TWI751941B - 用於在延遲焦化過程期間使焦爐去焦的系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供用於對焦爐進行有效線上清管而不中斷延遲焦化過程之系統及方法，其將節省該延遲焦化過程期間所花費之時間及金錢。此系統可經改裝至現有焦爐。

Description

用於在延遲焦化過程期間使焦爐去焦的系統及方法

以下揭示內容大體上係關於用於在延遲焦化過程期間使焦爐去焦的系統及方法。更特定言之，系統及方法准許對焦爐進行有效線上清管而不中斷延遲焦化過程。

延遲焦化係許多煉油廠中用以在焦爐中將殘餘油進料加熱至其熱裂解溫度之方法。此將殘餘油進料之重鏈烴分子、長鏈烴分子裂解成焦化汽油及石油焦碳。來自延遲焦化過程之焦碳產率取決於其組合物及操作變量而在約18至30重量百分比之殘餘油進料範圍內。單個焦爐通常每對結焦槽具有四至六個管程。通道為殘餘油進料流過之平行管。此等通道中之一或多者在約800℉之使用期間歸因於焦炭堆積而收縮之情況並不常見。焦炭為軟且薄之層，但隨著時間推移而堆積、硬化且充當絕緣體。隨著焦碳硬化，焦爐必須更用力地燃燒以維持所需製程出口溫度。此導致管壁溫度上升，直至該溫度達至需要移除堆積焦碳之最高安全操作溫度。

移除此堆積焦炭被稱作「去焦」。每一爐每年可能需要進行三至四次去焦。以往以離線方式進行去焦，意謂結焦槽(通常為兩個)及每一爐將必須完全關閉以便使焦爐管去焦。在一些爐設計中，一個管進行去焦過程，而另一管仍在操作中。可藉由使用被迫穿過管之蒸汽空氣或藉由使用由水驅動穿過管之刮具以機械方式移除焦碳(通常被稱作「清管」)來進行去焦。在任一情況下，離線去焦係耗時的(3至5天)、昂貴且歸因於停爐而導致產率下降。

最近，線上去焦已用以避免與離線去焦相關聯之延遲及費用。若加熱器具有多於一個平行通道，則可隔離一個通道用於線上去焦，而其他通道處於操作狀態，從而導致容量降低。線上去焦亦存在重大操作、商業及結構問題，諸如在製程步驟中安全轉變且確保組件可提供線上去焦所需之安全因素。

特定地描述本文中所揭示之標的物，然而，描述自身並不意欲限制本發明之範疇。標的物因此亦可以其他方式體現，以結合其他當前或未來技術包括與類似於及/或少於本文中所描述之彼等結構、步驟及/或組合的不同結構、步驟及/或組合。儘管術語「步驟」在本文中可用以描述所使用之方法的不同元件，但該術語不應解釋為意指本文中所揭示之各種步驟當中或之間的任何特別次序，除非藉由描述另外明確地限於特定次序。因此，在審查以下圖式及詳細描述後，所揭示實施例之其他特徵及優點對於一般熟習此項技術者而言將會或將變得顯而易見。希望所有此類特徵及優點包括在所揭示實施例之範疇內。此外，所示圖式僅為例示性的且並不意欲確證或暗示關於可實施不同實施例之環境、架構、設計或程序的任何限制。就以下描述中提及之溫度及壓力而言，彼等條件僅為說明性的且不意欲限制本發明。

本文中所揭示之實施例藉由准許對焦爐進行有效線上清管而不中斷延遲焦化過程來克服先前技術缺點，此舉將節省延遲焦化過程期間所花費之時間及金錢。儘管在延遲焦化過程期間應用本文所揭示之實施例以清潔焦爐，但本發明不限於此且亦可應用於清潔在極端溫度下使用之其他管狀組件。

在一個實施例中，本發明包括一種用於線上清管之系統，其包含：i)第一管狀總成，其具有第一通道、第二通道及第三通道，其中第一管狀總成之第一通道在一個末端處連接至管狀區段之第一末端，且每一通道包括用於控制通過每一通道及管狀區段之流體連通的各別閥；ii)第二管狀總成，其具有第一通道、第二通道及第三通道，其中第二管狀總成之第一通道在一個末端處連接至管狀區段的之第二末端，且每一通道包括用於控制通過每一通道之流體連通的各別閥；iii)清管器，其用於橫穿第一管狀總成之第三通道，在管狀區段正常操作期間清潔管狀區段，且在清管器由受壓流體攜載時橫穿第二管狀總成之第三通道。

在另一實施例中，本發明包括一種用於線上清管之方法，其包含：i)引入受壓流體穿過第一管狀總成之第一通道、管狀區段及第二管狀總成之第一通道，其中第一管狀總成之第一通道在一個末端處連接至管狀區段之第一末端且第二管狀總成之第一通道在一個末端處連接至管狀區段之第二末端；ii)將清管器引入至第一管狀總成之第三通道中，該第三通道藉由第一管狀總成之第二通道中之閥及第一管狀總成之第三通道中之閥與第一管狀總成之第一通道中之流體隔離；iii)藉由關閉第一管狀總成之第一通道中之閥及打開第一管狀總成之第二通道及第三通道中之閥，重新引導流體穿過第一管狀總成之在清管器後方的第三通道；iv)在管狀區段正常操作期間，藉由受壓流體攜載之清管器清潔管狀區段；v)藉由關閉第二管狀總成之第一通道中之閥及打開第二管狀總成之第二通道中之閥及第二管狀總成之第三通道中之閥，重新引導流體穿過第二管狀總成之第三通道；以及vi)在清管器通過第二管狀總成之第三通道中之閥之後，藉由關閉第二管狀總成之第二通道及第三通道中之閥及打開第二管狀總成之第一通道中之閥，自第二管狀總成之第三通道抽出清管器。

現參看 圖 1，示意圖示出用於對焦爐進行有效線上清管而不中斷延遲焦化過程之系統 100。系統 100包含具有第一通道 104、第二通道 106及第三通道 108之第一管狀總成 102，其中第一通道 104在一個末端處連接至管狀區段 110之形成凸緣 112的第一末端。管狀區段 110可為筆直或彎曲的。每一通道包括用於控制通過每一通道及管狀區段 110之流體連通的各別閥 104a、 106a及 108a。第三通道 108包括連接至第一通道 104之另一末端，其中第一通道 104及第三通道 108各自的各別長度之大部分較佳為平行的。第二通道 106在用於第一通道 104之閥 104a及用於第三通道 108之閥 108a的上游連接第一通道 104及第三通道 108。第二通道 106實質上垂直於第一通道 104及第三通道 108。

系統 100進一步包含具有第一通道 116、第二通道 118及第三通道 120之第二管狀總成 114，其中第一通道 116在一個末端處連接至管狀區段 110之形成凸緣 122的第二末端。每一通道包括用於控制通過每一通道之流體連通的各別閥 116a、 118a及 120a。第三通道 120包括連接至第一通道 116之另一末端，其中第一通道 116及第三通道 120各自的各別長度之大部分較佳為平行的。第二通道 118在用於第一通道 116之閥 116a及用於第三通道 120之閥 120a的下游連接第一通道 116及第三通道 120。第二通道 118實質上垂直於第一通道 116及第三通道 120。

系統 100可利用清管器 124，該清管器用於橫穿第一管狀總成 102之第三通道 108，在管狀區段 110正常操作期間清潔管狀區段 110，且在清管器 124由受壓流體攜載時橫穿第二管狀總成 114之第三通道 120。第一管狀總成 102之第三通道 108及第二管狀總成 114之第三通道 120各自包括分別具有可移除式盲凸緣 126、 128之末端，該可移除式盲凸緣用於分別插入及抽出清管器 124。每一閥 104a、 106a、 108a、 116a、 118a以及 120a可連接至中央控制面板以用於獨立控制。

現參看 圖 2，橫截面側視圖示出可與系統 100一起使用之清管器 124的一個實施例。清管器 124包含藉由螺紋螺栓 206接合在一起之複數個木盤 202及複數個陶瓷布盤 204。第一組木盤 202及陶瓷布盤 204藉由一對螺帽 208緊固在螺紋螺栓 206之一個末端處。第二組木盤 202及陶瓷布盤 204藉由一對螺帽 210緊固在螺紋螺栓 206之另一末端處。清管器 124之全長為約8吋。每一木盤 202具有約1吋之預定厚度及小於或等於第一管狀總成 102之第三通道 108、管狀區段 110及第二管狀總成 114之第三通道 120之內徑的直徑。每一陶瓷布盤 204具有約3/8吋之預定厚度及比第一管狀總成 102之第三通道 108、管狀區段 110及第二管狀總成 114之第三通道 120之內徑大約1/4吋的直徑。替代地，可用大小及尺寸實質上相同之複數個絲網盤替換複數個陶瓷布盤 204。

現參看 圖 3，橫截面側視圖示出可與系統 100一起使用之清管器 124的另一實施例。清管器 124包含直徑為約3 mm之緊繞之天然航海用繩索 302。清管器 124具有大於第一管狀總成 102之第三通道 108、管狀區段 110及第二管狀總成 114之第三通道 120之內徑的直徑。

系統 100可用以引入受壓流體穿過第一管狀總成 102之第一通道 104、管狀區段 110及第二管狀總成 114之第一通道 116。在此操作階段中，打開第一管狀總成 102之第一通道 104中之閥 104a及第二管狀總成 114之第一通道 116中之閥 116a，而其餘閥關閉。接著藉由移除盲凸緣 126而將清管器 124引入至第一管狀總成 102之第三通道 108中。清管器 124因此藉由關閉之閥 106a及 108a與第一通道 104中之流體隔離。

接著藉由關閉閥 104a並打開閥 106a、 108a而重新引導第一管狀總成 102之第一通道 104中之流體穿過第一管狀總成 102之在清管器 124後方的第三通道 108。同樣，藉由關閉閥 116a並打開閥 118a、 120a而重新引導第二管狀總成 114之第一通道 116中之流體穿過第二管狀總成 114之第三通道 120。在此操作階段中，當清管器 124在管狀區段 110正常操作期間由受壓流體攜載時，清管器能夠通過系統 100且清潔在至少約925℉之溫度下的管狀區段 110。

一旦清管器 124已完成清潔管狀區段 110之過程且通過第二管狀總成 114之第三通道 120中之閥 120a，便可藉由關閉閥 118a、 120a並打開閥 116a來隔離。類似地，可關閉第一管狀總成 102之第二通道 106及第三通道 108中之閥 106a及 108a，且可打開閥 104a。在此階段，系統返回至其操作之初始狀態，且可藉由移除盲凸緣 128而自第二管狀總成 114之第三通道 120抽出清管器 124。清管器 124因此藉由關閉之閥 118a及 120a與第一通道 116中之流體隔離。

每一閥 104a、 106a、 108a、 116a、 118a以及 120a可獨立地由中央控制面板控制及/或可經程式化以基於清管器之位置打開及關閉。替代地，每一閥可經程式化以基於清管器之位置及至少一個其他閥之打開或關閉之狀態中之至少一者而打開及關閉。

儘管系統 100可應用於清潔許多不同類型之管狀區段，但一個特別適用之應用包括清潔含於焦爐內之管狀區段。在本申請案中，原油與一些注入之蒸汽一起自主分餾器泵送至燃料焦爐中。在約585℉下，原油經由凸緣 112進入在焦爐中之管狀區段 110，其中原油在焦爐中加熱至其熱裂解溫度且在約925℉下經由凸緣 122離開。清管器 124有效地清潔管狀區段 110，同時焦碳在其變硬變厚之前仍為柔軟輕薄的。

系統 100可容易地併入新延遲焦化過程中，或在焦爐並不操作時藉由僅將第一管狀總成 102之第一通道 104連接至管狀區段 110之一個末端且將第二管狀總成 114之第一通道 116連接至管狀區段 110之另一末端而改裝至現有焦爐。一旦安裝，系統 100無需移除，即使在清潔過程之後亦是如此。然而，所有製程溫度探針應自清管器 124之路徑取出或抽出，該清管器可包括在其穿過管狀區段 110時掃描該管狀區段厚度之能力。用於第一管狀總成 102及第二管狀總成 114之材料可為P11或與焦爐外部之材料相同的材料，其條件為材料符合B31.3程式碼。

儘管本發明已結合前述實施例進行描述，但熟習此項技術者應理解其不意欲將本發明限制於彼等實施例。因此預期可在不背離由所附申請專利範圍及其等效物界定的本發明之精神及範疇的情況下對所揭示實施例做出各種替代性實施例及修改。

100:系統 102:第一管狀總成 104,116:第一通道 104a,106a,108a,116a,118a,120a:閥 106,118:第二通道 108,120:第三通道 110:管狀區段 112,122:凸緣 114:第二管狀總成 124:清管器 126,128:盲凸緣 202:木盤 204:陶瓷布盤 206:螺紋螺栓 208,210:螺帽 302:天然航海用繩索

參考隨附圖式描述實施方式，在隨附圖式中，相同元件用相同參考編號標記，且在隨附圖式中：

圖 1係示出用於對焦爐進行有效線上清管而不中斷延遲焦化過程之系統之示意圖。

圖 2係可與 圖 1中所示之系統一起使用之清管器之一個實施例的橫截面側視圖。

圖 3係可與 圖 1中所示之系統一起使用之清管器之另一實施例的橫截面側視圖。

100:系統

102:第一管狀總成

104,116:第一通道

104a,106a,108a,116a,118a,120a:閥

106,118:第二通道

108,120:第三通道

110:管狀區段

112,122:凸緣

114:第二管狀總成

124:清管器

126,128:盲凸緣

Claims (20)

1. 一種用於線上清管之系統，其包含： 第一管狀總成，其具有第一通道、第二通道及第三通道，其中該第一管狀總成之該第一通道在一個末端處連接至管狀區段之第一末端且每一通道包括用於控制通過每一通道及該管狀區段之流體連通的各別閥； 第二管狀總成，其具有第一通道、第二通道及第三通道，其中該第二管狀總成之該第一通道在一個末端處連接至該管狀區段之第二末端且每一通道包括用於控制通過每一通道之流體連通的各別閥；以及 清管器，其用於橫穿該第一管狀總成之該第三通道，在該管狀區段正常操作期間清潔該管狀區段，且在該清管器由受壓流體攜載時橫穿該第二管狀總成之該第三通道。
2. 如請求項1之系統，其中該管狀區段係筆直或彎曲的。
3. 如請求項1之系統，其中該第一管狀總成之該第三通道及該第二管狀總成之該第三通道各自包括具有可移除式盲凸緣之末端，該可移除式盲凸緣用於分別插入及抽出該清管器。
4. 如請求項3之系統，其中該第一管狀總成之該第三通道及該第二管狀總成之該第三通道各自包括分別連接至該第一管狀總成之該第一通道及該第二管狀總成之該第一通道的另一末端。
5. 如請求項1之系統，其中該第一管狀總成之該第一通道及該第三通道與該第二管狀總成之該第一通道及該第三通道各自的各別長度之大部分為平行的。
6. 如請求項5之系統，其中該第一管狀總成之該第二通道在用於該第一通道之該閥及用於該第一管狀總成之該第三通道之該閥的上游連接該第一管狀總成之該第一通道及該第三通道。
7. 如請求項5之系統，其中該第二管狀總成之該第二通道在用於該第一通道之該閥及用於該第二管狀總成之該第三通道之該閥的下游連接該第二管狀總成之該第一通道及該第三通道。
8. 如請求項5之系統，其中該第一管狀總成之該第二通道及該第二管狀總成之該第二通道分別實質上垂直於該第一管狀總成及該第二管狀總成之該第一通道及該第三通道。
9. 如請求項1之系統，其中該清管器包含接合在一起之複數個木盤及複數個陶瓷布盤。
10. 如請求項9之系統，其中每一木盤具有預定厚度及小於或等於該第一管狀總成之該第三通道、該管狀區段及該第二管狀總成之該第三通道之內徑的直徑。
11. 如請求項10之系統，其中每一陶瓷布盤具有預定厚度及大於該第一管狀總成之該第三通道、該管狀區段及該第二管狀總成之該第三通道之該內徑的直徑。
12. 如請求項1之系統，其中該清管器包含直徑大於該第一管狀總成之該第三通道、該管狀區段及該第二管狀總成之該第三通道之內徑的緊繞繩索。
13. 如請求項1之系統，其中每一閥連接至中央控制面板以用於獨立控制。
14. 一種用於線上清管之方法，其包含： 引入受壓流體穿過第一管狀總成之第一通道、管狀區段及第二管狀總成之第一通道，其中該第一管狀總成之該第一通道在一個末端處連接至該管狀區段之第一末端且該第二管狀總成之該第一通道在一個末端處連接至該管狀區段之第二末端； 將清管器引入至該第一管狀總成之第三通道中，該第三通道藉由該第一管狀總成之第二通道中之閥及該第一管狀總成之該第三通道中之閥與該第一管狀總成之該第一通道中之該流體隔離； 藉由關閉該第一管狀總成之該第一通道中之該閥及打開該第一管狀總成之該第二通道及該第三通道中之該等閥，重新引導該流體穿過該第一管狀總成之在該清管器後方的該第三通道； 在該管狀區段正常操作期間，藉由該受壓流體攜載之該清管器清潔該管狀區段； 藉由關閉該第二管狀總成之該第一通道中之閥及打開該第二管狀總成之第二通道中之閥及該第三通道中之閥，重新引導該流體穿過該第二管狀總成之第三通道；以及 在該清管器通過該第二管狀總成之該第三通道中之該閥之後，藉由關閉該第二管狀總成之該第二通道及該第三通道中之該等閥及打開該第二管狀總成之該第一通道中之該閥，自該第二管狀總成之該第三通道抽出該清管器。
15. 如請求項14之方法，其中在正常操作期間，該管狀區段之溫度為至少約925℉。
16. 如請求項14之方法，其中該管狀區段含於焦爐內。
17. 如請求項16之方法，其進一步包含在該焦爐不操作時將該第一管狀總成之該第一通道連接至該管狀區段之該第一末端且將該第二管狀總成之該第一通道連接至該管狀區段之該第二末端。
18. 如請求項14之方法，其中每一閥由中央控制面板獨立控制。
19. 如請求項18之方法，其中每一閥經程式化以基於該清管器之位置而打開及關閉。
20. 如請求項18之方法，其中每一閥經程式化以基於該清管器之位置及至少一個其他閥相對於其打開或關閉之狀態中之至少一者而打開及關閉。

Images