ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к работе установки замедленного коксования. Конкретно, настоящее изобретение относится к изоляционным клапанам, используемым в работе установки замедленного коксования.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При переработке нефти, в которой перерабатывается сырая нефть, часто производятся остаточные масла, которые имеют очень малую ценность. Ценность остаточных масел может быть повышена при переработке в установке замедленного коксования ("DCU"). При переработке в установке замедленного коксования остаточные масла нагреваются в печи до температуры, достаточной, чтобы вызвать деструктивную дистилляцию, при которой существенная часть остаточных масел преобразовывается или «подвергается крекингу» в углеводородные продукты с возможностью использования, а остаток представляет собой остаточный нефтяной побочный продукт, называемый «кокс», материал, состоящий в основном из углерода. Большой сосуд, ниже в этом документе называемый «коксовый барабан», оборудуется на выходе печи, чтобы предоставить углеводородам достаточное время нахождения в нем для осуществления реакции деструктивной дистилляции.
Производство кокса является периодическим технологическим процессом. Каждый модуль установки замедленного коксования обычно содержит больше одного коксового барабана и ректификационную колонну. В замедленном коксовании загружаемым материалом является обычный остаток из вакуумных дистилляционных колонн, и часто включаются другие тяжелые масла. Загружаемый материал подогревается, когда отправляется в один из коксовых барабанов. Загружаемый материал прибывает в коксовый барабан при температуре 870-910°F. Манометрическое давление наверху типичного барабана находится в диапазоне 15-35 фунтов на квадратный дюйм. Масла протекают напрямую из печи в коксовый барабан. Исходный продукт установки коксования осаждается, как взвесь в горячей жидкости в коксовом барабане. При этих условиях проходит крекинг и образованные более легкие фракции вытекают из верха коксового барабана и направляются в ректификационную колонну, где они разделяются на газообразные и жидкие продукты. Также производится твердый остаток, называемый кокс, и остается внутри барабана. Когда коксовый барабан наполняется, остаточное масло из печи переводится на другой барабан. Когда коксовый барабан наполняется до необходимого объема, и после того, как исходный продукт переведен на другой барабан, обычно в барабан подается пар, чтобы отпарить углеводородные пары от твердого материала. В технологическом процессе жидкая масса, остающаяся в коксовом барабане, охлаждается и резко охлаждается. Твердый кокс, образующийся по мере охлаждения барабана, должен удаляться из барабана, чтобы барабан мог повторно использоваться. В то время как кокс охлаждается в одном или нескольких барабанах, и охлажденный кокс извлекается из одного или нескольких барабанов, другие барабаны используются, продолжая принимать непрерывно производимый исходный продукт производства кокса как часть технологического процесса замедленного коксования. Использование множества коксовых барабанов обеспечивает нефтеперерабатывающему заводу непрерывную работу огневого нагревателя и ректификационной колонны. Частота переключения барабанов лежит в диапазоне от десяти до 24 часов.
Поскольку большинство операций установки замедленного коксования состоит из нескольких модулей, в каждом периодически меняясь между двумя коксовыми барабанами в последовательности коксование/удаление кокса, каждая установка замедленного коксования должна многократно изолироваться от потока горячего остатка и вновь соединяться с окном, которое предоставляет возможность более легким фракциям, производимым во время крекинга, уходить из сосуда обратно в установку фракционирования.
Изолирующие клапаны, используемые в настоящее время в операциях коксования, обычно устанавливаются тандемно, и операторы используют двойной блок и способ стравливания, чтобы гарантировать изолирование потока вещества через данную линию трубопровода. Двойной блок и способ стравливания являются дорогим и дублирующим средством гарантирования изолирования линии трубопровода.
Некоторые клапаны, используемые в работе установкой замедленного коксования, должны эксплуатироваться продолжительное время в частично открытом положении. Например, изолирующий клапан обратного подогрева в обычной установке удаления кокса эксплуатируется в частично открытом положении в течение продолжительного времени. Как следствие, отходы или другие вещества могут накапливаться на внутренних деталях клапанов, которые становятся непригодными к эксплуатации.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение создает устройства и системы изолирующего клапана для изолирования потока вещества в линии трубопровода, соединяющей одно место с другим в установке замедленного коксования, содержащей первое седло; второе седло, совмещенное с первым седлом; заслонку; основной корпус с проходным отверстием, имеющим размер для совмещения по оси с проходным отверстием линии трубопровода, когда упомянутый основной корпус соединяется с упомянутой линией трубопровода; верхнюю и нижнюю крышки, соединенные с упомянутым основным корпусом, которые могут демонтироваться для замены частей клапана без отделения основного корпуса от линии трубопровода; и пластины, расположенные внутри крышки.
Некоторые варианты осуществления изобретения содержат фланец для прикрепления клапана к линии трубопровода; первое седло; второе седло, совмещенное с упомянутым первым седлом; заслонку, со способностью перемещения вперед и назад внутри упомянутой линии трубопровода между упомянутым первым седлом и упомянутым вторым седлом для управления открыванием и закрыванием изолирующего клапана.
Некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению содержат а) изолирующий клапан, соединенный с линией трубопровода, в установке замедленного коксования, где упомянутая линия трубопровода может быть линией трубопровода подачи остатка на вход, линией трубопровода пара и/или различными другими линиями, использующимися в работе установки замедленного коксования для перемещения вещества из одного места в другое, в котором клапан содержит 1) основной корпус, имеющий размер проходного отверстия для совмещения с линией трубопровода, с которым соединяется изолирующий клапан; (2) затвор клапана, функционально опирающийся на упомянутый основной корпус, причем упомянутый затвор - с возможностью приведения в действие для перемещения вперед и назад, между открытым и закрытым положением относительно проходного отверстия и окна линии трубопровода; (3) средство для опирания упомянутого затвора клапана; а) седло между затвором клапана и средством для опирания затвора, которое способствует изолированию клапана, в котором седло дополнительно функционирует для срезания кокса и побочного материала, который накапливается около изолирующего клапана, тем самым успешно очищая изолирующий клапан при приведении в действие затвора клапана; и (б) средство для приведения в действие затвора клапана; 4) верхнюю и нижнюю крышки, соединенные с упомянутым основным корпусом, которые могут демонтироваться для замены частей клапана без отделения основного корпуса от линии трубопровода; и одну или более пластин, расположенных внутри крышек, которые содержат плоскую поверхность (поверхности), которые могут входить в контакт с одной или несколькими поверхностями заслонки.
Предпочтительно имеется система извлечения, выполненная с возможностью извлечения указанного первого седла и/или указанного второго седла через пространство, создаваемое при демонтаже указанной первой верхней крышки или указанной нижней крышки.
Изолирующие клапаны по настоящему изобретению имеют несколько преимуществ перед изолирующими клапанами предшествующего уровня техники. В некоторых вариантах осуществления, например, изолирующие клапаны по настоящему изобретению понижают вероятность закоксовывания или замасливания во время повторяющихся циклов удаления кокса. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления клапаны по настоящему изобретению могут эксплуатироваться в течение увеличенного времени без снижения показателей работы. Признаки некоторых вариантов осуществления по настоящему изобретению исключают вероятность того, что кокс, масло или другие отходы накопятся на внутренних частях клапана, что предоставляет возможность клапану по настоящему изобретению продолжать работать в повторяющихся циклах работы установки замедленного коксования. Вдобавок, в некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению один клапан по настоящему изобретению может заменить два клапана предшествующего уровня техники, устраняя необходимость использования системы двойного блока и стравливания. Поскольку признаки по настоящему изобретению предоставляют возможность надежного использования клапана долгое время без снижения показателей работы, клапан по настоящему изобретению может заменить два изолирующих клапана на существующей линии трубопровода.
Дополнительно, некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению предусматривают возможность обслуживания на линии трубопровода. То есть некоторые варианты осуществления изобретения предусматривают возможность того, что основной корпус изолирующего клапана остается на линии трубопровода для обслуживания, проверки, замены и ремонта различных внутренних комплектующих деталей системы изолирующего клапана.
Дополнительно, некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению содержат отслеживание с характеристической обратной связью. Возможность отслеживания эффективности одного клапана на линии трубопровода может отслеживаться по различным показателям систем регулирования с обратной связью.
Дополнительно, некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению создают преимущество предоставления возможности держать клапан в частично открытом положении в течение значительного времени работы установки замедленного коксования. Например, клапан обратного подогрева при работе установки замедленного коксования часто находится в частично открытом положении. Механизм внутреннего защитного кожуха по настоящему изобретению не допускает обрастания отходами кокса, масла или других веществ внутри защитного кожуха и на различных внутренних комплектующих деталях системы защитного кожуха. Соответственно, изолирующий клапан по настоящему изобретению может эксплуатироваться в частично открытом положении в течение почти неограниченного времени без влияния на показатели работы системы клапана и на ее возможности открываться и закрываться.
Предпочтительно этап демонтажа внутреннего элемента изолирующей клапанной системы дополнительно включает использование системы извлечения для извлечения первого седла и/или второго седла через пространство, создаваемое, когда верхняя крышка или нижняя крышка снимается.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Перечисленные выше признаки и преимущества по настоящему изобретению должны быть уяснены из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения, которые иллюстрируются в чертежах. Понимая, что эти чертежи показывают только типичные варианты осуществления изобретения, они не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, изобретение должно быть описано с дополнительными спецификой и подробностями с использованием чертежей, в которых:
Фиг.1 показывает, в основном, пример работы установки замедленного коксования, побочные продукты переработки направляются в ряд коксовых барабанов для производства кокса, и в котором система оборудована изолирующими клапанами по настоящему изобретению;
Фиг.2 показывает пример работы установки замедленного коксования и идентифицирует некоторые места установки, на которых могут использоваться клапаны по настоящему изобретению;
Фиг.3 показывает вид в разрезе изолирующего клапана в закрытом положении для некоторых вариантов осуществления по настоящему изобретению;
Фиг.4 показывает вид в разрезе изолирующего клапана в открытом положении для некоторых вариантов осуществления по настоящему изобретению;
Фиг.5 показывает увеличенный вид системы нижней крышки, в которой клапан находится в открытом положении;
Фиг.6 показывает вариант осуществления клапана, в котором клапан находится в закрытом положении, частично показывая нижнюю крышку;
Фиг.7A-I показывают варианты осуществления способа демонтажа внутренних комплектующих деталей клапана по настоящему изобретению;
Фиг.8А-Е показывают вариант осуществления системы для демонтажа внутренних комплектующих деталей клапана по настоящему изобретению; и
Фиг.9А-С показывают варианты осуществления изолирующей системы в открытом, частично открытом и закрытом положениях.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Должно быть совершенно понятно, что составляющие части по настоящему изобретению, которые, в общем, описываются и показываются на фигурах в этом документе, могут быть выполнены и сконструированы в широком разнообразии различных конфигураций. Поэтому следующее более подробное описание вариантов осуществления системы, устройства и способа по настоящему изобретению показанное на Фиг.1-8, не направлено на ограничение объема изобретения, заявленного в формуле изобретения, а просто представляет некоторые варианты осуществления изобретения.
Варианты осуществления изобретения должны быть лучше всего понятны с помощью ссылок на чертежи, в которых аналогичные элементы обозначены одинаковыми сквозными номерами. Хотя ссылки на чертежи и соответствующее рассмотрение следуют ниже, следующее, более подробное описание разделяется на части. Первая часть относится к общему рассмотрению технологического процесса замедленного коксования. Вторая часть относится к описанию системы изолирующих клапанов, включающей в себя разнообразные клапаны или типы клапанов, которые могут применяться в технологическом процессе замедленного коксования, а также различных способов применения системы в оборудовании замедленного коксования и подобном ему. Отмечается, что эти части не направлены никоим образом на то, чтобы быть ограничивающими, а просто даются для удобства читателя.
Для целей настоящей заявки термином «линия» обозначен трубопровод, через который течет вещество. Линия входного трубопровода с отсечкой воды, верхняя линия трубопровода паров, линия трубопровода продувки, линия трубопровода переключения модуля, линия трубопровода оборотного подогрева, линия трубопровода установки фракционирования, обходная трубопроводная линия барабана, линия трубопровода подачи насоса подачи нагревателя, линия входного трубопровода остатка, линия трубопровода манифольда переключения, линия трубопровода предварительного нагрева, линия трубопровода воды для резкого охлаждения, линия трубопровода подачи пара, линия трубопровода дренажа на сборную емкость и/или любой другой тип линий трубопроводов, через которые вещество, включающее в себя любую текучую среду, газ или твердое вещество, может проходить или проходит в технологическом процессе замедленного коксования, являются примерами трубопроводов, используемыми в настоящем изобретении.
1. Общая дискуссия по технологическому процессу замедленного коксования
В обычном технологическом процессе замедленного коксования высококипящие остатки нефти подаются в один или несколько коксовых барабанов, где они подвергаются термическому крекингу на легкие продукты и твердый остаток - нефтяной кокс. Обычные коксовые барабаны являются большими цилиндрическими сосудами, имеющими верхнюю головку и конический нижний участок с нижней головкой. Фундаментальной целью коксования является термический крекинг остатков нефти с очень высокой точкой кипения в более легкие топливные фракции. Кокс является побочным продуктом технологического процесса. Замедленное коксование является эндотермической реакцией, при которой печь подает необходимое тепло для осуществления реакции в барабане. Точный механизм является очень сложным и из всех реакций, которые происходят, выделяются только три значительных этапа: 1) частичное выпаривание и мягкое коксование исходного продукта, когда он проходит через печь; 2) крекинг паров, когда они проходят через коксовый барабан; и 3) крекинг и полимеризация тяжелой жидкости, заключенной в барабане, пока она не преобразуется в пары и кокс. Технологический процесс крайне чувствителен к температуре, при этом при разных температурах производятся разные типы кокса. Например, если температура слишком низкая, реакция коксования не идет достаточно далеко и происходит образование смолы или непрочного кокса. Если температура слишком высокая, образующийся кокс, в общем, является очень твердым и трудным для удаления из барабана с помощью гидравлического оборудования коксоудаления. Более высокая температура также повышает риск закоксовывания в трубах печи и в линии трубопровода подачи. Как указано, замедленное коксование является технологическим процессом термического крекинга, используемым на нефтеперерабатывающих заводах для обогащения и превращения нефтяного остатка в потоки жидкой и газообразной продукции, оставляющие после себя твердый концентрированный углеродный материал, или кокс. Печь используется в технологическом процессе, чтобы достичь температур термического крекинга, которые находятся в диапазоне выше 1000°F. При коротком времени нахождения в печи коксование загружаемого материала «замедляется», пока он не достигнет больших коксовых барабанов ниже по потоку нагревателя. При нормальной работе имеется два коксовых барабана, чтобы, когда один наполняется, другой мог очищаться от изготовленного кокса.
В обычном технологическом процессе переработки нефти может производиться несколько различных физических структур нефтяного кокса. Ими являются кокс в виде сферических частиц, губчатый коксе, и/или игольчатый кокс (вместе называемые в этом документе «кокс»), каждая из которых различается по физической структуре и химическим свойствам. Эти физические структуры и химические свойства также служат для определения конечного использования материала. Производимый кокс находит несколько вариантов применения, некоторые из которых включают в себя топливо для сжигания, материал со способностью кальцинироваться для использования в алюминиевой, химической или сталелитейной промышленности или с возможностью газифицироваться, для производства пара, электроэнергии или газового исходного продукта для нефтехимической промышленности.
Для производства кокса исходный продукт загрузки для замедленного коксования получается из сырой нефти, поставляемой на нефтеперерабатывающий завод, и проходит через ряд этапов технологического процесса и, в конце концов, загружается в один из нескольких коксовых барабанов, используемых для производства кокса. Базовая схема технологического процесса показана на Фиг.1, на которой показаны два коксовых барабана. Технологический процесс замедленного коксования обычно содержит периодически-непрерывный режим технологического процесса, что означает, что технологический процесс продолжается или является непрерывным, поскольку поток загрузки, приходящий от печи, меняется для наполнения между двумя или несколькими коксовыми барабанами. Как упомянуто, в то время как один барабан подключен к линии загрузки кокса, другой отпаривается, охлаждается, из него удаляется кокс и он готовится к приему новой партии. В прошлом этот процесс считался крайне трудоемким и отнимавшим много времени, когда выполнение каждого такого этапа периодически-непрерывного технологического процесса занимало приблизительно 12-20 часов. По существу, горячие масла, или «остаток», как его обычно называют, подаются из трубчатой печи в один из коксовых барабанов системы. Масло крайне горячее и производит горячие пары, которые конденсируются на более холодных стенках коксового барабана. По мере того как барабан наполняется, большое количество жидкости проходит вниз по стенкам барабана в кипящий турбулентный бассейн внизу. По мере того как этот процесс продолжается, горячий остаток и конденсирующиеся пары заставляют стенки барабана нагреваться. Это, естественно, в свою очередь, заставляет остаток производить меньше и меньше конденсирующихся паров, что, в конечном итоге, заставляет жидкость внизу коксового барабана начинать нагреваться до температур коксования. Через некоторое время в коксовом барабане образуется основной канал и с течением времени жидкость над накопленным коксом сокращается и превращается в смолу вязкого типа. Эта смола продолжает попытки пройти обратно в основной канал, который может коксоваться сверху, заставляя, тем самым, канал разветвляться. Этот процесс идет по всему коксовому барабану, пока барабан не станет полным с бассейном, медленно превращающимся в твердый кокс. Когда первый коксовый барабан заполняется, питание горячим маслом переключается на второй коксовый барабан, а первый коксовый барабан изолируется, пропаривается для удаления остаточных углеводородов, охлаждается наполнением водой, открывается и затем осуществляется коксоудаление. Этот циклический процесс повторяется снова и снова при изготовлении кокса. Технологический процесс удаления кокса является процессом, используемым, чтобы убрать кокс из барабана по завершении процесса коксования. Вследствие формы коксового барабана кокс накапливается и прикрепляется в области фланцев или других деталей, используемых для закрывания отверстий в коксовом барабане во время процесса изготовления. Для коксоудаления из барабана, в первую очередь, эти фланцы или детали должны быть демонтированы или перемещены. В случае с фланцевой системой, когда коксовый барабан наполняется, в нем сбрасывается давление до атмосферного и откручиваются болты верхнего фланца (обычно фланец диаметром 4 фута), и он демонтируется для обеспечения размещения гидравлического устройства резки кокса. После того как охлаждающая вода спускается из сосуда, откручиваются болты нижнего фланца (обычно фланец диаметром 7 футов) и он демонтируется. Этот процесс известен, как высвобождение головы, поскольку в нем удаляется или высвобождается головная часть кокса, которая накапливается на поверхности фланца. Когда фланцы демонтированы, кокс удаляется из барабана бурением направляющего отверстия от верха до низа слоя кокса с использованием гидромонитора. Затем основной массив кокса, оставшийся в коксовом барабане, режется на части, которые отпадают снизу в сборный бункер, например бункер на железнодорожной тележке и т.п. Затем шлак осушается, дробится и отправляется на склад кокса или отгрузочное сооружение.
2. Изолирующая клапанная система установки замедленного коксования по настоящему изобретению
Хотя настоящее изобретение предполагается использовать для изолирующих клапанов в системе установок замедленного коксования, или, вместо этого, изолирующую систему по настоящему изобретению можно использовать для управления потоком веществ, включающих в себя любые текучие среды, твердые вещества и/или газы в любой момент эксплуатации установки замедленного коксования, специалист обычного уровня техники должен понимать, что клапан, рассмотренный и описанный в этом документе, может быть также сконструирован и использован в другом оборудовании, где есть необходимость управления перемещением веществ, включающих в себя текучие среды, твердые вещества и/или газы.
Описание раскрывает систему клапана и способ изолирования потока субстанции во время технологического процесса замедленного коксования. Поскольку настоящее изобретение выполнено специально с возможностью использования в процессе коксования, следующее рассмотрение должно специально относиться к этой области производства. Однако есть возможность предусмотреть, что настоящее изобретение может выполняться, чтобы иметь возможность являться составной частью других технологических процессов производства различных элементов или побочных продуктов, кроме кокса, и такие процессы следует рассматривать внутри объема этой заявки. Перед изложением специфики по настоящему изобретению следует заметить, что система и способ по настоящему изобретению разработаны, чтобы иметь или обладать значительными функциональными, эксплуатационными и по безопасности преимуществами перед ранее разработанными конструкциями и системами. Это следует помнить при чтении следующего подробного описания.
Согласно настоящему изобретению создаются устройства и системы изолирующих клапанов для изолирования потока вещества из одного места в другое через линию трубопровода при работе установки замедленного коксования, содержащие первое седло, второе седло, совмещенное по оси с упомянутым первым седлом, заслонку, основной корпус, имеющий проходное отверстие, выполненное с размером с возможностью совмещения с проходным отверстием упомянутой линии трубопровода, с которой упомянутый основной корпус соединяется; верхнюю и нижнюю крышки, соединенные с упомянутым основным корпусом, с которого упомянутые крышки могут демонтироваться для замены частей клапана без отделения основного корпуса от линии трубопровода; и пластину, расположенную внутри крышки, причем пластину, содержащую плоскую поверхность, которая находится в контакте с поверхностью заслонки.
Некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению содержат а) изолирующий клапан, соединенный с линией трубопровода, эксплуатирующийся с установкой замедленного коксования, где упомянутая линия трубопровода может быть линией трубопровода подачи остатка на вход, линией трубопровода паров и/или различными другими линиями трубопроводов, использующимися при эксплуатации установки замедленного коксования для перемещения веществ из одного места в другое, причем клапан содержит 1) основной корпус, имеющий размер проходного отверстия, для совмещения с линией трубопровода, когда упомянутый изолирующий клапан с ним соединяется; 2) затвор клапана, функционально опирающийся на основной корпус, в котором затвор клапана имеет возможность приведения в действие для перемещения вперед и назад между открытым и закрытым положением относительно проходного отверстия изолирующего клапана и окна линии трубопровода; 3) средство крепления затвора изолирующего клапана; а) контакт между затвором клапана и средством крепления затвора клапана, который способствует герметизации клапана, причем контактное уплотнение дополнительно функционирует, срезая любой материал кокса или побочных продуктов, накопившийся около изолирующего клапана, тем самым эффективно очищая изолирующий клапан при приведении в действие затвора клапана; и б) средство приведения в действие затвора клапана; 4) верхнюю и нижнюю крышки, соединенные с упомянутым основным корпусом, причем упомянутые крышки могут демонтироваться для замены частей клапана без отделения главного корпуса от линии трубопровода; и одну или несколько пластин, расположенных внутри крышек, причем пластины (пластин), содержащие плоскую поверхность, которая может находиться в контакте с одной или несколькими поверхностями заслонки.
Изолирующий клапан по настоящему изобретению может быть соединен с любыми линиями трубопроводов при работе установки замедленного коксования. Примерами некоторых вариантов осуществления по настоящему изобретению являются изолирующий клапан отсечения воды, изолирующий клапан верхних паров, изолирующий клапан продувки, изолирующий клапан модуля, изолирующий клапан обратного нагрева, изолирующий клапан установки фракционирования, изолирующий клапан обходного трубопровода барабана, изолирующий клапан выкидной линии насоса подачи нагревателя, изолирующий клапан входа, изолирующий клапан переключения манифольда, изолирующий клапан предварительного подогрева, изолирующий клапан воды резкого охлаждения, изолирующий клапан пара, изолирующий клапан дренажа в сборную емкость.
В некоторых вариантах осуществления изобретения изолирующий клапан может соединяться с участками линий и изолировать участки линий при работе установки замедленного коксования во многом сходно с тем, как соединяются обычные изолирующие клапаны. Следующее рассмотрение относится к использованию изолирующих клапанов в отношении линий трубопроводов подачи остатка и линий паров. Однако, как ранее отмечалось, изолирующие клапаны по настоящему изобретению могут использоваться во многих случаях при эксплуатации установки замедленного коксования. Соответственно, ограничение следующего рассмотрения использования по настоящему изобретению в линиях подачи остатка и в линиях паров направлено на лучшее разъяснение и упрощение следующего рассмотрения и не направлено на ограничение объема практического применения по настоящему изобретению. Клапаны по настоящему изобретению могут использоваться во всех вышеупомянутых случаях при эксплуатации установки замедленного коксования, во многих других случаях при эксплуатации установки замедленного коксования и могут использоваться в качестве изолирующих клапанов в системах, не связанных с эксплуатацией установки замедленного коксования.
В некоторых вариантах осуществления изобретения изолирующий клапан оборудуется затвором клапана, который регулирует закрытие и открытие линии трубопровода, например линии трубопровода подачи остатка на вход и/или линии трубопровода паров, или регулирует закрытие и открытие линии трубопровода, например линии трубопровода подачи остатка на вход и/или линии трубопровода паров, и связанной с ней пропускной способностью трубопровода. Когда изолирующий клапан находится в закрытом положении, он перекрывает поток вещества через линию трубопровода. Следовательно, например, в закрытом положении изолирующий клапан блокирует поток остатка в коксовый барабан и/или блокирует перемещение легких фракций/пара/газа на вход ректификационной колонны.
Когда изолирующий клапан установлен на линии трубопровода и переведен в открытое положение, веществу предоставляется возможность перемещения по линии. Например, когда изолирующий клапан, установленный на линии трубопровода подачи остатка, перемещается в открытое положение исполнительным механизмом, остатку предоставляется возможность протекать через линию трубопроводов подачи и начинать наполнение сосуда кокса. Когда изолирующий клапан, установленный на линии трубопровода паров, перемещается в открытое положение исполнительным механизмом, легким фракциям, выделяющимся во время процесса крекинга, включающим в себя пар и газ, предоставляется возможность перемещения из сосуда через линию паров и вхождения в ректификационную колонну. В некоторых вариантах осуществления изобретения это действие открытия дополнительно функционирует, срезая кокс или другую грязь, накопившуюся на клапане или около окна, тем самым эффективно предоставляя возможность изолирующему клапану повторно открываться и закрываться и удерживать уплотнение. Соответственно, клапан по настоящему изобретению предоставляет возможность надежного его использования в течение продолжительного времени без существенного снижения показателей работы.
Преимуществом некоторых вариантов осуществления по настоящему изобретению является их способность создания простой и при этом эффективной системы изолирующего клапана, содержащего изолирующий клапан, имеющий затвор клапана с возможностью перемещения, который перемещается вперед и назад относительно средства крепления затвора клапана для изолирования потока вещества, включающего в себя остаток/газ/пар и/или другие вещества и текучую среду. В некоторых вариантах осуществления изобретения один клапан предоставляет возможность заменить два клапана на линии трубопровода. В частности, системы изолирования предшествующего уровня техники обычно используют двойную систему блокирования и стравливания, которая требует использования двух клапанов. Преимущество некоторых вариантов осуществления по настоящему изобретению включает в себя потенциальную возможность настоящего клапана заменить два клапана, ранее устанавливавшиеся на линии трубопровода, где применялся способ двойной системы блокирования и стравливания. Системы предшествующего уровня техники обычно использовали двойные системы блокирования и стравливания как средство гарантировать показатели работы уплотнения, образованного клапанами. Некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению гарантируют показатели работы использованием одного или обоих из следующего: более сложный клапан, который не допускает снижения показателей работы со временем; и включение в состав оборудования контроля показателей работы с обратной связью, предоставляя оператору возможность гарантировать показатели работы уплотнения в любое заданное время. Соответственно, упрощается процесс изолирования потока вещества через линию трубопровода.
Другим преимуществом некоторых вариантов осуществления настоящего изолирующего клапана является возможность его использования в различных точках для управления установкой замедленного крекинга. Например, изолирующий клапан может использоваться для регулирования потока в линиях трубопроводов паров, проходящих от верха коксового барабана к низу ректификационной колонны, в линиях трубопроводов подачи остатка на вход, а также размещаться на других позициях повсеместно для управления установкой замедленного крекинга. Например, изолирующий клапан по настоящему изобретению может использоваться для изолирования потока воды в линию трубопровода ствола дренирования; для изолирования потока газов или текучей среды через линию трубопровода продувки, прикрепленную к верхним линиям трубопроводов паров. В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению изолирующий клапан может использоваться для изолирования потока газов или текучей среды через линию трубопровода обратного подогрева или действовать как клапан в линии трубопровода изолирования модуля. В дополнительных вариантах осуществления по настоящему изобретению клапан может использоваться для изолирования потока вещества через обходную линию трубопровода барабана, линию трубопровода переключения манифольда, линию трубопровода предварительного нагрева, линию трубопровода воды резкого охлаждения, линию трубопровода пара, линию трубопровода дренирования на сборную емкость и любых других линий трубопровода, используемых в работе установки замедленного коксования.
Клапан по настоящему изобретению обладает возможностью изолирования газов и горячих жидкостей, особенно тех, которые используются в операциях коксования. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления клапана по настоящему изобретению дают эффект, предоставляя надежное продолжительное изолирование потока без снижения показателей работы. В некоторых вариантах осуществления изобретения поддержание высоких показателей работы в течение продолжительного времени улучшается признаками изобретения, включающими в себя контакт между седлами и заслонкой, который действует для удаления любых отложений на внутренних деталях системы клапана. В системах предшествующего уровня техники вероятность нарастания замасливания или закоксовывания требовала частых разборок и поэтому демонтажа изолирующих клапанов с данной линии трубопровода. Поскольку седла в некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению находятся в контакте с заслонкой таким способом, что с заслонки и седел клапана удаляются отходы и/или нарастающий кокс, поддерживаются высокие показатели работы в течение продолжительного времени.
Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению основной корпус клапана соединяется с верхней и нижней крышками, которые могут демонтироваться для замены частей клапана без отделения основного корпуса от линии трубопровода. Внутри крышек некоторых вариантов осуществления по настоящему изобретению находятся пластины, расположенные друг против друга, которые предоставляют возможность поддерживать поверхностный контакт заслонки с пластинами. Система пластин/заслонки, расположенная внутри крышек по настоящему изобретению, не допускает вытекания вещества из линии трубопровода в крышку. Соответственно, некоторые варианты осуществления изобретения не допускают попадания внутренних элементов системы клапана под воздействие вещества, проходящего через линию трубопровода. Следовательно, внутренние комплектующие детали настоящего клапана остаются чистыми, свободными от отложений и нарастаний.
В некоторых вариантах осуществления изобретения внутренние комплектующие детали изолирующего клапана по настоящему изобретению могут заменяться при демонтаже верхней крышки, в то время как основной корпус остается прикрепленным с проходным отверстием, совмещенным с отверстием конкретной линии трубопровода, включающей в себя линии трубопроводов подачи остатка на вход и/или линии трубопроводов паров, ведущие к ректификационной колонне. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления изобретения части клапана могут заменяться без демонтажа клапана с линии трубопровода.
Некоторые варианты осуществления изобретения используют средство крепления затвора клапана, содержащее системы крепления седел. Системы крепления седел могут содержать устройство или конфигурацию седел, зависящую от типа клапана. В некоторых вариантах осуществления изобретения средство крепления затвора клапана содержит систему крепления седел, содержащую верхнее и нижнее седло, имеющееся на любой из сторон затвора клапана, в которой верхнее седло и нижнее седло могут быть независимыми друг от друга. Верхние и нижние седла могут содержаться с либо статическими, или динамическими качествами, такими, что одно может быть статическим, а другое динамическим, оба динамическими или оба статическими. Альтернативно, система крепления седла может содержать одно седло, расположенное между основным корпусом изолирующего клапана и затвором клапана. В этой конфигурации это одно седло прилагает постоянное усилие к затвору клапана во время его перемещения вперед и назад. Одно седло может быть плавающим или динамическим, или статическим вновь в зависимости от типа клапана и требований спецификации системы и других факторов.
Некоторые варианты осуществления системы седла используют, по меньшей мере, одно динамическое седло с временной нагрузкой. В этих вариантах осуществления изобретения седло с временной нагрузкой является постоянно нагруженным на затвор клапана для создания смещающейся взаимосвязи между седлом и затвором клапана. В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению плавающее седло с временной нагрузкой отформовано на затворе клапана для создания сбалансированной взаимосвязи между седлом и затвором клапана. В некоторых вариантах осуществления изобретения седло с временной нагрузкой выполняется с использованием одного или комбинации смещаемых деталей, таких как тяжелые спиральные пружины, устроенные на центральных сердечниках вокруг периметра кольца седла, механические шайбы, создающие взаимосвязь между седлом и затвором клапана, и/или устройство приложения усилия, поднятое в квадрантах вокруг плавающего седла. В некоторых вариантах осуществления изобретения система крепления седел может создаваться с использованием механических шайб с возможностью подвергаться воздействию горячих текучих сред. В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению средство крепления затвора клапана содержит сам основной корпус. В этом варианте осуществления изобретения не требуется седел, поскольку могут выполняться конструктивные видоизменения основных корпусов, чтобы крепить затвор клапана.
В некоторых вариантах осуществления изобретения постоянно поддерживаемое контактное уплотнение содержит уплотняющую систему, которая уплотняется непосредственно к затвору клапана. Это может быть поточечная уплотняющая система. В некоторых вариантах осуществления изобретения уплотнение предпочтительно состоит из или является результатом прилегания металла к металлу между затвором клапана и средством крепления затвора клапана, такого как верхнее и нижнее седло. В некоторых вариантах осуществления изобретения затвор клапана и средство опирания затвора клапана остаются в контакте во время перемещения затвора клапана между открытым и закрытым положением. В некоторых вариантах осуществления изобретения величина усилия, требуемого для надлежащего уплотнения затвора клапана, и средство опирания затвора клапана создаются системой крепления седла, в которой одно или несколько седел могут быть плавающими или динамическими седлами. В некоторых вариантах осуществления изобретения величина усилия, требуемого для надлежащего уплотнения затвора клапана, и средство опирания затвора клапана создаются системой крепления седла, в которой одно или несколько седел могут быть плавающими или динамическими седлами, соединенными с механизмом регулирования седла, сконструированным для управления величиной усилия, прилагаемого к затвору клапана через седло клапана.
Некоторые варианты осуществления изобретения системы изолирующего клапана дополнительно содержат систему продувки паром. Система использует клапаны управления давлением и входные клапаны продувки паром, а также аварийные клапаны сброса давления для управления давлением внутри системы.
Некоторые варианты осуществления изобретения системы изолирующего клапана дополнительно содержат внутреннюю систему локализации газа/жидкости, которая создает или поддерживает изолирование текучей среды, включая газ, внутри системы. Внутренняя система локализации газа/жидкости содержит контактное уплотнение металл к металлу, описанное в этом документе, а также уникальную конфигурацию комплектующих деталей внутри крышек изолирующих клапанов.
Системы многих вариантов осуществления по настоящему изобретению имеют возможность автоматического и повторного изолирования линий, не нуждаясь в ремонте или замене. В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению изолирующий клапан может крепиться или соединяться непосредственно с фланцем линии трубопровода. В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению система спроектирована и сконструирована так, чтобы гарантировать долгосрочную работу без закупоривания или ухудшения работы частицами кокса, масла, остатка или любыми другими посторонними веществами и отходами. В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению система разработана с возможностью демонстрировать, с абсолютной уверенностью, в любое время и во всех близких и удаленных местах, безусловное изолирование. В нескольких вариантах осуществления по настоящему изобретению система практически не требует техобслуживания, за исключением замены частей продолжительного срока службы во время плановых остановок. Следовательно, отсутствуют эксплуатационные расходы, кроме плановых, во время техобслуживания.
В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению внутренние комплектующие детали, включая седла и заслонку, могут проверяться, ремонтироваться и/или заменяться без отсоединения основного корпуса клапана от линии трубопровода. Например, вся система клапана не нуждается в демонтаже с линии для замены любого из элементов системы.
В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению изолирующий клапан и система содержат корпус, продуваемый паром, использованием которого регулируется температура корпуса, и это создает барьер против перетекания газа, текучей среды или твердого вещества. Элементы продувки пара этих вариантов осуществления изобретения не допускают перемещения вещества из линии трубопровода в верхние и нижние крышки. Соответственно, внутренние комплектующие детали по настоящему изобретению не обременяются нарастанием кокса или масла. Чистые внутренние комплектующие детали требуют значительно меньше ремонта взамен. Соответственно, клапан по настоящему изобретению работает надежно в течение продолжительного времени без снижения показателей работы.
В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению система содержит простое гидравлическое устройство с одним гидравлическим силовым блоком и одним цилиндром, и одной подающей и одной обратной гидравлической линией. Дополнительно, кроме того, некоторые варианты осуществления содержат компактное гидравлическое резервное устройство, предоставляющее возможность открывания или закрывания клапана, даже когда основное устройство приведения в действие не работает.
Некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению содержат простое дублирующее гидравлическое устройство, описанное выше. Некоторые варианты осуществления системы также содержат одну главную перемещающуюся часть вместо множества перемещающихся частей, которые находятся в составе существующих устройств и систем. Это значительно упрощает работу, а также долговечность системы, поскольку в ней меньше того, что может идти неправильно, или меньше перемещающихся частей, которые могут неправильно работать. Более того, изолирование или локализация остатка, газов, пара и/или других материалов создает чистую рабочую атмосферу, которая способствует долговечности и надежности системы.
Некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению являются механически подобранными для перемещения вперед и назад при условиях, когда шибер клапана поддерживается в частично открытом положении. Например, при работе установки замедленного коксования клапан обратного подогрева часто оставляется в частично открытом положении. Поскольку клапан обратного подогрева часто оставляется в частично открытом положении, внутренние комплектующие детали подвергаются обрастанию коксом, маслом и/или другими отходами. В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению внутренние комплектующие детали крышки не допускают обрастания коксом, маслом и/или другими отходами внутри крышки. Соответственно, поскольку некоторые варианты осуществления по настоящему изобретению имеют особенные признаки в конструкции, внутренние комплектующие детали системы клапана не подвергаются обрастанию коксом, маслом и/или другими отходами, при том, что клапан эксплуатируется в частично открытом положении. Например, некоторые варианты осуществления настоящей системы клапана используют систему продувки паром, рассмотренную выше, которая создает избыточное давление внутри крышек, заставляя содержимое линии трубопровода оставаться внутри трубопровода и не допуская перемещения содержимого линии трубопровода к внутренним комплектующим деталям клапана.
Имеются дополнительные механические признаки некоторых вариантов осуществления изобретения, которые предоставляют возможность клапану эксплуатироваться в частично открытом положении без ухудшения показателей работы клапана в течение продолжительного времени. Например, в некоторых вариантах осуществления система седла поддерживает постоянный контакт с шибером клапана по настоящему изобретению. Постоянный контакт в некоторых вариантах осуществления изобретения срезает накопленный кокс и/или другие отходы, не допуская обрастания ими самого клапана и попадания их в различные внутренние комплектующие детали системы клапана. Некоторые варианты осуществления изобретения системы изолирующего клапана используют систему, которая располагается внутри крышки, которая поддерживает контакт с шибером клапана, в то время как шибер перемещается между открытым и закрытым положениями. В некоторых вариантах осуществления изобретения крышка, предпочтительно нижняя крышка клапана, содержит одну или несколько пластин, которые обращены друг к другу и смещаются по поверхности шибера при нахождении в нижней крышке. В некоторых вариантах осуществления изобретения пружины, установленные в нижней крышке, лежат между крышкой и пластиной. Соответственно, пружинная система некоторых вариантов осуществления по настоящему изобретению прижимает пластину, расположенную в нижней крышке, к поверхности шибера. Система пластины, расположенная в системе крышки, не допускает перемещения газов, текучей среды и твердых веществ из линии трубопровода в крышку. Соответственно, система пластин не позволяет содержимому линии трубопровода войти в контакт с внутренними элементами системы шибера.
Обращаясь к Фигурам по настоящему изобретению и более подробному анализу некоторых вариантов осуществления изобретения, Фиг.1 показывает, по существу, технологический процесс производства и переработки нефти с представлением нескольких элементов и систем. Вдобавок к этим элементам, технологический процесс 8 производства и переработки нефти дополнительно содержит множество систем 10 изолирующих клапанов, относящихся к первому и второму барабанам 18 и 20 замедленного коксования соответственно. Как упомянуто, обычно находятся в одновременной работе, по меньшей мере, два коксовых барабана, чтобы обеспечивать непрерывное производство и переработку нефти, а также ее коксового побочного продукта. В то время как первый коксовый барабан 18 подключен к линии трубопровода и заполняется через загрузочное входное устройство 26, во втором коксовом барабане 22 проходит технологический процесс удаления кокса с очисткой от произведенного кокса, содержащегося в нем. Более легкие фракции, пар и газы высвобождаются из коксового сосуда, подключенного к линии трубопровода, через линии 2а и 2b трубопроводов паров. Затем, когда первый коксовый барабан 18 достиг наполнения, загрузочное входное устройство 26 переключается на второй барабан 22, который перед этим был очищен от своего содержимого, тем самым первый коксовый барабан 18 подготавливается к технологическому процессу удаления кокса, в котором он будет очищен от содержимого. Этот циклический технологический процесс, обычно относящийся к периодически-непрерывному, предоставляет возможность перерабатывающему заводу поддерживать продолжительную непрерывную работу. Хотя Фиг.1 показывает технологический процесс производства и переработки нефти, с рядом из двух коксовых барабанов, и хотя рассмотрение и некоторые варианты осуществления изобретения, показанные в этом документе, фокусируются на системах изолирования линий трубопроводов, специалист обычного уровня техники должен понять, что настоящее изобретение может применяться и адаптироваться к многочисленным различным технологическим процессам, в которых присутствуют функции, аналогичные технологическому процессу коксования.
Фиг.2 показывает пример работы установки замедленного коксования, с выделением различных линий трубопроводов, использующихся для перемещения веществ, включающих газы, жидкости и твердые вещества, с одного места на другое в работе установки замедленного коксования. В частности, Фиг.2 показывает некоторые места, на которых может использоваться изолирующий клапан по настоящему изобретению. Изолирующий клапан по настоящему изобретению может соединяться с любой линией трубопроводов в работе установки замедленного коксования. Примерами некоторых вариантов положений, где могут использоваться клапаны по настоящему изобретению являются изолирующий клапан 70 отсекания воды, верхний изолирующий клапан 71А/71В паров, изолирующий клапан 72А/72В продувки, изолирующий клапан 79 модуля, изолирующий клапан 80 линии обратного нагрева, изолирующий клапан 81 установки фракционирования, изолирующий клапан 78 обходной линии барабана, изолирующий клапан 82А/82В подачи от питающего насоса нагревателя, изолирующий клапан 26 загрузочного входного устройства, изолирующий клапан 73 переключения манифольда, изолирующий клапан 74А/74В линии предварительного нагрева, изолирующий клапан 75 линии воды резкого охлаждения, изолирующий клапан 76 линии пара и изолирующий клапан 77А/77В линии дренирования на приемную емкость.
Фиг.3 показывает вариант системы изолирующего клапана по настоящему изобретению. Показанная система 10 изолирующего клапана содержит изолирующий клапан 14, который соединяется с линией трубопровода. В некоторых вариантах осуществления изобретения один или несколько показанных клапанов могут соединяться в положениях, описанных выше, для работы в установке замедленного коксования (см. Фиг.2). Например, в некоторых вариантах изолирующий клапан 14 соединяется с линией трубопровода (линиями трубопроводов) подачи остатка на вход и/или линией 2а и 2b трубопровода (линиями трубопроводов) пара у фланцевого окна или отверстия.
Изолирующий клапан, показанный на Фиг.3-6, является вариантом осуществления изолирующего клапана по настоящему изобретению, однако подразумевается, что изолирующий клапан 14 может содержать разнообразные типы клапанов и разнообразные элементы.
Средство для опирания затвора 50 клапана (например, двойные поверхности металлического седла в некоторых вариантах осуществления), внутренняя поверхность 36 крышек и все внутренние части полностью защищены и изолированы от любого вещества, протекающего по линии трубопровода, когда клапан находится в полностью открытом, полностью закрытом или частично открытом положениях. Предпочтительно материалы, используемые в конструкции уплотняющих частей, являются стойкими к коррозии и сконструированы исключительно надежно металл к металлу. Уплотнения изолирующего клапана сконструированы так, чтобы чисто разрушать связь между коксом и открытой поверхностью заслонки клапана при каждом ходе. Общий напор, требуемый для этого действия, соединенный с напором, требуемым для преодоления трения седла и инерции, тщательно подсчитывается, и на его основе выполняется приведение в действие затвора клапана, тем самым заставляя его переместиться или перейти из закрытого в открытое положение.
Фиг.3-6 показывают различные виды изолирующего клапана 14 согласно одному варианту осуществления по настоящему изобретению. Показанный изолирующий клапан 14 содержит основной корпус 16, соединенный с верхней и нижней крышками 30 и 34, каждая из которых содержит верхнюю и нижнюю камеры 32 и 36 соответственно. Основной корпус содержит первую фланцевую часть 40, имеющую отверстие или окно 42, и вторую фланцевую часть 44, имеющую отверстие или окно 46. Основной корпус 16 соединяет 26 с дополнительным участком фланца и связанным с ним отверстием, или окном линии 2 трубопровода, так, чтобы каждое отверстие являлось концентрическим и/или совмещенным по оси друг с другом.
Показанный изолирующий клапан 14 дополнительно содержит затвор клапана в форме скользящей заслонки или шибера 4, имеющего вырез, который может совмещаться с отверстиями 42 и 46 в открытом положении. Затвор 4 клапана скользит вперед и назад линейно в двух направлениях между средством для опирания затвора, показанном в этом варианте примера, как система 50 опирания седла. Система 50 опирания седла может содержать любой тип устройства прилегания, включая двойные независимые седла, в которых седла - оба неподвижные, оба плавающие и/или динамические, или их комбинации. Система 50 опирания седла может альтернативно содержать одиночное седло в опирании затвора 4 клапана, в котором седло может выполняться статичным, плавающим или динамичным. В другом примере осуществления изобретения средство для опирания затвора клапана может исключать систему прилегания в пользу системы опирания, встроенной в основной корпус 16, так что один или несколько участков или комплектующих деталей основного корпуса 16 выбираются и готовятся для опирания затвора 4 клапана. В некоторых вариантах осуществления изобретения средство для опирания затвора клапана предпочтительно содержит металлическую контактную поверхность, которая находится в контакте с металлической поверхностью затвора 4 клапана, уплотняет ее, причем это контактное уплотнение поддерживается во время технологического процесса изготовления кокса.
В некоторых вариантах осуществления изобретения затвор 4 клапана может соединяться с приводным валом, предпочтительно затвор 4 клапана соединяется со скобой 6 с болтовым замком, которая, в свою очередь, соединяется с приводным валом 12. Приводной вал 12 дополнительно соединяется со средством исполнительного механизма, который функционирует как силовой привод приводного вала 12 и заставляет затвор 4 клапана перемещаться вперед и назад между открытым и закрытым положением. Средство исполнительного механизма является предпочтительно гидравлическим силовым приводом, с цилиндром, который способен перемещать затвор 4 клапана вперед и назад в линейном режиме во время технологического процесса коксования и специально для цели изоляции потока текучей среды, газов и твердых веществ. В закрытом положении затвор 4 клапана уплотняет отверстие данной линии трубопровода. Участки шибера 4 клапана выступают в верхнюю камеру 32 в закрытом положении, чтобы предоставить возможность значительной части шибера 4 клапана закрывать и перекрывать отверстие в изолирующей задвижке. Контактное уплотнение, созданное между поверхностью затвора 4 клапана и средства для опирания затвора клапана (например, системы опирания седла), является таким, что любой кокс, накопившийся на шибере 4 клапана, срезается. Продолжающееся приведение в действие заставляет затвор 4 клапана переместиться в полностью открытое положение. В своем полностью открытом положении затвор 4 клапана втягивается в камеру 32, тем самым обеспечивая свободный путь потока материалам через данную линию.
В одном варианте осуществления по настоящему изобретению предпочтительно создание непрерывного контактного уплотнения между затвором 4 клапана и средством 50 опирания затвора 4 клапана, чтобы во время скольжения вперед и назад или перевода затвора 4 клапана из открытого положения в полуоткрытое положение и, наконец, в закрытое положение, по отношению к линии трубопровода, создаваемое контактное уплотнение никогда не ломалось и не нарушалось, и его целостность поддерживалась в любой момент времени. Это постоянное контактное уплотнение предпочтительно является контактным уплотнением металл к металлу, которое выполняет несколько функций и имеет ряд преимуществ. Во-первых, контактное уплотнение создает, или, по меньшей мере, улучшает уплотнение клапана, при котором обеспечивается изолирование оборудования, так что никакому материалу не предоставляется возможность протечь из уплотненной области в крышки или другие части изолирующего клапана, область снаружи клапана или в другие области. Различные системы паровой очистки и создания защитной оболочки также функционируют для регулирования давления внутри изолирующего клапана, чтобы удерживать материал внутри назначенных областей и чтобы поддерживать изолирование клапана. Во-вторых, постоянное контактное уплотнение помогает содержать в чистоте различные комплектующие детали изолирующего клапана и с отсутствием на них материала продукта, поскольку эти материалы не пропускаются за уплотненную область. В-третьих, в результате приложения нагрузки на затвор 4 клапана и в результате жестких допусков, существующих между затвором 4 клапана и верхним и нижним седлами, перевод затвора клапана между верхним и нижним седлами 50 вызывает полирующий и шлифующий эффект.
В некоторых вариантах осуществления верхние и нижние седла 50, а также затвор 4 клапана выполняются из металла, таким образом создавая контакт по металлу или уплотнение металл к металлу, или иначе прилегание металла к металлу затвора 4 клапана. Уплотнение металл к металлу повышает долговечность системы, поскольку в ней отсутствуют неметаллические части, такие как виниловые или резиновые, используемые для уплотнения седла затвора 4 клапана. Уплотнение металл к металлу предоставляет системе возможность достичь более высокой целостности уплотнения, при этом обеспечивая более продолжительный износ и долговечность. Кроме того, уплотнение металл к металлу предоставляет системе, и особенно уплотнению внутри системы, возможность точной настройки, если необходимо.
Четвертое - когда затвор 4 клапана приводится в действие и переводится из закрытого положения в открытое положение, контактное уплотнение, существующее между затвором 4 клапана и поверхностью средства для опирания затвора клапана, функционирует, чтобы сломать или срезать произведенный кокс, накопившийся на поверхности затвора 4 клапана или около нее. Другие функции и преимущества могут быть реализованы специалистом в области техники.
Фиг.4 показывает изолирующий клапан по настоящему изобретению в открытом положении. Элементы изолирующего клапана, показанные на Фиг.4, являются одинаковыми, с показанными на Фиг.3. Однако Фиг.4 показывает затвор 4 клапана, когда он переведен в полностью открытое положение, при котором отверстие в затворе 4 клапана совмещается с первым и вторым отверстиями 42 и 46 соответственно, в основном корпусе клапана.
Фиг.5 показывает разнообразные элементы некоторых вариантов осуществления системы изолирующего клапана по настоящему изобретению.
Фиг.5 показывает затвор 4 клапана в открытом положении. Фиг.5 показывает слегка заостренный конец системы затвора клапана, который вставляется в нижнюю камеру 36 внутри нижней крышки 34. Заостренные кромки 98 затвора клапана представляют возможность затвору клапана легко скользить между двумя пластинами 52, 54. Эти две пластины могут выполняться из разнообразных материалов. В некоторых вариантах осуществления изобретения эти две пластины 52, 54 выполняются из металла, и предпочтительно выполняются из бронзы или латуни. Пластины 52, 54 приводятся в контакт с затвором 4 клапана механизмом 56 с приводом от пружины, которая упирается в несущую конструкцию нижней крышки. В некоторых вариантах осуществления изобретения пластины 52, 54 приводятся в контакт с затвором 4 клапана механизмом 56 с приводом от пружины, которая упирается во внутренний кожух 100. В некоторых вариантах осуществления изобретения система крышек, содержащая пластины 52 и 54, обеспечивает контактное уплотнение с нижним концом затвора клапана, которое не допускает протекания газообразного или жидкого материала из линии трубопровода в нижнюю крышку. В некоторых вариантах осуществления изобретения первая пластина 52 и вторая пластина 54 поддерживают постоянное уплотнение с затвором 4 клапана, даже когда затвор клапана находится в полностью открытом положении. То есть в некоторых вариантах осуществления изобретения участок затвора 4 клапана остается внутри нижней крышки, как показано на Фиг.5. Также в настоящем изобретении предполагается, что пластины 52, 54 могут также или альтернативно размещаться в камере 35, расположенной внутри верхней крышки 33.
Фиг.6 показывает различные элементы системы изолирующего клапана по настоящему изобретению. В частности, Фиг.6 показывает первую пластину 52 и вторую пластину 54 относительно затвора 4 клапана, когда затвор клапана находится в закрытом положении. Таким образом, Фиг.6 показывает затвор 4 клапана, который изолировал или заблокировал поток любого газа, жидкости и/или твердых веществ, протекающих по линии трубопровода. Фиг.6 показывает затвор 4 клапана, первую пластину 52 и вторую пластину 54, и систему 56, приводимую в действие пружиной. Как показано, отверстие в затворе 4 клапана является полностью заключенным в нижней крышке и зажатым между верхней пластиной 52 и нижней пластиной 54, таким образом поддерживая закрытую систему, которая не позволяет газу, жидкости и/или твердому материалу протечь из линии в нижнюю крышку.
Фиг.5 и 6 дополнительно показывают взаимоотношение, существующее между системой 50 опирания седла, которая содержится в некоторых вариантах осуществления изобретения, как показано на чертежах, верхнего седла 58 и нижнего седла 60, основного корпуса 16 изолирующего клапана и затвора 4 клапана. Как отмечалось ранее, система седла поддерживает контакт с затвором 4 клапана и не позволяет газу, жидкости и/или твердому материалу протечь в верхнюю или нижнюю крышку.
Фигуры 7A-I и 8А-Е показывают вариант осуществления способа демонтажа внутренних комплектующих деталей клапана по настоящему изобретению. Настоящее изобретение предлагает упрощенный способ для замены верхнего седла 58 и нижнего седла 60. Как показано на чертежах по настоящему изобретению, способ для замены верхнего седла 58 и нижнего седла 60 содержит этапы демонтажа средства 66 прикрепления, которым прикрепляется верхняя крышка 30 к основному корпусу 16 клапана. Средство 66 прикрепления показано как система гаек и болтов. В то время как система гаек и болтов предпочтительна в варианте осуществления изобретения и, следовательно, показана, изобретением предлагается использование различных средств для соединения крышек по настоящему изобретению с основным корпусом. Когда средство 66 прикрепления удалено, верхняя крышка 30 может смещаться или отделяться от основного корпуса 16 клапана. Когда верхняя крышка 30 отделена от основного корпуса 16 клапана, верхнее седло 58 и нижнее седло 60, и шибер 4 клапана открываются для доступа через отверстие в основном корпусе 16 клапана. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления изобретения демонтаж верхней крышки 30 или нижней крышки 34 предоставляет возможность визуальной проверки операторами этой области. Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления изобретения демонтаж верхней крышки 30 или нижней крышки 34 предоставляет пространство, через которое различные элементы клапана могут перемещаться с целью ремонта, замены или просто осмотра. В некоторых вариантах осуществления изобретения шибер 4 клапана может быть демонтирован через пространство, обычно занимаемое крышкой 30. В некоторых вариантах осуществления изобретения верхние и нижние седла 58, 60 могут демонтироваться по одному и заменяться новыми седлами через пространство, обычно занимаемое крышкой 30. Каждый из типов седел, ранее описанных, поддается демонтажу из клапана через пространство, обычно занимаемое крышкой 30. Другие элементы, содержащиеся внутри системы клапана, могут аналогично осматриваться, ремонтироваться, демонтироваться и заменяться через отверстие, открывающееся, когда крышка 30 удаляется из положения прикрепленной к основному корпусу 16. В некоторых вариантах осуществления по настоящему изобретению основной корпус 16 клапана может оставаться соединенным с линией трубопровода и/или линией трубопровода паров, когда выполняется замена различных частей.
В некоторых вариантах осуществления изобретения в способе демонтажа внутренних элементов клапана используется извлекающее приспособление 90. В некоторых вариантах осуществления изобретения седло 50 имеет углубление, в котором болтами крепится блок 92. Извлекающее приспособление 90 стыкуется с пазом 95 блока 92, который крепится болтами к седлу 50. Извлекающее приспособление 90 содержит клин 93 и резьбовой вал 94. В некоторых вариантах осуществления изобретения извлекающее приспособление может дополнительно содержать средство для вращения резьбового вала 96. На Фиг.7С в качестве средства для вращения резьбового вала показана шестигранная гайка, которая может вращаться инструментом (например, ключом), что предоставляет возможность оператору приложить дополнительный крутящий момент к резьбовому валу. В некоторых вариантах осуществления изобретения средством вращения резьбового вала может быть ручка, соединенная с валом (не показана), или любое другое средство приложения дополнительного крутящего момента к резьбовому валу. Клин 93 функционально соединен для взаимодействия с блоком 92, который крепится болтами к седлу так, что, когда резьбовой вал 94 поворачивается в одном направлении, клин 93 эффективно сдвигает седло 58, 60 с места на основном корпусе 16 клапана, а если резьбовой вал 94 поворачивается в противоположном направлении, клин 93 помогает соединить одно или несколько седел 58, 60 с основным корпусом 16 клапана. Некоторые варианты клапана могут собираться полностью сверху. В некоторых вариантах клапана извлекающее приспособление 90 остается в задвижке, не влияя на работу клапана.
Фиг.8А показывает клапан в разрезе. Как показано на Фиг.8А, когда резьбовой вал поворачивается в направлении по часовой стрелке, два клина 93 перемещаются ближе друг к другу. Когда два клина 93 перемещаются ближе друг к другу, клиновые поверхности клиньев 93 взаимодействуют с пазом 95 блока 92, эффективно перемещая седла 58, 60 от заслонки к основному корпусу 16 клапана. Наоборот, когда резьбовой вал поворачивается в направлении против часовой стрелки, два клина 93 перемещаются друг от друга. Когда два клина 93 перемещаются друг от друга, клиновые поверхности клиньев 93 взаимодействуют с пазом 95 блока 92, перемещая седла 58, 60 к заслонке 4 (или если заслонка 4 демонтирована в пространство, которое прежде занимала заслонка 4) от основного корпуса 16 клапана. Настоящим изобретением предполагается, что может быть сконструирован инструмент, чтобы поворачиваться по часовой стрелке, чтобы перемещать седла 58, 60 к заслонке/пространству, которое прежде занимала заслонка, и что может быть сконструирован инструмент, чтобы перемещать седла 58, 60 от заслонки 4 при вращении против часовой стрелки.
Настоящее изобретение предполагает дополнительный способ демонтажа нижней крышки 34 вместо верхней крышки 30, как описано выше. Соответственно, средство 66 прикрепления, которое прикрепляет нижнюю крышку 34 к основному корпусу 16 клапана, может быть демонтировано, и нижняя крышка может смещаться или отделяться от основного корпуса 16 клапана. При выполнении этого элементы системы клапана, содержащиеся внутри нижней камеры 36, могут открываться для обслуживания, ремонта или замены. Настоящее изобретение предполагает рутинное техобслуживание элементов системы клапана. Соответственно, способы, раскрытые выше, для обслуживания, ремонта или замены различных элементов системы клапана, оставляя основной корпус клапана соединенным с линией трубопровода, дают много преимуществ, включающих в себя возможность безопасно и эффективно обслуживать изолирующий клапан по настоящему изобретению в заранее запланированное время остановки. Настоящее изобретение предполагает преимущества, которые включают в себя более быстрый и удобный доступ без неудобств демонтажа клапана с линии, разрушительных эффектов, вызываемых напряжениями от температурных изменений.
Настоящее изобретение также предлагает способ изолирования потока текучей среды, газа или твердого вещества в линии, причем упомянутый способ содержит следующие этапы:
оборудование линии изолирующим клапаном, причем упомянутый изолирующий клапан соединен с упомянутой линией и содержит основной корпус, имеющий средство для соединения упомянутого изолирующего клапана с упомянутой линией; седло, соединенное с упомянутым основным корпусом; и заслонку, соединенную с упомянутым корпусом и приводимую в действие исполнительным механизмом, причем упомянутую заслонку с возможностью перемещения, по существу, поперек, в двух направлениях внутри упомянутого изолирующего клапана, с примыканием к упомянутому седлу, чтобы управлять открытием и закрытием упомянутого изолирующего клапана, при этом упомянутую заслонку, обеспечивающую уплотнение между упомянутым седлом и упомянутой заслонкой; закрытие упомянутой заслонки и уплотнение упомянутого седла к упомянутой заслонке для уплотнения упомянутого изолирующего клапана, блокируя поток вещества через линию; и открытие упомянутого изолирующего клапана, приведя в действие упомянутую заслонку и заставляя упомянутую заслонку скользить поперек упомянутого седла в открытое положение, предоставляя возможность прохода потоку вещества через линию.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ изолирования потока вещества содержит следующие этапы: (а) оборудование линии в установке замедленного коксования изолирующим клапаном, причем упомянутый изолирующий клапан соединен с упомянутой линией и содержит (1) основной корпус, имеющий отверстие, с размером для выравнивания по оси с упомянутой линией, когда изолирующий клапан с ней соединяется; (2) затвор клапана, функционально опирающийся на упомянутый основной корпус, причем упомянутый затвор выполнен с возможностью приведения в действие для перемещения вперед и назад между открытым и закрытым положением относительно упомянутого проходного отверстия и упомянутого отверстия; (3) средство для опирания упомянутого затвора клапана; б) закрытие затвора клапана, тем самым создавая контактное уплотнение между затвором клапана и средством для опирания затвора клапана; и (с) открытие линии, предоставляя возможность потоку вещества проходить через линию с помощью приведения в действие затвора клапана и заставляя его перемещаться вдоль средства для опирания в открытое положение, при этом средство для опирания затвора клапана срезает любые отходы, включающие кокс и побочные продукты удаления из кокса с заслонки и седел, когда заслонка смещается, таким образом, эффективно открывая и повторно открывая линию. Использоваться на любой линии трубопровода в работе установки замедленного коксования и дополнительно использоваться с другим оборудованием, где необходима избирательная остановка потока вещества через линию.
Настоящее изобретение может осуществляться в других специфических формах без отхода от его сути и существенных отличий. Описанные варианты осуществления изобретения подлежат рассмотрению во всех отношениях, только как иллюстративные и не ограничивающие изобретение. Объем изобретения, соответственно, показан в прилагаемой формуле изобретения, а не в предшествующем описании. Все изменения в значении и пределах эквивалентности формулы изобретения ограничиваются ее объемом.
Настоящее изобретение относится к изоляционным клапанам, используемым в работе установки замедленного коксования. Клапан содержит первое седло, второе седло, совмещенное по оси с первым седлом, заслонку, основной корпус, имеющий отверстие, с размером для выравнивания с отверстием в линии; при этом упомянутый основной корпус соединяется с упомянутой линией; верхняя и нижняя крышки соединены с упомянутым основным корпусом, причем упомянутые крышки могут демонтироваться, чтобы заменять части клапана без отделения основного корпуса от линии; и пластину, расположенную внутри крышки, причем пластина содержит плоскую поверхность, которая находится в контакте с поверхностью заслонки. Настоящее изобретение создает экономически более эффективное устройство и систему изолирующего клапана коксового барабана, а также экономически более эффективные способы изолирования потока вещества из одного места в другое для работы установки замедленного коксования. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 23 ил.
1. Изолирующая клапанная система, которая содержит
первое седло;
второе седло, выровненное с упомянутым первым седлом;
заслонку;
основной корпус, имеющий отверстие с размером для выравнивания с отверстием в линии;
при этом основной корпус соединен с линией;
верхнюю и нижнюю крышки, соединенные с основным корпусом, причем верхняя и/или нижняя крышка выполнена с возможностью съема для замены частей клапана без отделения основного корпуса от линии; и пластину, расположенную внутри верхней или нижней крышки, причем пластина содержит плоскую поверхность, которая контактирует с поверхностью заслонки для формирования контактного уплотнения, причем упомянутое контактное уплотнение предотвращает газ или текучую среду в линии от протекания в клапанную систему.
2. Изолирующая система по п.1, дополнительно содержащая средство для мониторинга и управления давлением внутри изолирующей системы.
3. Изолирующая система по п.1, в которой первое седло, второе седло и заслонка содержат металл, выполненный с возможностью обеспечения контактного уплотнения металл к металлу между упомянутым первым седлом и заслонкой и металлического контактного уплотнения между вторым седлом и заслонкой.
4. Изолирующая система по п.1, в которой первое седло и/или второе седло содержит динамическое собираемое седло.
5. Изолирующая система по п.1, в которой первое седло или второе седло содержит динамическое собираемое седло, причем динамическое собираемое седло содержит блок передачи усилия, выполненный с возможностью передачи усилия от упомянутого блока передачи усилия к первому седлу или второму седлу.
6. Изолирующая система по п.5, в которой динамическое собираемое седло содержит
устройство приложения силы, в котором имеется участок за пределами упомянутого изолирующего клапана, выполненный с возможностью регулирования силы, действующей на упомянутую заслонку от первого седла или второго седла;
смещаемый плунжер, соединенный с устройством приложения силы, выполненный с возможностью приложения силы от устройства приложения силы к блоку передачи усилия;
узел, нагруженный пружиной, соединенный с упомянутым блоком передачи усилия; и
множество уплотняющих элементов, содержащихся внутри динамического собираемого седла, причем устройство приложения силы выполнено с возможностью приложения силы к блоку передачи усилия с помощью плунжера, который последовательно прижимает первое седло или второе седло к упомянутой заслонке, таким образом, создавая уплотнение между упомянутой заслонкой и первым седлом или вторым седлом.
7. Изолирующая клапанная система по п.1, в которой упомянутое первое седло или упомянутое второе седло является статическим седлом.
8. Изолирующая система по п.1, которая дополнительно содержит исполнительный механизм, выполненный с возможностью перемещения заслонки в двух направлениях.
9. Изолирующая система по п.8, в которой упомянутый исполнительный механизм выполнен с возможностью быть управляемым из удаленного места.
10. Изолирующая система по п.8, в которой упомянутый исполнительный механизм выбирается из группы, состоящей из исполнительного механизма с гидроприводом, исполнительного механизма с электроприводом, исполнительного механизма с ручным приводом и гидравлического исполнительного механизма с силовым электроприводом.
11. Изолирующая система по п.1, дополнительно содержащая динамическое собираемое седло, содержащее множество динамических, временно нагружаемых седел с механизмами временно нагружаемых седел и противолежащие статические седла.
12. Изолирующая система по п.1, дополнительно содержащая дополнительную пластину, при этом дополнительная пластина содержит плоскую поверхность, которая выполнена с возможностью контактирования с поверхностью заслонки.
13. Изолирующая система по п.1, дополнительно содержащая фланец, прикрепленный к упомянутой линии, причем указанный фланец выполнен с возможностью оставаться прикрепленным к упомянутой линии, в то время как другие элементы клапанной системы ремонтируются или заменяются.
14. Изолирующая система по п.1, дополнительно содержащая систему извлечения, выполненную с возможностью извлечения указанного первого седла и/или указанного второго седла через пространство, создаваемое при демонтаже указанной первой верхней крышки или указанной нижней крышки.
15. Изолирующая система по п.14, в которой система извлечения содержит углубление на указанном первом седле и/или указанном втором седле;
блок, который крепится к указанному первому седлу и/или указанному второму седлу болтами; и извлекающее приспособление, выполненное с возможностью взаимодействия с блоком, для обеспечения возможности демонтажа указанного первого седла или указанного второго седла с основного корпуса через пространство, созданное демонтированной крышкой.
16. Изолирующая система по п.15, в которой извлекающее приспособление дополнительно содержит клин, соединенный с резьбовым валом.
17. Способ для изоляции потока текучей среды, газа или твердого вещества в линии, включающий этапы
оборудование линии изолирующим клапаном, причем изолирующий клапан соединен с упомянутой линией и содержит
основной корпус, имеющий средство для соединения упомянутого изоляционного клапана с упомянутой линией;
седло; и
заслонку, соединенную с основным корпусом и приводимую в действие исполнительным механизмом, причем заслонка выполнена с возможностью перемещения, по существу, в бок в двух направлениях, внутри упомянутого изолирующего клапана, смежного с упомянутым седлом для управления открытием и закрытием изолирующего клапана, причем заслонка обеспечивает уплотнение между упомянутым седлом и заслонкой;
пластину, расположенную внутри крышки и нижней камеры, причем пластина содержит плоскую поверхность, которая контактирует с поверхностью заслонки для формирования контактного уплотнения, причем упомянутое контактное уплотнение предотвращает протекание текучей среды, газа или твердых веществ из линии;
закрытие заслонки и уплотнение упомянутого седла к заслонке, блокируя прохождение потока вещества через линию; и
открытие заслонки с ее скольжением поперек упомянутого седла в открытое положение для обеспечения прохода потока вещества через линию.
18. Способ по п.17, в котором упомянутое изолирование включает изолирование потока вещества из коксового барабана.
19. Способ по п.17, в котором упомянутое изолирование включает изолирование потока вещества в коксовый барабан.
20. Способ замены элементов изолирующего клапана, при котором
прикрепляют основной корпус изолирующей клапанной системы к линии, причем изолирующая клапанная система содержит фланец для прикрепления клапана к линии;
первое седло;
второе седло, выровненное с первым седлом;
заслонку, выполненную с возможностью перемещения в двух направлениях, внутри упомянутой линии между первым седлом и вторым седлом для управления открыванием и закрыванием изолирующего клапана; и
верхнюю и нижнюю крышку, соединенные с противоположными концами упомянутого изолирующего клапана;
отсоединяют верхнюю крышку или нижнюю крышку от основного корпуса изолирующего клапана;
оставляют основной корпус клапанной системы соединенным с линией;
проверяют внутренние элементы изолирующей клапанной системы;
демонтируют внутренний элемент изолирующей клапанной системы;
заменяют внутренний элемент изолирующей клапанной системы; и соединяют отсоединенную крышку с основным корпусом клапана.
21. Способ замены элементов изолирующего клапана по п.20, при котором этап демонтажа внутреннего элемента изолирующей клапанной системы дополнительно включает использование системы извлечения для извлечения первого седла и/или второго седла через пространство, создаваемое, когда верхняя крышка или нижняя крышка снимается.
22. Способ замены элементов изолирующего клапана по п.21, при котором система извлечения дополнительно содержит углубление в первом седле и/или втором седле; блок, который крепится болтами к первому седлу и/или второму седлу; извлекающее приспособление, которое взаимодействует с блоком для обеспечения возможности демонтажа первого седла или второго седла с основного корпуса через пространство, созданное демонтированной крышкой.
23. Способ замены элементов изолирующего клапана по п.22, при котором система извлечения дополнительно содержит клин, соединенный с резьбовым валом.
| ШИБЕРНАЯ ЗАДВИЖКА | 1993 |
|
RU2068140C1 |
| Электрический плавкий предохранитель для защиты приемников трехфазного тока | 1930 |
|
SU23479A1 |
| US 4281819 A, 04.08.1981 | |||
| US 4585207 A, 29.04.1986 | |||
| ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИЙ РАСТВОР | 1994 |
|
RU2077504C1 |
