CN103589449B - 一种侧向安装的中心进料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种侧向安装的中心进料装置，包括进料喷管（4），所述进料喷管（4）为一端开口另一端封闭的中空管，封闭端端部侧壁开设有孔；进料喷管（4）的一部分能够穿过焦炭塔（3）下部侧壁进入焦炭塔内部；其一端即开口端位于焦炭塔（3）外，为渣油入口；另一端即封闭端能够越过焦炭塔（3）的竖直中心轴线，此时开设在进料喷管（4）管侧壁的孔朝向焦炭塔顶部方向，形成进料喷口（5）。本发明主要用于优化延迟焦化装置焦炭塔底部进料方式，减少因进料方式不合理引起的焦炭塔腐蚀、冲刷、汽蚀、热变形不均匀及由内应力产生的裂纹，延长焦炭塔的使用寿命，同时降低相关设备发生严重事故概率，提高生产效益。

Description

一种侧向安装的中心进料装置

技术领域

本发明属于延迟焦化水力除焦技术领域，具体涉及一种用于优化延迟焦化装置中焦炭塔底部进料的设备装置。

背景技术

现有的延迟焦化装置中焦炭塔的进料（高温渣油）方式为从罐体底部加压注入，为了提高自动化程度，焦炭塔底部通常采用自动（闸板式）底盖机，安装在焦炭塔的底出口上。当油气在焦炭塔内进行焦化反应的过程中，底盖机关闭并将塔内介质严密封闭；当塔内生焦完成需要除焦作业时，底盖机可在规定的时间内迅速打开。由于结构和空间限制，进料通常会采用侧向进料方式，如附图1。在延迟焦化装置焦炭塔3的底部，下端安装有自动底盖机1，通常进料是通过侧面的进料短接管2，将高温渣油加压后打入焦炭塔内。

这种侧向进料方式会带来如下问题，首先，高温渣油从焦炭塔底部侧面进入焦炭塔后会造成塔底加热不均匀，易引起塔的“香蕉”变形，使得塔体倾斜，并产生裂纹、鼓胀和其它缺陷，使塔的可靠性下降；其次，无法形成中心生焦通道，当给水冷焦时，冷焦水会沿着高温的塔壁走，从而对焦碳塔锥段形成汽化腐蚀；最后，由于受热不均匀，会造成自动（闸板式）底盖机闸板及法兰受热变形不均，易产生泄露着火或开关困难。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题而提供的一种侧向安装的中心进料装置，既不影响自动（闸板式）底盖机的正常使用，又可以避免上述问题发生，达到提高焦炭塔使用寿命、降低相关设备发生严重事故概率的一种或多种技术效果。

为了解决前述技术问题，达到上述技术效果，本发明提供了如下的技术方案：

一种侧向安装的中心进料装置，包括进料喷管，所述进料喷管为一端开口另一端封闭的中空管，进料喷管的一部分能够穿过焦炭塔下部侧壁进入焦炭塔内部；其一端即开口端位于焦炭塔外，为渣油入口；另一端即封闭端端部的进料喷管侧壁上开设有孔，形成进料喷口。

优选地，进料喷管另一端即封闭端能够越过焦炭塔的竖直中心轴线，此时开设在进料喷管管侧壁的孔朝向焦炭塔顶部方向，形成进料喷口。

优选地，进料喷管选用耐热钢材料，以提高在高温条件下的机械力学性能。

优选地，喷口的形状可为任意形状，如圆形、椭圆形、多边形中任一种或其组合；优选地，多边形可为方形、三角形。

优选地，喷口沿焦炭塔的竖直中心轴线向上开设；或者，喷口对称于焦炭塔的竖直中心轴线向上开设；或者，多个喷口环绕焦炭塔的竖直中心轴线向上开设。

进一步地，还包括壳体、进料管和执行机构；进料喷管与进料管固定连接，安装于壳体内，进料喷管与进料管的外圆表面均与壳体内孔形成间隙配合，以降低进料管、进料喷管在壳体内移动时的泄漏量；执行机构带动进料喷管与进料管沿进料喷管轴线方向移动，使用时不能沿轴向转动。

优选地，焦炭塔下部侧壁设置有进料短接管，进料喷管一端穿过进料短接管进入焦炭塔内部；壳体通过紧固件和密封件与进料短接管连接为一体，同时有部分壳体插入进料短接管中，以缩小安装空间。

优选地，在壳体外侧上部增加恒力吊架进行辅助支撑。

优选地，执行机构为电动机、减速机、滚柱丝杠螺母组合，电动机传递动力给减速机，减速机带动滚柱丝杠旋转从而带动丝杠螺母运动，丝杠螺母带动进料管运动，从而使得进料喷管与进料管在壳体内做直线运动。

进一步地，还包括连接管，丝杠螺母通过连接管驱动进料管运动。

优选地，在进料管靠近连接管的一端设置密封装置，所述密封装置包括设置于壳体内孔的密封座、密封环、蝶形弹簧；连接管直线运动作用在蝶形弹簧上，蝶形弹簧变形后压紧密封环，密封环压紧密封座形成密封。

优选地，密封座与密封环为锥形密封。

优选地，连接管在远离进料管的一端设置连接管密封；连接管密封为填料径向密封。

根据上述优选方案，执行机构由防爆电动机提供动力，通过减速机减速，带动螺母丝杠副中的丝杠转动，优选地，螺母丝杠副为滚柱螺母丝杠副，由于滚柱螺母不随丝杠转动，从而推动滚柱螺母沿丝杠轴线直线运动。更优选地，滚柱螺母与连接管一端连接，丝杠可以藏在连接管中，连接管随滚柱螺母左右移动，但不转动；连接管另一端与进料管连接，进一步带动进料管移动。

密封副主要是进料管一端与壳体形成一道密封，优选地，密封副为锥形硬密封，密封比压高，密封效果好。

更优选地，密封副中增加蝶形弹簧，以弥补高低温变化引起的轴向间隙，确保密封副在冷态和热态条件下均布失效，提高密封效率。

本发明具有以下优势或特点：

本发明的装置能改变渣油进入焦炭塔后的流动方向，避免高温渣油对焦炭塔下部一侧的塔壁的冲刷，同时也防止焦炭塔直径方向受热不均匀，引起焦炭塔向一方倾斜。进一步地，本发明的装置也能在原焦炭塔底部侧向进料的基础上实现上述功能。

由于采用电动机为动力源，设备工作时噪音≤86分贝，电机的机械效率为95%-98%，能耗降低，结构简单，减轻重量；同时由于采用滚柱丝杠副，机械效率可以达到90～98%（普通的滑动螺母丝杠的效率为30～40%）、承载力高，寿命长（滚柱丝杠副载荷和寿命是普通滚珠丝杠副的3倍和15倍）。

本发明的装置能在冷热交替的工作环境中确保密封不失效。

本发明的装置由于采用了结构优化设计，将丝杠设计在连接管中，缩小安装尺寸，同时实现了连接管外圆径向密封。

附图说明

图1是原有侧向进料效果示意图。

图2是本发明的进料效果示意图。

图3是发明的主要组成示意图。

图4是图3的A向剖面视图。

图5是本发明的执行机构剖面示意图。

图6是本发明的密封结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图6所示。

附图1是本发明的背景技术。在延迟焦化装置焦炭塔3的底部设置有自动底盖机1，通常进料是通过进料短接管2，将高温渣油加压后打入焦炭塔内。进料短接管2一端端部固定连接于焦炭塔下部侧壁从而与焦炭塔连通，另一端为高温渣油入口。

附图2是本发明的进料效果示意图，如图所示，本发明设置了进料喷管4，进料喷管4为中空管，其穿过焦炭塔下部侧壁进入焦炭塔内部。该进料喷管4一端位于焦炭塔外，为高温渣油入口；另一端越过焦炭塔的竖直中心轴线、端口封闭且在进料喷管4管侧壁朝向焦炭塔顶部方向开设有通孔即喷口，形成进料喷口5；喷口方向朝向焦炭塔顶部。这样，高温渣油自进料喷管4一端进入后从进料喷管4另一端管侧壁上的喷口进入焦炭塔。从而，高温渣油进入焦炭塔后的流向发生改变，避免了将高温渣油加压后打入焦炭塔内产生的问题，如高温渣油对焦炭塔下部一侧的塔壁的冲刷，焦炭塔直径方向受热不均匀，引起焦炭塔向一方倾斜等。

优选地，喷口的形状可任意形状，如可为圆形、方形、椭圆形、三角形等各种合适的形状。为了形成良好的喷射效果，圆形喷口是最合适的。

优选地，喷口可沿焦炭塔的竖直中心轴线向上开设；或者优选地，喷口也可对称于焦炭塔的竖直中心轴线向上开设，如为了确保渣油流通，同时考虑到节省空间，可在焦炭塔竖直中心轴线两侧各开设一个喷口；或者优选地，多个喷口环绕焦炭塔的竖直中心轴线向上开设。

进一步地，本发明的侧向安装的中心进料装置，还包括壳体6、进料管8和执行机构11。

如附图3所示，进料喷管4与进料管8固定如焊接为一体，安装于壳体6内，进料喷管4及进料管8的外圆表面均与壳体6内孔形成间隙配合，使得进料喷管与进料管可沿进料喷管轴线方向左右移动，使用时不能沿轴向转动。优选地，该间隙配合优选为小间隙配合，即进料管8、进料喷管4的外圆分别与壳体6内孔间隙较小，大大降低进料管8、进料喷管4在壳体6内移动时的泄漏量。

优选地，壳体6内表面、进料管8及进料喷口5内外表面经过特殊工艺处理，以提高零部件的耐腐蚀、耐摩擦能力；优选地，壳体6、进料管8、进料喷管4选用耐热钢材料，提高本发明整体在高温条件下的机械力学性能。

进料管4可直接密封安装于焦炭塔下部侧壁且可移动，也可与现有技术中的进料短接管2配合使用。

优选地，壳体6通过紧固件和密封件与原有进料短接管2连接为一体，同时有部分壳体插入进料短接管2中，可缩小安装空间。

更优选地，在壳体6外侧上部增加吊架7进行辅助支撑，降低由于本发明装置自重引起的焦炭塔3的偏载，更好地保证壳体6与进料短接管2之间的密封效果；而且，可以消除由于热胀冷缩引起的焦炭塔3与吊架7支撑点之间的变形，提高设备安装稳定性。更优选地，吊架采用恒力吊架，壳体6上部与恒力吊架7连接。

进料喷管与进料管连为一体，由执行机构带动在壳体内做直线运动。执行机构可以是电液驱动和纯液压驱动，但存在漏油的可能性，现场设备表面温度有300-500℃，漏油极有可能着火造成严重事故。因此，优选地，本发明采用纯电动驱动执行机构，执行机构11由丝杠螺母副、电动机17、减速机18组成；螺母14与丝杠15组成丝杠螺母副，提高传动效率，增强传动部分的承载力。电动机传递动力给减速机，减速机带动丝杠旋转从而带动丝杠螺母运动，丝杠螺母带动进料管运动，从而使得进料喷管与进料管在壳体内做直线运动。

优选地，电动机采用防爆电动机，适应环境要求。由于滚柱螺母丝杆副的载荷是同规格滚珠螺母丝杆副的3倍，优选地，丝杠螺母副为滚柱螺母14与丝杠15配合。

更优选地，设置连接管12，滚柱螺母14通过连接管12驱动进料管8运动。电动机17通过减速机18减速，带动丝杠15转动，由于丝杠螺母14不随丝杠15转动，则丝杠螺母14与连接管12一起作直线运动。

此外，设置壳体对运动部件进行保护，如：设置执行机构第一壳体部13，保护连接管12；设置执行机构第二壳体部16，保护滚柱丝杠螺母副。

优选地，配套管线及阀门10布置在壳体6及执行机构11外侧，通过法兰及管线连接，电控部分9通过电缆连接执行机构11中的电动机及配套管线及阀门10中的阀门执行机构，协调控制它们的动作。

优选地，在进料管靠近连接管12的一端设置密封装置，包括设置于壳体6内孔的密封座19、密封环20、蝶形弹簧21。连接管12直线运动作用在蝶形弹簧21上，蝶形弹簧21作用在密封环20上使密封环20移动；当密封环20与密封座19接触后，连接管12持续压紧蝶形弹簧21，蝶形弹簧21变形后再压紧密封环20，密封环20压紧密封座19形成密封（在进料管8完全伸出壳体6以后），此时电机可以停止工作，由蝶形弹簧变形来自动补偿因温度的变化而产生的微量尺寸变化，确保密封不失效。

优选地，密封座19与密封环20为硬面锥形密封，适应高温（513℃）环境下的密封，同时锥面密封密封比压高，效果好，还可以通过更换密封座19、密封环20来进行修复。由于密封装置中设置了耐高温的蝶形弹簧，可以有效解决热胀冷缩、磨损、震动及执行机构的运动间隙对密封的影响。

优选地，连接管12在远离进料管8的一端设置连接管密封22。优选地，连接管密封为高温填料密封，为适应连接管12左右移动时的高温径向密封，以防止进料管8移动时，部分渗漏的渣油进入到执行机构第二壳体部16内，腐蚀丝杠15和滚柱螺母14，影响执行机构寿命。

本发明主要有两个阀位，分别为工作和非工作阀位，附图3所示为工作阀位，此时高温渣油通过进料喷管注入焦炭塔内，当达到生产工艺要求的量后，进料喷管4与进料管8沿管轴线，由执行机构11驱动，运动至最右端，进料喷管4完全收进壳体6内后，就处于非工作阀位，也没有高温渣油进入焦炭塔。

本发明装置中，焦炭塔进料短接管与壳体法兰固定连接，由恒力吊架进行负重，进料喷管与进料管连为一体，由执行机构带动在壳体内做直线运动。如附图3-5所示，当进料管及进料喷管到达最左端时，进料管右端与壳体形成密封，防止有一定压力的高温渣油进入右侧腔体，同时渣油通过进料管，再由进料喷管沿焦炭塔中心轴线方向垂直向上注入焦炭塔内。

执行机构由电动机提供动力，经减速机通过丝杠螺母将旋转运动转换为直线运动，将动力传递给进料管，推动进料喷管左右移动。进料管为中空管形式，既为渣油输送提供通道，同时在图5所示进料管右侧加装密封环，与壳体上的密封座形成密封副。优选地，密封副为锥面密封副，同时采用蝶形弹簧自动补偿冷热间隙，防止高温渣油进入右边的腔体，提高执行机构的使用寿命。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种侧向安装的中心进料装置，其特征在于：包括进料喷管（4），所述进料喷管（4）为一端开口另一端封闭的中空管，进料喷管（4）的一部分能够穿过焦炭塔（3）下部侧壁进入焦炭塔内部；其一端即开口端位于焦炭塔（3）外，为渣油入口；另一端即封闭端端部的进料喷管（4）侧壁上开设有孔，形成进料喷口（5）；

还包括进料管（8），进料喷管（4）与进料管（8）固定连接，安装于壳体（6）内。

2.根据权利要求1所述的一种中心进料装置，其特征在于：进料喷管（4）另一端即封闭端能够越过焦炭塔（3）的竖直中心轴线，此时开设在进料喷管（4）管侧壁的孔朝向焦炭塔顶部方向，形成进料喷口（5）。

3.根据权利要求1或2所述的一种中心进料装置，其特征在于：喷口的形状为任意形状。

4.根据权利要求3所述的一种中心进料装置，其特征在于：喷口的形状为圆形、椭圆形、方形、三角形中的任一种或其组合。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种中心进料装置，其特征在于：喷口沿焦炭塔的竖直中心轴线向上开设；或者，喷口对称于焦炭塔的竖直中心轴线向上开设；或者，多个喷口环绕焦炭塔的竖直中心轴线向上开设。

6.根据权利要求1、2或4所述的一种中心进料装置，其特征在于：还包括执行机构（11）；进料喷管（4）与进料管（8）的外圆表面均与壳体（6）内孔形成间隙配合，以降低进料管（8）、进料喷管（4）在壳体（6）内移动时的泄漏量；执行机构带动进料喷管与进料管沿进料喷管轴线方向移动，使用时进料喷管与进料管不能沿轴向转动。

7.根据权利要求3所述的一种中心进料装置，其特征在于：还包括执行机构（11）；进料喷管（4）与进料管（8）的外圆表面均与壳体（6）内孔形成间隙配合，以降低进料管（8）、进料喷管（4）在壳体（6）内移动时的泄漏量；执行机构带动进料喷管与进料管沿进料喷管轴线方向移动，使用时进料喷管与进料管不能沿轴向转动。

8.根据权利要求5所述的一种中心进料装置，其特征在于：还包括执行机构（11）；进料喷管（4）与进料管（8）的外圆表面均与壳体（6）内孔形成间隙配合，以降低进料管（8）、进料喷管（4）在壳体（6）内移动时的泄漏量；执行机构带动进料喷管与进料管沿进料喷管轴线方向移动，使用时进料喷管与进料管不能沿轴向转动。

9.根据权利要求1、2、4、7或8所述的一种中心进料装置，其特征在于：焦炭塔（3）下部侧壁固定有进料短接管（2），进料喷管（4）一端穿过进料短接管（2）进入焦炭塔内部；壳体（6）通过紧固件和密封件与进料短接管（2）连接为一体，同时有部分壳体插入进料短接管（2）中，以缩小安装空间。

10.根据权利要求3所述的一种中心进料装置，其特征在于：焦炭塔（3）下部侧壁固定有进料短接管（2），进料喷管（4）一端穿过进料短接管（2）进入焦炭塔内部；壳体（6）通过紧固件和密封件与进料短接管（2）连接为一体，同时有部分壳体插入进料短接管（2）中，以缩小安装空间。

11.根据权利要求5所述的一种中心进料装置，其特征在于：焦炭塔（3）下部侧壁固定有进料短接管（2），进料喷管（4）一端穿过进料短接管（2）进入焦炭塔内部；壳体（6）通过紧固件和密封件与进料短接管（2）连接为一体，同时有部分壳体插入进料短接管（2）中，以缩小安装空间。

12.根据权利要求6所述的一种中心进料装置，其特征在于：焦炭塔（3）下部侧壁固定有进料短接管（2），进料喷管（4）一端穿过进料短接管（2）进入焦炭塔内部；壳体（6）通过紧固件和密封件与进料短接管（2）连接为一体，同时有部分壳体插入进料短接管（2）中，以缩小安装空间。

13.根据权利要求1、2、4、7、8或10-12任一所述的一种中心进料装置，其特征在于：在壳体（6）外侧上部增加恒力吊架（7）进行辅助支撑。

14.根据权利要求3所述的一种中心进料装置，其特征在于：在壳体（6）外侧上部增加恒力吊架（7）进行辅助支撑。

15.根据权利要求5所述的一种中心进料装置，其特征在于：在壳体（6）外侧上部增加恒力吊架（7）进行辅助支撑。

16.根据权利要求6所述的一种中心进料装置，其特征在于：在壳体（6）外侧上部增加恒力吊架（7）进行辅助支撑。

17.根据权利要求9所述的一种中心进料装置，其特征在于：在壳体（6）外侧上部增加恒力吊架（7）进行辅助支撑。

18.根据权利要求7、8、10-12任一或14-17任一所述的一种中心进料装置，其特征在于：执行机构为电动机、减速机、滚柱丝杠螺母组合，电动机传递动力给减速机，减速机带动滚柱丝杠（15）旋转从而带动丝杠螺母（14）运动，丝杠螺母（14）带动进料管运动，从而使得进料喷管与进料管在壳体内做直线运动。

19.根据权利要求6所述的一种中心进料装置，其特征在于：执行机构为电动机、减速机、滚柱丝杠螺母组合，电动机传递动力给减速机，减速机带动滚柱丝杠（15）旋转从而带动丝杠螺母（14）运动，丝杠螺母（14）带动进料管运动，从而使得进料喷管与进料管在壳体内做直线运动。

20.根据权利要求9所述的一种中心进料装置，其特征在于：执行机构为电动机、减速机、滚柱丝杠螺母组合，电动机传递动力给减速机，减速机带动滚柱丝杠（15）旋转从而带动丝杠螺母（14）运动，丝杠螺母（14）带动进料管运动，从而使得进料喷管与进料管在壳体内做直线运动。

21.根据权利要求13所述的一种中心进料装置，其特征在于：执行机构为电动机、减速机、滚柱丝杠螺母组合，电动机传递动力给减速机，减速机带动滚柱丝杠（15）旋转从而带动丝杠螺母（14）运动，丝杠螺母（14）带动进料管运动，从而使得进料喷管与进料管在壳体内做直线运动。

22.根据权利要求18所述的一种中心进料装置，其特征在于：还包括连接管（12），丝杠螺母（14）通过连接管（12）驱动进料管（8）运动。

23.根据权利要求19-21任一所述的一种中心进料装置，其特征在于：还包括连接管（12），丝杠螺母（14）通过连接管（12）驱动进料管（8）运动。

24.根据权利要求22所述的一种中心进料装置，其特征在于：在进料管（8）靠近连接管（12）的一端设置密封装置，所述密封装置包括设置于壳体（6）内孔的密封座（19）、密封环（20）、蝶形弹簧（21）；连接管（12）直线运动作用在蝶形弹簧（21）上，蝶形弹簧（21）变形后压紧密封环（20），密封环（20）压紧密封座（19）形成密封；其中，密封座（19）与密封环（20）为锥形密封。

25.根据权利要求23所述的一种中心进料装置，其特征在于：在进料管（8）靠近连接管（12）的一端设置密封装置，所述密封装置包括设置于壳体（6）内孔的密封座（19）、密封环（20）、蝶形弹簧（21）；连接管（12）直线运动作用在蝶形弹簧（21）上，蝶形弹簧（21）变形后压紧密封环（20），密封环（20）压紧密封座（19）形成密封；其中，密封座（19）与密封环（20）为锥形密封。

26.根据权利要求22、24或25所述的一种中心进料装置，其特征在于：连接管在远离进料管（8）的一端设置连接管密封（22）；连接管密封为填料径向密封。

27.根据权利要求23所述的一种中心进料装置，其特征在于：连接管在远离进料管（8）的一端设置连接管密封（22）；连接管密封为填料径向密封。