JPS6215284A - 熱コ−クスを急冷する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、加熱されたコークスの急冷方法に関し、特に
熱コークスを収容したコークスドラムによって惹起され
る応力の大きさを制限するために熱コークスを急冷する
方法に関する。

＾班夏豆且 遅延コークス生成法においては、コークスドラムに熱コ
ークスが充填された後ドラムからのコークスの安全な取
出しを可能にするためにドラムを冷却しなければならな
い。通常は、水をドラム内に噴射して熱コークスとドラ
ムの両方を安全な温度レベルにまで急冷させる。ドラム
を損傷させるような過度の応力の発生を防止するために
は、急冷水の導入流量を制御しなければならず、従来、
いろいろな制御方法が用いられている。

１つの方法は、急冷水の流量を、ドラム内の長手方向の
熱勾配によって惹起される金属応力を安全に抑制する所
定の最大限度に限定する方法である。この方法は、急冷
操作中に生じる実際の力学的条件に関係なく、コークス
ドラムの長い使用寿命を保証する。通常、この方法では
、急冷水は段階的に変化する流量でドラム内に導入され
る。

各コークスドラムはそのドラム内で生成される特定のコ
ークスに適合する独特の急冷特性を有しているので、コ
ークスのバッチ毎の急冷手順を設定するには時間がかか
る。通常、ドラム内のコークスのバッチ如何に拘らず、
過度の金属応力を防止するために急冷時間は延長された
時間にセットされる。しかし実際にはコークスドラムに
高い応力が課せられる。なぜなら、急冷過程中における
コークスドラムのレスポンスの変動を予測することがで
きないからである。周期的に誘起される高い金属応力の
累積結果として、コークスドラムの使用寿命が短縮され
るか、あるいは保守修理費の増大を招く。

従来の別の急冷方法は、ドラムの内圧を最大限度以上に
増大することなく、コークスおよびドラムの冷却を可能
な限り迅速化するように急冷水の流量を高める方法であ
る。ドラム内の内圧の増大は、急冷水（急冷用の水）が
蒸発して蒸気となることに因るものであり、従って、内
圧の増大を防止するには蒸気をドラムから排出しなけれ
ばならない。この方法は、通常、急冷操作中ドラムの内
圧を実質的に一定にし、急冷を短時間で行わせる。

この方法では、操作者が圧力計によって示されるコーク
スドラムの内圧を監視し、急冷水の流量を最大限となる
ように手操作で調節することができる。

あるいはまた、米国特許第３９３６３５８号に開示され
ているように、コークスドラムの内圧に応答して急冷水
の流量を最大限にするために、自動制御器を用いてコー
クスドラムの頂部圧を監視することができる。この場合
、コークスドラムの内圧は実質的に一定に維持される。

米国特許第４３５８３４３号に記載された更に別の方法
においては、コークス層の上方の蒸気圧の減衰速度を理
想的な曲線に従うように維持するために急冷水の流量が
時間の経過とともに変えられる。

これらの従来の方法は、多くの場合、コークスドラムに
課せられる高い金属応力の累積作用を検出し、それに起
因する損傷を修理するためにコークスドラムの定期点検
と保守サービスを必要とする。急冷時間は短縮さ九るが
、そのような点検および保守サービスは費用がかかり、
時間がかかる。

また、コークスドラムを最大限または一定の高い内圧状
態で急冷することは、究極的にコークスドラムに非弾性
歪を蓄積することになる。熱コークスドラムが急冷され
ると、ドラム壁の僅かな垂直方向即ち長手方向の環状区
間に僅って大きな温度差による高い熱応力が生じる。こ
の僅かな垂直方向区間に亘っての高い温度差は、長手方
向の熱勾配と称される。このような大きな長手方向の熱
勾配は、コークスドラム内の水位の上昇に関連している
。

高い長手方向の熱勾配とコークスドラム内の過度の内部
圧は、コークスドラムの応力発生の大きな原因である。

コークス生成サイクルを何度も繰返し、コークスドラム
の素材金属に歪および応力が蓄積する結果として、素材
金属にふくれ、亀裂、薄肉化などが生じ、究極的にコー
クスドラムの寿命を縮めることとなる。

１月１（７１４１ｉ！ 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を克服した、
コークスドラムの熱コークス急冷方法を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、コークスドラムの応力および非弾
性歪を抑制するようにしてコークスドラム内の熱コーク
スを急冷する方法を提供することである。

本発明の他の目的は、所要時間を最適化するような態様
でコークスドラム内の熱コークスを急冷する方法を提供
することである。

本発明のその他の目的および利点は、添付図を参照して
記述した以下の説明から明らかになろう。

以上の目的を達成するために、本発明は、コークスドラ
ム内の熱コークスを急冷する方法であって、コークスを
冷却するためにコークスドラム内へ急冷水を供給し、コ
ークスドラム内へ急冷水を供給する間コークスドラムの
壁内の応力を監視し、該コークスドラムの壁内の応力が
所定の限度を越えるのを防止するようにコークスドラム
への急冷水の供給流量を調整することから成る急冷方法
を提供する。

一実施例においては、コークスドラムの壁内の応力は、
コークスドラム壁内の応力を、コークスドラム内への急
冷水の供給中ドラム壁の長手方向の熱勾配を測定するこ
とによって監視し、その熱勾配測定値を当該コークスド
ラムのための所定の熱勾配パラメータと比較する。

別の実施例においては、コークスドラム壁への急冷水の
供給中ドラム壁の経時温度変化を測定することによって
ドラム壁内の応力を監視し、その温度変化を当該コーク
スドラムのための所定の温度パラメータと比較する。

本発明は、従来の急冷方法に随伴する諸問題を解消し、
発明の目的を達成する。本発明の熱コークス急冷方法は
、急冷によってコークスドラムの壁に生じる応力および
非弾性歪を最少限にすることによりコークスドラムの寿
命を延長する。

コークスドラムへの急冷水の供給流量を調整することに
よって、コークスドラムに損傷を与えることなく、熱コ
ークスを急冷するための所要時間を短縮する。このよう
に本発明はドラムの長時間の使用寿命を保証し、コーク
ス生成スケジュールを最適化することによってコークス
ドラムの処理能力を最大限にするとともに、保守コスト
および運転コストを節減する。

本発明の叙上およびその他の目的ならびに利点は、以下
の実施例の説明から一層明らかになろう。

実施例の説明 第１図を参照して説明すると、コールタールや残油のよ
うな炭化水素原料を原料供給源１２から予備加熱してコ
ークスドラム１ｏへ移送する。ドラム１０内で原料を加
熱して分解蒸留し、固形コークスと比較的軽い炭化水素
蒸気を生成する。炭化水素蒸気は、コークスドラム１０
から導管１４を通して抽出する。

分解蒸留がコークスドラム１０がコークスで実質的に満
たされるのに十分なだけ進行したならば、コークスドラ
ム１０内への炭化水素原料の流れを停止する。残留炭化
水素蒸気をコークスから除去するためにスチーム供給源
１６からコークスドラム内へスチーム導入することがで
きる。これで、ドラム内の熱コークスを本発明の方法に
従って急冷する準備が整う。

コークスドラム内の熱コークスを急冷する本発明の方法
は、コークスを冷却するためにコークスドラム内へ急冷
水を供給し、コークスドラム内へ急冷水を供給する間コ
ークスドラムの壁内の応力を監視し、該コークスドラム
の壁内の応力が所定の限度を越えるのを防止するように
コークスドラムへの急冷水の供給流量を調整することか
ら成る。

第１図に示された実施例においては、コークスドラム１
０内の熱コークスは、急冷水１９を導管２ｏを通してコ
ークスドラム１０内へ供給することによって急冷される
。コークスドラムへの急冷水の供給中ドラム壁１８内の
応力を監視し、ドラム壁１８内の応力が所定の限度を越
えるのを防止するようにドラムへの急冷水の供給流量を
調整する。

一実施例においては、第２および３図に示されるように
、コークスドラム１０内への急冷水の供給中ドラム壁１
８の長手方向の熱勾配を測定することによってドラム壁
１８内の応力を監視する。

ｒ長手方向の熱勾配」とは、垂直方向即ち長手方向の短
い距離りにおけるドラム壁１８の温度差のことである。

長手方向の熱勾配は、急冷工程中ドラム１０内を上昇す
る水位に関係する。

ドラム壁１８の長手方向の熱勾配は、第１〜３図に示さ
れるように２個またはそれ以上の感知器２２をドラム壁
１８に沿って垂直方向に互いに近接させて配置すること
によって測定する。各感知器２２は、感知器２２からの
出力をドラム壁１８からの所望の測定値の測定可能な信
号に変換するリレー制御器２３を有する。２つの近接し
た温度感知器２２の間の温度差を両者の離隔距踵りで除
すると、ドラム壁１８の区間２４の長手方向の熱勾配が
得られる。

ドラム壁１８にかかる応力を長手方向の熱勾配の測定値
との相関関係によって正確に予知するために、数群の温
度感知器２２をドラム壁１８のいろいろな高さのところ
に配置することが望ましい。

そのような配置によって全急冷工程中長平方向の熱勾配
の適正な測定が行われる。第３図に示されるように、そ
れぞれの高さのところに少くとも４個のまたは４群の温
度感知器２２をドラム１０の円周の回りに等間隔に配置
することができる。

測定された長手方向の熱勾配をコークスドラムのための
所定の熱勾配パラメータと比較する。この目的のために
、好ましくはコンピュータによって操作される制御器２
８によって長手方向の熱勾配を計算して所定の勾配パラ
メータと比較し、それに基づいて、ドラム壁１８に過度
の応力がかかるのを防止するように急冷水の流量を調整
する。

制御器２８は、周知の形式のものであってよい。

コークスドラム内への急冷水の供給流量の調整は、制御
器２８によって行われた比較に鑑みて急冷水の供給流量
を増減することによって行われる。

弁２６が制御器２８に応答してドラム１０への急冷水の
流量を調整する。即ち、長手方向の熱勾配が所定の勾配
パラメータを越えると、ドラム１０への急冷水の流量が
減少される。熱勾配が所定の勾配パラメータより低下す
れば、ドラムへの急冷水の供給流量を再び増大すること
ができる。長手方向の熱勾配によって起りうる最大限の
金属応力を考慮して、特定のドラム１０の特定の金属特
性に対して最大限の長手方向熱応力勾配のパラメータを
定める。従って、各コークスドラム１０には、その特定
の金属特性に依存する特定の最大限勾配パラメータが定
められる。

別法として、あるいは長手方向の熱勾配の測定と組合わ
せて、コークスドラムの壁１８の応力を、ドラムへの急
冷水の供給中ドラム壁１８の温度の経時変化を測定する
ことによって監視する。ドラム壁の温度の経時変化を特
定のコークスドラム１０のための所定の温度対時間パラ
メータと比較する。長手方向の熱勾配の場合と同様に、
ドラム壁の温度変化は、第４図に示されるようにドラム
壁にリレー制御器２３を有する１個またはそれ以上の温
度感知器２２を配置することによって測定することがで
きる。

好ましくは、４個の温度感知器２２をドラム壁１８の所
定高さのところに円周方向に等間隔をおいて配置する。

長手方向の熱勾配の測定の場合と同様に、ドラム壁の温
度の経時変化を所定の温度変化速度パラメータと比較す
るためにコンピュータにより操作される制御器２８を用
いることができる。コークスドラム１０への急冷水の供
給流量は制御器２８によって調整される。

ドラム壁１８の温度変化の速度が所定の温度変化速度を
越えると、ドラム１０への急冷水の流量が弁２６に作用
する制御器２８によって減少される。所定の熱勾配パラ
メータの場合と同様に、所定の温度変化速度パラメータ
も、特定のドラム１０の設計および金属特性によって変
えられる。

制御器２８は、急冷水をいろいろな態様で制御するのに
使用することができる。例えば、第１図においては、制
御器２８はそれにプログラムされた所定の急冷スケジュ
ール２９に従って急冷水流量を増大させる。制御器２８
は、長手方向の熱勾配または経時温度変化を測定するこ
とによってドラム壁１８の応力を測定する。ドラム壁１
８内の応力が安全限度を越えると、所定の急冷速度スケ
ジュール２９に優先して制御器２８が制御を行う。

急冷水の流量の減少は、コークスドラムの壁１８の応力
が安全値以下に低下するまで続けられる。

ドラム壁の応力が安全限度以下の値に戻ったならば、所
定の急冷スケジュール２９が再開される。

別法として、第４図に示されるように、制御器２８は長
手方向の熱勾配または経時温度変化を測定することによ
ってドラム壁１８内の応力を測定する。急冷水の流量は
、所定の急冷スケジュール２９に応答してではなく、ド
ラム壁の長手方向の熱勾配または温度変化に応答して制
御器２８によって常時調整される。従って、制御器２８
はドラム壁１８の応力が安全限度を越えないように、あ
るいは過度の速度で増大しないように制御する。

長手方向の熱勾配または経時温度変化を測定することに
よってドラム壁１８内の応力を監視することに加えて、
ドラムへの急冷水供給中ドラム内の内圧が所定の圧力限
度を越えるのを防止するためにドラムの内圧を監視する
こともできる。急冷工程中ドラム壁にかかる応力の一部
は、ドラムの内圧によるものである。特定のコークスド
ラム１Ｏの最大許容内圧に関連した金属応力は、当該ド
ラムの金属壁の温度の変化とともに変化する。従って、
ドラムの最大許容内圧は、急冷工程中可変であり、実質
的に一定にはとどまらない。

第１図および４図に示されるように、コークスドラム１
０の任意の高さにおける内圧が、圧力感知器３２によっ
てドラムの頂部圧を測定し、それにドラム内のコークス
層およびドラム内に溜っている水の高さく水位）による
圧力降下分を算入することによって測定することができ
る。この圧力測定値をコンピュータ操作される制御器２
８へ供給する。

ドラムの内圧が安全限度に近づくか、あるいはそれを越
えると、第１図に示されるように所定スケジュール２９
に優先して制御器２８が働くか。

あるいは第４図に示されるように制御器２８が圧力感知
器３２によって供給される圧力値に応答して急冷水の供
給流量を調整する。急冷水の流量は、ドラムの内圧が安
全限度以下に下るまで減少される。内圧が特定のドラム
１ｏの安全限度より低下すると、第１図に示されるよう
に所定スケジュール２９が再開されるか、あるいは第４
図に示されるように制御器２８がドラム１０内への急冷
水の流量を調整する。

ドラム壁の長手方向の熱勾配または経時温度変化を監視
することによって、急冷工程中ドラム壁１８に化せられ
る機械的応力のより正確な予測を行うことができる。本
発明においては、急冷水の供給流量は、ドラムの内圧に
よって課せられる限度内で最大限にされるのではなく、
ドラム壁の長手方向の熱勾配または経時温度変化に基づ
いてコークスドラムの使用寿命を延長または最大限にす
るように急冷水流量が設定される。

第５図は、コークスドラムの予測内圧値ＰＳＩＧ（Ωｂ
／ｉｎ”ゲージ圧）と時間との関係を示すグラフであり
、更に、予測される内圧値ＰＳＩＧに対して、ドラム内
への予測される急冷水供給流量ＧＰＭ（ガロ２７分）と
時間の関係をも示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）コークスドラム内の熱コークスを急冷する方法であ
   って、 （ａ）コークスを冷却するためにコークスドラム内へ急
   冷水を供給し、 （ｂ）コークスドラム内へ急冷水を供給する間コークス
   ドラムの壁内の応力を監視し、 （ｃ）該コークスドラムの壁内の応力が所定の限度を越
   えるのを防止するようにコークスドラムへの急冷水の供
   給流量を調整することから成る急冷方法。 ２）コークスドラム内の熱コークスを急冷する方法であ
   って、 （ａ）コークスを冷却するためにコークスドラム内へ急
   冷水を供給し、 （ｂ）コークスドラム内へ急冷水を供給する間コークス
   ドラムの壁の長手方向の熱勾配を測定し、 （ｃ）該熱勾配測定値を当該コークスドラムのための所
   定の熱勾配値と比較し、 （ｄ）コークスドラムの壁内の応力を最少限にするよう
   にコークスドラムへの急冷水の供給流量を前記測定され
   た長手方向の熱勾配値と所定の熱勾配値との比較の関数
   として調整することから成る急冷方法。 ３）コークスドラム内の熱コークスを急冷する方法であ
   って、 （ａ）コークスを冷却するためにコークスドラム内へ急
   冷水を供給し、 （ｂ）コークスドラム内へ急冷水を供給する間コークス
   ドラムの壁の温度の変化速度を測定し、（ｃ）該壁の温
   度の変化速度を当該ドラムのための所定の温度変化速度
   パラメータと比較し、（ｄ）コークスドラムの壁内の応
   力を最少限にするようにコークスドラムへの急冷水の供
   給流量を前記測定された壁温度の変化速度と所定の温度
   変化速度との比較の関数として調整することから成る急
   冷方法。 ４）コークスドラム内の熱コークスを急冷する方法であ
   って、 （ａ）コークスを冷却するためにコークスドラム内へ急
   冷水を供給し、 （ｂ）コークスドラム内へ急冷水を供給する間コークス
   ドラムの壁の長手方向の熱勾配および経時温度変化速度
   を測定し、 （ｃ）該長手方向の熱勾配測定値および経時温度変化速
   度をそれぞれ当該コークスドラムのための所定の熱勾配
   値および所定の温度変化速度と比較し、 （ｄ）該コークスドラムの壁内の応力を最少限にするよ
   うにコークスドラムへの急冷水の供給流量を前記比較の
   関数として調整することから成る急冷方法。