不同熱性能增加熔爐運行時長的制作方法
【專利說明】不同熱性能增加熔爐運行時長
[0001]對相關(guān)應(yīng)用的交叉引用
本申請要求于2013年3月7日提交的美國臨時專利申請61/774，421的優(yōu)先權(quán)，并且通過引用包含了該臨時專利申請的全部內(nèi)容以用于任何目的。
[0002]背景。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體上涉及用于精煉操作的裝置，并且更具體地，但非限制地，涉及利用加熱盤管的延遲焦化操作，所述加熱盤管具有由第一材料構(gòu)造的直管和由第二材料構(gòu)造的回彎頭，其中所述第一材料和所述第二材料顯示了不同的熱性能，尤其是，但非限制地，設(shè)計最高管金屬溫度。
【背景技術(shù)】
[0004]延遲焦化指的是包括在熔爐中加熱殘油進(jìn)料到裂解溫度的精煉過程，所述殘油進(jìn)料由重的、長鏈烴分子組成。通常，在所述延遲焦化過程中使用的熔爐包括被布置為多通構(gòu)造的多個管。加熱所述殘油進(jìn)料裂解了所述重的，長鏈的烴分子，并產(chǎn)生氣體、輕質(zhì)產(chǎn)品和固化焦。所述氣體和輕質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)一步被精煉成不同的液體燃料和氣體燃料。所述固化焦隨后被壓碎并且作為燃料源被出售。
[0005]在所述延遲焦化過程中，固化焦在所述多個管的內(nèi)表面上形成。這個現(xiàn)象被稱為“結(jié)垢”。固化焦是絕緣體并且導(dǎo)致形成多個管的材料溫度(在這里指的是“管金屬溫度”)在操作中逐步增加。例如，干凈的管可能需要例如945° F的管金屬溫度以加熱所述殘油進(jìn)料到900° F。相比而言，結(jié)垢的管可能需要顯著更高的管金屬溫度以加熱所述殘油進(jìn)料到900° F。在使用一段時間后，所述多個管最終達(dá)到設(shè)計最高管金屬溫度。正如在本文中所使用的那樣，術(shù)語“設(shè)計最高管金屬溫度”指的是所述多個管的最高安全操作溫度。在所述設(shè)計最高管金屬溫度以上，熱應(yīng)力可能是導(dǎo)致所述多個管的磨損和疲勞的原因之一，由此使得所述熔爐操作不安全。在達(dá)到所述設(shè)計最高管金屬溫度時，所述多個管必須被清洗以去除所述固化焦。清洗將使所述多個管回到與干凈的管有關(guān)的管金屬溫度狀態(tài)。
[0006]清洗所述多個管通常涉及機(jī)械清洗、蒸汽-空氣脫焦、清刮、或在線剝落中的至少一個。在線剝落涉及去除包括多個管的結(jié)垢的通路使其不再工作并且熱沖擊所述多個管。所述多個管在規(guī)定的時間長度內(nèi)快速地被加熱(膨脹)并冷卻(收縮)。在冷卻過程中，所述結(jié)垢的管收縮從而導(dǎo)致在其中積累的固化焦的一部分脫離。所述固化焦被沖洗出所述結(jié)垢的管并且在焦炭鼓中被加工。在線剝落的優(yōu)勢是每次僅僅一個通路被剝落，進(jìn)而允許剩余通路正常的運行。然而，在線剝落的功效在它每次被執(zhí)行時都可能會降低。
[0007]清刮涉及使具有金屬釘和粗砂的泡沫或塑料“清管器”穿過所述管。當(dāng)所述清管器穿過所述結(jié)垢的管時，所述清管器旋轉(zhuǎn)并且從所述結(jié)垢的管的內(nèi)表面上刮掉所述固化焦。蒸汽-空氣脫焦涉及在較高溫度下使蒸汽-空氣混合物循環(huán)通過所述多個管。來自所述蒸汽-空氣混合物的空氣被用來燃燒來自所述多個管的所述內(nèi)表面的所述固化焦，同時來自所述蒸汽-空氣混合物的蒸汽保證所述燃燒溫度不超過所述設(shè)計最高管金屬溫度。
[0008]在大多數(shù)情況下，在清洗過程中，所述多個管構(gòu)成的一個通路至少必須去除而不能接收所述殘油進(jìn)料。在某些情況下，所述整個熔爐必須停止工作。這導(dǎo)致生產(chǎn)力的降低和利潤的損失。因此，設(shè)計所述熔爐使在清洗之間的時間周期最大化是非常重要的。
[0009]轉(zhuǎn)讓給Great Southern Independent有限責(zé)任公司的美國專利7，670, 462涉及一種用于在線清洗黑油加熱管和延遲焦化加熱管的系統(tǒng)和方法。高壓水充量在正常過程操作中被噴射通過所述加熱管，以防止所述加熱管結(jié)垢和停工。所述水充量經(jīng)歷強(qiáng)烈的沸騰和蒸發(fā)。所述強(qiáng)烈的沸騰引起在所述加熱管之內(nèi)的刷洗作用。進(jìn)一步，所述水充量流過所述加熱管，接著更熱的過程流體流過所述加熱管，這導(dǎo)致了所述加熱管的膨脹和收縮，這種膨脹和收縮引起沖擊作用。
[0010]轉(zhuǎn)讓給D-COK，LP的美國專利申請公開2007/0158240涉及一種用于煉焦器的在線剝落的系統(tǒng)和方法。離線加熱管子被添加到在線煉焦加熱管子。當(dāng)在線管子將被剝落時，流動被轉(zhuǎn)移到所述離線管子，因此允許所述煉焦器加熱器的完整操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明大體上涉及精煉操作。一方面，本發(fā)明涉及具有布置在與未被加熱部分毗鄰的被加熱部分的熔爐。多個直管由第一材料形成并且至少部分地被置于在所述被加熱部分中。多個回彎頭操作地與所述多個直管聯(lián)接。所述多個回彎頭由第二材料形成并且至少部分地被置于在所述未被加熱部分中。所述第一材料顯示了比所述第二材料更高的設(shè)計最高管金屬溫度，因此促進(jìn)增加所述熔爐的運行時間。所述第二材料顯示了比所述第一材料更高的耐磨性能，因此促進(jìn)所述熔爐的耐磨性。
[0012]另一方面，本發(fā)明涉及一種制造加熱過程盤管的方法。所述方法包括由第一材料形成多個直管并且由第二材料形成多個回彎頭。所述多個直管與所述多個回彎頭接合。所述多個直管和所述多個回彎頭在熔爐之內(nèi)被定向成使得所述多個直管至少部分地被置于在被加熱部分之內(nèi)并且所述多個塞集管至少部分地被置于在未被加熱部分之內(nèi)。所述第一材料顯示了比所述第二材料更高的設(shè)計最高管金屬溫度，因此促進(jìn)增加所述熔爐的運行時間。所述第二材料顯示了比所述第一材料更高的耐磨性能，因此促進(jìn)所述熔爐的耐磨性。
【附圖說明】
[0013]通過結(jié)合附圖參照下面的【具體實施方式】，可以獲得對于本發(fā)明的所述方法和系統(tǒng)更加全面的理解，其中:
圖1是根據(jù)示范性實施例的精煉系統(tǒng)的示意圖；
圖2A是根據(jù)示范性實施例的熔爐的平面圖；
圖2B是熔爐管的剖視圖，其示出了在熔爐管中固化焦的積累；
圖3是根據(jù)示范性實施例的用于制造加熱盤管的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]參照所述附圖，本發(fā)明的不同的實施例現(xiàn)在將更加完整的被描述。然而，本發(fā)明可以以很多不同的形式實施，并且不應(yīng)該解釋為局限于在本文中陳列的實施例，相反，所述實施例被提供以便本公開將是徹底的和完整的，并且將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員完整地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。
[0015]圖1是根據(jù)示范性實施例的精煉系統(tǒng)的示意圖。精煉系統(tǒng)100包括常壓蒸餾單元102、真空蒸餾單元104、和延遲焦化單元106。在典型的實施例中，所述常壓蒸餾單元102接收原油原料120。水和其他污染物通常在所述原油原料120進(jìn)入所述常壓蒸餾單元102之前被從所述原油原料120中去除。所述原油原料120在常壓下被加熱到，例如，大約650° F到大約700° F之間的溫度范圍。在大約650° F-700° F以下沸騰的輕質(zhì)材料122被捕獲并且在其他地方被加工以生產(chǎn)，例如，燃?xì)猓X油、汽油、噴氣燃料、以及柴油燃料。在大約650° F-700° F以上沸騰的更重的材料123 (有時稱為“常壓渣油”)從所述常壓蒸餾單元102的底部被去除并且被運送到所述真空蒸餾單元104。
[0016]仍然參照圖1，所述更重的材料123進(jìn)入所述真空蒸餾單元104并且在極低氣壓下被加熱到例如在大約700° F到大約800° F之間的溫度范圍。在大約700° F_800° F以下沸騰的輕質(zhì)組分125被捕獲并且在其他地方被加工以生產(chǎn)，例如，汽油和瀝青。在大約700° F-800。F以上沸騰的殘油進(jìn)料126 (有時稱為“減壓渣油”)從所述真空蒸餾單元104的底部被去除并且被運送到所述延遲焦化單元106。
[0017]仍然參照圖1，根據(jù)示范性實施例，所述延遲焦化單元106包括熔爐108和焦炭鼓110。所述殘油進(jìn)料126被預(yù)熱并且被送到所述熔爐108中，在所述熔爐108中所述殘油進(jìn)料126被加熱到例如在大約900° F到大約940° F之間的溫度范圍。加熱后，所述殘油進(jìn)料126被送到所述焦炭鼓110中。所述殘油進(jìn)料126在預(yù)定周期時間內(nèi)被保持在例如在大約25psi和大約75psi之間的壓力范圍下直到所述殘油進(jìn)料126分離成經(jīng)蒸氣和固化焦128。在典型的實施例中，所述預(yù)定周期時間大約是10小時到大約24小時。所述殘油進(jìn)料126的分離被稱為“裂變”。所述固化焦128在所述焦炭鼓110的底部130處開始積累。
[0018]仍然參照圖1，根據(jù)示范性實施例，在所述固化焦128在所述焦炭鼓110中達(dá)到預(yù)定水平后，所述固化焦128必須被從所述焦炭鼓110中去除，例如通過機(jī)械或水力方法。所述固化焦128從所述焦炭鼓110的去除被稱為，例如“切割”、“焦炭切割”或“脫焦”。所述殘油進(jìn)料126的流從所述焦炭鼓110轉(zhuǎn)移到至少一個第二焦炭鼓112。然后所述焦炭鼓110被用蒸汽處理以去掉剩余未裂解的烴類。在所述焦炭鼓110例如通過注水被冷卻后，所述固化焦128通過例如機(jī)械或水力方法被去除。所述固化焦128通過所述焦炭鼓110的所述底部130落下，并且在焦炭坑114中被回收。然后所述固化焦128從煉油廠運出以供給焦炭市場。在不同的實施例中，在所述焦炭鼓110的脫焦過程中所述殘油進(jìn)料126的流可以被轉(zhuǎn)移到所述至少一個第二焦炭鼓112，因此保持所述精煉系統(tǒng)100的連續(xù)操作。
[0019]盡管所述殘油進(jìn)料126的裂解主要發(fā)生在所述焦炭鼓110之內(nèi)，但是早期裂解經(jīng)常發(fā)生在所述熔爐108的多個部分之內(nèi)。早期裂解導(dǎo)致所述熔爐108結(jié)垢，因此迫使周期性清洗所述熔爐108。通常與很多精煉操作有關(guān)的增加的進(jìn)料速率導(dǎo)致了所述熔爐108快速污垢的可能性。在很多情況下，所述熔爐108的生產(chǎn)力的任何增加都導(dǎo)致整個所述精煉系統(tǒng)100的產(chǎn)量增加。
[0020]