
    一方の端部にて前記コークスドラムリンクに枢動可能に装着され、他方の端部にて前記グランドリンクに装着される連結リンクと、
    を含むことを特徴とするリンク式コークスドラムサポート装置。
17. 前記外周部連結プレートは、セグメント化される、請求項１６に記載のリンク式コークスドラムサポート装置。
18. 前記コークスドラムリンク、前記連結リンク、および前記グランドリンクは、連結ピンにより枢動可能に連結される、請求項１６に記載のリンク式コークスドラムサポート装置。
19. 前記連結ピンは、摩擦を低減するように被覆される、請求項１８に記載のリンク式コークスドラムサポート装置。
20. 各コークスドラムリンクが、前記セグメント化された外周部連結プレートの個別のセグメントに装着される、請求項１７に記載のリンク式コークスドラムサポート装置。
21. コークスドラムと固定される支持構造体との間に安定しているが応力が低減された連結を実現するリンク式コークスドラムサポート装置であって、
    コークスドラムに直に装着されるコークスドラムリンクと、
    固定される支持構造体に装着されるグランドリンクと、
    前記コークスドラムリンクおよび前記グランドリンクに枢動可能に装着される連結リンクと
    を備えることを特徴とするリンク式コークスドラムサポート装置。
22. 前記コークスドラムリンクと、前記連結リンクと、前記グランドリンクとの間の枢動装着が、連結ピンにより実現される、請求項２１に記載のリンク式コークスドラムサポート装置。
23. 前記グランドリンクは、前記固定される支持構造体に取り付けられる、請求項２１に記載のリンク式コークスドラムサポート装置。