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IT201900015692A1 - Sistema di monitoraggio dell’erosione per mezzo di fibre ottiche in impianti di cracking catalitico a letto fluido - Google Patents

Sistema di monitoraggio dell’erosione per mezzo di fibre ottiche in impianti di cracking catalitico a letto fluido Download PDF

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IT201900015692A1
IT201900015692A1 IT102019000015692A IT201900015692A IT201900015692A1 IT 201900015692 A1 IT201900015692 A1 IT 201900015692A1 IT 102019000015692 A IT102019000015692 A IT 102019000015692A IT 201900015692 A IT201900015692 A IT 201900015692A IT 201900015692 A1 IT201900015692 A1 IT 201900015692A1
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IT
Italy
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erosion
plant according
optical fiber
wall
fiber optic
Prior art date
Application number
IT102019000015692A
Other languages
English (en)
Inventor
Cristian Argiolas
Original Assignee
Remosa S R L
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Remosa S R L filed Critical Remosa S R L
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Priority to US17/640,985 priority patent/US12054684B2/en
Priority to PCT/IB2020/058357 priority patent/WO2021048747A1/en
Priority to EP20780342.0A priority patent/EP4028491A1/en
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Description

SISTEMA DI MONITORAGGIO DELL’EROSIONE PER MEZZO DI FIBRE
OTTICHE IN IMPIANTI DI CRACKING CATALITICO A LETTO FLUIDO
DESCRIZIONE
Settore tecnico dell’invenzione
La presente invenzione ha per oggetto un innovativo sistema di monitoraggio dell’erosione di componenti soggetti ad usura utilizzati in impianti provvisti di catalizzatore fluidizzato, in particolare impianti di cracking catalitico a letto fluido, in inglese Fluid Catalytic Cracking (FCC), ossia impianti per la conversione di frazioni di petrolio in prodotti finiti. Tali impianti attuano un processo attraverso il quale si ottengono idrocarburi paraffinici leggeri (ad esempio benzina, GPL) per rottura delle molecole di idrocarburi paraffinici pesanti e dai residui di distillazione del petrolio greggio. In particolare, obiettivo della presente invenzione è quello di monitorare l’erosione delle pareti rivestite in materiale refrattario e/o antierosione di tali componenti.
Tecnica nota
Com’è noto il cracking catalitico a letto fluido è uno dei più importanti processi di conversione utilizzati nelle raffinerie di petrolio. È ampiamente usato per convertire la frazione altobollente e ad alto peso molecolare di idrocarburi di greggi petroliferi in prodotti di più elevato valore economico quali benzine, gas olefinici e altri prodotti similari. Cracking di idrocarburi del petrolio, originariamente realizzato come cracking termico, è stato oggi quasi completamente sostituito dal cracking catalitico in quanto produce una maggior quantità di benzina a più alto numero di ottano. Il cracking catalitico consente anche di ottenere, come sottoprodotto, elementi gassosi a maggior contenuto di olefine, anch’essi più importanti di quelli prodotti mediante cracking termico.
Generalmente, la carica di un impianto di cracking catalitico consiste nella porzione di greggio che ha un punto di ebollizione iniziale di 340°C o superiore, a pressione atmosferica, e un peso molecolare medio compreso tra circa 200 e 600 o superiore. Il processo di cracking catalitico vaporizza e rompe le molecole a catena lunga degli idrocarburi liquidi altobollenti in molecole molto più corte ad alta temperatura e pressione moderata, per mezzo di un catalizzatore in polvere fluidificato.
E’ evidente che tutti gli impianti FCC così come tutti gli impianti che utilizzano un catalizzatore fluidizzato, hanno al loro interno delle parti soggette a erosione, nelle quali l’erosione non può essere diagnosticata mediante i suoi effetti termici sulle pareti esterne. In tutti questi impianti, infatti, le pareti soggette a erosione sono rivestite da materiale antierosione sostenuto da un reticolo metallico sul quale il rivestimento antierosione è solidamente ancorato. L’impossibilità di monitorare l’erosione mediante i suoi effetti termici può essere dovuta al fatto che le pareti soggette a erosione, come le pareti dei cicloni, non confinano con l’ambiente esterno. Può anche essere dovuta al fatto che lo spessore dei materiali soggetti a erosione o la loro particolare conformazione, ad esempio orifizi o plug, o in generale gli interni delle valvole, fa in modo che l’entità dell’erosione che si vuole monitorare abbia effetti trascurabili sulla temperatura delle pareti di confine con l’ambiente. In particolare, questo accade nelle valvole che operano con un fluido che contiene il catalizzatore in cui le conseguenze causate dell’erosione degli interni di dette valvole si manifestano molto prima che l’erosione abbia conseguenze termiche rilevabili dall’esterno delle valvole stesse.
La scrivente, con la domanda di brevetto internazionale WO2019077467 (A1), ha già identificato una soluzione in proposito per mezzo di un sistema di monitoraggio dell’erosione di componenti soggetti ad usura per utilizzo in impianti di cracking catalitico a letto fluido comprendente un fascio di sensori a fibre ottiche con reticolo di Bragg e una unità di elaborazione. Si tratta di una metodologia molto sofisticata ed accurata ma al tempo stesso impegnativa sotto un profilo economico: i sensori hanno la necessità che i reticoli di Bragg siano inscritti sulle fibre ottiche e l’unità di elaborazione deve essere un analizzatore per reticoli di Bragg o un amplificatore per fotocellula con circolatore che interroga una alla volta le fibre ottiche presenti.
La scrivente ha più di recente depositato una domanda di brevetto in Italia n.
102018000008339, identificando un sistema ed una metodologia per permettere l’ingresso delle fibre ottiche dall’esterno dell’impianto FCC.
Esiste pertanto l’esigenza di definire un innovativo sistema per monitorare l’erosione delle pareti di componenti soggetti ad erosione in impianti FCC che non sia basato sulla variazione di temperatura e che sia di minore impatto economico.
Sintesi dell’invenzione
Scopo del presente trovato è pertanto quello di monitorare la progressione dell’erosione in una struttura soggetta a particolare usura dal passaggio di fluidi, attraverso l’impiego di fibre ottiche, in grado di resistere alle alte temperature (sino a 900°C) tipiche degli impianti FCC, integrate all’interno e in prossimità delle pareti da monitorare, il cui segnale luminoso è raccolto da un apposito analizzatore di segnali luminosi.
Oggetto della presente invenzione è quindi un innovativo sistema di monitoraggio dell’erosione di componenti in impianti FCC comprendente una pluralità di fibre ottiche e una unità di analisi e elaborazione della luce riflessa dalle fibre ottiche. Le fibre ottiche potranno semplicemente essere quelle utilizzate per telecomunicazioni, come ad esempio le Corning SMF-28, senza la necessità di alcuna modifica ottica alle stesse.
Le fibre ottiche sono installate in modo tale da terminare immediatamente sotto la superfice della parete di cui si vuole monitorare l’erosione secondo un primo aspetto dell’invenzione in cui le fibre sono posizionate ortogonalmente alla parete in modo tale da accorciarsi della stessa misura di cui la parete stessa si erode. La profondità dell’erosione è quindi misurata come l’accorciamento della fibra ottica stessa calcolato sulla base della luce riflessa dalla fibra ottica stessa e dalla superfice di terminazione, raccolto da un analizzatore dello spettro della luce riflessa.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione le fibre ottiche sono installate in modo parallelo lungo le superfici da monitorare a una profondità costante. Un analizzatore di spettro a due porte, una di uscita della luce (sender) e l’altra di ingresso della luce (receiver) collegato ai due estremi della fibra ottica, invia un segnale luminoso lungo la fibra ottica e la raccoglie dall’altro capo. La continuità del segnale luminoso dimostra che l’erosione non ha ancora raggiunto la soglia limite di erosione, mentre quando il segnale luminoso viene interrotto è indice che la soglia limite di erosione è stata raggiunta o superata. In alternativa all’analizzatore di spettro, potrebbe essere utilizzata anche una fotocellula a fibra ottica.
Vantaggiosamente, la pluralità di sensori a fibre ottiche perviene alla parete sottoposta ad usura per erosione, attraversando apposite cavità di strutture di sostegno di rivestimenti antierosione della parete medesima. Dopo la successiva applicazione e essicazione del rivestimento antierosione i sensori di erosione risulteranno perfettamente integrati in esso.
Le rivendicazioni dipendenti delineano particolari e ulteriormente vantaggiosi aspetti dell’invenzione.
Breve descrizione dei disegni
Questi ed altri vantaggi dell’invenzione saranno ora descritti in modo dettagliato, con riferimento ai disegni allegati, che rappresentano una forma di attuazione esemplificativa dell’invenzione, in cui:
- la Figura 1 mostra una porzione di uno schema generale di impianto FCC, - la Figura 2 mostra una sezione trasversale di una valvola dell’impianto di Figura 1, alla quale è applicata, secondo un primo aspetto dell’invenzione, una prima forma di realizzazione del presente trovato,
- la Figura 3 mostra una sezione trasversale in prospettiva della valvola Figura 2,
- la Figura 4 mostra, in vista, in sezione e in alcuni dettagli la piastra forata asportabile della valvola di Figura 2,
- la Figura 5 mostra una sezione trasversale di una valvola dell’impianto di Figura 1, alla quale è applicata una seconda forma di realizzazione del presente trovato,
- la Figura 6 mostra una sezione trasversale in prospettiva della valvola Fig.5, - la Figura 7 mostra uno spaccato e due sezioni di un ciclone dell’impianto di Figura 1, al quale è applicata una terza forma di realizzazione del presente trovato,
- la Figura 8 mostra un dettaglio del rivestimento antierosione a maglia esagonale,
- la Figura 9 mostra una sezione della valvola di Fig. 5 e Fig.6 alla quale è applicata una ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione,
- la Figura 10 mostra una sezione trasversale di una valvola dell’impianto di Figura 1, secondo un ulteriore aspetto del presente trovato,
- la Figura 11 mostra, in vista e in sezione la piastra forata asportabile della valvola di Figura 10,
- la Figura 12 mostra uno spaccato di un ciclone dell’impianto di Figura 1, secondo una forma di realizzazione differente dell’ulteriore aspetto del presente trovato,
- la Figura 13 mostra un dettaglio del rivestimento antierosione a maglia esagonale, dove sono presenti hex-mesh e corner tabs, tipici supporti che rivestono quasi l’intera superfice di tutti gli impianti FCC, inclusi i cicloni.
Descrizione dettagliata
Con riferimento alla Figura 1, è mostrato una porzione di uno schema generale di un impianto FCC di tipo noto, nella quale sono i sono evidenziati, a titolo esemplificativo, alcuni componenti soggetti ad erosione quali valvole 10 e cicloni 20. Ancora a titolo esemplificativo, altri componenti, non mostrati nelle figure, sottoposti a fenomeni erosivi sono il diffusore dell’aria al rigeneratore o gli ugelli di iniezione della carica del reattore.
Per tali tipologie di impianti, le valvole utilizzate sono generalmente valvole di modulazione con funzione di chiusura rapida di emergenza per il blocco dell’impianto, a volte (tipicamente solo per processo Exxon) le due funzioni di modulazione e blocco sono separate in due valvole distinte poste in serie. Queste valvole sono tipicamente dette valvole di scorrimento FCC.
Il corpo delle valvole 10 ha un rivestimento refrattario 2’ e il disco otturatore 4 è costruito in un pezzo unico rivestito sulle intere superfici superiore e frontale e per oltre il 50% della sua superficie inferiore con materiale resistente all'abrasione. Sia le superfici della piastra forata asportabile 1, posta in corrispondenza dell’otturatore 4, sia le superfici della piastra forata di supporto 1’, posta al di sopra della piastra 1, sono esposte ai flussi e pertanto rivestite con materiale resistente all’ erosione solitamente sostenuto da squadrette metalliche radiali 11. Dette squadrette 11 sono uniformemente intervallate e ad esse è saldamente ancorato il rivestimento antierosione che riempie interamente lo spazio tra le squadrette 11. Nello specifico, come mostrato in Fig.2, la valvola 10 comprende lungo le pareti 2 un materiale refrattario 2’ e a livello della piastra forata asportabile 1, un rivestimento antierosione 3. Lo stesso rivestimento antierosione è presente specularmente anche sulla piastra forata di supporto 1’ alla quale la piastra forata asportabile 1, è fissata a mezzo di tiranti. Infine i lati e la parte inferiore dell’otturatore a contatto con le guide di scorrimento 5 sono induriti con rivestimento a base di cobalto.
Secondo un primo aspetto, una prima forma di realizzazione del presente trovato, assolutamente non limitativa, un fascio 7 di sensori a fibre ottiche 7’ è inserito all’interno di un condotto di ingresso 6 che in Figura 2 e 3 è trasversale all’otturatore 4 della valvola 10, ma che potrebbe avere una inclinazione più opportuna per massimizzare il raggio di curvatura delle fibre ottiche. Il fascio 7 di sensori a fibre ottiche 7’ raggiunge la superficie della piastra forata asportabile 1, quella affacciata all’otturatore 4, attraversando una apertura 20 della piastra forata asportabile 1 medesima. L’apertura 20 può essere più opportunamente sagomata e inclinata per massimizzare il raggio di curvatura delle fibre ottiche e ottenere assieme al condotto di ingresso 6 un percorso il più lineare possibile per le fibre ottiche. Attraversata l’apertura 20, le fibre raggiungono la bocca della piastra rimovibile 1, come mostrato in Fig.4, passando attraverso una apposita scanalatura intervallata di piastrine 12, dotate di appositi smussi 11’ per il passaggio delle fibre ottiche. La scanalatura è rivestita di materiale antierosione, sostenuto dalle piastrine stesse.
Secondo una ulteriore forma di realizzazione ugualmente non limitativa del presente trovato, il fascio di sensori 7 a fibre ottiche 7’ è inserito all’interno di un condotto di ingresso 8 trasversale rispetto alla parete 2 del corpo della valvola 10(Figure 5 e 6). Il fascio di sensori 7 a fibre ottiche 7’ raggiunge una piastra di supporto 1’ della piastra forata asportabile 1. Il fascio 7 arriva alla piastra di supporto 1’ attraverso una gola 9 della valvola stessa.
Le due forme di realizzazione possono essere alternative o complementari. E’ quindi possibile che sulla stessa valvola 10 venga monitorata l’erosione sia a livello della piastra forata asportabile 1 che a livello della piastra di supporto 1’.
In entrambe le forme di realizzazione, il fascio di fibre ottiche 7 correrà attorno alla piastra forata asportabile 1 e/o alla piastra di supporto 1’ e le singole fibre ottiche 7’ si inseriscono, come mostrato nel dettaglio G della Figura 4 sulla piastra forata asportabile 1 e sulla piastra di supporto 1’ seguendo la disposizione di particolari squadrette 11 disposte lungo il perimetro dell’area di passaggio delle piastre forate 1 ,1’ a cui sono saldate. Per permettere alle fibre ottiche 7’ di attraversare le squadrette 11, per potersi disporre lungo tutto il perimetro dell’area di passaggio del fluido, le squadrette 11 devono avere un apposito smusso 11’ dedicato al passaggio delle fibre 7’. Questo smusso 11’ non è presente nelle squadrette normalmente in commercio per il sostegno dell’antierosione. Una volta che il fascio di sensori 7 a fibre ottiche 7’ così come le singole fibre ottiche 7’ sono posizionati correttamente aderendo alle pareti delle squadrette 11, la piastra forata asportabile 1 e/o la piastra di supporto 1’ sono ricoperte dal rivestimento antierosione 3, sostenuto dalle squadrette 11, riempendo lo spazio tra esse.
Come mostrato nella Figura 7, il sistema di monitoraggio dell’erosione oggetto del presente trovato è applicato anche ai cicloni 20 di un impianto FCC. In tali cicloni 20, il fascio di sensori 7 a fibre ottiche 7’ è fatto passare attraverso l’intera lunghezza delle pareti 21 tra la lamiera di rivestimento esterna 22 e il rivestimento antierosione 3 interno. Il dettaglio della Sezione B-B mostra come le singole fibre ottiche 7’ sono uniformemente intervallate all’interno del rivestimento antierosione 3, laddove la struttura di supporto a maglia esagonale 18 (Figura 8) presenta delle asole 19 per il passaggio delle fibre ottiche 7’ stesse, asole normalmente non presenti nelle maglie esagonali per l’ancoraggio del materiale antierosione. Quanto detto è applicabile anche alle superfici di altri componenti quali il distributore dell’aria del rigeneratore e ugelli di iniezione della carica al reattore e in generale a qualsiasi superfice protetta da rivestimenti anti-erosione. Quanto detto è anche applicabile a altre varianti dei supporti per il materiale antiabrasivo, restando vero che le fibre ottiche correranno alla base di tali supporti aderenti alla superfice alla quale i supporti sono fissati, tipicamente saldati, per poi emergere ortogonalmente alla superfice da monitorare ortogonalmente ad essa. Preferibilmente i supporti per il materiale antiabrasivo dovranno essere dotati di opportune scanalature per consentire di fermare le fibre ottiche alla loro base di fissaggio e posizionarle correttamente prima dell’applicazione e dell’essicazione del materiale anti-abrasivo e/o refrattario.
In Figura 9 è mostrata una ulteriore forma di realizzazione del sistema di monitoraggio descritta dalle Figure 5 e 6, per mezzo della quale e grazie a fibre ottiche disposte lungo il profilo degli ancoraggi, tipicamente a forma di “V”, sempre presenti per sostenere il refrattario 2’ è possibile monitorare l’erosione anche nella porzione conica del corpo valvola 10 rivestita di refrattario 2’. A causa del fatto che il refrattario viene normalmente depositato per gettata, in questa particolare area sarà necessario che le fibre ottiche siano intubate su capillari opportunamente ancorati per evitare la rottura o lo spostamento delle fibre ottiche 7’ durante la gettata.
In tutte le configurazioni del sistema in oggetto, il particolare percorso scelto per le fibre ottiche fa sì che, nelle aree dove esse sono annegate nell’antierosione, o nel materiale refrattario, le fibre ottiche 7’ sono sempre aderenti ad almeno una superfice metallica o delle pareti o di un tubo. Questo garantisce una maggiore protezione meccanica, sia durante l’applicazione dell’antierosione 3 che del refrattario 2’, che durante il funzionamento. L’utilizzo di tubi capillari in leghe di acciaio nei quali fare scorrere le fibre ottiche e/o i fasci di fibre ottiche, anche dove queste sono aderenti a una superfice metallica, può essere comunque preso in considerazione per ottenere un ulteriore protezione meccanica oltre a quella offerta dalle pareti.
A causa delle alte temperature in gioco, tipicamente 760°C, potendo raggiungere fino a 900°C, in condizioni anomale, le fibre ottiche dovranno essere specificatamente progettate per queste temperature, ossia dovranno essere rivestite o protette.
Per proteggere meccanicamente la fibra ottica e per renderla immune alla dilatazione termica dei materiali che la fibra ottica attraversa, la fibra ottica deve essere installata all’interno di tubi capillari particolarmente sottili, ad esempio all’interno di un tubo ipodermico Gage size 24RW ID 0.31mm OD 0.56mm. La fibra ottica deve inoltre essere vincolata ad tale tubo esclusivamente in una piccola porzione vicino alla parte terminale nell’immediata prossimità della zona in cui si vuole monitorare l’erosione, mentre tutte le altre parti della fibra ottica dovranno essere libere di scorrere all’interno del capillare stesso. Per realizzare tale vincolo tra fibra e capillare può essere ad esempio utilizzata una colla ceramica a base di allumina come ad esempio AREMCO CERAMABOND 618-N-VFG.
Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, come mostrato nelle Figure 10-13, le fibre ottiche sono installate in modo parallelo lungo le superfici dei componenti di impianti FCC soggetti ad erosione quali valvole 10’ e cicloni 20’ da monitorare. Come mostrato nelle figure allegate, in particolare in Figura 10, è mostrata la sezione trasversale di una valvola 10’ di un impianto FCC. Attraverso almeno un condotto di ingresso 8’, 8’’, 8’’’ trasversale rispetto all’otturatore 4 della valvola 10’. Un singolo sensore a fibra ottica 7’ è fatto entrare e correre parallelamente attraverso la parete della valvola 10’ per poi uscire dal medesimo condotto di ingresso 8’, 8’’, 8’’’ da cui è fatta entrare. Analogamente, in Figura 11 è mostrato il posizionamento di un sensore a fibra ottica 7’ a livello della piastra forata asportabile 1. Il singolo sensore a fibra ottica 7’ si inserisce, come mostrato nel dettaglio M, sulla piastra forata asportabile 1 e sulla piastra di supporto 1’ seguendo la disposizione delle squadrette 11, attraverso un‘asola 11’.
A livello del ciclone 20’, come visibile in Fig. 11, il sensore a fibra ottica 7’ è inserito attraverso un condotto di ingresso 80 ed è fatto passare in modo parallelo attraverso l’intera lunghezza delle pareti 21 del ciclone 20’ medesimo.
Vantaggiosamente, secondo detto ulteriore aspetto del presente trovato, il sensore a fibra ottica 7’, come mostrato nel dettaglio di Fig. 12, è posizionato in modo parallelo con profondità costante all’interno del rivestimento antierosione 3. Detta profondità è mantenuta dalla struttura di supporto a maglia esagonale 18 la quale presenta dei fori 29, in posizione corrispondente a metà dell’altezza della maglia esagonale 18 stessa, nei quali il sensore a fibra ottica 7’ è fatto passare. In questo modo il sensore a fibra ottica 7’ risulterà annegato esattamente a metà altezza rispetto all’altezza totale del rivestimento antierosione 3. Un analizzatore collegato all’entrata e all’uscita della fibra ottica 7’ invia un segnale luminoso lungo la fibra ottica e la raccoglie dall’altro capo. La continuità del segnale dimostra che l’erosione non ha ancora raggiunto la soglia limite di erosione, mentre quando il segnale non arriva più è indice che la soglia limite di erosione è stata raggiunta o superata.
Vantaggiosamente, per tutti gli aspetti della presente invenzione, è impiegato un analizzatore della lunghezza di fibre ottiche a singola o a doppia porta, di tipo noto e pertanto non mostrato nelle figure, per la misura della lunghezza della fibra ottica (ad esempio del tipo OZ Optics-OFLM-1000). Detto strumento è in grado di misurare rapidamente, in modo accurato e affidabile la lunghezza delle fibre ottiche, per distanze fino a 500 m e nel caso si utilizzino fibre ottiche parallele esso è anche in grado di rilevare l’interruzione della fibra ottica, e misurare la lunghezza dei due lembi dopo che la fibra ottica viene interrotta, permettendo così di misurare l’ampiezza dell’area erosa. In alternativa, nel caso si utilizzino fibre ottiche parallele, per la rilevazione dell’interruzione della luce trasmessa attraverso la fibra ottica si potranno utilizzare delle fotocellule a fibra ottica come i sensori della famiglia SICK WLL180T.
Anche se almeno una realizzazione esemplificativa è stata presentata nella descrizione sommaria ed in quella dettagliata, deve essere compreso che esiste un grande numero di varianti rientranti nell’ambito di protezione dell’invenzione. Inoltre, deve essere inteso che la realizzazione o le realizzazioni presentate sono solamente esempi che non intendono limitare in alcun modo l’ambito di tutela dell’invenzione o la sua applicazione o le sue configurazioni. Piuttosto, la descrizione sommaria e quella dettagliata forniscono al tecnico esperto del settore una conveniente guida per implementare almeno una realizzazione esemplificativa, essendo ben chiaro che numerose varianti possono essere apportate nella funzione e nell’assemblaggio degli elementi quivi descritti, senza fuoriuscire dall’ambito di protezione dell’invenzione come stabilito dalle rivendicazioni allegate e dai loro equivalenti tecnico-legali.

Claims (19)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto provvisto di catalizzatore fluidizzato comprendente: - almeno una valvola (10, 10’), - almeno un ciclone (20, 20’), laddove almeno detta valvola (10, 10’) e detto ciclone (20, 20’) sono esposti all’erosione, il sistema comprendente inoltre - un apparato per il monitoraggio dell’erosione comprendente almeno un sensore a fibre ottiche (7’) e una unità di analisi, detto sistema essendo caratterizzato dal fatto che l’almeno un sensore a fibre ottiche (7’) è posizionato all’interno di una parete sottoposta ad usura per erosione in modo tale da terminare immediatamente sotto la superfice della parete stessa appartenente ai componenti (10, 10’, 20, 20’) da monitorare e la profondità dell’erosione è misurata mediante la luce riflessa dal sensore a fibre ottiche (7’) stessa.
  2. 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, laddove l’almeno un sensore a fibre ottiche (7’) è un fascio (7) di sensori a fibre ottiche posizionati in modo ortogonale rispetto alla parete sottoposta ad usura per erosione da monitorare e la profondità dell’erosione della parete è determinata dalla variazione della lunghezza del fascio (7) di sensori a fibre ottiche medesimo.
  3. 3. Impianto secondo la rivendicazione 2, laddove detto fascio (7) di sensori a fibre ottiche (7’) perviene alla parete sottoposta ad usura per erosione, attraversando apposite cavità (11’, 19) di strutture di sostegno (11, 18) del rivestimento antierosione (3) della parete medesima.
  4. 4. Impianto secondo la rivendicazione 2 o 3, laddove detto fascio (7) di sensori a fibre ottiche (7’) è inserito all’interno di un condotto di ingresso (6) trasversale all’otturatore (4) di una valvola (10) e raggiunge una superficie di una piastra forata asportabile (1) affacciata all’otturatore (4), attraversando una apertura (20) della piastra forata asportabile (1) stessa.
  5. 5. Impianto secondo la rivendicazione 2 o 3, laddove detto fascio di sensori (7) a fibre ottiche (7’) è inserito all’interno di un condotto di ingresso (8) trasversale rispetto ad una parete (2) del corpo della valvola (10) e raggiunge una piastra di supporto (1’) della piastra forata asportabile (1) della valvola (10).
  6. 6. Impianto secondo la rivendicazione 4 o 5, laddove detta piastra forata asportabile (1) e/o detta piastra di supporto (1’) sono ricoperte dal rivestimento antierosione (3) sostenuto da squadrette metalliche (11) al quale il rivestimento antierosione (3) è ancorato, e laddove su dette squadrette (11) sono ricavati appositi smussi (11’) per permettere il passaggio dei sensori a fibre ottiche (7’).
  7. 7. Impianto secondo la rivendicazione 5 o 6, laddove detto fascio (7) di sensori a fibre ottiche (7’) arriva alla piastra di supporto (1’) attraverso una gola (9) della valvola (10).
  8. 8. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 2 a 7, laddove detto fascio (7) di sensori a fibre ottiche (7’) è posizionato attorno alla piastra forata asportabile (1) e/o attorno alla piastra di supporto (1’) e i singoli sensori a fibre ottiche (7’) seguono la disposizione delle squadrette (11) che sono uniformemente intervallate lungo il perimetro della piastra forata asportabile (1) e/o della piastra di supporto (1’).
  9. 9. Impianto secondo la rivendicazione 2, laddove il fascio di sensori (7) a fibre ottiche (7’) in un ciclone (20) o in un distributore dell’aria di un rigeneratore o in un ugello di iniezione della carica di un reattore è fatto passare attraverso l’intera lunghezza delle pareti (21) del ciclone (20) o del distributore o dell’ugello stesso, tra una lamiera di rivestimento esterna (22) e il rivestimento antierosione (3) interno.
  10. 10. Impianto secondo la rivendicazione 9, laddove dette fibre ottiche (7’) sono uniformemente intervallate all’interno del rivestimento antierosione (3) e una struttura di sostegno a maglia esagonale (18) presenta delle asole (19) per il passaggio delle fibre ottiche (7’) stesse.
  11. 11. Impianto secondo la rivendicazione 1, laddove l’almeno un sensore a fibre ottiche (7’) è posizionato parallelamente alla parete da monitorare sottoposta ad usura per erosione, a una profondità nota che costituisce la soglia limite da monitorare e il superamento della soglia limite è determinato dall’interruzione della luce trasmessa dal sensore a fibra ottica.
  12. 12. Impianto secondo la rivendicazione 11, laddove l’almeno un sensore a fibre ottiche (7’) perviene alla parete sottoposta ad usura per erosione, attraversando apposite cavità (29) di strutture di sostegno (11, 18) di rivestimenti antierosione (3) della parete medesima.
  13. 13. Impianto secondo la rivendicazione 11 o 12, laddove l’almeno un sensore a fibre ottiche (7’) è inserito all’interno di almeno un condotto di ingresso (8’, 8’’, 8’’’) trasversale all’otturatore (4) di una valvola (10’) attraverso il quale raggiunge la parete da monitorare e fuoriesce dal medesimo condotto di ingresso (8’, 8’’, 8’’’).
  14. 14. Impianto secondo la rivendicazione 11 o 12, laddove la singola fibra ottica (7’) si inserisce, sulla piastra forata asportabile (1) e sulla piastra di supporto (1’) della valvola (10’) seguendo la disposizione delle squadrette (11), attraverso un‘asola (11’).
  15. 15. Impianto secondo la rivendicazione 11 o 12, laddove una singola fibra ottica (7’) in un ciclone (20’) o in un distributore dell’aria di un rigeneratore o in un ugello di iniezione della carica di un reattore è inserito all’interno di un condotto di ingresso (80) trasversale alla parete (21) attraverso il quale raggiunge la parete da monitorare del ciclone (20’) o del distributore o dell’ugello, e fuoriesce dal medesimo condotto di ingresso (80).
  16. 16. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, laddove l’almeno un sensore a fibre ottiche (7’) è uniformemente distribuito all’interno del rivestimento antierosione (3) e una struttura di sostegno a maglia esagonale (18) presenta dei fori (29) per il passaggio del sensore a fibre ottiche (7’) medesimo.
  17. 17. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, laddove detta unità di analisi della lunghezza dell’almeno un sensore a fibra ottica (7’) è un analizzatore della lunghezza di fibre ottiche a singola o a doppia porta.
  18. 18. Impianto secondo la rivendicazione 11, laddove detta unità di analisi è una fotocellula a fibra ottica.
  19. 19 . Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti laddove detto almeno un sensore a fibre ottiche (7’) è inserito in uno o più capillari di acciaio aventi funzione di protezione e/o infilaggio.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050018945A1 (en) * 1994-11-29 2005-01-27 Dunphy James R. Optical fiber bragg grating coating removal detection
US20070019898A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Chimenti Robert J Fiber optic, strain-tuned, material alteration sensor
WO2019077467A1 (en) 2017-10-17 2019-04-25 REMOSA S.r.l. EROSION MONITORING SYSTEM FOR CATALYTIC CRACKING FACILITY ELEMENTS ON FLUIDIZED BED

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4446892A (en) * 1979-09-05 1984-05-08 Maxwell Ag Method and apparatus for monitoring lengths of hose
US4336415A (en) * 1980-05-16 1982-06-22 Walling John B Flexible production tubing
US4849668A (en) * 1987-05-19 1989-07-18 Massachusetts Institute Of Technology Embedded piezoelectric structure and control
US4859024A (en) * 1988-03-10 1989-08-22 Pirelli Cable Corporation Optical fiber cable with tampering detecting means
US5209136A (en) * 1990-03-15 1993-05-11 Conoco Inc. Composite rod-stiffened pressurized cable
US6004639A (en) * 1997-10-10 1999-12-21 Fiberspar Spoolable Products, Inc. Composite spoolable tube with sensor
FR2809810A1 (fr) * 2000-06-06 2001-12-07 Bp Chemicals Snc Dispositif et procede pour mesurer la temperature des parois d'un equipement
US7820445B2 (en) * 2004-04-22 2010-10-26 Velocys Fluidization and solids processing in microchannel devices
CA2871053C (en) * 2012-05-03 2019-01-08 Exxonmobil Research And Engineering Company Method and system for detecting coking in refinery equipment using optical sensing networks
US9354183B2 (en) * 2012-05-03 2016-05-31 Exxonmobil Research And Engineering Company Method to optimize run lengths and product quality in coking processes and system for performing the same
US11042170B2 (en) * 2018-07-24 2021-06-22 Uop Llc Process and apparatus for reducing pressure in a flue gas stream

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050018945A1 (en) * 1994-11-29 2005-01-27 Dunphy James R. Optical fiber bragg grating coating removal detection
US20070019898A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Chimenti Robert J Fiber optic, strain-tuned, material alteration sensor
WO2019077467A1 (en) 2017-10-17 2019-04-25 REMOSA S.r.l. EROSION MONITORING SYSTEM FOR CATALYTIC CRACKING FACILITY ELEMENTS ON FLUIDIZED BED

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KANOPOULOS PATRICK ET AL: "Note: A concrete erosion sensor based on a chirped fibre optic Bragg grating", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, AIP, MELVILLE, NY, US, vol. 86, no. 12, 18 December 2015 (2015-12-18), XP012211128, ISSN: 0034-6748, [retrieved on 19010101], DOI: 10.1063/1.4938177 *
PETER BLASER ET AL: "Use of Computational Modeling for FCC Reactor Cyclone Erosion Reduction at the Marathon Petroleum Catlettsburg Refinery", THE 14TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON FLUIDIZATION - FROM FUNDAMENTALS TO PRODUCTS - ECI SYMPOSIUM SERIES, 1 January 2013 (2013-01-01), XP055478805 *

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