NO140066B - Anordning for avkjoeling av et opphetet partikkelmateriale, saerlig koks - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører styrt avkjøling, eventuelt i forbindelse med samtidig avstøving, av et opphetet partikkelmateriale, og særlig et opphetet materiale av karbonpar-tikkeltype med et høyt, prosentvis innhold av finstoff, som må avkjøles og dessuten fortrinnsvis avstøves, for å kunne videre-behandles og benyttes og/eller transporteres på bekvem måte. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen avkjølingen og eventuelt dessuten avstøvingen av kalsinert "delayed coker"-petroleumskoks,

dvs. petroleumskoks som er fremstilt i en "delayed coker" forut for kalsineringsprosessen.

Ved den vanlige fremgangsmåte for fremstilling av kalsinert, "delayed coker"-petroleumskoks blir "rå"-petroleums-koksen fra ovennevnte "delayed coker" under behandlingen frem-

ført gjennom en svakt hellende, roterende tørkeovn (som vanlig-

vis er dimensjonert med en diameter av 3 meter og en lengde av 55 meter) hvori den opphetes til en temperatur av ca. 1090 til 1430°C, hvilket resulterer i en forandring av koksens innhold av flyktige stoffer (VM) fra et opprinnelig VM-innhold av normalt 10 til 20 % av et endelig VM-innhold av mindre enn 1 %.

i

Den rå petroleumskoks fjernes vanligvis fra ovennevnte "delayed coker" ved hjelp av høytrykksvannstråler. Det vil ved innvirkning av disse vannstråler frembringes endel koks-"finstoff". Koksen avslipes ytterligere ved passeringen gjennom den lange, roterende tørkeovn, ikke bare på grunn av fremførings-lengden og tørkeovnens rotasjon, men også som følge av vanlig forekommende anvendelse av "løftere" av moderat høyde i ovnen,

som bevirker at kokspartiklene, samtidig med opphetningen, bibringes en stigende og fallende bevegelse i viss utstrekning un-

der fremføringen gjennom tørkeovnen. Ved denne avsliping av kok-

sen som finner sted i tørkeovnen, vil det likeledes frembringes endel koks-"finstoff" og dessuten koks-"støv".

Dat dannes videre "finstoff" og "støv" i visse mengder i de/, rocertr.de koks kjøler, hvo r .i. eten kalsinerte koks gjen-nomgår en lignende, mekanisk bevegelse som i den roterende tørke-ovn, og dessuten påvirkes av anselige vannmengder som forårsaker en viss, termisk betinget reduksjon av partikkelstørrelsen, som følge av temperaturdifferansen mellen; vannet og koksen (som, idet den innføres i kjøleren, har en temperatur som motsvarer, helt eller tilnærmelsesvis, den maksimaltemperatur hvortil koksen er opphetet i tørkeovnen).

Denne frembringelse av "finstoff" og "støv" i ikke helt uvesentlige mengder er således et nødvendig onde i forbindelse med fremstillingen av det ønskede, kalsinerte koksprodukt, slik det også ofte er tilfelle ved produksjon av annet partikkelmateriale enn kalsinert koks.

Uttrykket "finstoff" er i beskrivelsen benyttet om partikler av mindre størrelse enn det som vanligvis er ønsket av. forbrukeren eller avtakeren av koksen eller annet partikkelpro-dukt, mens "støv" betegner partikler av så liten størrelse at deres tilstedeværelse kan konstateres ved f.eks. ganske enkelt å la en håndfull av koksen eller partikkelmaterialet av annen type falle ned på en flate fra en høyde av ca. 60 cm. og observere en "sky" av støv eller partikler som derved utskilles av hovedmassen av det materiale som havner på flaten.

Slike "finstoffer" har som regel en redusert, økonomisk verdi, sammenlignet med den øvrige del av den kalsinerte koks eller partikkelmaterialet av annen type, mens "støvet" foruten denne ulempe dessuten er årsak til et luftforurensningspro-blem, ikke bare på fremstillingstedet for den kalsinerte koks, men også på ethvert sted for den endelige anvendelse, eller på avsendelsesstedet for partikkelproduktet.

Det er fra tidligere kjent mange typer av roterende kjølere eller roterende varmeveksleranordninger som er utformet slik at materialet som skal avkjøles, spyles av kjølegasser for å øke prosessens effektivitet. Materialet som skal avkjøles blir i kjølere av denne type spylt, i form av et vertikalt teppe eller forheng, av gasser som passerer aksielt gjennom kjøleren, paral-lelt med de to sider av materialteppet, men i slike kjølere vil bare en viss del av materialets samlede overflate berøres direkte av de gasser som tilføres på denne måte, mens varmevekslerflaten av partiklene i tilgrensning til- andre partikler som danner tep-pet, overhodet ikke påvirkes av direkte varmeveksling.

US patent nr. 1 321 332 beskriver spesielt en tørkeanordning eller kjøler, hvori partikkelmaterialet, idet det passerer gjennom kjøleren, løftes og bringes i rotasjon ved hjelp av en rekke langsgående kjøleseksjoner, hvor hver av de innbyrdes påfølgende seksjoner er utstyrt med skovler i økende antall, hvorved materialet som passerer gjennom kjøleren, påfø-res en frittfall-bevegelse i økende grad.

Avsnitt 1 og 2 i US patentskrift nr. 3 026 627 om-handler den kjennsgjerning at hvis materialet som avkjøles inne-holder vesentlige deler av finstoff, og hvis en betydelig gass-strøm passerer gjennom mitdpartiet av den sylinderformede kjøle-anordning, vil store mengder av finmaterialet oppfanges av gass-strømmen og derved føres ut av kjøleren, hvoretter disse finpartik-ler må fjernes fra gassene ved egnede midler, f.eks. syklonsepa-ratorer og lignende. Det uttales videre i dette patentskrift at slike separatorer er istand til å fjerne en stor del, men vanligvis ikke alt, av det faste finmateriale som medføres av gassene,

og at resten (som kan inneholde en betydelig mengde "støv") vanligvis utspres i omegnen av det sted hvor anlegget drives, og derved representerer en ulempe og dessuten et materialtap under behandlingsprosessen.

Anordningen ifølge ovennevnte patent har som for-

mål å overvinne disse spesielle vanskeligheter (såvel som andre)

og kjøleren er i dette øyemed forsynt med et antall innvendige plater med innbyrdes forskjøvne, gjennomgående kanaler eller åpninger som tvinger materialet til å strømme gjennom kjøleren langs en meget lengre bane, uten å passere over den indre peri-feri av noen av de ringformede plater, med det resultat at den mengde av finmateriale som oppfanges av gassene som strømmer gjennom kjøleren, er relativt liten som følge av at partikkelmaterialet som avkjøles ikke påføres noen frittfall-bevegelse av betydning.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anordning for avkjøling av et opphetet partikkelmateriale, særlig koks, omfattende en svakt hellende, roterende sylinderkjøler av betydelig lengde og tverrsnittsareal, innvendig i kjøleren anordnede midler hvorved partikkelmaterialet utsettes for påvirkning av flere væskestråler, samt minst ett likeledes innvendig i kjø-leren anordnet termoelement for måling av godstemperaturen på minst ett sted inne i kjøleren, hvilket element styrer utenfor kjøleren anordnede midler for væskelevering, og anordningen er karakterisert ved at termoelementets ledninger er ført frem til målestedet gjennom en stasjonær rørledning som er opplagret på

et roterende nav i den hellende sylinderkjøler.

Ved en foretrukket utføringsform av anordningen følger en i avdelinger oppdelt hvirvelseksjon hvor materialet løftes og utsettes for fritt fall etter termoelementet i materialets strømningsretning, og ifølge et ytterligere fordelaktig trekk ved anordningen bærer det roterende nav en sentral stasjonær rørledning gjennom hvilken et støvoppsugingsmiddel kan inn-føres i et området beliggende ovenfor hvirvelseksjonen i mate-rialstrømningsretningen.

I den etterfølgende beskrivelse av anordningen ifølge oppfinnelsen er det hovedsakelig henvist til kalsinert koks som det "partikkelmateriale" som skal avkjøles. Koksen blir videre avstøvet, hvorved det anvendes olje som "støvfjer-nermiddel". Det understrekes imidlertid at dette ikke begrenser oppfinnelsen.

Anordningen i sin helhet er i den foretrukne versjon vist skjematisk i fig. 1. Fig 2 viser et tverrsnitt langs linjen 3- 3 i fig. 1. Fig. 4 viser et forstørret sideriss lang linjen 4- 4 i fig. 1. Fig. 5 viser et forstørret tverrsnitt langs linjen 5- 5 i fig. 4. (I fig. 4 og 5 er imidlertid lednings- og dysetil-behøret utelatt, idet dette er vist og beskrevet i forbindelse med fig. 10). Fig. 6 viser et forstørret lengdesnitt langs linjen 6-6 i fig. 1. Fig. 7, 8 og 9 viser tverrsnitt av mindre foretrukne kjølerkonstruksjoner som kan erstatte dem som er vist i fig. 2 eller 3. Fig. 9 viser videre skjematisk et lednings-system for tilførsel av støvfjernermiddel eller olje til det indre av kjøleren. Fig. 10 viser et forstørret lengdesnitt av et parti av den rominndelte seksjon 11 ifølge fig. 3 og illustre-rer dessuten beliggenheten av den spesielle manifold ifølge fig. 4 i forhold til seksjonen, ved å vise en av de rørledninger og dyser som fører fra manifolden og som tjener for innsprøyting av olje eller støvfjerner- eller overtrekksmiddel i det indre av det ene av seks rom i seksjonen 11. Fig. 11 og 12 viser skjematisk riss av en kjøler i overensstemmelse med fig. 1, men i begge figurer er flere karakteristiske trekk fra fig. 1 utelatt, og figurene viser videre visse konstruksjonsmessige trekk i forbindelse med erstatning av enkelte komponenter ved kjøleren ifølge fig. 1. Konstruksjonen ifølge fig. 2 kan dessuten erstatte den som er vist i fig. 3, og omvendt. Av plasshensyn viser tverrsnittsrissene i figur 2, 3, 7 og 8 ikke forholdet mellom det roterende opplagringsnav eller -rør 13 i kjøleren og den av navet omsluttende ikke-roterende rørledning 14, men detal-jer ved denne konstruksjon er vist og beskrevet i forbindelse med figur 6.

Selve kjøleren og anordningen for rotasjon av denne er av standardtype og utgjør ingen del av oppfinnelsen. Kjøle-ren 1 er beliggende nær ved og vanligvis under en roterende tørkeovn (ikke vist) hvori rå petroleumskoks fra en "delayed coker" opphetes til den nødvendige temperatur (f.eks. 1040 - 1430°C) for forbrenning av stort sett samtlige flyktige materialer eller flyktige stoffer (VM) i kjøleren, for derved å frem-stille kalsinert petroleumskoks.

Som vist i fig. 1 blir den opphetede, kalsinerte koks (gjennomsnittstemperatur 1340°C) innført i kjøleren ved forenden Y via en renne fra den ovenforliggende tørkeovn, og forlater kjøleren ved den nedre ende Z, hvorfra koksen strømmer ut på en transportør (vanligvis en beltetransportør). Kjøleren er av betydelig lengde og tverrsnittsareal, f.eks. 24 m lang og 2,5 m i diameter. Umiddelbart etter innføringen i kjøleren, blir koksen påsprøytet vann ved A, hvorved det tilsettes en vannmengde

av ca. 470 til 510 liter pr. tonn. koksmateriale.

I konvensjonalle k;j eiere er avkjølingen av koksen utelukkende avhengig av dette vann, hvis kjølende virkning utøves i inngangsområdet eller -sonen som har en lengde av ca. 3 meter, samt av berøringen med innerveggen av den roterende kjølermantel 1 under omkastingen av koksen ved hjelp av langsgående, L-formede knaster eller løftere av moderat høyde (som i typisk form er vist ved 3 i fig. 2) som er forankret eller fastsveiset til mantelen.

To krav er bestemmende ved avkjølingen av koksen, nemlig (1) at koksen som forlater kjøleren ved Z og strømmer ut på transportøren, må være avkjølt i tilstrekkelig grad til at svi-ing eller brenning av materialet i transportbeltet forhindres samt (2) forbruket av kjølevann er begrenset til en slik mengde, at den spesifikke fuktighet av det ferdige produkt ikke overstiger 0.5 (en halv) prosent. Vanskeligheten med å oppnå tilfredsstillende avkjøling uten anvendelse av overdrevne vannmengder, var et av de problemer som førte til flere av de nye trekk ved foreliggende oppfinnelse.

Som det fremgår av fig. 1, er kjølerens diameter utvidet ved en kjøletank 4 som er fastsveiset til mantelen 1 og forsterket av 12 vinkelplater 5 som er anbrakt med jevne mellomrom på hver side av tanken. Tanken 4 har en lengde av 1.47 m og en ytterdiameter av 3.35 n. Mr kjøleren roterer, vil det nedre parti av tanken 4 avkjøles ved kontinuerlig nedsenkning i vann i et kar 6. Vinkelplatene på den nedre eller bakre side av tanken 4 er forsynt med påsveisede "øser" av 50 mm diameter, (ikke vist) som er plassert med jevne mellomrom og som fylles med vann idet de passerer gjennom karet 6, hvoretter vannet faller ned på den øvre del av mantelen og derved bevirker ytterligere avkjøling.

Por å oppnå ytterligere, kontrollert avkjøling

blir det, fra utsiden, innført en luftstrøm i kjøleren gjennom fire rør av 254 mm diameter (som vist ved 8) som er anordnet med jevne mellomrom i mantelperiferien og forsynt med 90° bend som munner ut i retning mot kjølerens utløpsende Z. Det er anordnet skyvedeksler (ikke vist) for avstengning eller regulering av den innstrømmende luftmengde. Hvert rør er avstivet ved hjelp av fire vinkelplater 9.

Anordningens avstøversoner omfatter midler som oppfyller nedenstående krav, nemlig (l) midler for påsprøyting

av olje på koksen, (2) midler for øking av kokspartiklenes om-hvirvlende bevegelse mens kjøleren roterer, for å oppnå en ensartet blanding av olje og koks samt (3) tilveiebringelse av sikkerhetsutstyr som forhindrer at koks av høy temperatur trenger inn i den sone, hvori koksen besprøytes med olje»

Kjøleren omfatter seksjoner 10 og 11 (fig. 1)

begge av vesentlig lengde, for utskilling av koksen (d.v.s. at koksen utsettes for mekanisk påvirkning, hvorved "støvet" adskilles fra partiklene) og for å bringe koksen i hvirvelbevegelse og be-røring med overflatearealer som er mange ganger større enn i de konvensjonelle kjølere. Denne støvavskilling og overføring av støvet og de mindre partikler eller finstoffet til "luftbåret" tilstand er særlig ønskelig i seksjonen 11, idet støvet og partiklene (særlig støvet) bringes i idealtilstand eller -posisjon for besprøyting.

I seksjon 10 som er vist i tverrsnitt i fig. 2,

er kjølerens tverrsnittsflate inndelt i fire avdelinger, ved installasjon-av fire plater (12). Ytterkantene av platene 12 er fastboltet til langsgående, L-formede skinner 3 som er fastsveiset til kjølermantelens innervegg. (Som det fremgår av tegningene,

er kjølermantelens innervegg dessuten forsynt med andre, langsgående skinner eller løftere 3 som ikke er forbundet med plater). Platenes 12 innerkanter er likeledes fastboltet til langsgående skinner 3a som er fastsveiset til et midtrør eller nav 13 i form av et sylinderformet rør av 152,4 mm diameter, som tjener som et roterende nav for kjøleren, og som en kanal for en stasjonær rør-ledning 14 som er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med fig. 4, 5 og 6. Hver av platene 12 er på hver side forsynt med tre løftere 15 med en høyde av 101.6 mm. Det er lett å se, at denne rotasjon av mantelen 1 og av platene 12 i denne,

i forening med den løftevirkning som utøves av mantelens løftere

3 samt av platene 12 og de dermed forbundne løftere 15, vil med-føre en omfattende omrøring av partiklene, kombinert med fritt fall gjennom tomrommet, under fremføringen gjennom denne seksjon 10.

Por å lette monteringen, er seksjonen 10 som har

en gjennomsnittlig lengde av ca. 5 meter sammensatt av fire underseksjonen, a, b, c, og d, sou hver har en lengde av 1.25

meter.

I motsetning til seksjon 11 er seksjon 10 inn-

rettet utelukkende med henblikk på avkjølingen av koksen innen oljen tilsettes i oljeinnsprøytningssonen mellom seksjonene 10

og 11. I denne mellomliggende sone, hvori partiklene sprøytes med en olje eller et støvfjernermiddel, vil partiklene ikke,

eller i liten grad, bringes i hvirvlende frittfall-bevegelse, hvilket heller ikke forekommer i inngangssonen foran seksjon 10» Anordningen kan imidlertid være slik innrettet, at olje blandes

med koks ved forenden av seksjon 10»

Seksjon 11 som er vist i tverrsnitt i fig. 3, motsvarer på mange måter seksjon 10, bortsett fra at i seksjon 11

er kjølerens tverrsnittsflate vist inndelt i seks avdelinger, istedenfor i fire, mens lengden utgjøres av fem underseksjoner,

e, f, g, li og i, hver med en lengde av 1„25 m. Foruten å tjene for utskilling av koksstøv samt for fortsatt avkjøling av koks-

en, ved at partiklene bibringes en løfte- og frittfallbevegelse

på samme måte som i seksjon 10, har seksjonen 11 som hovedoppgave å tilveiebringe en grundig sammenblanding av oljen med samtlige kokspartikler, uansett størrelse (men særlig støvet) og for å

oppnå maksimal effekt, er følgelig det totale koksvolum fordelt på seks rom eller partier, istedet for fire, og videre er hvirvel-banen forlengete

Et midtre, roterende nav eller rør 13 omslutter

en ikke-roterende rørledning 14. (Navet eller røret 13 kan be-

stå av rørstykker av betraktelig lengde, som i seksjonene 10 og 11 i fig. 1, eller kan stundom omfatte eller bestå av rørstykker 13' av kort lengde, slik det tydligere vil fremgå av beskrivelsen av den modifiserte kjøler ifølge fig. 11). De to rørledninger er adskilt fra hverandre ved bøssinger eller lagre 16 og 16a (fig. 6) som hver har en lengde av ca. 1.25 m og som tjener for opplagring av rørledningen 14 og dessuten som en støtpute som forhindrer at rørets 13 rotasjonskraft utøver en vesentlig innvirkning på rørledningen 14. (Eørledningen 14 er dessuten mekanisk forankret ved kjølerens utgangsende Z). Ytterrøret 13 er mekan-

isk forankret til den ytre bøssing 16a, f.eks. ved hjelp av

grupper på fire settskruer 60 som er anordnet i 90° vinkel samt ved heftsveiser 61, mens innerrøret 14 likeledes er forankret til den indre bøssing 16 ved hjelp av settskruer 60ao På grunn av de respektive dimensjoner (hvorved det tilveiebringes klaring mellom bøssingene) er videre fordi rørledningen 14 er forankret i stilling ved eller nær ved kjølerenden Z, vil bøss-ingen 16a utelukkende rotere om bøssingen 16, og ikke overføre noen dreiebevegelse til denne eller til rørledningen 14. Det er montert fire sett av disse bøssinganordninger i kjøleren ifølge fig. 1, i de soner som i figuren er betegnet med nummer 16b.

Midtrøret eller stålrøret 14 strekker seg kontinuerlig fra et punkt utenfor kjølerens utgangsende Z til et punkt utenfor inngangsenden av seksjonen 10. En 76.2 mm flens (ikke vist) er installert i en ønsket posisjon mellom seksjonene 10 og 11, for tilkobling og frakobling av rørledningen.

Den fremre ende av en oljeledning 17 (vanlig dimensjon, 19 mm) er forbundet med et dobbelt bend 18 som ved 19 er inn-ført i oljespredermanifolden 20. Den bakre ende av ledningen 17 er ved et punkt umiddelbart utenfor kjølerens utgangsende Z forbundet med en oljetilførselsledning 35. 01jetilførselssystemets hovedkomponenter som er vist skjematisk i fig. 1, omfatter en oljelagertank 36, et opphetningselement 37, et filter 37a, en oljepumpe 38, en reguleringsventil 39, en overtrykksventil 40,

en temperaturmåler 41 en oljevolummåler 42 og en trykkmåler 43, som samtlige er av konvensjonelle, handelsførte typer. Oljetil-førselssystemet kan videre være forsynt med organer for automatisk regulering av volum og/eller trykk og/eller avstengning av oljestrømraen, f.eks. i tilfelle av at en eller flere av oljesprederdysene tettes. Rørledningen 14 og den spesialutformede olje-spredermanif old 20 er slik konstruert, at oljen kan tilføres sprederdysene, uten at dette er til hinder for videreføringen av andre ledninger i ledningsrøret 14» Seks, innvendige gjengede, rørkoblinger eller muffer 23 er med jevne mellomrom fastsveiset rundt partiet 22. Hver av koblingene opptar et motsvarende gjeng-et ledningsrør 28. Hvert av rørene 28 er utstyrt med 90° bend, hvis annen ende er fastskrudd i eller på nipler eller overgangs-stykker 29 som i sin tur er montert i eller på sprederdysene 30. Sprederdysene er rettet inn mot hvirvelsonen eller seksjonen 11

på slik måte som vist i fig. 10. Sprededysene 30 består av konvensjonelle forstøverdyser' av rustfritt stål, som er konstruert for frembringelse av et spredningsmønster i form av en hul kjegle. Dysene leveres med åpninger av varierende diameter, og det er således mulig å variere hastigheten eller mengden (f.eks. liter pr. time) av væskene som avgis i forstøvet tilstand, avhengig av den valgte dysemunningsdimensjon samt av driftstrykk og -temperatur.

Den nedre del av 14 er forsynt med flere slisser eller åpninger 45 for innføring av vannledninger 24 og 26 og av termoelementtrådene 25 og 27. En hylse 21, hvis nedre del er uten slisser eller åpninger, danner innervegger av spredermani-folden 20 og muliggjør dessuten justering av manifolden 20 innenfor grensene av slissene 4 5 i røret 14.

En ledning 24 er forbundet med en vanntilførselsled-ning 46 utenfor kjøleren, og munner ut i sonen mellom seksjonene 10 og 11. Ledningens endeparti er ført gjennom en sliss 45 i rø-ret 14, umiddelbart foran manifolden 20, og strekker seg nedad gjennom et 90° bend og en nippel. Nippelen er forbundet med en vannsprederdyse (eller to, ved anvendelse av et T-rør og nipler) som kan innstilles for spredning av vann på koksleiet, f.eks. i 45° vinkel mot kjølerens inngangsende eller forende. Dysene som er av ikke-tettende type og fremstilt i ett stykke, leverer en uforstøvet stråle av lavt trykk og med et meget bredt, flatt spredningsmønster av ensartet fordeling.

Blyledninger eller -kabler av nøyaktig tilmålt lengde for termoelementer, er anbragt i en ytterledning 25. Termoelementkablene som omsluttes av et beskyttelseslag, innføres ved kjøler-enden Z og avsluttes i en målerstreng umiddelbart foran manifolden 20, men bak eller nedenfor vannledningens 24 fremre ende. Målerstrengen er isolert mot beskyttelseslaget og henger ca. 60 til 90 cm ned gjennom en 51 x 76 mm sliss 45 i ledningsrøret 14. De motsatte ender av termoelementkablene er forbundet med et skru-lokkhode utenfor kjølerenden Z. Ved dette arrangement vil termoelementet kunne måle nøyaktig den faktiske temperatur av koksleiet. Målerstrengen henger umiddelbart over koksoverflaten, men er i virkeligheten ikke i berøring med denne. Denne minimale av-stand mellom målerstrengen og koksleiet ansees imidlertid som en nyhet ved foreliggende oppfinnelse, i motsetning til tidligere partikkelkjøleprosesser, som, i forbindelse med vannreguleringsorganer i tilknytning til termoelementsystemet (og med ytterligere vannreguleringsorganer som er detaljert beskrevet i det etter-følgende) vil gi en grad av temperaturkontroll, som tidligere aldri har vært oppnådd på det felt som omfatter avkjøling av partikkelmaterialer.

Foruten å overføre et signal, ved behov for kjøle-vann, (gjennom et kontrollinstrument i et kontrollrom) til en vanligvis lukket solenoideventil som er operativt forbundet med vannledningen 24, er termoelementet 25 dessuten styrbart forbundet med en annen solenoideventil av lignende type (men vanligvis åpen) for avstengning av oljepumpen 38 (og likeledes motoren som driver kjøleren). Arrangementet er vanligvis slik, at et alarmsignal vil lyde ved en temperatur av 175°C og varsle operatøren i kon-trollrommet, samtidig som vannledningens solenoideventil automatisk påvirkes og åpnes, dersom temperaturen av koksen i den angitte sone (d.v.s. oljespredersonen mellom seksjonene 10 og 11) ved noe tidspunkt overstiger ca. 205°C, mens oljeledningens solenoideventil vil påvirkes for å lukke kjøleren og stenge oljepumpen, slik at oljetilførselen avbrytes, hvis temperaturen av koksen i den angitte sone overstiger ca. 225°C. Operatøren i kontroll-rommet anvender et computeranlegg ("computer manual direct digital control station") for bestemmelse av kontrollpunkter for de ønskede temperaturer samt for tilveiebringelse av indikator for funk-sjonen av vann- og oljetilførselssystemene, slik at det oppnås sikkerhet for at solenoideventilene og de automatiske styreorgan-er fungerer tilfredsstillende.

Kontrollinstrumentene er utstyrt med et antall indi-katorer eller skalaer med inndeling fra 0 til 1000°F (-18 til + 538°C.) og videre fra 0 til 100 fi. "Innstilt temperatur" kan ligge hvor som helst innenfor området 0 til 1000°F (f.eks., ved 350°F, eller 177°C) og 0 til 100 ^-skalaen kan angi stillingen av styreventilen for modulasjonsvannet, som nærmere beskrevet i det etterfølgende. Hvis f.eks. ventilen er halvåpen, vil det på skalaen avleses 50 %.

Ledningen 26 (av 19 mm rør) er også forbundet med vanntilførselsledningen 46, på utsiden av kjøleren, og er avslutt-et i sonen umiddelbart foran seksjon 10. Den sistnevnte ende av av ledningen 26 forlater rørledningen 14- gjennom en 51 x 76 mm sliss og er, i likhet med ledningen 24, også forbundet med en eller flere sprederdyser av samme type som tidligere beskrevet.

En ytterledning 27 som opptar blyledninger av nøy-aktig lengde for et termoelementsystem, identisk med det tidligere beskrevne, er innført i kjølerenden Z og ender umiddelbart bak forenden av ledningen 26„ Det er i denne sone av kjøleren anordnet.en sliss i røret 14, for termoelementets målerstreng, slik at det øvre parti av røret 14 kan beskytte ledningene 26 og 27 mot nedfallende koks. I likhet med det tidligere beskrevne termoelementsystem, vil termoelementet, hvis kokstemperaturen foran seksjon 10 øker i overdreven grad, eller overstiger ca. 260°C, avgi signaler til to solenoideventiler, hvorved den ene ventil, ved kjølerenden Z, åpnes for tilførsel av vann fra ledningen 26 umiddelbart foran seksjon 10, mens den annen ventil, ved kjølerenden Y, åpnes for vannstrømmen fra ledningen B. I en foretrukket versjon som er nærmere beskrevet i det etterfølgende, kan dette termoelementsystem likeledes tjene for påvirkning av modula-sjonsvannstyreventilen i hovedvannsystemet eller tilførselsled-ningen A ved kjølerenden Y.

En skjermplate 7 med en diameter av 762 mm, som er fastsveiset om røret 13, ved den nedre ende av midtrøret 13, nedenfor seksjon 10 men foran oljémanifolden 20, bevirker at koksstrømmen avbøyes ved inngangen til oljespredersonen, hvorved det oppnås sikkerhet for, at koksen i denne sone samles nær ved kjølermantelens 1 innervegg, og ikke kan opphopes eller innvirke forstyrrende på oljesprederdysenes funksjon. Mantelen er videre forbundet med seks sprederplater 55, en ved inngangen til hver av de seks avdelinger som danner seksjonen 11, som er fastsveiset i en vinkel av 45° med kjøleraksen. Disse 13 mm plater har en høyde av 254 mm og en lengde av 4572 mm. Platenes oppgave er å bidra til at totalmengden av partikkelmateriale fordeles jevnt på de seks avdelinger.

Adkomst til kjølerens indre er tilveiebrakt som

vist ved 31 og 32 i fig. 1. De blokker som er betegnet med disse tall, angir åpninger eller adkomstluker aom vanligvis er lukket av hengslede deksler (ikke vist) og som ved behov åpnes for inspek-sjon og/eller vedlikehold. Adkomstlukene er anordnet diametralt

motsatt av hverandre i kjølermahtelen, for avbalansering av tyngdene

Det fremheves, at foruten å tjene som et sikkerhetsutstyr i forbindelse med avstøverprosessen, er vannreguler-ingssystemet i henhold til oppfinnelsen av en slik art, at det ansees å tilveiebringe den mest pålitelige temperaturregulering under avkjøling av et opphetet partikkelmateriale, som noensinne er uttenkt» Det antas, at en slik regulering tidligere alltid har vært foretatt under anvendelse av kjølergasstemperaturen som kontrollkriterium. Et termoelement i denne sone ville påvirke en modulasjonsventil som i sin tur ville øke eller minske den vannmengde som av hovedvannledningen (ledning A) tilføres inngangssonen. Dette har aldri virket særlig pålitelig, selv ora det har vært gjort mange ulike forsøk på å gjøre systemet sikkert» Økning og minskning av materialmengden i kjøleren vil ikke alltid bevirke tilsvarende forandringer i kjølergasstemperaturen. Det har f.eks» forekommet tilfeller, hvor fremmatingshastigheten av den opphetede, kalsinerte koks som tilføres kjøleren, har øket, uten at dette har medført forhøyelse av kjølergasstemperaturen og automatisk øking av kjølevannsmengden fra ledningen A, hvilket har resultert i overopphetning av kjøleren på grunn av vannmangel,

slik at det utstrømmende produkt fra kjøleren likeledes har hatt en uønsket høy temperatur.

Termoelementet 27 og vannledningen 26 foran sek-

sjon 10 behøver, som nevnt, ikke utelukkende å tjene som sikker-hetssystem. Kjølevannet som tidligere ble tiIført gjennom ledningen A og regulert av et termoelement som målte kjølergasstempera-turen, ble istedet operativt forbundet med termoelementet 27»

Dette termoelement ble derved anvendt for samtidig styring av vannventiler og spredere på to steder (og fra tre vannledninger)

i kjøleren, nemlig hovedvannledningen A og overflømmer- eller reservevannledningen B i inngangssonen, samt spredervannledning-

en 26 umiddelbart foran seksjon 10. Istedet for å baseres på av-gassteraperaturen, er denne temperaturregulering derved basert stort sett på den virkelige temperatur av selve partikkelmaterialet, og er videre basert på koksens tilstedeværelse 1 en meget egnet sone i kjøleren, med henblikk på gjennomføring av en effektiv temperaturregulering, og således meget effektiv for

opprettholdelse av meget snevre temperaturtoleranser.

Hcvedvannregulerings- eller tilførselsledningen

A representerer den viktigste kilde eller måte for automatisk regulering av vanneb i kjøleren. (Denne ledning er normalt forsynt med 4 dyser for vannspredning, men antallet kan være større eller mindre). Termoelementet 27 avgir et signal til kontroll-rommet, og dette signal styrer en motordrevet, modulerende vann-reguleringsventil. Disse ventiler har en virkemåte som avviker fra solenoideventilenes snapp-bevegelse. Hvis den innstilte temperatur er 177°C og temperaturen i sonen for termoelementets 27 målerstreng likeledes er 177°C, vil ventilen ikke beveges. Hvis temperaturen i sonen for målerstrengen overstiger 177°C, vil ventilen langsomt åpnes, helt til temperaturen faller omtrent til, eller under, innstillingspunktet. Deretter vil ventilen atter lukkeso Ventilen vil med andre ord åpnes og lukkes langsomt, for å holde temperaturen i målerstrengsonen på innstillingspunktet.

("Innstillingspunktet" kan være enhver temperatur mellom 0 og 1000°F).

Termoelementet 27 vil, som tidligere omtalt, åpne flomvannledningen B, dersom vannet fra hovedvannledningen A ikke er tilstrekkelig til å avkjøle koksen til ønsket temperatur. Termoelementet 27 er dessuten innstilt for å regulere kokstemperaturen i sonen umiddelbart foran seksjonen 10, og derved utløse et alarmsignal, hvis temperaturen av koksen går opp til 230°C, samt for å tilføre reservevann fra flomledningen B og vannledningen 26, i tilfelle kokstemperaturen i denne sone når en høyde av 260°C.

Som vist i fig. 1, er det anordnet et ytterligere kontrollorgan ved kjølerens utgangsende, hvor et termoelement 33 er montert i rennen til transportøren, slik at dette termoelement, dersom temperaturen av materialet som passerer fra kjølerenden til transportbeltet, overstiger akseptable grenser, innkobler og opp-lader en solenoideventil, hvorved det, fra en dyse (eller flere) som er plassert ved kjølerens utløpsende, spredes vann ca. 4.5 m foran enden av kjøleren. (Kjøleren ifølge fig. 1 omfatter en ut-løpssone med en lengde av ca. 1.8 m, mens avdelingene i og h i seksjon 11 begge har en lengde av 1.2 m. Vannsprederstrålen vil således trenge vel inn i avdelingen h). Denne temperatur ligger normalt mellom 88 og 104°C. Termoelementet vil vanligvis innstilles slik at det bevirker innsprøyting av en tilstrekkelig vannmengde (som er regulert for å avkjøle koksen i nødvendig grad, uten at produktets fastsatte fuktighetsgrad derved overskrides) dersom kokstemperaturen av en eller annen grunn stiger til 163°C, samt stenger kjøleren og oljepumpen, i tilfelle av at temperaturen skulle stige til 204°Co

I en mindre foretrukket versjDn av oppfinnelsen kan vannkjøleanordningene 4, 5 og 6 ifølge fig. 1 være utelatt, og likeledes rørene 8 for tilførsel av luft. Videre kan seksjonen 10 være utelatt. Den konstruksjon og lengde som kjennetegner seksjonen 10 kan være innbefattet i seksjonen 11,

Seksjonene 10 og 11 kan videre varieres eller modi-fiseres, for å bibringes den konstruksjotismessige utforming som er vist i tverrsnitt i fig. 7, 8 og 9, eller utforminger som vil .fungere på stort sett likeverdig måte i forbindelse med tilveiebringelse av en vesentlig øket grad av løfting og fritt fall gjennom tomrommet av partikkelmaterialet som behandles.

I konstruksjonen ifølge fig. 7 er det benyttet bare tre løfterplater 12, istedet for fire som i seksjon 10, eller seks som i seksjon 11. I fig» 8 er det anordnet bare to slike løfter-plater. Antallet av oljesprederdysene (f.eks. en dyse for hver av de tre avdelinger i fig. 7, eller en eller to for hver av avdelingene i fig» 8, o.s.Vo) kan justeres i overensstemmelse med den spesielle, modifiserte konstruksjon av den benyttede kjøler og behovene i forbindelse med det spesielle partikkelmateriale som avstøves.

I versjonen ifølge fig. 9 er oljesprederdysene 53 rettet mot det indre parti av fire sylindre 50, hvis innervegger er forbundet med samme antall løftere 3. Ytterveggen av hver av sylindrene er ved 51 forankret til kjølermantelen 1. Toraroramene 52 mellom sylindrene er lukket ved sylindrenes innløpende, for å forhindre at partikkelmateriale trenger inn i disse rom. Selv om tomrommene, ved denne konstruksjon, ikke utnyttes i forbindelse med omrøringen av partiklene, bør det bemerkes, at det fremdeles tilveiebringes en i vesentlig grad øket, hvirvlende frittfall-bevegelse av partiklene, sammenlignet med kjøleren i umodifisert f orm.

Kjølerkonstruksjonen ifølge fig. 11 har mange trekk bilfelles med kjøleren i fig. 1, men har en mer forenklet og økonomisk utforming. Seksjonen Ila i denne kjøler er i konstruksjon og lengde identisk med seksjon 10 i kjøleren ifølge fig. 1, d.v.s. at den har en tverrsnittsform som vist i fig. 2. Videre har kjølerens utløpssone en lengde av 3 m, istedenfor

1.8 m som i fig. 1. Kjøleren er utstyrt med et roterende rør og et ikke-roterende rør, stort- sett på samme måte som i fig. 1, men med noe modifisert bøssingarrangementer, sammenlignet med fig. 6. Rørene er opplagret innenfor seksjon lia, stort sett på samme måte som i fig. 6„ Nær kjølerens midtparti er imidlertid rørene understøttet av styreplater 55 og 55a son erstatter seksjonen 10 i fig. 1. Platene 55 og 55a er forsynt med fire avstiverarmer som hver er fastsveiset til kjølerveggen og til det roterende midtrør 13', og derved avgrenser 90°-kvadranter. Platen-55 er beliggende ca 3 m foran inngangspartiet av seksjon lia, mens platen 55a er plassert ca. 3 m ovenfor platen 55- Røret 14, med en innvendig diameter av ca. 76 mm, har en lengde av ca. 15 m og er, ved platene, understøttet og adskilt fra røret 13' ved hjelp av bøssinger, stort sett identisk med bøssingene 16 og 16a i fig.

6. Som vist ved 56, er ledningen 14 fortrinnsvis splittet eller

delt ca. 1.5 m nedenfor platen 55, og hver ende er forsynt med en påsveiset flens av ca. 38 mm diameter, med gjennomgående åpninger for forankringsbolter, hvorved det tilveiebringes en svak "klaring" eller bevegelighet. Slik som i fig. 1 er røret 14 fastgjort eller forankret i stilling nær ved kjølerens utgangsende Z, hvorved røret forhindres i å rotere„

De modifiserte kjølerkonstruksjoner av denne art vil muliggjøre en optimal plassering av termoelement- og vann-spredersystemene og videre en høyeffektiv avstøverprosess under anvendelse av olje, i forening med nødvendige sikkerhetsforholds-regler. Den høyere grad av hvirvlende, fritt fall av partiklene med derav følgende avkjøling av disse, som oppnås i anordningen ifølge fig. 1, kan imidlertid ikke tilveiebringes i den foran-nevnte versjon, og heller ikke den betraktelige avkjøling av partiklene, som skyldes luftstrømmen fra luftledningene ifølge fig. 1. Det vil følgelig, ved anvendelse av anordningen ifølge fig. 11 som regel kreves et større vannforbruk for å oppnå den ønskede avkjøling av partiklene, enn ved benyttelse av anordningen ifølge fig. 1 (hvis hegge anordninger benyttes for avkjøling av sa;ime materialemengde med samme utgangs temperatur).

Kjølerversjonen ifølge fig. 12 tillater gjennomføring av en inngående temperaturregulering, men mangler en hvirvelsone, som følge av at styreplatene 55b og 55c erstatter seksjonen lia i fig. 11. Selv om den representerer en mindre fordelaktig konstruksjon enn de kjøleranordninger som er vist i fig. 1 og 11, er versjonen ifølge fig. 12 vist for å påpeke, at den betraktes såvel som en i høy grad anvendbar som patentberettiget utførelsesform av foreliggende oppfinnelse»

I beskrivelsen av oppfinnelsen er kjølerpartiene foran den første omkastersone i kjølerversjonene ifølge fig. 1 og 11 for letthets skyld betegnet som "inngangssonen". I kjøler-anordningen ifølge fig. 1 har inngangssonen som ender ved forsiden av seksjonen 10, en relativt liten lengde, sammenlignet med inngangssonen i kjøleren ifølge fig. 11 (hvor kjølerens inn-gangssone ender ved forsiden av seksjonen lia).

Den spesielle kjøleranordning som benyttes, og omfanget av den foretatte modifikasjon varierer og er avhengig av en rekke faktorer, så som utgangstearperaturen av det partikkelmateriale som skal avkjøles, "støvgraden", hastigheten ved og/ eller omfanget av den ønskede eller nødvendige avkjøling, materialets gjennomgangshastighet, produktets spesifikasjoner (f.eks. dets maksimale, tillatelige fuktighetsgrad) o.s.v. Den foretrukne kjøleranordning som er mest egnet for utøvelse av oppfinnelsen, ved behandling, av kalsinert petroleumskoks, er, som tidligere nevnt, den versjon som omfatter samtlige trekk som vist i fig. 1.

Nedenstående eksempler tjener for ytterligere be-lysning av de fremgangsmåter som er beskrevet og referert til i forbindelse med avstøving av kalsinert petroelumskoks.

Eksempel

Kalsinert petroelumskoks med en temperatur av 1316°C ble innført i kjøleren 1 ved Y i en mengde av 23-24 tonn pr. time, og ble besprøytet med vann i inngangssonen, ved et for-bruk av 475-510 liter vann pr. tonn koks. Kjøleren roterte med en hastighet av 240 omdreininger pr. time. Vannsprederstrålen i

inngangssonen strak be seg tilnærmelsesvis over de første 3

meter av kjøleren. Kjøleren ble understøttet av samt dreiet om stålringer "A" og "B" (se fig. 1) som var monterb i konvensjonelle lagre (ikke vist).

Idet koksen nådde, sonen ved ringen "A", mellom 4

og 8, var kokstemperaturen redusert til 232°C, og størstedelen av vannet var forvandlet til damp og fordunstet,,

Etter innmatingen i seksjon 10 hadde koksen en temperatur av 191°C, og et ber å ha forlatt seksjon 10 var koksens temperatur under 138°0 men over 121°C, slik at det fortsat t ble avgitt fuktighet på grunn av denne temperatur over 100°C.

Like innen innføringen i seksjon 11 ble koksen be-sprøytet gjennom dyser av slik dimensjon, at det med sikkerhet ville dannes en tåke eller et slør av olje, idet det'derved ble anvendt utstyr som tidligere beskrevet. Oljen som ble anvendt for spredning, var Atlantic Richfiels Tufflo 491 (hvis egenskaper er angitt i det etterfølgende). 01jetemperaturen var 143°C, olje-trykket var 24.6 kg/cm (350 psig) , oljetilførselsmengden var 151 liter pr. time og vekten av den tilsatte olje var 0.7 til 0.8 <fo av koksvekten. De anvendte trykk, temperaturer og dyser ga sikkerhet for en relativt lav oljeviskositet og en høy grad av oljeforstøvning (d.v.s. oljepartikler av dimensjoner 5 til 50 ^ffli). Dette, i tilknytning til den kontinuerlige til-førsel av ny koks for besprøytning garantert ved utformingen av seksjon 11, hvori det ble tilveiebrakt et konstant "tqppe" av koks, fallende gjennom oljespredningsmønstret) ga sikkerhet for, at den angitte tilsetning av relativt små oljemengder ga et stort sett støvfritt koksmateriale. Avhengig av det materiale som behandles, dets opprinnelige "støvgrad" og produktsspesifikasjoner samt andre faktorer, så som krav om luftforurensningskontroll, kan vekten av den olje som kreves eller anvendes som "støv-f jernermiddel" iblant gå helt ned til ca. 0.05 i<> av koksvekten,

og vil på den annen side sjelden eller aldri overstige 2 fi.

(Anordningen kan imidlertid selvsagt også benyttes på effektiv måte, for å belegge eller blande det partikkelmateriale som av-kjøles, med vesentlig større prosentdeler av olje, dekkm.i dier eller væskebindere, dersom dette av en eller annen grunn er ønskelig). Etter å ha forlatt seksjonen 11, transporteres den avstøv-

ede koks gjennom en utløpssone av ca. 1.8 m lengde, hvori partiklene i liten eller ingen utstrekning bringes i hvirvlende frittfall bevegelse.

Etter utgangen fra kjølerenden Z har koksen en temperatur av 93 til 121°C, oljeinnholdet motsvarte stort sett den tilsatte oljemengde og fuktighetsgraden var under 0.5 %. Koksen var dessuten praktisk talt støvfri. Produktet var således

i særlig grad egnet for videre håndtering, lasting o.s.v. og var nødvendigvis, som følge av den forutgående behandlingsprosess, be-fridd for tidligere forekommende, uønskede egenskaper, f.eks.

støv og/eller fuktighet i overdrevne mengder og/eller "lommer" av koks som ikke var avkjølt til de temperaturer som var ønsket,

for å unngå brannfare og/eller beskadigelse av transportørutstyret, etc.

Ek sempel 2

Eksempel 1 ble gjentatt, med unntakelse av at pro-sessbetingelsene og den benyttede olje ble variert. Det ble anvendt olje av type "Texaco Text raet 2202" (hvis egenskaper er angitt i det etterfølgende), og data ved prosessen var følgende:

Som i eksempel 1, var produktet ved eksempel 2 stort sett støvfritt og fortreffelig egnet for videre håndtering,

lasting etc.

Det ble, såvel i eksempel 1 som i eksempel 2, anvendt aromatiske prosessoljer, hvis egenskaper er angitt i det etterfølgende.

De ønskede hovedspesifikasjoner for oljer som anvendes ved avstøving av opphetede, karbonholdige materialer i den foretrukne versjon av oppfinnelsen, er følgende:

1. Flammepunkt ved 221°C, eller høyere,

2. Fravær av sand eller sedimenter,

3. Viskositet av 100 til 300 centipois ved

98.9°C (motsvarende en viskositet av ca. 15 til 30 centipois ved en temperatur av 121 til 204°C, hvilket er det vanligste temperaturområde ved anvendelse av disse oljer) samt

4. Mer aromatisk enn parafinsk, basert på utført karbontypeanalyse o

Ved utvidede versjoner av oppfinnelsen, eller ved anvendelse av de beskrevne anordninger innenfor et videre område, f.eks. dersom' spesifikasjonene for produktets fuktighetsinnhold er mindre restriktive, kan det videre benyttes andre støvfjerner-midler enn oljer med de tidligere beskrevne egenskaper. Av slike midler kan nevnes olje- eller voksemulsjoner, vandige dispersjoner av forskjellige stoffer, f.eks. av natriumsilikat, sort mel-asse samt ulike terpenharpikser. Det kan iblant også benyttes tjærer, asfalter, magerkullbek og jordoljebek, enten i smeltet tilstand eller som bestanddel i vandige dispersjoner eller emulsjoner. Trykkluftforstøving kan ofte være fordelaktig ved anvendelse av disse stoffer.

Som tidligere nevnt, kan det enkelte ganger dessuten være ønskelig å anvende slike materialer som belegnings-middel og/eller bindemiddel istedet for utelukkende i forbindelse med avstøving, og i slike tilfeller kan disse materialer', om ønskelig, tilsettes i større mengder enn 2. vektprosent.

Som eksempler på andre materialer som, uten be-grensning . av oppfinnelsen, med fordel kan avkjøles og/eller av-avstøves ved anvendelse av anordningen i henhold til oppfinnelsen, kan nevnes kalsinert antrasitt og kalsinert gilsonitt.

Det fremheves at anordningen i henhold til oppfinnelsen gjør det unødvendig at partikkelmaterialet som behandles, først må avkjøles og deretter avstøves ved en påfølgende, separat prosess. Derved unngås dette ekstra prosesstrinn, og samtidig elimineres det støv som først og fremst gjør dette prosesstrinn nødvendig. Som følge av at alt mikrostøv og finstoff tilbakeholdes og opptas i utgangsproduktet fra kjøleren, vil således anordningen i henhold til oppfinnelsen gi en høyere produktavkastning, sammenlignet med partikkelbehandlingsteknikk som f.eks. omfatter anvendelse av en "våtvasker" for utskilling av støvet og sannsynligvis også finstoff fra den øvrige del av det materiale som behandles.

Claims (3)

1. Anordning for avkjøling av et opphetet partikkelmateriale, særlig koks, omfattende en svakt hellende, roterende sylinderkjøler (1) av betydelig lengde og tverrsnittsareal, innvendig i kjøleren anordnede midler (24, 26) hvorved partikkelmaterialet utsettes for påvirkning av flere væskestråler, samt minst ett likeledes innvendig i kjøleren anordnet termoelement (25, 27) for måling av godstemperaturen på minst ett sted inne i kjøleren, hvilket element styrer utenfor kjøleren anordnede midler for væskelevering, karakterisert ved at termoelementets (25, 27) ledninger er ført frem til målestedet gjennom en stasjonær rørledning (14) som er opplagret på et roterende nav i den hellende sylinderkjøler (1).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at en i avdelinger oppdelt hvirvelseksjon (10, 11) hvor materialet løftes og utsettes for fritt fall følger etter termoelementet (25, 27) i materialets strømningsretning.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det roterende nav (13) bærer en sentral stasjonær rørledning (17) gjennom hvilken et støvoppsugingsmiddel kan innføres i et område beliggende ovenfor hvirvelseksjonen (11) i materialstrømningsretningen.