KR100905562B1 - 코크스 드럼 배출 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 드럼용 배출 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 탄화수소 물질을 코크스화시키는 코크스 드럼, 상기 코크스 드럼의 하부에 인접 배치되는 밸브, 및 상기 코크스 드럼에서 코크스를 제거하는 배출관을 포함하고, 상기 밸브가 개방됐을때 상기 배출관을 통해 코크스를 제거하도록, 상기 배출관이 상기 밸브와 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

코크스 드럼 배출 시스템{COKE DRUM DISCHARGE SYSTEM}

본 발명은 코크스 드럼에 관한 것으로, 더욱 특별하게는 코크스 드럼용 배출 시스템에 관한 것이다.

종래의 코크스화 지연 처리에서, 석유는 코크스 드럼으로 불리우는 큰 스틸 용기안으로 고온으로 공급되고, 석유는 열분해되어 코크스를 형성한다. 코크스 드럼이 코크스로 채워지면, 드럼에 스팀이 주입되고 물로 냉각된다. 계속해서, 드럼 커버의 상하부는 언헤딩(unheading)으로 불리우는 처리로 제거된다. 그러나, 드럼 하부의 개방에도 불구하고, 코크스는 절단될때까지 드럼내부에 남게된다. 절단되면, 코크스는 슈트 또는 다른 관 아래로 드럼의 개방된 하부를 통해 떨어지게 되어, 수송되거나 또 다른 처리를 받게 된다.

상술한 바와같이, 종래의 코크스 처리는 코크스 드럼의 언헤딩을 필요로 한다. 코크스 드럼은 고온의 높은 기압을 포함하기 때문에, 하부 커버는 일반적으로 수동으로 풀 수 있는 볼트에 의해 코크스 드럼에 고정된다. 그 결과, 일반적으로 언헤딩은 귀찮은 작업이 된다.

종래 언헤딩 처리의 또 다른 단점은 쇼트 코크스(shot cokes)를 제조하기 어렵다는 것이다. 쇼트 코크스는 언헤딩동안이나 언헤딩후에 드럼에서 언제나 남아있지 않기 때문에 독특한 처리를 가지게 된다. 그 결과, 코크스는 하부 커버가 제거될때 드럼에서 종종 흘러나오게 된다. 게다가, 쇼트 코크스는 하부 커버상에 놓여지게 되어, 하부 커버상에 큰 하중을 부여하고 제거를 제어하는데 어렵게 만든다.

코크스 드럼의 언헤딩의 어려움을 완화시키는 장치의 예로는 우터백(Utterback)의 미국특허 제 2,318,131 호와 겔러(Geller)의 미국특허 제 2,702,269 호에 개시되어 있다. 우터백과 겔러의 특허 모두는 언헤딩이 필요하지 않는 연속 처리를 개시한다.

우터백의 특허에서는 스프레이 코크스화 처리가 개시되고, 스프레이-코크스화된 물질(spray-coked material)은 챔버(1)안에 형성되고 덕트(2)를 통해 오일을 포함하는 용기(3)안으로 떨어진다. 고체의 스프레이-코크스화된 물질은 오일안에서 일시 정지되고, 생성된 혼합물은 펌프(6)에 의해 분리기(8 및 9)안으로 주입되고, 스크린은 코크스를 수집한다. 오일은 분리기(8 및 9)밖에서 압축되고, 수집된 코크스는 스팀을 이용하여 부분적으로 건조된다. 그때 코크스는 밸브를 포함하는 배출 파이프(24)를 통해 제거된다. 오일은 밸브로된 파이프(11)를 통해 용기(3)로 되돌아가거나 또는 밸브로된 파이프(23)를 통해 상부 탱크(16)로 되돌아 가게 된다.

비록 우터백의 특허는 언헤딩의 문제점을 감소시키지만, 단점을 갖는다. 예를 들면, 우터백의 특허는 제조보다는 코크스 드럼(1)의 밖으로 수송할때, 코크스를 처리하고 수송을 위해 부가적인 구성요소(오일로 채워진 용기, 펌프 및 분리기)를 필요로 한다. 이와는 대조적으로, 배치(batch) 처리는 코크스 드럼 밖으로 직 접 수송되는 코크스를 제조한다.

또한 겔러의 특허는 연속적인 코크스 처리를 개시한다. 겔러의 특허에서, 코크스화되는 공급 재료는 파이프(2)를 걸쳐 수직하게 위로 향하는 노즐(3)을 통해 코크스화 공간(1)안으로 도입된다. 코크스화 공간(1) 둘레에 케이싱(8)과 라이닝(9)은 간접 가열된다. 코크스는 출구 브랜치(21)상에 떨어지고, 가스 통로에 대해 자가-시일(self-sealing)하는 워엄(worm)(22)을 이용하여 용기 하부로 배출된다.

비록 겔러의 특허에서 연속 처리는 언헤딩을 필요로 하지 않지만, 적어도 2개의 단점을 갖는다. 첫째로, 드럼에서 나오는 코크스는 공기와 접촉했을때 연소될 수 있는 높은 온도를 가지기 때문에 산소가 감소되도록 코크스를 냉각시키는 부가적인 구성요소가 필요하다. 둘째로, 코크스 드럼은 벽이 가열되는 외부 케이싱을 필요로 하고, 그 결과 설치 및 제조 비용이 증가된다.

우터백 및 겔러의 특허에서 나타나는 단점을 살펴본 바와같이, 코크스를 제조하는 연속 처리는 언제나 바람직한 것은 아니다. 따라서, 매 시간당 코크스가 제거되도록 언헤드된 코크스 드럼을 가지는 종래의 배치 코커(coker)의 단점없이 배치에서 코크스 드럼으로부터 코크스를 배출시키는 장치가 필요하다.

본 발명은 코크스 드럼상에 배출관을 제공하고, 상기 배출관은 볼 밸브를 구비한다. 바람직한 실시예에 따르면, 절단된 코크스는 코크스 드럼에서 배출관 아래에 개방된 볼 밸브를 지나 제거될 수 있고, 코크스 드럼의 하부 커버는 언헤드가 필요하지 않는다.

본 발명의 한 관점에 따르면, 장치는 코크스화시키는 코크스 드럼, 코크스 드럼 하부 근처에 배치된 밸브, 및 코크스 드럼에서 코크스를 제거하는 배출관을 포함한다. 배출관은 밸브가 개방될때 코크스가 배출관을 통해 제거될 수 있도록 밸브에 연결된다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 장치는 밸브가 누설될때 또 다른 밸브가 코크스 드럼의 내용물을 포함하도록, 밸브 아래에 배치되는 또 다른 밸브를 포함한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 스팀 공급부는 밸브의 상류에서 빠져나오는 것보다 높은 압력으로 밸브에 연결된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 장치는 코크스 드럼에 공급 또는 배출하는 측면관을 포함한다. 따라서, 밸브가 폐쇄될때, 투입물이 공급되고 측면관에서 물이 배출된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 코크스 드럼의 하부와 배출관의 인접 단부사이에서 갭이 형성되지 않도록, 배출관은 코크스 드럼에 연결되는 밸브와 연결된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 코크스 드럼에서 코크스를 제거하는 폐쇄된 코크스 드럼 배출 시스템은 코크스 드럼 아래에 배치된 배출관을 포함하고, 볼 밸브는 배출관과 코크스 드럼을 상호 연결한다. 코크스 드럼을 빠져나가는 코크스는 배출관을 빠져나올때까지 밀폐된다.

본 발명의 또 다른 관점에서, 코크스 드럼용 배출 시스템은 코크스 드럼, 코 크스 드럼으로 석유를 공급하는 측면관, 코크스 드럼에서 코크스를 안내하는 안내 수단, 및 코크스 드럼에서 코크스를 시일하는 시일 수단을 포함한다.

도 1은 코크스 드럼용 배출 시스템의 바람직한 실시예를 도시하는 측면도이다.

도 1은 코크스 드럼(2)의 하부 플랜지(3)가 언헤드(unhead)되는 빈도수를 감소시키는 코크스 드럼(2)용 배출 시스템(1)을 도시한다. 배출 시스템(1)은 일반적으로 볼 밸브(6)와 배출관(10)을 포함한다.

배출 시스템(1)은 예를 들어 석유와 같은 탄화수소 물질을 코크스화시키는데 사용된다. 시스템에서는 코크스 드럼(2)에서 물을 배출시키거나, 스팀을 공급하거나 또는 석유를 공급하는 측면관(4)이 포함된다. 측면관(4)은 코크스 드럼(2)의 하부에 연결되는 퍼넬(funnel)(5)과 연결된다. 퍼넬(5)은 예를 들어 볼트등으로 코크스 드럼(2)에 영구적으로 연결되거나 또는 말스버리(Malsbury)의 미국특허 제 6,223,925 호에 개시된 유압 수단에 의해 제거가능하게 부착된다.

측면관(4)과 퍼넬(5) 아래에는 스팀 공급부(8)와 연결된 볼 밸브(6)가 있다. 볼 밸브(6)는 종래의 더블-시트, 풀-포트 볼 밸브(double-seat, full-port ball valve)이다. 비록 볼 밸브를 기술하였지만, 본 발명의 사상에 벗어나지 않는 한 다른 유형의 밸브도 사용할 수 있다.

볼 밸브(6)와 연결된 스팀 공급부(8)는 볼 밸브(6)의 상류에 있는 스팀의 압력보다 높은 스팀을 공급하여, 만일 볼 밸브(6) 시트가 누설됐을때 볼 밸브가 안전 작동하도록 한다. 이러한 방법으로, 코크스 드럼(2)안에 주입되는 스팀이 볼 밸브(6)에서 누설되면, 코크스 드럼(2)의 고압 내용물이 주위로 분출되지 않는다. 볼 밸브에 스팀 공급부가 제공되는 장치는 말스버리의 미국특허 제 5,417,811 호에서 개시되고 있다.

볼 밸브(6) 아래에는 마이터부(mitered section)(12)를 가지는 배출관(10)이 있다. 물론, 종래 통상의 지식을 가진자라면 마이터부가 필요없음을 알 수 있지만, 마이터부는 코크스 드럼(2)과 코크스를 수집하고 수송하는 배출 카트(도시되지 않음)의 위치에 따라 편리하게 이용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 배출관(10)은 개방 슈트, 지름이 큰 파이프 또는 코크스를 운반하는데 적절한 어떤 다른 관일 수 있다. 배출관(10)은 지름이 큰 파이프인 것이 적절하다.

마이터부(12)는, 본 기술분야에서 공지된 바와같이, 용접재료로 오버레이(overlay)되는 것이 바람직하다. 오버레이는 벤드의 부식을 방지하고 배출관(10)의 수명을 연장시킨다.

도면에 도시된 바와같이, 코크스 드럼(2)의 하부에서 배출관(10)의 인접 단부까지는 갭이 존재하지 않는다. 이러한 장치는 코크스가 부분적으로 개방된 커버밖으로 흘러나올 위험이 없을때, 배출 시스템(1)을 쇼트 코크스(shot coke) 제조에 이용할 수 있도록 한다. 물론, 갭이 유용하다면 배출 시스템(1)에서 갭을 형성할 수 있지만, 종래 시스템(여기서 갭은 언헤딩을 허용하기 위해 필요하다)이외에는 필요하지 않다.

배출 시스템(1)은 제 2 밸브(14)를 포함하는 것이 필요하다. 만일 볼 밸브(6)가 고장나면 제 2 밸브(14)는 코크스 드럼(2)의 내용물을 포함한다. 제 2 밸브(14)는 게이트 밸브, 슬라이드 게이트 또는 자동-블라인딩 스테이션(auto-blinding station)을 포함하는 어떤 적절한 구성을 가질 수 있다.

볼 밸브(6)와 제 2 밸브(14)의 작동은 자동화될 수 있다. 자동 제어에서는 부주의로 인한 볼 밸브(6) 또는 제 2 밸브(14)의 개방 또는 폐쇄를 방지하는 연동장치(interlock)를 포함한다.

코크스 배출 시스템(1)의 작동은 다음과 같다. 볼 밸브(6)가 폐쇄되면, 측면관(4)을 통해, 석유와 같은 장입물이 코크스 드럼(2)에 공급된다. 코크스 드럼(2)이 채워지면, 장입이 정지되고 코크스 드럼(2)에서 증기를 제거하기 위해 측면관(4)을 통해 스팀이 주입된다. 일단 증기가 제거되면, 물이 코크스 드럼(2)의 상단에 도달될때까지 냉각 단계로 측면관(4)을 통해 코크스 드럼(2)에 도입된다. 계속해서, 볼 밸브(6)와 제 2 밸브(만일 존재한다면)가 개방되고, 냉각수가 배출되면, 코크스 드럼(2)안에 코크스는 말스버리의 미국특허 제 5,417,811 호에 개시되는 고압 워터 커터기(a high pressure water cutter)로 절단된다. 절단된 코크스는 코크스 드럼(2)의 내부벽으로 떨어지고, 절단기에서 코크스와 물은 퍼넬(5)을 통해 배출관(10)으로 떨어진다. 떨어진 코크스는 수집되고 수송된다.

상술한 설명으로부터 명백한 바와같이, 본 발명은 코크스가 드럼에서 언제라도 제거되기 때문에 언헤딩이 필요하지 않다는 장점을 가진다. 대신에, 단일 볼 밸브가 개방되면, 코크스는 배출관 아래로 떨어진다. 게다가, 장치는 코크스 드럼 의 하부와 배출관사이에 갭 없이도 구성될 수 있다. 이러한 장치는 쇼트 코크스를 제조할 수 있다.

상술한 바와같은 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 기술하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 의해서만 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 또한, 상술한 바와같이, 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상 및 범위내에 포함된 장치를 다양하게 변경 및 수정을 할 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범위는 구성 및 기능의 모든 변경을 포함할 수 있도록 넓게 해석되어야 한다.

Claims (17)

1. 하부 플랜지(3)를 갖는 탄화수소 물질 코킹용 코크스 드럼(2),

   상기 하부 플랜지(3)에 제거 가능하게 부착된 퍼넬(5),

   개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 작동가능하며 상기 퍼넬(5)에 연결된 밸브(6),

   상기 밸브(6)의 상류에 위치하는 상기 코크스 드럼(2)의 내용물로부터 상기 밸브에 공급되는 압력보다 고압의 스팀을 제공하며, 상기 밸브(6)가 누설될 때 상기 밸브(6)가 안전작동하도록 상기 밸브(6)에 상류의 압력보다 높은 압력으로 스팀을 공급하는 스팀 공급부(8) 및

   상기 밸브(6)가 개방 위치에 있을 때 상기 코크스 드럼(2)으로부터 코크스를 제거하는 상기 밸브(6)의 하류에 배치된 배출관(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 배출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배출관(10)은 마이터 벤드(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 마이터 벤드(12)는 오버레이되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브(6)가 누설될 때 상기 코크스 드럼(2)의 내용물을 수용하도록, 상기 밸브(6) 아래에 배치되는 또 다른 밸브(14)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 배출관(10)은 파이프인 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 배출관(10)은 상부 개방형 슈트인 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 코크스 드럼(2)에 공급 또는 배출을 할 수 있는 측면관(4)을 추가로 포함하고,

   상기 밸브(6)가 폐쇄됐을때, 탄화수소 물질이 상기 측면관(4)으로부터 공급되어질 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 코크스 드럼(2)의 하부와 상기 배출관(10)의 인접 단부 사이에 갭이 형성되지 않도록, 상기 코크스 드럼(2)에 연결되어 있는 상기 밸브(6)와 상기 배출관(10)이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 밸브는 볼 밸브(6)인 것을 특징으로 하는 장치.
12. 하부 플랜지(3)를 갖는 코크스 드럼(2),

    상기 하부 플랜지(3)에 제거 가능하게 부착된 퍼넬(5),

    개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 작동가능하며 상기 퍼넬(5)에 연결된 볼 밸브(6),

    상기 볼 밸브(6) 아래에 배치된 배출관(10) 및

    상기 밸브(6)의 상류에 위치하는 상기 코크스 드럼(2)의 내용물로부터 상기 밸브에 공급되는 압력보다 고압의 스팀을 제공하며, 상기 밸브(6)가 누설될 때 상기 밸브(6)가 안전작동하도록 상기 밸브(6)에 상류의 압력보다 높은 압력으로 스팀을 공급하는 스팀 공급부(8)를 포함하고,

    상기 코크스 드럼(2)에서 배출되는 코크스는 상기 배출관(10)에서 배출될때까지 밀폐되어지는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼에서 코크스를 배출시키는 밀폐 시스템.
13. 하부 플랜지(3)를 갖는 코크스 드럼(2),

    상기 하부 플랜지(3)에 제거 가능하게 부착된 퍼넬(5),

    상기 코크스 드럼(2)으로 석유를 공급하는 측면관(4),

    상기 코크스 드럼(2)의 하부로부터 코크스를 안내하기 위한 안내수단,

    상기 코크스 드럼(2)에 코크스를 시일하는 상기 퍼넬(5)의 하부와 상기 안내수단의 상부에 배치된 시일수단 및

    상기 시일수단의 상류에 위치하는 상기 코크스 드럼(2)의 내용물로부터 상기 시일수단에 공급되는 압력보다 고압의 스팀을 제공하며, 상기 시일수단이 누설될 때 상기 시일수단이 안전작동하도록 상기 시일수단에 상류의 압력보다 높은 압력으로 스팀을 공급하는 스팀 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼용 배출 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 안내 수단은 파이프(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출 시스템.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 안내 수단은 파이프(10) 및 마이터 벤드(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출 시스템.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 시일 수단은 볼 밸브(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출 시스템.
17. 제 13 항에 있어서,

    상기 코크스 드럼(2)으로 스팀을 공급하기 위해 상기 시일 수단에 연결된 스팀 공급원을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배출 시스템.

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