降低延遲焦化塔中的金屬應力的製作方法
2023-10-24 16:22:27 2
專利名稱：降低延遲焦化塔中的金屬應力的製作方法
背景技術：
1.發明領域本發明涉及延遲焦化，更具體地說，涉及一種在焦化循環中冷卻和熄焦部分中降低延遲焦化塔中金屬應力的方法。
在一個典型的延遲焦化器單元裡，一對焦塔交替裝料和出料，焦化器原料泵入其中一個塔，同時，另一個塔出焦並準備下一個裝料循環。
2.背景技術傳統的煉焦操作在裝料塔進行出料的過程中包括的步驟有用蒸汽吹裝料塔把塔中殘餘的揮發性物質除去，用水對蒸汽吹過的焦床進行熄焦，把熄焦水從塔中排出，打開焦塔的頂部和底部(打開塔的端蓋)，從頂部在焦床裡鑽一個導孔，用徑向水噴射鑽把剩餘的焦炭鑽出，把鑽出的焦炭從塔的底部移出，關閉焦塔頂部和底部的開孔，通過用來自另一個裝有熱焦化器原料的塔的熱蒸氣的流通來預熱空焦塔。預熱步驟是必要的，這樣可以在熱的焦化器原料切換到剛剛出過料的塔前使空焦塔的溫度升高，因為如果不這樣做，把熱原料加入相對較冷的塔所產生的熱應力將造成嚴重的破壞。在本人於1997年6月20日提交的共同未決的系列申請申請號為US 08/879,573中描述了一種縮短預熱步驟所需時間的方法。那種方法包括在焦化循環中的預熱步驟裡對焦塔的關鍵區域進行外部加熱。
典型的焦塔是由裙板支撐的，裙板是在塔殼與塔下部錐體的連接處附近焊接在塔上的。正如前面所提及的本人的美國專利申請中所描述的那樣，熱油原料在大約900°F的溫度下切換到預熱塔時產生最大的熱應力。這些熱應力的產生部分是因為預熱塔的內表面比外表面熱，外表面包括焊接在塔殼上的支撐裙板區域。塔殼內部接觸到熱油原料時起初的膨脹率大於外部較冷部分的膨脹率。如果有充足的時間，可以在充足的時間內進行預熱步驟把塔的外部加熱到其溫度接近塔內部的溫度。然而，如果為了縮短總的循環時間而縮短預熱時間時，這就成了一個問題。
在焦化循環中還有另外一點是在焦塔與其支撐裙板的連接區域產生高的金屬應力。這發生在把熄焦水加入到塔中對蒸汽吹過的焦炭進行熄焦時。熄焦水加入時，塔的外部比熄焦水熱的多，塔內部和外部的溫度差形成很大的熱梯度從而導致高的金屬應力。這在塔與支撐裙板的連接區域特別關鍵。支撐裙板的上部與冷的錐體和殼體相比，保持著較高的溫度。在部件上所造成的溫度差導致錐體和殼體比裙板以更快的速率收縮。當收縮的錐體和殼體脫開較熱的裙板時，膨脹率的差別就產生了高的金屬應力。
發明概述根據本發明，在焦化循環中的熄焦步驟裡降低焦塔裡的金屬應力是通過在鄰近於塔與其支撐裙板的連接區域對焦塔的外部施加冷流體達到的。這種外部冷流體減小了塔內部和支撐裙板連接處的溫度差，從而降低了熄焦步驟中的金屬應力。
圖1是一個延遲焦化器單元的示意圖，圖中示出了一對焦塔和相關設備圖2是焦塔在一個焦化循環裡的工作時間表。
圖3是側視圖，部分是橫斷面圖，示出了焦塔與其支撐結構的詳細結構。
圖4是切去一部分的側視圖，示出了焦塔與其支撐裙板連接處的詳細結構。
圖5是橫斷面圖，示出了由焊接在塔錐體上轉向部分的裙板所支撐的焦塔。
圖6是橫斷面圖，示出了由焊接在塔殼上的裙板所支撐的焦塔。
優選實施方案說明本發明的首要目的是在焦化循環中的熄焦步驟裡降低焦塔裡的金屬應力。
圖1顯示出一個典型的包括一對焦塔10和12的焦化器單元。焦化器原料由原料管線14加入焦化器分餾塔16，泵入加熱爐54，然後加入到其中一個焦塔中。來自裝料塔頂部的蒸氣返回分餾塔16，在這裡分離成產品物流。
參考圖2，一個典型的循環工作時間表顯示出來。圖示的例子用於18小時的循環，但是普通的循環時間有更長的和更短的。
圖3最佳地示出了在塔上施加外部冷流體的裝置。一個冷流體夾套48在裙板和塔連接區域附近環繞塔10。裝備有一個冷流體入口50和出口52用於通過冷卻夾套48流通冷流體，冷流體優選為水或低壓蒸汽。
如圖3所示，焦塔10包括底部錐形部分34和一個可移動的底板36。在塔殼和底部錐形部分34之間有一個過渡部分或轉向部分44。如圖3和圖6所示，在塔殼和轉向部分44連接處附近，支撐裙板38焊接在塔上，有時被稱作切線連接。
如圖5所示，轉向部分44焊接在塔殼和下面錐形部分34之間。支撐裙板38在焊縫22處焊接在轉向部分44上，有時被稱作轉向處連接。
圖4所示的是一種流行的變化，裙板包括一系列從裙板頂部延伸出來的溝槽所形成的指形結構40，每一個指形結構都有一個呈扇形的曲頂46，這種曲形的指形結構的頂部焊接在塔殼上。通常在裙板的溝槽裡包括圓形的下部端頭以防止在溝槽端部形成的應力上升。在如圖4所示的情況下，冷卻夾套48伸出到從裙板頂部延伸出來的溝槽部分上，可能需要在溝槽裡使用填充材料以防止冷流體的洩漏。
無論使用何種形式的裙板和塔系統，在熄焦步驟開始時，塔殼與裙板連接處是非常熱的。塔的外表面特別是塔殼與支撐裙板的焊接處不能與塔內部以同樣的速度冷卻。接著由於熄焦水加入塔底時所產生的熱衝擊而形成高的金屬應力。這種熱衝擊能夠潛在地破壞裙板與塔的連接。
為了說明本發明的方法，現在參照圖1和圖3描述包括對塔進行外部冷卻的煉焦循環。
熱焦化器原料從加熱爐54加入到焦塔10的底部。在對塔10開始裝料時，用低壓蒸汽蒸吹充滿了焦炭的焦塔12以除去塔中焦床裡殘餘的揮發性碳氫化合物。蒸汽同時移去了一些焦炭的熱量。在蒸汽吹出步驟後，把塔裡充滿熄焦水進行熄焦。在熄焦水所造成的熱梯度達到塔與裙板連接的水平線之前，把一種冷流體如水、空氣或其它氣體、或低壓蒸汽由進口50注入冷卻夾套48。冷流體從出口50流出，在塔與裙板連接區域對塔提供外部冷卻，這就降低了塔中的金屬應力。水一旦覆蓋了焦床，打開塔的排水管把水排出。接著移去塔的頂部和底部端蓋。從頂部通過焦床鑽一個導孔，接著一個旋轉的高壓水噴射鑽向下通過導孔對著焦床水平地直射出切割水流。鑽出的焦炭向下落出焦塔。完成切割，把焦炭從塔裡移去後，重新安裝上端蓋，用蒸汽吹洗塔並進行洩漏測試。來自在線塔頂部的部分熱蒸氣切換到吹洗乾淨的塔裡把塔加熱到預定溫度。接著把熱原料從加熱爐54切換到吹洗乾淨的塔裡。
本發明的本質在於在熄焦水加入塔的過程中和/或這之前，在焦塔與其支撐裙板的連接處施加外部冷流體。在熄焦步驟裡，施加外部冷流體能夠使塔和裙板的連接區域的溫度更加接近於塔內部的溫度，並且能夠使熄焦水的加入沒有產生破壞性的金屬應力，如果塔的外部特別是塔與裙板焊接處附近的溫度遠遠高於熄焦水的溫度時就會產生這種破壞性的金屬應力。
以上對本發明優選實施方案的描述是為了說明本發明，而不是限定本發明的範圍，本發明的範圍由所附的權利要求書來限定。
權利要求
1.一種延遲焦化方法，其中的一對焦塔每一個都由焊接在所說塔上的裙板部分所支撐，這一對焦塔交替進行裝料和出料，其中一個循環中的出料部分包括下列步驟(a)用蒸汽吹裝料焦塔以除去塔中殘餘的揮發性物質；(b)用水對熱焦床進行熄焦；(c)把熄焦水從焦塔裡排出；(d)打開焦塔的頂部，鑽一個導孔穿過其中的焦床；(e)用徑向鑽孔水流把導孔和焦塔壁間的焦炭從焦床裡鑽出來並且通過焦塔底部的一個開孔把焦炭移出；(f)關閉焦塔頂部和底部的開孔；且(g)在把原料加入空塔之前，使熱的焦塔蒸氣流經這個塔以預熱空塔；改進之處在於把熄焦水加入所說的塔的過程中，在鄰近塔殼與所說的塔的裙板連接處對所說的焦塔的外部施加冷流體使得焦塔和裙板連接處的金屬應力降低，以此防止過大的熱應力。
2.權利要求1的方法，其中在熄焦水加入的過程中對所說的塔的外部施加冷流體是通過使用在殼體與其支撐裙板連接處附近環繞所說塔的冷卻夾套進行的。
3.權利要求2的方法，其中所說的冷流體是氣體。
4.權利要求3的方法，其中所說的冷流體是空氣。
5.權利要求3的方法，其中所說的冷流體是低壓蒸汽。
6.權利要求2的方法，其中所說的冷流體是液體。
7.權利要求6的方法，其中所說的冷流體是水。
全文摘要
在熄焦步驟中,在塔殼(44)與其支撐裙板(38)的連接處附近對焦塔(10)進行外部冷卻,以此降低延遲焦化塔(10)中的金屬應力。這樣就降低了在塔裙板(38)的焊縫(22)周圍區域的金屬應力。
文檔編號C10B25/18GK1258309SQ98805659
公開日2000年6月28日 申請日期1998年6月11日 優先權日1997年9月8日
發明者D·K·尼爾森 申請人:康諾科有限公司