Спосіб уповільненого коксування та спосіб зниження напружень у барабанах для уповільненого коксування

1 Спосіб уповільненого коксування на установці з двома по черзі заповнюваними і випорожнюваними коксовими барабанами, кожен з яких має опору, виконану у вигляді привареної до його корпусу опорної юбки, при якому цикл випорожнення барабана включає наступні стадії пропарювання заповненого барабана з метою видалення з нього залишків летких речовин, гасіння гарячого шару коксу водою, зливання з барабана використаної для гасіння коксу води, відкриття верхньої кришки та свердління через відкритий зверху барабан у шарі коксу, що знаходиться в ньому, технологічного отвору, подрібнення шару коксу, розташованого між технологічним отвором і стінкою коксового барабана, радіально спрямованим струменем води і видалення подрібненого коксу з барабана через його відкрите днище, закриття верхнього та нижнього отворів коксового барабана, попереднє, до подачі до випорожненого барабана вихідної коксової сировини, прогрівання порожнього коксового барабана пропусканням через нього гарячих парів, що відбираються з другого барабана, який відрізняється тим, що на стадії гасіння гарячого шару коксу під час подачі в коксовий барабан води, що використовується для Даний винахід стосується уповільненого коксування і зокрема способу зниження напружень у металевих корпусах барабанів для уповільненого коксування, що виникають в них на стадіях охолодження та гасіння коксу циклу коксування гасіння коксу, здійснюють охолодження зовнішньої поверхні коксового барабана на ДІЛЯНЦІ з'єднання циліндричної частини корпусу барабана з опорною юбкою за допомогою охолоджувальної рідини, виключаючи тим самим імовірність виникнення в металевому корпусі барабана неприпустимих теплових напружень 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що охолодження зовнішньої поверхні барабана охолоджувальною рідиною на стадії гасіння гарячого коксу здійснюють за допомогою охолоджувальної сорочки, яка розташована навколо барабана на ДІЛЯНЦІ з'єднання циліндричної частини його корпусу з опорною юбкою 3 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що як охолоджувальну рідину використовують газ 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що як охолоджувальну рідину використовують повітря 5 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що як охолоджувальну рідину використовують водяну пару низького тиску 6 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що як охолоджувальну рідину використовують рідину 7 Спосіб за п 6, який відрізняється тим, що як охолоджувальну рідину використовують воду 8 Спосіб зниження напружень у металевому корпусі коксового барабана, що виникають в ньому на стадії гасіння гарячого коксу, на установці для уповільненого коксування шляхом забезпечення зниження перепаду температур внутрішньої частини барабана і ділянки з'єднання корпусу барабана з опорною юбкою, який відрізняється тим, що здійснюють підведення охолоджувальної рідини до зовнішньої поверхні коксового барабана у МІСЦІ його кріплення до опорної юбки, зменшуючи тим самим різницю температур У звичайній установці для уповільненого коксування з двома по черзі завантажуваними та випорожнюваними коксовими барабанами під час заповнення вихідним коксівним матеріалом одного з барабанів відбувається вивантаження коксу з О (О 00 о 49086 іншого барабана та його підготовка до заповнення наступною порцією коксівного матеріалу Звичайно у процесі коксування під час випорожнення заповненого барабана виконуються такі операції пропарювання заповненого барабана з метою видалення з нього залишків леткого матеріалу, гасіння водою шару пропареного коксу, зливання з барабана використаної для гасіння коксу води, відкриття верхньої кришки та днища барабана(розкриття барабана), свердління через відкритий зверху барабан у шарі коксу технологічного отвору, ерозійне руйнування(подрібнення) шару коксу, що залишився в барабані, радіально спрямованими струменями води, видалення подрібненого коксу з барабана через його відкрите днище, закриття верхнього та нижнього отворів коксового барабана, попереднє прогрівання порожнього коксового барабана пропусканням через нього гарячих парів, що відбираються з другого барабана, заповненого гарячим коксівним матеріалом Попереднє прогрівання випорожненого коксового барабана необхідне для того, щоб до початку подачі гарячого коксівного матеріалу ВІДПОВІДНИМ ЧИНОМ збільшити температуру щойно випорожненого барабана, оскільки в іншому випадку виникаючі в порівняно холодному барабані при подачі до нього гарячого коксівного матеріалу теплові напруження можуть призвести до дуже серйозних наслідків через можливе зруйнування барабана В заявці на патент США 08/879573, поданій 20 червня 1997р , що спільно розглядається, пропонується спосіб скорочення тривалості попереднього прогрівання випорожненого коксового барабана ВІДПОВІДНО ДО цього способу при попередньому прогріванні барабана(що становить один з етапів усього циклу коксування) критична щодо МІЦНОСТІ ділянка барабана нагрівається від окремого зовнішнього джерела тепла Як опору коксового барабана звичайно використовують циліндричну підставку або опорну юбку, яка приварена до барабана у МІСЦІ з'єднання його циліндричного корпусу з нижнім конусом В згаданій вище заявці сказано, що максимальні теплові напруження виникають у попередньо прогрітому барабані під час подачі до нього вихідних коксівних рідких вуглеводнів(нафтопродуктів), нагрітих приблизно до 900°С Виникнення таких теплових напружень почасти обумовлене тим, що внутрішня поверхня попередньо прогрітого барабана має більш високу температуру, ніж зовнішня поверхня барабана, включаючи ділянку зварювання циліндричного корпусу барабана з опорною юбкою У перший момент здовження внутрішньої поверхні корпусу барабана, яка безпосередньо нагрівається гарячим коксівним матеріалом, що заповнює барабан, перевищує здовження його більш холодної зовнішньої поверхні За відсутності будь-яких обмежень за часом попереднє прогрівання можна проводити протягом часу, достатнього для нагрівання зовнішньої поверхні барабана приблизно до температури його внутрішньої поверхні Однак таке вирішення суперечить намаганню скоротити тривалість етапу попереднього прогрівання, а отже, й загального часу циклу коксування У циклі коксування існує ще один проблемний момент, коли у МІСЦІ з єднання корпусу коксового барабана з використовуваною як його опора юбкою виникають значні теплові напруження Це відбувається у момент подачі до барабана води, використовуваної для гасіння пропареного коксу Під час подачі до барабана використовуваної для гасіння коксу води температура зовнішньої поверхні барабана набагато перевищує температуру води, і тому між внутрішньою і зовнішньою поверхнями барабана створюється значний перепад температур, під дією якого у металевому корпусі барабана виникають великі теплові напруження Найбільш критичною щодо цього є та ділянка корпусу барабана, на якій до нього приварена опорна юбка Під час гасіння коксу температура верхньої частини юбки продовжує залишатися більш високою, ніж температура охолоджуваного водою конуса барабана та його циліндричного корпусу Через виникаючу різницю температур стискання конуса і корпусу барабана під час гасіння коксу відбувається швидше, ніж стискання юбки При різних теплових деформаціях, коли відстань між конусом та корпусом барабана, що стискаються під час гасіння коксу, і юбкою, що залишається більш гарячою, збільшується, у МІСЦІ сполучення юбки з корпусом виникають значні напруження ВІДПОВІДНО ДО даного винаходу напруження, що виникають у металевому корпусі коксового барабана на етапі гасіння коксу, який є одним з етапів усього циклу коксування, знижуються за рахунок використання охолоджувальної рідини, якою охолоджують зовнішню частину коксового барабана у тому МІСЦІ, де він з'єднується з опорною юбкою Таке зовнішнє охолодження барабана за допомогою охолоджувальної рідини дозволяє зменшити різницю температур внутрішньої частини барабана та ділянки кріплення до корпусу барабана опорної юбки і знизити за рахунок цього напруження, що виникають у металевому корпусі барабана під час гасіння коксу На доданих до опису кресленнях показано на фіг 1 - технологічна схема установки для уповільненого коксування, на якій показані два коксових барабани і пов'язане технологічно з ними обладнання, на фіг 2 - таблиця, що ілюструє ПОСЛІДОВНІСТЬ операцій, які становлять цикл коксування та виконуються у коксових барабанах, із зазначенням тривалості кожної операції, на фіг 3 - вигляд збоку та частково у розрізі деталей коксового барабана і елементів його опорної конструкції, на фіг 4 - вигляд збоку з місцевим виривом деталей з'єднання коксового барабана з його опорною юбкою, на фіг 5 - поперечний переріз, на якому показано коксовий барабан з опорною юбкою, привареною до перехідного кільця, через яке конус барабана з'єднується з циліндричною частиною його корпусу, і на фіг 6 - поперечний переріз, на якому показано коксовий барабан з опорною юбкою, привареною до циліндричної частини корпусу барабана Головною задачею даного винаходу є зниження напружень, що виникають у металевому корпусі 49086 коксового барабана на етапі гасіння коксу, який є одним з етапів усього циклу коксування На фіг 1 показана технологічна схема звичайної коксової установки з двома коксовими барабанами 10 та 12 ВИХІДНІ нафтопродукти, які підлягають коксуванню, подаються трубопроводом 14 до ректифікаційної колони 16, з якої вони перекачуються у піч 54 і потім подаються до одного з двох коксових барабанів Пари, що відбираються з верхньої частини коксового барабана, повертаються до ректифікаційної колони 16, в якій вони поділяються на ВІДПОВІДНІ фракції або кінцеві продукти ректифікації На фіг 2 у вигляді таблиці показана ПОСЛІДОВНІСТЬ операцій, що становлять звичайний цикл коксування Наведена таблиця має загальний характер і характеризує не тільки відібраний за приклад цикл коксування тривалістю вісімнадцять годин, але й цикли з більшою або меншою тривалістю Схема зовнішнього підведення до барабана охолоджувальної рідини показана на фіг 3 Для зовнішнього охолодження барабана використовується розташована навколо ділянки з'єднання барабана з опорною юбкою охолоджувальна сорочка 48, через яку прокачується охолоджувальна рідина У цій сорочці 48 є пристрої 50 і 52 для підведення та відводу охолоджувальної рідини ВІДПОВІДНО, за яку більш прийнятне використовувати воду або водяну пару низького тиску Показаний на фіг 3 коксовий барабан 10 має нижню виконану у вигляді конуса частину 34, яка знизу закривається знімною плоскою заглушкою 36 Між циліндричною частиною корпусу барабана і його нижньою конічною частиною 34 розташоване перехідне кільце 44 Як показано на фіг 3 та 6, поряд з площиною з'єднання циліндричної частини барабана з перехідним кільцем 44 до барабана приварена опорна юбка 38, з'єднання якої з барабаном ІНОДІ називають з'єднанням за дотичною Як показано на фіг 5, перехідне кільце 44 вварене між циліндричною частиною корпусу барабана і його нижньою конічною частиною 34 Показана на цьому кресленні опорна юбка 38 приварена зварним швом 22 до перехідного кільця 44, і таке з'єднання ІНОДІ називають з'єднанням у зоні переходу В одному з варіантів, що найчастіше зустрічаються, показаному на фіг 4, верхня частина опорної юбки має форму гребінки і складається з ряду окремих сполучних виступів 40, які відокремлені один від одного виконаними у верхній частині юбки прорізами і мають скруглені верхні краї 46, якими вони приварені до корпусу барабана Щоб уникнути концентрації напружень в основах несучих виступів юбки, нижні КІНЦІ прорізів, що їх розділяють, звичайно виконуються округленими Утому випадку, коли сорочка 48 для охолоджувальної рідини частково перекриває розташовані у верхній частині опорної юбки прорізи, як показано на фіг 4, ці прорізи звичайно заповнюють ВІДПОВІДНИМ герметизувальним матеріалом, який виключає можливість витоку із сорочки прокачуваної через неї охолоджувальної рідини Незалежно від конструктивного виконання ву зла з'єднання корпусу барабана з опорною юбкою у момент початку гасіння коксу температура у цьому МІСЦІ корпусу завжди виявляється досить високою Температура зовнішньої поверхні барабана, зокрема температура у зоні зварного шва, що з'єднує між собою корпус барабана з опорною юбкою, не знижується у процесі гасіння коксу з такою ж швидкістю, як температура всередині барабана Тепловий удар, що виникає при попаданні до нижньої частини барабана призначеної для гасіння коксу води, супроводжується виникненням у металевому корпусі барабана високих напружень У принципі такий тепловий удар може привести до зруйнування барабана у МІСЦІ ЙОГО сполучення з опорною юбкою Для ілюстрації запропонованого у винаході способу нижче з посиланнями на фіг 1 та 3 розглянуто увесь цикл коксування, включаючи етап зовнішнього охолодження барабана Гарячі КОКСІВНІ нафтопродукти подаються з печі 54 до нижньої частини коксового барабана 10 У той момент, коли процес подачі коксівних нафтопродуктів до барабана 10 тільки розпочинається, в іншому коксовому барабані 12, який до цього моменту заповнений коксом, починається процес пропарювання коксу водяною парою низького тиску, метою якого є вилучення з шару коксу, що знаходиться у барабані, залишків летких вуглеводнів Пропарювання коксу супроводжується деяким його охолодженням Після пропарювання до барабана подається вода і розпочинається процес гасіння коксу Перед тим, як перепад температур, що виникає в барабані при заповненні його використовуваною для гасіння коксу водою, досягне зони, в якій розташоване з'єднання барабана з опорною юбкою, усередину охолоджувальної сорочки 48 через ПІДВІДНИЙ пристрій 50 починає надходити охолоджувальна рідина, зокрема вода, повітря або інший газ чи водяна пара низького тиску Охолоджувальна рідина, що подається до охолоджувальної сорочки через ПІДВІДНИЙ пристрій 50, забезпечує зовнішнє охолодження барабана у зоні його сполучення з опорною юбкою і ВІДПОВІДНИМ чином знижує виникаючі в металевому корпусі барабана напруження Після ТОГО, ЯК увесь шар коксу, що знаходиться в барабані, виявиться покритим водою, відкривається зливна магістраль і вода починає зливатися з барабана Після зливу води відкривається верхня кришка барабана і знімається заглушка, що закриває його знизу Потім через відкритий верхній кінець барабана у шарі коксу, що знаходиться в ньому, свердлиться технологічний отвір, в який опускається обертовий бур, що створює витікаючий з нього під високим тиском у горизонтальній площині струмінь води, який руйнує шар коксу, що знаходиться в барабані Шматки подрібненого коксу, що відокремлюються від шару, зсипаються вниз через відкритий після зняття заглушки нижній отвір барабана По закінченні ерозійного подрібнення коксу, що знаходиться в барабані, і повного видалення з барабана всього утвореного в ньому коксу барабан знову закривається верхньою кришкою та нижньою заглушкою і перевіряється на герметичність продуванням через нього водяної пари Для підігрівання до певної 49086 температури очищеного від коксу барабана до нього з верхньої частини працюючого у цей час іншого кокосового барабана подається частина гарячої пари, що утворюється в ньому Після прогрівання очищеного від коксу барабана розпочинається процес подачі до нього з печі 54 гарячого коксівного матеріалу Основна ідея даного винаходу полягає у використанні охолоджувальної рідини для зовнішнього охолодження ділянки з'єднання коксового барабана з використовуваною як його опора встановлювальною або опорною юбкою під час і/або до подачі до барабана води, призначеної для гасіння коксу Зовнішнє охолодження барабана охолоджувальною рідиною дозволяє під час гасіння коксу істотно знизити різницю між температурою всередині барабана та температурою місця сполучення барабана з опорною юбкою і знижує імовірність можливого зруйнування корпусу барабана через виникаючі в ньому при його заповненні використовуваною для гасіння коксу водою напружень, яка завжди виявляється досить високою у тих випадках, коли температура зовнішньої поверхні барабана, зокрема температура у зоні, розташованій навколо зварного шва, яким до барабана приварена опорна юбка, перевищує температуру використовуваної для гасіння коксу води Наведений вище опис більш прийнятних варіантів лише ілюструє, але не обмежує обсяг даного винаходу, який визначається формулою винаходу 49086 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10