JP3929504B2 - ディレードコーキングサイクル時間の減少 - Google Patents

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、ディレードコーキングに係り、より具体的には、ユニットのサイクル時間を減少させることによってディレードコーカーユニットの容量を増加させる方法に関する。
典型的なディレードコーカーユニットにおいて、一対のコークドラムは、交互に充填され空にされて、コーカー原料はドラムの一方に送り込まれつつ、他方のドラムはコークが取り出されて次の充填サイクルのために準備される。ディレードコーカーの容量は、コークドラムのサイズ、炉の容量、送り込みの容量、およびサイクル時間を含むいくつかの要因によって決定される。ドラムサイズ、炉および送り込みの容量は容易に変化させることができないので、コーカー容量を増加させるための唯一の実現可能な方法は、時おり、サイクル時間を減少させ、それによって、与えられた時間内でよりドラムを充填することである。
２．従来の背景
従来のコーキング操作は、充填されたドラムを空にするプロセスにおいて、充填されたドラムをスチームアウト（ｓｔｅａｍ ｏｕｔ）して残留揮発成分をドラムから除去する工程、スチームアウトされたコーク床を水で急冷する工程、急冷水をドラムから排出する工程、コークドラムの頂部および底部を開口する（ドラムのヘッドを除去する）工程、頂部からコーク床内に案内孔をあける工程、半径方向に向けられたジェットドリルで残りのコークをドリルアウトする工程、ドリルアウトされたコークをドラムの底部から除去する工程、コークドラムの頂部および底部の開口を閉じる工程、および熱いコーカー原料で充填されている他方のドラムからの熱い蒸気を通過させることによって、空のコークドラムを予備加熱する工程を含む。予備加熱工程は、新たに空にされたドラムに熱いコーカー原料を切り替える前に、空のコークドラムの温度を上昇させるために必要である。そうしなければ、比較的冷たいドラム内へ熱い原料を供給することからの熱応力が、深刻なダメージをもたらすおそれがあるためである。
容量が問題でない場合、予備加熱工程は、かなりの時間にわたって行うことができ、熱応力を制御することができる。容量が問題となる場合には、それを増加させるための１つの方法は、サイクル時間を減少させ、与えられた時間内においてより多くのドラムでのコークの生産を可能にすることによる。
上述した予備加熱工程は、サイクル時間のかなりの部分であり、サイクル時間を減少させるためのほとんどの可能性を占める領域である。これは、サイクル中の他の工程は幾分固定され、あるいは、いずれにしても著しい資本の必要性なしに容易に減少させることができないからである。
典型的なコークドラムは、ドラム外板とドラムの下方円錐部分との接合部近傍でドラムに溶接されたスカート状部材により支持される。最大熱応力は、約９００°Ｆにおける熱いオイル原料が、予備加熱されたドラムに切り替えられる際に生じる。これらの熱応力は、予備加熱されたドラムの内面がドラムの外側より熱いという事実に部分的に起因し、ドラムの外側は支持スカート状部材がドラム外板に溶接された領域を含む。外板の内側の膨張速度は、熱いオイル原料が接触した際、より冷たい外側部分の膨張速度より初期的に大きい。充分な時間が利用できるならば、予備加熱工程は、ドラムの内側に近い温度までドラムの外側を加熱するのに充分な時間にわたって行うことができる。しかしながら、全体のサイクル時間を減少させるために予備加熱時間が最少にされるべきである場合には、これは問題である。ドラム内、特にドラムとその支持スカート状部材との接合部近傍の領域内での熱応力を悪化させることなくサイクル時間を減少させる方法について、引き続いた要求が存在してきた。
発明の概要
本発明によれば、一対のコークドラムを交互に充填して空にするためのサイクル時間を減少させることによって、コーカーユニットの容量を増加させる。サイクル時間の減少は、ドラムの内部に予備加熱蒸気が向かう間および／または直前に、ドラムスカート状部材がドラムに接合する領域内で、コークドラムを外部から加熱することによって達成される。外部加熱は、予備加熱されたドラム内部の温度により近づいたレベルまで外側ドラム温度を上昇させて、熱いオイル原料がドラム内に導入される際に生じる熱応力を減少させる。外部加熱を用いて、内側から外側へのドラムの温度はより均一になり、熱いオイル供給はより早く開始することができるので、ドラム予備加熱に必要な時間は実質的に減少する。全体のサイクル時間は、対応して減少する。
【図面の簡単な説明】
図１は、一対のコークドラムおよび関連する装置を示すディレードコーカーユニットの概略図である。
図２は、コーキングサイクルについてのコークドラムスケジュールを示すチャートである。
図３は、コークドラムおよびその支持構造の詳細を示す、部分的に断面の側面立面図である。
図４は、コークドラムとその支持スカート状部材との接合部の詳細を示す、部分的に切り取られた側面立面図である。
図５は、ドラムのナックル部分に溶接されたスカート状部材によって支持されたコークドラムを示す断面図である。
図６は、ドラムの外板に溶接されたスカート状部材によって支持されたコークドラムを示す断面図である。
好ましい態様の詳細な説明
本発明の主な目的は、プロセス装置のサイズを増加させることなく、コーク設備の容量を増加させることである。これは、ある程度までは、コークが形成されるコークドラムの充填速度を増加させることによって達成することができる。しかしながら、サイクル時間、または原料がドラムに入り込む間の時間は、他方のドラムからコークを取り除くために必要とされる時間よりも少なく減少させることができない。コーク除去プロセスは、スチームアウト、急冷、急冷水の排出、案内孔の孔あけ、ドラムからのコークのドリルアウト、および次の充填サイクルのための準備におけるドラムのウォーミングアップのための時間を含む。これらの工程のいくつかは最少の時間を有し、実際にはこれより下に至ることができない。これらの最短時間がいったん達成されると、サイクル時間、およびコーカー容量は、いくぶん固定される。
本発明の目的となるのは、予備加熱工程である。この工程は、サイクルのかなりの部分を占める。予備加熱工程において、コークドラムは空にされて、ドラムの頂部および底部のヘッドは再度装着される。ドラムは蒸気でパージされ、漏れについて試験される。充填されているドラムからの熱い蒸気は、その後、冷たい空のドラム内に方向転換されて、ドラムを切り替えて空のドラム内に熱い原料の向きを変える前に、空のドラムを予備加熱する。
図１は、一対のコークドラム１０および１２で構成される典型的なコーカーユニットを示す。供給ライン１４からのコーカー原料は、分留器１６に入り、炉５４に送り込まれ、次いで、コークドラムの一方に供給される。充填されているドラムからのオーバーヘッド蒸気は、分留器１６に戻って、ここで生成物流に分離される。コーカー原料で充填されていないドラムについての予備加熱工程は、オンラインドラムからオフラインドラムの頂部に戻るオーバーヘッド蒸気の一部の向きを変える（図示しないバルブによって）ことによって達成される。本発明によれば、外部の加熱は、オフラインドラムの中を通って熱い予備加熱蒸気が通過する間および／または前に、および熱いオイル原料がドラムに導入される前に、ドラムとスカート状部材との接合部の領域に適用される。
予備加熱蒸気がドラムの中を通って通過する間および／または前に、ドラム−スカート状部材接合部の領域に外部加熱を適用することによって、ドラム−スカート状部材溶接部の臨界領域における温度は、熱いオイル原料がドラム内に導入される際に、より均一となって、熱い原料導入時に損傷を与える熱応力のおそれを生ずることなく、予備加熱時間は減少される。
ドラムに外部の予備加熱を適用するための手段は、図３に最もよく示されている。スチームジャケット４８は、スカート状部材−ドラム接合部の領域の回りでドラム１０を取り囲む。加熱流体入口５０および出口５２は、予備加熱流体、好ましくは蒸気または煙道ガスのような熱いプロセスガスを、スチームジャケット４８を通して通過させるために設けられる。あるいは、外部の予備加熱は、電気的加熱バンドなどにより与えられることもできる。
図２には、典型的なサイクルスケジュールが示される。示された例は１８時間のサイクルについてのものであるが、より長いまたはより短いサイクルも一般的である。例示されるサイクルにおいて、５．５時間はウォーミングアップおよび試験のために考慮される。ウォーミングアップまたは予備加熱部分は、本発明のプロセスによって、高められた熱応力なしに減少することができ、その熱応力は、本発明の外部の予備加熱が存在しない場合に生じるであろう。
図３に示されるように、コークドラム１０は底部円錐状部分３４と除去可能な底部プレート３６とを含む。ドラム外板と底部円錐状部分３４との間には、変わり目またはナックル部分４４が存在する。図３および６に示されるように、ドラム外板とナックル部分４４との接合部近傍では、支持スカート状部材３８がドラムに溶接され、それに関して、接線接続（ｔａｎｇｅｎｔ ｌｉｎｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）としばしば称される。
図５に示されるように、ナックル部分４４は、ドラム外板と底部円錐状部分３４との間で溶接される。支持スカート状部材３８は、溶接点２２においてナックル部分４４に溶接され、それに関して、ナックル接続（ｋｎｕｃｋｌｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）としばしば称される。
図４に示されるような一つの一般的な変更において、スカート状部材３８は、スカート状部材の頂部から延びる細長いくぼみにより形成される一連の指状部分４０を含み、各指状部分は、湾曲した頂部４６を有して波状形状を与え、湾曲した指状部分の頂部はドラム外板に溶接される。スカート状部材内でくぼみの中に丸みを帯びた下方端部を含むことは、応力がくぼみ端部に発生するのを防ぐために通常行われる。図４に示されるようにスカート状部材の頂部から延びるくぼみの部分にわたってスチームジャケット４８が広がる場合には、加熱流体の漏れを防止するためにくぼみ内にパッキング材を適用することが望ましい。
いかなるタイプのスカート状部材−ドラムシステムが用いられても、ドラム外板とスカート状部材との間の接合部は、ドラム予備加熱工程が開始するときに完全に冷却される。ドラム予備加熱は、充填しているドラムから新たに空にされたドラムの頂部へのオーバーヘッド蒸気の一部を方向転換させることによって、通常与えられる。これらの蒸気は非常に熱く、ドラムの内面を迅速に加熱する。外側ドラム面、特にドラム外板と支持スカート状部材との溶接された接合部は、ドラムの内側と同じ速度で加熱されない。その後、熱いオイル原料がドラムの底部に導入された際に生じる熱衝撃のために、高い熱応力が発生する。この熱衝撃は、スカート状部材−ドラム接続に潜在的なダメージを与えるおそれがある。
ここで、本発明のプロセスの例示のために、図１および３を参照して、外部ドラム予備加熱の使用を含むコーキングサイクルを説明する。
炉５４からの熱いコーカー原料は、コークドラム１０の底部に供給される。ドラム１０への供給が開始される際、コークで満たされているコークドラム１２は、低圧蒸気を当てられ、残留している揮発性の炭化水素をドラム内のコーク床から取り除く。蒸気はまた、コークからある程度の熱を除去する。スチームアウト工程の後、急冷水でドラムを満たすことによってコークが急冷される。いったんコーク床が水で覆われると、ドラムの排水口が開かれて水が排出される。頂部および底部のドラムヘッドカバーは、その後、取り外される。案内孔は、頂部からコーク床を通して開けられ、その後、回転している高圧ジェットドリルが案内孔を下方に通過しつつ、切削流をコーク床に対して水平に向ける。ドリルアウトされたコークは、ドラムから下方に落下する。コーク切削が終了してコークがドラムから取り除かれた後、ヘッドカバーが再度装着され、ドラムは蒸気でパージされて漏れについて試験される。オンラインドラムの頂部からの熱い蒸気の一部は、空にされたドラム内に向きを変えられて、所定の温度までドラムを暖める。炉５４からの熱い原料は、その後、空にされたドラム内に切り替えられる。
本発明の本質は、熱い予備加熱蒸気をドラム内を通して向ける間および／または前に、およびドラム内に熱いオイル原料を導入する前に、コークドラムとその支持スカート状部材との接合部に外部から加熱を適用することにある。好ましくは、外部の加熱の適用は、ドリルジェットがドラム−スカート状部材接合部のレベルを下回った後に開始する。外部の加熱の適用は、ドラム−スカート状部材接合部の領域が、予備加熱工程の間にドラム内の温度により近く達するのを可能にし、ドラムの外側、特にドラム−スカート状部材溶接部の回りが、予備加熱されたドラムの内部より非常に低い温度の場合に生じる損傷を与える熱応力なしに熱いオイル原料のより迅速な導入を可能にする。外部加熱の適用の結果として、ウォーミングアップ時間が減少され、全体の減少されたサイクル時間をもたらし、コーキングユニットについての高められた生産速度が得られる。
上述した本発明の好ましい態様の説明は、本発明の範囲を限定することよりも、むしろ例示のために意図され、本発明の範囲は請求の範囲によって限定されるべきである。

Claims (6)

1. ドラムに溶接されたスカート状部分によりそれぞれ支持される一対のコークドラムが、交互に充填され空にされるディレードコーキングプロセスにおいて、サイクルの空にする部分は：
   （ａ）充填されたコークドラムをスチームアウトして、残留揮発成分をドラムから除去する工程：
   （ｂ）熱いコーク床を水で急冷する工程；
   （ｃ）急冷水をコークドラムから排出する工程；
   （ｄ）コークドラムの頂部を開口して、その中のコーク床を通る案内孔をあける工程；
   （ｅ）半径方向に向けられたドリル水によって、案内孔とコークドラム壁との間のコーク床からコークをドリルアウトし、コークドラムの底部の開口を通してコークを除去する工程；
   （ｆ）コークドラムの頂部および底部の開口を閉じる工程；および
   （ｇ）空にされたドラム内に原料を導入する前に、熱いコークドラム蒸気をドラム内に通過させることによって空のドラムを予備加熱する工程を具備し；
   改良は、前記ドラム内に熱い原料オイルを導入する前に、ドラム外板と前記ドラムのスカート状部分との接合部に近接する前記コークドラムの外側部分に熱を適用することにより、コークドラムとスカート状部分との接合部における熱応力を低減し、それによって、過剰な熱応力を防止することであるディレードコーキングプロセス。
2. 熱は、外板とその支持スカート状部分との接合部近傍で前記ドラムを包囲するスチームジャケットを用いることにより、前記ドラムの外側に適用される請求項１に記載のプロセス。
3. 熱は、外板とその支持スカート状部分との接合部近傍で前記ドラムを包囲する電気的加熱バンドを用いることにより、前記ドラムの外側に適用される請求項１に記載のプロセス。
4. 前記ドラムの外側に適用される熱は、ドラム外板とその支持スカート状部分との接合部より下方で、ドラムの内壁にドリル水が衝突した後に開始される請求項１に記載のプロセス。
5. コーカー分留器、コーカー炉、および取り付けられた支持スカート状部分によりそれぞれ支持される一対のコークドラムにより構成されるディレードコーキング設備において、改良は、前記コークドラムのそれぞれが、前記コークドラムとその支持スカート状部分との接合部において外部から熱を適用するために、それに固定された手段を具備することであるディレードコーキング設備。
6. 前記外部から熱を適用するための手段は、前記コークドラムとその支持スカート状部分との接合部を取り囲むスチームジャケットを含む請求項５に記載のディレードコーキング設備。

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