[发明专利]半自动焦炭塔顶盖更换装置

说明书

发明背景

延迟焦化是一种将重燃料组分，有时称作“渣油”转化为诸如汽油和柴油系轻质产品的精炼工艺，已有70年历史。在70和80年代，外部因素加剧了全球缩小重燃料油市场而青睐于汽油和柴油等轻质产品的趋势。延迟焦化目前占世界提高渣油品级生产能力的20％和美国生产能力的近50％。大部分石油焦作为固体燃料出售，市场价值较低，至少同油价相比是这样。

延迟焦化工艺用渣油或碳氢化合物原料生产焦炭，耗时约十八小时。该过程在直径一般为二十七至二十九英尺、高约一百三十英尺的大型焦炭塔中进行。焦炭塔内的温度在大约九百至九百五十华氏度的范围。焦化装置现场一般包括二至四个立式安装的焦炭塔、泵、除焦阀、控制室、起重设备和材料运输设备。

碳氢化合物原料自一根管子通过焦炭塔的底凸缘供入。在延迟焦化过程中，一封口凸缘用螺栓固定在焦炭塔的上凸缘上。在焦炭塔内所形成的焦炭随后利用通过连接在钻杆上的钻头的喷嘴喷入的高压水钻孔而分离，钻杆利用一钻架和一绞盘在焦炭塔内轴向运动。

焦化过程一完成且焦化塔已经经过急冷并冷却后，需要利用气动扳手人工拆除(解除螺栓连接)重约1000～1200磅的封口凸缘。随后要将该封口凸缘从焦化塔上吊离。随后将一蚌壳式抓斗组件人工放置在焦炭塔上并用螺栓固定在拆除了封口凸缘的上凸缘上。用人力打开该蚌壳式抓斗组件，以便插入钻杆和导眼钻头。当钻杆定位在焦炭塔内以切割焦炭时，该抓斗组件围绕钻杆关闭并锁定，以防止在焦炭切割过程的初始阶段逸出蒸气和颗粒。一旦穿过焦炭塔内的焦炭轴向钻出导眼，则打开蚌壳式抓斗组件，取出导眼钻头和钻杆。而后给钻杆装配上最终切割钻头并插入焦炭塔，完成焦炭切割过程。在最终切割过程中，焦炭通过焦炭塔的底部凸缘自焦炭塔中排出。如焦炭初始切割过程所述一样，在最终焦炭切割过程中抓斗组件的打开和关闭必须人工进行。最终焦炭切割过程完成后，用人工自焦炭塔卸下该蚌壳式抓斗组件，更换上封口凸缘，并用螺栓固定在焦炭塔的上凸缘上。

在延迟焦化工艺中，因为封口凸缘的尺寸和重量，且因为在拆除封口凸缘的过程中有害蒸气和高压蒸汽会从焦炭塔的上凸缘逸出，所以人工拆除和更换封口凸缘和蚌壳式抓斗组件长期以来一直是一项费时间且对操作人员有危险的工作。

在某些情况下延迟焦化工艺的顶盖更换操作由全自动的装置来代替，例如授与Pechacek等人的美国专利No.5,221,019和授与Antalffy等人的美国专利No.5,785,843，它们解决了拆除焦炭塔的下顶盖或盖的问题。虽然全自动，但这类装置一般制造和运行费用很高，在某些情况制造它们受到了成本的抑制。另外，因为在焦化过程中必须要密封焦炭塔，所以全自动焦炭塔顶盖更换装置必须符合美国机械工程师学会(ASME)关于压力容器的标准。

结果，就需要有这样一种装置，它能够拆除焦炭塔的顶盖，既克服手动工艺的前述缺点，又避免制造和使用费用昂贵和必须符合ASME标准的问题。

发明概要

本发明公开了一种半自动顶盖更换装置，它克服了人工拆除焦炭塔的顶凸缘或封口凸缘并更换蚌壳式抓斗组件过程所伴随的前述缺点，并且与全自动系统相比成本效率高。该顶盖更换装置总体上讲包括一构架、一转动桥件、一提升组件、一转动组件和多个操纵各个组件的致动装置。该顶盖更换装置将封口凸缘抬起并转离焦炭塔，以便在进行焦炭切割工艺之前能够将蚌壳式抓斗组件连接到焦炭塔上。封口凸缘和蚌壳式抓斗组件连接在转动桥件的相反的两端，该旋转桥件围绕顶盖更换装置的垂直轴线转动任意角度，直至180度。

提升组件包括一止推环和一对转动轴承，连接到支撑桥件和顶盖更换装置的其它转动件的提升构架上。一由操纵者遥控的提升致动装置提供将封口凸缘提升起来和转离焦炭塔的上凸缘所需的力。一由操纵者遥控的转动致动装置提供将封口凸缘和蚌壳式抓斗组件转动180度所需的力。

蚌壳式抓斗组件包括一锁环和在焦炭切割过程中由各自的遥控的致动装置固定或锁定的第一和第二壳斗部段。为了能在实际上远离焦炭塔的地方操纵该顶盖更换装置，为操作者提供了一遥控控制台。尽管封口凸缘的拆除和连接是用气动扳手人工完成的，但是延迟焦化过程的其余时间顶盖更换装置的操作可以由操作者利用本发明的顶盖更换装置来遥控。

因此本发明的一个主要目的是提供一种成本效率高的半自动顶盖更换装置，它基本上减少了完成更换封口凸缘和蚌壳式抓斗组件所需的时间，同时明显提高操作人员和设备的安全性。

本发明的另一个目的是提供一种半自动顶盖更换装置，它能够在延迟焦化过程中遥控操作。