[发明专利]用于焦炭切割操作的远程控制除焦工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从称为焦炭塔的大型圆柱形容器中除去固体 碳质残渣(下文称为“焦炭”)的系统。更具体地说，本发明涉及一 种允许操作者在焦炭塔内的切断和钻孔之间远程转换的系统。

背景技术

将原油加工成汽油、柴油、润滑油等的石油炼制操作经常产生残 油。可利用延迟焦化设备单元将残油加工成有价值的碳氢化合物产品。 当在延迟焦化设备中处理时，残油在炉中被加热到足以产生分解蒸馏 的温度，其中大部分残油被转化，或“裂化”成可用的碳氢化合物产 品，而剩余物生成石油焦炭，它是一种主要由碳组成的物质。

一般而言，延迟焦化处理包括加热来自分馏装置的重质碳氢化合 物进料，然后将加热的重质进料泵送到通常被称为焦炭塔的大型钢制 容器中。加热的重质进料的未蒸发部分沉淀到焦炭塔中，在焦炭塔内， 保持时间和温度的综合作用致使焦炭形成。来自焦化容器顶部的蒸汽 被返回到分馏装置的底部，用于进一步处理成期望的轻质碳氢化合物 产品。除焦过程中，焦炭塔内的正常运行压力在二十五至五十p.s.i之间 的范围内。此外，进料输入温度可在800℉和1000℉之间变化。

焦炭塔的结构尺寸和形状从一种安装到另一种安装变化相当大。 但是，焦炭塔通常是大型直立圆柱形金属容器，其高度为九十至一百 英尺且直径为二十至三十英尺。焦炭塔具有顶盖和装有底盖的底部部 分。焦炭塔通常成对存在，使得它们能够交替运转。焦炭沉淀并聚集 在容器内，直到该容器被填满，这时，将加热的进料转移到另一空的 焦炭塔。当一个焦炭塔被加热的残油填满时，另一容器被冷却并清除 焦炭。

焦炭清除，也称为除焦，从淬火步骤开始，在该步骤中，将蒸汽、 之后水引入到填充焦炭的容器内，以分别完成挥发性的轻质碳氢化合 物的回收并冷却焦炭块。在焦炭塔被填满、剥离并淬火后，焦炭处于 固体状态，且温度降至合理的水平。然后，淬火水通过管道从塔排出， 以便允许安全打开塔。之后，当底部开口被打开时，塔通风到大气压， 以允许除去焦炭。一旦完全打开之后，通过高压水射流将塔内的焦炭 切割掉。

在大多数工厂中，利用液压系统完成除焦，该液压系统包括将高 压水引进焦炭床的钻杆和钻头。称为切割工具的旋转组合钻头直径通 常为约二十二英寸，具有若干喷嘴，并安装在直径约七英寸的长空心 钻杆的下端。在钻杆上的钻头通过容器顶部的开口降到容器内。用喷 射高压水的喷嘴，以从水平线向下约66度的角度钻出一个通过焦炭的 “钻孔”。这样形成一个直径约两至三英尺的引导钻孔，用于焦炭通 过落下。

初始钻孔完成后，然后将钻头机械地转换到至少两个水平喷嘴， 为切割“切割”孔准备，该“切割”孔延伸塔的整个直径。在切割模 式下，喷嘴水平向外喷射出水射流，与钻杆一起缓慢旋转，这些射流 将焦炭切割成块，下落到容器的开口底部，进入将焦炭引到接收区域 的斜槽。然后将钻杆缩回退出到容器顶部的凸缘开口。最后，通过将 盖装置、法兰盘或在容器装置上采用的其他封闭装置放回原处来封闭 容器的顶部和底部。然后，清洁该容器，并为下一次用重质碳氢化合 物进料的填充循环做准备。

在打好钻孔之后，必须将钻杆从焦炭塔中移出并重新设置到切割 模式。这耗费时间、不方便且具有潜在的危险，即如果在钻杆升高到 顶部塔开口外之前未关闭液压切割系统的话，那么操作者将暴露于高 压水射流下并受到严重伤害，包括发生支解。

在其他系统中，此模式自动转换。通常，在自动转换系统中，由 于整个变化发生在塔内，因而很难确定钻杆是处于切割模式还是处于 钻孔模式。当切割工具未能在切割模式和钻孔模式之间转换时，错误 地识别高压水是在切割还是在钻孔常常出现，这可导致严重事故。因 此，焦炭切割效率被打折扣，这是因为转换操作者不知道切割过程是 否完成。

发明内容

本发明的这些以及其他特征和优点将在以下描述和所附权利要求 中陈述且将变得更加充分明白。通过所附权利要求中具体指出的工具 和组合可以实现和获得这些特征和优点。而且，可以通过实践本发明 来了解本发明的特征和优点，或者这些特征和优点通过下文的描述将 变得显而易见。