聯結的焦炭鼓支撐件的製作方法

2023-05-16 17:17:26 1

專利名稱：聯結的焦炭鼓支撐件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種焦炭鼓裙座的連接件，並且更具體地涉及一種設計成大大減小或消除低周疲勞應力的發生的連接系統，當焦炭鼓在延遲焦化過程期間經受溫度變化的過程中膨脹和收縮時，該應力通常表現在延遲焦化鼓的周向鼓體至裙座焊縫處及其下面。所述的連接系統能牢固地支撐焦炭鼓並防止鼓體的傾斜，同時允許熱收縮和膨脹而不會給支撐系統、裙座或鼓體帶來不適當的應力。
背景技術：
許多石油精煉廠從重質殘餘碳氫化合物(通常被稱為殘渣或渣油)回收有價值的產品，所述重質殘餘碳氫化合物是通過稱為延遲焦化的熱裂化工藝的一次精煉後殘留的。 將原油變成汽油、柴油、潤滑油等的處理以及許多其它石油精煉操作產生副產品。當這些副產品經過「乾餾」處理時，它們的價值可大大增加。在乾餾過程中，部分副產品轉化為有用的碳氫化合物產品。其餘的被轉變成稱為焦炭的固體碳產品。在精煉工業中，該過程通常已知為延遲焦化。通常，延遲焦化過程包括加熱來自分餾單元的重質碳氫化合物原料，隨後將加熱了的重質原料泵入通常稱為焦炭鼓的大型鋼容器中。加熱過的重質原料的非氣態部分沉積在焦炭容器中，在焦炭容器中保留時間和溫度的組合作用促使焦炭形成。來自焦炭容器頂部的蒸汽返回到分餾單元以進一步加工成所需輕質碳氫化合物產品。延遲焦化的操作條件非常苛刻。重質原料輸入溫度可在800華氏度到1000華氏度之間變化。典型的焦炭鼓是大的、柱狀容器，該容器通常直徑在19至30英尺且高度高達 120英尺，該容器具有頂蓋和裝配有底蓋的漏鬥形底部，並且所述焦炭鼓一般成對出現從而可交替操作。焦炭鼓的尺寸、形狀和結構從一個裝置到另一個裝置可能變化相當大。焦炭在容器中形成並累積直到容器被填充到安全極限，在此時加熱的原料切換到空的「姐妹」(sister)焦炭容器中。多個焦炭鼓的使用能夠使精煉廠連續操作火焰加熱器和分餾塔。這樣，當一個焦炭容器被填充有加熱的殘留材料時，另一個容器被冷卻並清空前一個回收周期期間在容器中形成的焦炭(500至1200噸)。滿的容器被隔離、蒸汽處理以移除碳氫化合物蒸汽、通過注水冷卻、排水、打開，並且用噴水嘴鑽碎焦炭從而將其從鼓底排出。鼓體通常以周期運行，從而每10至30小時進行切換。除焦起始於驟冷步驟，該步驟中，蒸汽、然後是水引入充滿焦炭的容器中以完成揮發份、輕質碳氫化合物的回收並冷卻大部分焦炭。容器排水、放空至大氣壓力，然後被在底部打開以移除焦炭。移除通常通過使用由通過射流或多個射流指引的的高壓水提供的鑽頭實現，所述鑽頭將焦炭切割成小塊，小塊的焦炭從焦炭鼓的打開的底部落下。一旦焦炭被除去，鼓體關閉、加熱、並且放置備用，準備重複10-30小時的周期。焦炭鼓大部分是豎直的，高度是直徑的三至四倍。這種大的高度/直徑比使得焦化鼓由於例如來自強風、地震活動和附接至鼓體的管道的力而易於發生傾斜。與該問題進一步混合地，焦炭鼓必須被提升到一定程度以允許焦炭鼓下部空間用於在除焦過程中脫落的焦炭下落和除去。這增加了焦炭鼓受風和其它力的影響的敏感性。典型的焦炭鼓由焊接在鼓體下部的裙座來支撐。裙座必須支撐鼓體、在鼓體中形成的焦炭和用來驟冷鼓體的水的重量。焦炭鼓的裙座通常用螺栓固定到為鼓體提供了固定支撐結構的增強的混凝土基體。然而這也是有問題的，因為周期性的除焦過程使大且重的焦炭鼓經受頻繁的大的溫度波動，該溫度波動引起鼓體膨脹和收縮。鼓體被裙座圍繞，裙座以與鼓體不同的比率膨脹與收縮。裙座從鼓體向外延伸的部分和被支撐結構支撐的部分經受通常被稱為箍應力的應力。當裙座在鼓體附近絕緣且在最遠離鼓體的區域不絕緣時，這通常會加劇。通過抑制鼓體的膨脹，在鼓體膨脹和收縮期間均會引發裙座焊接連接件中的應力。一些研究表明，裙座和鼓體之間的焊接部由於數百個周期內的在峰值應力位置處的低周期疲勞而開始失效。應力也發生在鼓體、螺栓和鼓體所螺接的混凝土中。將焦炭鼓固定到混凝土基體的系統的失效是漸進的，很難監控且檢查費用昂貴。焦炭工業的最近趨勢已經提升了對裙座失效的關注。經濟壓力已經鼓勵精煉廠減少循環時間以便在一定時期內可生產出更多的焦炭。更快的生產需要引起鼓體壁的更快的冷卻的更快的鼓體驟冷，從而導致在裙座連接件上產生更多的應力。

發明內容
聯結的焦炭鼓支撐件提供一種焦炭鼓和支撐結構之間的牢固的連接件以允許延遲焦化/除焦過程中焦炭鼓運行期間減少焦炭鼓熱膨脹和熱收縮的應力。提供用於減少熱膨脹和收縮應力的連接件是一種固定於焦炭鼓和支撐結構之間的樞轉聯結組件。周向連接板焊接在焦炭鼓外面。在一些實施例中該周向連接板是分段的。一系列焦炭鼓聯結件以螺栓固定或其它方式附接到周向連接板。連接聯結件樞轉地連接到焦炭鼓聯結件，所述連接聯結件延伸至並樞轉地連接一系列地面聯結件。地面聯結件連接到支撐結構，例如能夠支撐焦炭鼓重量的一個或多個混凝土壁或鋼壁。在一個實施例中，焦炭鼓聯結件直接附接至鼓體，而不是附接至周向連接板。在這個實施例中，墊板可焊接在鼓體內部以提高連接強度。當焦炭鼓膨脹時，周向連接板膨脹導致焦炭鼓聯結件向外移動。樞轉地附接至移動的焦炭鼓聯結件和固定的地面聯結件這兩者的連接聯結件，沿著以將連接聯結件結合到地面聯結件的樞轉連接銷為中心的淺弧度樞轉。連接聯結件的低摩擦力樞轉允許焦炭鼓發生膨脹和收縮，而不會在焦炭鼓與支撐結構之間的連接件上施加應力。當連接聯結件圍繞鼓體的周向定位時，允許圍繞樞軸線的周向膨脹，然而由那些垂直於橫向載荷方向地定位的連接聯結件則給施加至鼓體的橫向載荷(例如風)帶來阻力。聯結組件因而允許鼓體通過連接聯結件懸吊浮動，然而仍然受限於橫向運動。


結合隨後的附圖，從以下描述和所附的權利要求，本發明的特徵將變得更加充分明顯。應該理解的是，附圖僅僅示出了本發明的典型實施例，因此並不應該認為是對本發明範圍的限制，通過利用隨後的附圖，將用附加特徵和細節說明和解釋本發明，其中圖1顯示了連接組件的一個實施例處於適當位置的焦炭鼓的透視圖；圖2顯示了具有分段周向連接板的焦炭鼓的透視圖3顯示了附接至焦炭鼓的一個連接組件的近視透視圖；圖4顯示了附接至焦炭鼓的連接組件的一個實施例的正視圖；圖5描述了當焦炭鼓膨脹和收縮時聯結的焦炭鼓支撐件的移動。
具體實施例方式現在參考附圖，對本發明的實施例進行描述。應當認識到的是，本發明可採用多種其它形式和形狀，因此如下公開旨在是示意性的而非限制性的，並且本發明的範圍應當通過參考所附的權利要求來確定。圖1中，聯結的焦炭鼓連接件附接至焦炭鼓對。在這個實施例中，周向連接板18 焊接在鼓體M的外側，並且聯結的焦炭鼓連接件附接到連接板。這裡所述的聯結的焦炭鼓連接件通過提供在焦炭鼓與支撐結構之間的樞轉連接件，而允許焦炭鼓在延遲焦化過程中熱膨脹和收縮。如圖2所示，在一實施例中該樞轉連接件包括焦炭鼓聯結件12以及連接聯結件14和地面聯結件16。焦炭鼓聯結件12可直接附接至鼓體，或者如在該實施例中的， 通過螺栓附接至周向連接板18。聯結件12、14和16樞轉地連接在樞軸銷20和22處。地面聯結件16附接至能夠承受焦炭鼓M重量的支撐結構。當焦炭鼓M受熱膨脹時，周向連接板18膨脹使得焦炭鼓聯結件12沿著遠離焦炭鼓M中心的方向移動。通過樞軸銷22樞轉地附接至焦炭鼓聯結件12的連接聯結件14由此也被沿向外的方向推動。由於地面聯結件16被固定至支撐結構，所以它不能移動，因此焦炭鼓聯結件12和連接聯結件14向外的移動就被轉化為記錄圍繞樞軸銷20的淺弧的樞轉移動。圖2所示的實施例具有一分段的周向連接板沈。該板與圖1所示的周向板具有相同的目的，但不同處在於它不是連續地圍繞在焦炭鼓周圍。目前認為通過將周向板分段，由於在焦炭鼓和周向連接板之間不同的膨脹率可能帶來的任何應力均可以減小。應當理解的是，圖2所描繪的實施例僅僅是為了描述的目的，並且分段的周向連接板沈可以在每個焦炭鼓聯結件12之間不分段，但是在一些實施例中可以有附接至每個分段的多個焦炭鼓聯結件。圖3對通過樞軸銷22和20相互連接的焦炭鼓聯結件12、連接聯結件14和地面聯結件16作了更多詳細地描述。在本實施例中焦炭鼓聯結件12被螺栓固定至焊接至焦炭鼓 24的連接板18。示出了地面聯結件16，其中在其基座中鑽有孔，用於固定能夠支撐焦炭鼓 24的混凝土、鋼或其它材料的支撐結構。任何已知的附接系統都可以用於將地面聯結件16 附接到支撐結構，通過示例包括但不限於焊接、螺栓固定或當澆鑄時將地面聯結件16鑄造在混凝土中。連接聯結件14具有聯結件面部觀和聯結件側部30。聯結件面部觀和聯結件側部30必須由材料構造並具有足夠的厚度以在正常操作期間支撐焦炭鼓24，同時抵制當施加橫向載荷(例如風)時焦炭鼓M的移動。連接聯結件表面觀和聯結件側部30 必須足夠寬、且連接銷20必須足夠厚，以抵制垂直於樞轉軸線的負荷。類似的，地面聯結件 16必須確保附接至支撐結構以便當橫向載荷放置在焦炭鼓M上時保持附接。圖4顯示了一個實施例中的近視圖，其中焦炭鼓聯結件12具有從位於地面聯結件 16中的連接銷20向內偏移的連接銷22。這個向內偏移指出了在兩個銷之間朝著焦炭鼓M 與周向連接板18之間的焊縫的力線。該銷的放置大大減小了連接板18上的任何懸臂效應從而使周向連接板18暴露於較小的彎曲力。當焦炭鼓M膨脹時，偏移將減小並接近豎直方向。圖5顯示了當鼓體被加熱時聯結的焦炭鼓支撐件的移動。冷態時以虛線示出，而熱態時以實線示出。連接聯結件14圍繞連接銷22樞轉以允許鼓體M膨脹，同時在固定的支撐結構以及鼓體M和焦炭鼓聯結件12之間的連接件施加已大大減小的應力。在不偏離本發明的精神或基本特性的前提下，本發明可以其它具體形式實施。所述實施例的所有方面都視為僅是示例性的而非限制性的。因此，本發明的範圍由所附權利要求指示，而不是由前述說明書指示。處於權利要求的等同物的意義和範圍內的所有變化都包含在其範圍內。
權利要求
1.一種焦炭鼓支撐件，包括支撐結構，所述支撐結構能夠支撐焦炭鼓的重量；和至少一個聯結組件，所述至少一個聯結組件包括至少一個焦炭鼓聯結件，所述至少一個焦炭鼓聯結件聯接至所述焦炭鼓；和至少一個地面聯結件，所述至少一個地面聯結件聯接至所述支撐結構且在一端處樞轉地附接至所述焦炭鼓聯結件。
2.如權利要求1所述的焦炭鼓支撐件，進一步包括至少一個連接板，所述至少一個連接板將所述焦炭鼓聯結件聯接至所述焦炭鼓。
3.如權利要求1所述的焦炭鼓支撐件，進一步包括連接聯結件，所述連接聯結件在一端處樞轉地附接至所述焦炭鼓聯結件，並且在另一端處樞轉地附接至所述地面聯結件。
4.如權利要求1所述的焦炭鼓支撐件，其中所述連接板是分段的。
5.如權利要求3所述的焦炭鼓支撐件，其中所述焦炭鼓聯結件、所述連接聯結件和所述地面聯結件由連接銷樞轉地連接。
6.如權利要求5所述的焦炭鼓支撐件，其中對所述連接銷進行塗覆以減小摩擦力。
7.如權利要求4所述的焦炭鼓支撐件，其中每個焦炭鼓聯結件附接至分段的周向連接板的分離段。
8.一種焦炭鼓支撐件，包括至少一個焦炭鼓聯結件，所述至少一個焦炭鼓聯結件聯接至焦炭鼓，和至少一個地面聯結件，所述至少一個地面聯結件樞轉地聯接至支撐結構。
9.如權利要求8所述的焦炭鼓支撐件，進一步包括至少一個連接板，所述至少一個連接板將所述焦炭鼓聯接至所述焦炭鼓聯結件。
10.如權利要求8所述的焦炭鼓支撐件，進一步包括連接聯結件，所述連接聯結件在一端處樞轉地附接至所述焦炭鼓聯結件，並且在另一端處樞轉地附接至所述地面聯結件。
11.如權利要求10所述的焦炭鼓支撐件，其中所述焦炭鼓聯結件、連接聯結件和地面聯結件之間的樞轉附接利用連接銷實現。
12.如權利要求8所述的焦炭鼓支撐件，其中所述地面聯結件固定至固定的支撐結構。
13.如權利要求9所述的焦炭鼓支撐件，其中所述連接板是分段的。
14.如權利要求11所述的焦炭鼓支撐件，其中對所述連接銷進行塗覆以減小摩擦力。
15.如權利要求13所述的焦炭鼓支撐件，其中每個焦炭鼓聯結件附接至分段的周向連接板的分離段。
16.一種聯結的焦炭鼓支撐件，用於在焦炭鼓與固定的支撐結構之間提供牢固的但應力減小的連接，所述聯結的支撐件包括周向連接板，所述周向連接板焊接在焦炭鼓的周邊的周圍；固定的支撐結構，所述固定的支撐結構能夠在所述鼓的運行期間支撐所述焦炭鼓的重量；禾口樞轉聯結組件，所述樞轉聯結組件包括焦炭鼓聯結件，所述焦炭鼓聯結件聯接至所述周向連接板；地面聯結件，所述地面聯結件附接至所述支撐結構；和連接聯結件，所述連接聯結件在一端處樞轉地附接至所述焦炭鼓聯結件，並且在另一端處樞轉地附接至所述地面聯結件。
17.如權利要求16所述的聯結的焦炭鼓支撐件，其中所述周向連接板是分段的。
18.如權利要求16所述的聯結的焦炭鼓支撐件，其中所述焦炭鼓聯結件、所述連接聯結件和所述地面聯結件由連接銷樞轉地連接。
19.如權利要求18所述的聯結的焦炭鼓支撐件，其中對所述連接銷進行塗覆以減小摩擦力。
20.如權利要求17所述的聯結的焦炭鼓支撐件，其中每個焦炭鼓聯結件附接至分段的周向連接板的分離段。
21.一種聯結的焦炭鼓支撐件，用於在焦炭鼓與固定的支撐結構之間提供牢固的但應力減小的連接，所述聯結的支撐件包括焦炭鼓聯結件，所述焦炭鼓聯結件直接附接至焦炭鼓；地面聯結件，所述地面聯結件附接至固定的支撐結構；和連接聯結件，所述連接聯結件樞轉地附接至所述焦炭鼓聯結件和所述地面聯結件。
22.如權利要求21所述的聯結的焦炭鼓支撐件，其中所述焦炭鼓聯結件、連接聯結件和地面聯結件之間的樞轉附接利用連接銷實現。
23.如權利要求21所述的聯結的焦炭鼓支撐件，其中所述地面聯結件固定至所述固定的支撐結構。
全文摘要
本發明描述了一種聯結的焦炭鼓連接件，用於最小化在焦炭鼓和焦炭鼓的焦炭鼓支撐結構之間的接頭所經受的應力。連接件可附接至附接到焦炭鼓的周向連接板或直接附接至鼓。一些實施例連接至分段的周向連接板。連接件包括焦炭鼓聯結件、連接聯結件和地面聯結件。採用連接銷將聯結件樞轉地連接。當焦炭鼓加熱並膨脹時，連接聯結件圍繞位於地面聯結件中的連接銷的中心的點向外樞轉。
文檔編號C10B45/00GK102439115SQ201080012948
公開日2012年5月2日 申請日期2010年3月17日 優先權日2009年3月20日
發明者魯賓·F·拉 申請人:科蒂斯-賴特流體控制公司