一種催化裂化霧化進料噴嘴的製作方法

2023-10-09 14:48:24 2

專利名稱：一種催化裂化霧化進料噴嘴的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及在不存在氫的情況下，烴油的催化裂化領域，特別涉及一種催化裂化霧化進料噴嘴。
背景技術：
在催化裂化加工過程中，進料噴嘴性能的優劣對裂化反應、產品分布起著重要作用。霧化良好的進料與高溫再生催化劑短時間接觸，使進料氣化速度快、反應迅速、催化劑上液體攜帶量降低，提高輕質油收率、降低焦炭產率、改善產品分布、防止過度裂化，消除提升管反應器內的結焦現象，帶來可觀的經濟效益。因此，國內外相關研究機構一直在不斷開發和推出新型高效的催化裂化進料噴嘴，以適應催化裂化技術發展的需要並獲取更大的經濟效益。目前國內外使用的催化裂化進料噴嘴大體分為以下幾類第一類是在喉管式噴嘴基礎上改進而成的，其特點是利用收斂-擴張形喉道儘量提高氣體流速和氣液兩相速度差以增加霧化強度，參見CN2069757U，；第二類是US4434049介紹的靶式噴嘴，其原理是進料油在高壓差作用下形成高速射流撞擊金屬靶，再與橫向氣流作用進行第一次霧化，形成氣液兩相霧化流，最後在噴頭噴口處加速，實現二次霧化。該噴嘴霧化強度高，但需要很高的進料壓力和較多的霧化蒸汽，因而能耗較高，增加了生產成本和設備改造的投資；第三類是CN2054461U介紹的雙喉道內混合式進料噴嘴；第四類是CN2356752Y介紹的雙流體離心式噴嘴，其中採用了兩相旋流器。以上各類噴嘴存在的缺點是這些噴嘴均採用扁平噴口，也有採用雙矩形噴口的，如CN93213297. 9。扁平噴口在流量大時形成的射流層密度大，不利於催化劑的穿透，因此也不利於原料和催化劑的充分接觸。雙矩形噴口，平行排列的相鄰兩噴口，噴出兩排平行液霧，由於液霧間由於相對速度小，會發生小液滴聚集，影響霧化效果，不利於液滴的快速氣化、反應；同時，由於片狀射流之間存在真空效應，催化劑顆粒在狹縫開口之間的間隙高速運動，穿過這些間隙可能發生侵蝕。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種催化裂化霧化進料噴嘴，以解決現有的催化裂化進料噴嘴採用扁平噴口在流量大時形成的射流層密度大，不利於催化劑的穿透；採用雙矩形噴口時，平行排列的相鄰兩噴口，噴出兩排平行液霧，由於液霧間由於相對速度小，會發生小液滴聚集，影響霧化效果以及片狀射流之間存在真空效應，催化劑顆粒在狹縫開口之間的間隙高速運動，穿過這些間隙可能發生侵蝕等問題。本實用新型一種催化裂化霧化進料噴嘴，包括嘴體5、進料管10、霧化蒸汽入口11、擴散段3、喉口段4、收縮段6和預混段7，嘴體5的出口端設有噴頭2，噴頭2上設有噴口 I，其特徵在於T型構件16—端嵌入噴口 I內，另一端與隔板15相連。所述的嘴體5的另一端與旋流段錐管8和旋流段圓管9連接，且同軸；[0008]所述的進料管10設置在旋流段圓管9的切線方向上，旋流段圓管9的端部設有封蓋12，封蓋12與蒸汽入口管11連接，蒸汽入口 11位於封蓋12的外側。所述的嘴體5和噴頭2的內部形成混合腔14。所述的擴散段3和收縮段8的橫截面形狀為錐形，預混段9的橫截面形狀為圓柱形，喉口段6的橫截面為兩個半圓柱形。所述的旋流段圓管9和旋流段錐管8內部形成旋流腔13。所述的進料管10的軸心線與嘴體5軸心線的夾角S為30 90度，旋流段錐管8的錐角e為30 130度，旋流段圓管9的內徑與嘴體5的內徑之比為I. I 2. 5。嘴體5內部的擴散段3和收縮段6為錐體，擴散段3和收縮段6 與噴嘴軸心線的夾角a和@均為5 90度，喉口段4長徑之比為0. 5 4. O。與現有技術相比，本實用新型一種催化裂化霧化進料噴嘴，具有如下的有益效果由於在噴嘴內部採用了擴散段3、喉口段4、收縮段6、預混段7和T型構件16，在噴嘴內部形成旋流腔13，在本實用新型在操作過程中，原料經進料管沿旋流段圓管的切向注入旋流腔，使其在進料管出口處的湍動和擾動程度減弱，動能損耗降低。進料在旋流腔內進行旋轉流動，在旋流段錐管處加速後進入混合腔，並與蒸汽入口進入的霧化蒸汽混合。進料在離心力的作用下被展成薄膜，增大了液體的表面積，進一步降低了液體的粘性和表面張力；同時，原料在湍流脈動產生的瞬時隨機剪切力作用下破碎。另外，旋轉運動使進料在混合腔內的運動軌跡延長，增加了與霧化蒸汽的混合時間，提高了水蒸汽的利用率和霧化效果。在喉口段，由於隔板的作用使物流被分為兩部分，同時增大了液膜的面積，降低了液膜的厚度，使霧化更有利。最後氣液兩相霧化流在環形噴口處加速，然後由噴口噴出，將原料霧化成均勻細小的液滴。經環形噴口噴出的射流層密度小，有利於催化劑的穿透，可提高原料與催化劑的接觸面積，從而改善催化裂化裝置的反應狀況，提高裝置的輕質油產率並降低生焦量。同時，也可以避免雙矩形噴口，催化劑顆粒在狹縫開口之間的間隙高速運動可能發生的侵蝕等問題。本實用新型催化裂化霧化進料技術經測試表明，進料霧化粒徑，即索太爾直徑一般在55微米左右，噴口處的噴射速度一般為60米/秒左右。霧化均勻，均勻指數可以達到3以上。並且，只需使用較低的進料壓力，一般為0. 3 0. 6MPa和較少的霧化蒸汽，霧化蒸汽用量一般為進料量的3 6重量％，即可得到很好的霧化效果，這樣就降低了噴嘴的能耗。此外，前述霧化蒸汽與進料在混合腔內的混合霧化方式，當進料量有所增減變化時，油汽兩相流的體積流量變化相對較小，不會明顯影響霧化質量，因而使本實用新型的操作彈性好、可靠性高。本實用新型還具有結構簡單、使用方便、易於推廣的優點。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。附圖和具體實施方式
並不限制本實用新型要求保護的範圍。

圖I是本實用新型催化裂化霧化進料噴嘴沿軸向的剖視圖。圖2是本實用新型催化裂化霧化進料噴嘴的噴口示意圖。圖3是圖I中的A-A旋轉剖視圖。[0020]其中1.噴口，2.噴頭，3.擴散段，4.喉口段，5.嘴體，6.收縮段，7.預混段，8.旋流段錐管，9.旋流段圓管，10.進料管，11.霧化蒸汽入口、12.封蓋，13.旋流腔，14.混合腔，15.隔板，16. T型構件。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型一種催化裂化霧化進料噴嘴沿軸向的剖視圖，一種催化裂化霧化進料噴嘴，包括嘴體5、進料管10、霧化蒸汽入口 11、擴散段3、喉口段4、收縮段6和預混段7，嘴體5的出口端設有噴頭2，噴頭2上設有噴口 1，T型構件16 —端嵌入噴口 I內，另一端與隔板15相連。嘴體5的另一端與旋流段錐管8和旋流段圓管9連接，且同軸；進料管10設置在旋流段圓管9的切線方向上，旋流段圓管9的端部設有封蓋12，封蓋12與蒸汽入口管11連接，蒸汽入口 11位於封蓋12的外側，嘴體5和噴頭2的內部形成混合腔，進料管10的軸心線與嘴體5軸心線的夾角5為50度，旋流段錐管8的錐角0為80度，旋流段圓管9的內 徑與嘴體5的內徑之比為I. 5。嘴體5內部的擴散段3和收縮段6為錐體，擴散段3和收縮段6與噴嘴軸心線的夾角a和P均為60度，喉口段4長徑之比為2. 5。本實用新型各部件的連接，一般均是採用焊接。圖2為本實用新型一種催化裂化霧化進料噴嘴的噴口示意圖。圖3為一種催化裂化霧化進料噴嘴進料管10和霧化蒸汽入口 11的剖視圖。下面以附圖所示噴嘴為例說明本實用新型的操作過程。原料(各種催化裂化原料油，例如蠟油、常壓渣油、減壓渣油等)經進料管10沿旋流段圓管9的切向注入旋流腔13，在旋流腔13內進行旋轉流動，並在旋流段錐管8處進入混合腔14，進料受到蒸汽的作用，在混合腔14內形成高強度湍流場，在離心力的作用下被展成薄膜；霧化蒸汽(一般為250 400°C的過熱水蒸汽)從霧化蒸汽入口 11進入，經過旋流腔進入混合腔14，由於湍流脈動產生的瞬時隨機剪切力作用下使原料破碎；物料在喉口段4加速，利用氣液兩相之間的速度差將進料破碎成很小的液滴，形成氣液兩相霧化流，實現原料的霧化。氣液兩相霧化流最後在噴口處加速，然後由噴口噴出，由於壓力降低，氣液兩相霧化流中的霧化蒸汽膨脹，使進料液滴進一步破碎，實現原料的最終霧化。霧化後的進料繼而進入提升管反應器進行反應。本實用新型的催化裂化霧化進料技術，進料霧化粒徑(索太爾直徑)一般在55微米左右，噴口 I處的噴射速度一般為60米/秒左右，霧化均勻指數一般可以達到3以上。進料壓力一般為0. 3 0. 6MPa，水蒸汽用量一般為進料量的3 6重量％。
權利要求1.一種催化裂化霧化進料噴嘴，包括嘴體(5)、進料管(10)、霧化蒸汽入口(11)、擴散段(3)、喉口段(4)、收縮段(6)和預混段(7)，嘴體(5)的出口端設有噴頭(2)，噴頭⑵上設有噴口(I)，其特徵在於T型構件(16) —端嵌入噴口(I)內，另一端與隔板(15)相連。
2.依照權利要求I所述的一種催化裂化霧化進料噴嘴，其特徵在於所述的嘴體(5)的另一端與旋流段錐管(8) —端連接，旋流段錐管(8)另一端與旋流段圓管(9) 一端連接，且同軸。
3.依照權利要求I所述的一種催化裂化霧化進料噴嘴，其特徵在於所述的旋流段圓管(9)另一端設置有封蓋(12)，封蓋(12)與蒸汽入口管(11)連接。
4.依照權利要求I所述的一種催化裂化霧化進料噴嘴，其特徵在於所述的進料管(10)設置在旋流段圓管(9)的切線方向上，進料管(10)的軸心線與嘴體(5)軸心線的夾角δ為30 90度。
5.依照權利要求I所述的一種催化裂化霧化進料噴嘴，其特徵在於所述的擴散段(3)和收縮段(8)的橫截面形狀為錐形，預混段(9)的橫截面形狀為圓柱形，喉口段(6)的橫截面為兩個半圓柱形。
6.依照權利要求I所述的一種催化裂化霧化進料噴嘴，其特徵在於所述的旋流段錐管⑶的錐角Θ為30 130度。
7.依照權利要求I所述的一種催化裂化霧化進料噴嘴，其特徵在於所述的旋流段圓管(9)的內徑與嘴體(5)的內徑之比為I. I 2. 5。
8.依照權利要求I所述的一種催化裂化霧化進料噴嘴，其特徵在於所述的嘴體(5)內部的擴散段(3)和收縮段￠)為錐體，擴散段(3)和收縮段￠)與噴嘴軸心線的夾角α和β均為5 90度。
9.依照權利要求I所述的一種催化裂化霧化進料噴嘴，其特徵在於所述的喉口段(4)長徑之比為O. 5 4. O。
專利摘要本實用新型公開了一種催化裂化霧化進料噴嘴，包括嘴體(5)、進料管(10)、霧化蒸汽入口(11)、擴散段(3)、喉口段(4)、收縮段(6)和預混段(7)，嘴體(5)的出口端設有噴頭(2)，噴頭(2)上設有噴口(1)，T型構件(16)一端嵌入噴口(1內，另一端與隔板(15)相連，該霧化進料噴嘴霧化均勻，進料壓力低和霧化蒸汽少。
文檔編號B05B7/04GK202530045SQ20122014476
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者侯玉蘭, 劉丹, 葉安道, 王紹才, 王長嶺, 翁甲壯, 蘇秦豫, 黃文水 申請人:中國石化集團洛陽石油化工工程公司, 中國石油化工股份有限公司