一種重油霧化噴嘴的製作方法

2023-09-09 18:20:40 1

專利名稱：一種重油霧化噴嘴的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種重油霧化噴嘴。
背景技術：
在煉油設備中，進料噴嘴的作用是將裝置的原料油霧化成細小的液滴噴入反應器，與固體顆粒熱載體相接觸，升溫並發生反應。噴嘴霧化效果的好壞直接影響著重油裂解效果，針對工業裝置重油霧化噴嘴已開發出各種結構型式的噴嘴。工業催化裂化裝置的噴嘴在裝置上不深入催化劑床層內，而這些噴嘴在設計成進行重油加工量為2-10kg/h時的結構，進行中型裝置實驗時，由於實驗裝置較小的緣故，重油噴嘴一般從裝置底部伸進床層與高溫催化劑接觸，而非將噴嘴裝在裝置的側壁上，避免重油噴到反應器器壁上。在中型連續裝置內，噴嘴伸進反應器床層有一段距離，由於重油粘度高，重油在蒸汽夾帶流動時，部分重油貼壁流動，長時間下去由於噴嘴外壁接觸高溫催化劑易造成重油溫度升高發生結焦 現象，進而堵塞噴嘴，導致裝置無法運轉下去。在重油中型實驗裝置內，尤其在加工高粘度劣質重油時，保證噴嘴不結焦堵塞顯得尤其重要。對於需要將噴嘴伸進流化床床層的重油加工工藝，也要求對噴嘴入口段進行保護，以防止噴嘴與高溫催化劑接觸造成噴嘴內流體溫度升高而結焦。因此，開發一種適合重油催化裂化/裂解的噴嘴具有重要的意義。

實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現有的重油霧化噴嘴容易造成結焦堵塞的缺陷，提供一種改進的重油霧化噴嘴。本實用新型提供了一種重油霧化噴嘴，其中，所述重油霧化噴嘴包括噴射管和套管，沿著所述噴射管內的物流流向，所述噴射管依次包括混合段、輸送段和噴頭，所述混合段的內徑大於所述輸送段的內徑，所述輸送段和所述噴頭容納在所述套管內，並且所述套管的內壁與所述輸送段和所述噴頭的外壁之間具有間隙，所述混合段設置有蒸汽入口和重油入口，所述噴頭的側部和頂部均設置有開口，所述套管的側部設置有蒸汽入口，所述套管的頂部設置有噴嘴開口。優選地，所述噴射管還包括縮徑段，所述縮徑段設置在所述混合段和所述輸送段之間。優選地，所述混合段內設置有分散裝置，所述分散裝置將所述混合段分成兩個相互連通的區域。所述分散裝置優選為旋流噴頭。對於所述旋流噴頭，所述旋流噴頭的中部優選設置有拉瓦爾孔，所述旋流噴頭的側部優選設置有螺旋凹槽。更優選地，在所述混合段內，所述分散裝置靠近所述輸送段的一端。在所述噴射管中，所述混合段的內徑與所述輸送段的內徑之比優選為2-20 :1。對於所述噴頭，沿著所述噴射管內的物流流向，所述噴頭優選依次包括擴徑區域和縮徑區域，噴頭側部的開口優選設置在所述擴徑區域的側壁上。更優選地，沿著所述噴射管內的物流流向，所述擴徑區域的高度佔所述噴頭的總高度的30-60%。 更優選地，沿著所述噴射管內的物流流向，所述套管的頂部為縮徑段，而且所述縮徑區域的側壁與所述套管的頂部的側壁平行。根據本實用新型的所述重油霧化噴嘴，在使用的過程中，通過套管側部的蒸汽入口注入的蒸汽可以對噴射管的輸送段和噴頭內的重油起保護作用，從而能夠防止重油溫度升聞而發生結焦。而且，根據本實用新型的所述重油霧化噴嘴能夠改善重油霧化效果，使得噴出的霧滴更加細小和均勻，其工作原理是通過套管側部的蒸汽入口注入的一部分蒸汽可以經由噴頭側部的開口進入噴頭，對其中的油氣混合物進行衝擊，同時另一部分蒸汽在設置於套管頂部的噴嘴開口處對通過噴頭頂部的開口噴出的油氣混合物進行進一步衝擊，使得重油的液滴經過兩次衝擊之後顯著變小；而且，在所述噴射管內，蒸汽和重油的混合物由大直 徑的混合段進入小直徑的輸送段，使得蒸汽和重油的油氣混合物的壓力增大，接著油氣混合物通過設置於套管頂部的噴嘴開口噴出，油氣混合物的壓力突然降低，體積突然膨脹，重油的液滴會發生破裂，從而產生細小且均勻的霧滴。本實用新型的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式
部分予以詳細說明。

附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用於解釋本實用新型，但並不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖I是本實用新型的重油霧化噴嘴的結構示意圖；圖2是本實用新型的重油霧化噴嘴的一種優選實施方式的結構示意圖；圖3是本實用新型的重油霧化噴嘴的頂部的局部示意圖。附圖標記說明I噴射管 2套管3分散裝置 11混合段12輸送段 13噴頭 14蒸汽入口 15重油入口16開口 17開口 18縮徑段 19擴徑區域20縮徑區域31拉瓦爾孔32螺旋凹槽
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。在本實用新型中，在未作相反說明的情況下，「底部」、「頂部」和「側部」均是基於噴射管內的物流流向而言的，其中，「底部」是指沿著噴射管內的物流流向的上遊的端部，「頂部」是指沿著噴射管內的物流流向的下遊的端部，「側部」是指頂部和底部之間的部分。如圖I和2所示，本實用新型的重油霧化噴嘴包括噴射管I和套管2，沿著所述噴射管I內的物流流向，所述噴射管I依次包括混合段11、輸送段12和噴頭13，所述混合段11的內徑大於所述輸送段12的內徑，所述輸送段12和所述噴頭13容納在所述套管2內，並且所述套管2的內壁與所述輸送段12和所述噴頭13的外壁之間具有間隙，所述混合段11設置有蒸汽入口 14和重油入口 15，所述噴頭13的側部設置有開口 16，所述噴頭13的頂部設置有開口 17，所述套管2的側部設置有蒸汽入口 21，所述套管2的頂部設置有噴嘴開Π 22。在所述重油霧化噴嘴中，通過使所述混合段11的內徑大於所述輸送段12的內徑，使得來自所述混合段11的重油和蒸汽的油氣混合物在進入所述輸送段12之後，壓力和流動速度會增大，從而能夠促使油氣混合物中的重油和蒸汽均勻混合。在優選情況下，所述混合段11的內徑與所述輸送段12的內徑之比為2-20 :1，更優選為2-10 :1。在所述重油霧化噴嘴中，對於所述混合段11和所述輸送段12的連接，例如可以如圖I所示，直接將所述混合段11與所述輸送段12連接。然而，在這種情況下，所述混合段11與所述輸送段12的連接處存在死角，重油在該死角處會發生聚集。因此，為了避免重油在混合段11內的聚集，優選地，如圖2所示，在所述混合段11和所述輸送段12之間設置縮徑段18。所述縮徑段18的高度(也即所述混合段11的頂部到所述輸送段12的底部之間的距離)與所述混合段11的內徑之比可以為I :0. 1-10，優選為I :0. 5-5。當所述混合段11和所述輸送段12之間設置有縮徑段18時，所述套管的底端優選 固定連接在所述縮徑段18的外壁上，所述固定連接的方式例如可以為焊接。在所述重油霧化噴嘴中，為了促使重油和蒸汽的油氣混合物均勻混合，從而進一步改善霧化效果，所述混合段11內優選設置有分散裝置3，所述分散裝置3將所述混合段11分成兩個相互連通的區域。在優選情況下，所述分散裝置3旋流噴頭。更優選地，所述旋流噴頭的中部設置有拉瓦爾孔31，所述旋流噴頭的側部設置有螺旋凹槽32。所述旋流噴頭的中部是指在所述旋流噴頭中與所述噴射管I的中心軸線(沿著所述噴射管I內的物流流向)平行或重疊的中心軸線周圍的部分。當所述旋流噴頭的中部設置有拉瓦爾孔31且所述旋流噴頭的側部設置有螺旋凹槽32時，所述拉瓦爾孔31和所述螺旋凹槽32可有效地將液體重油形成液膜，通過蒸汽入口 14注入的高速蒸汽可以將液膜撕裂成液柱和/或液滴，從而使重油與蒸汽均勻混合。在所述旋流噴頭中，所述螺旋凹槽32的條數可以為2-6。所述拉瓦爾孔31的大小可以由重油的處理量決定。優選地，所述拉瓦爾孔31的最小孔徑與所述混合段11的內徑之比為I :5-100，更優選為I :10-50 ;所述拉瓦爾孔31的最大孔徑與所述混合段11的內徑之比為I :1. 5-10，更優選為I :2-5。進一步優選地，在所述混合段11內，所述分散裝置3靠近所述輸送段12的一端。更優選地，所述分散裝置3到所述混合段11的底部的距離佔所述混合段11的總高度(即所述混合段11從底部到頂部的距離)的50-80%。在所述重油霧化噴嘴中，所述輸送段12和噴頭13容納在所述套管2內。所述輸送段12的外徑與所述套管2的內徑之比可以為I :1. 1-2，優選為I :1. 1-1. 5。如圖1-3所示，對於所述噴頭13，沿著所述噴射管I內的物流流向，所述噴頭13優選依次包括擴徑區域19和縮徑區域20，噴頭13側部的開口 16設置在所述擴徑區域19的側壁上。在這種情況下，來自所述輸送段12的油氣混合物先在所述擴徑區域19內進行減壓和降速，再在所述縮徑區域20內進行加壓和加速，可以提高重油與蒸汽的速度差，從而促使重油與蒸汽均勻混合和霧化。為了進一步促使重油均勻霧化，噴頭13側部的開口 16優選為多個，更優選為2-20個，進一步優選為3-15個。當噴頭13側部的開口 16為多個時，噴頭13側部的開口 16優選均勻分布在所述擴徑區域19的側壁的四周。所述擴徑區域19的高度(即沿著所述噴射管I內的物流流向從所述擴徑區域19的上遊端到下遊端之間的距離)優選佔所述噴頭13的總高度(即沿著所述噴射管I內的物流流向從所述噴頭13的上遊端到噴頭13頂部的開口 17之間的距離)的10-80%，更優選為30-60%。進一步地，如圖3所示，所述擴徑區域19的側壁與水平方向的夾角β可以為1-45°，優選為10-45°。如圖3所示，沿著所述噴射管I內的物流流向，所述套管2的頂部優選為縮徑段。該縮徑段可以提高由蒸汽入口 21注入的蒸汽流的速度，使得該蒸汽流以較高的速度衝擊通過噴頭13頂部的開口 17噴出的油氣混合物，從而能夠進一步改善重油的霧化效果，並提高重油與蒸汽的混合均勻性。更進一步優選地，所述縮徑區域20的側壁與所述套管2的頂部的側壁平行。所述套管2的頂部的縮徑區域20的側壁與水平方向的夾角α可以為10-70。，優選為20-70°，更優選為30-60°。根據本實用新型的所述重油霧化噴嘴，在一種優選實施方式中，如圖I所示，所述重油霧化噴嘴包括噴射管I和套管2，沿著所述噴射管I內的物流流向，所述噴射管I依次包括混合段11、輸送段12和噴頭13，所述混合段11的內徑大於所述輸送段12的內徑。所述混合段11內設置有旋流噴頭3，所述旋流噴頭3的中部設置有拉瓦爾孔31，所述旋流噴 頭3的側部設置有螺旋凹槽32，所述旋流噴頭3靠近所述輸送段12的一端。所述輸送段12與所述混合段11直接連接，所述套管2的底端與所述混合段11的頂部的外壁焊接。所述混合段11設置有蒸汽入口 14和重油入口 15。所述輸送段12和所述噴頭13容納在所述套管2內，並且所述套管2的內壁與所述輸送段12和所述噴頭13的外壁之間具有間隙。所述噴頭13的側部設置有開口 16，所述噴頭13的頂部設置有開口 17。沿著所述噴射管I內的物流方向，所述噴頭13依次包括擴徑區域19和縮徑區域20，噴頭13側部開口 16設置在所述擴徑區域17的側壁上，所述套管2的頂部為縮徑段。在該優選實施方式中，在所述重油霧化噴嘴使用的過程中，重油以較低的速度由重油入口 15注入所述混合段11，蒸汽以較高的速度由蒸汽入口 14注入所述混合段11，所述拉瓦爾孔31和所述螺旋凹槽32可有效地將重油形成液膜，高速蒸汽可以將液膜撕裂成液柱/液滴。接著，重油和蒸汽的油氣混合物進入所述輸送段12，由於輸送段12的內徑相對較小，油氣混合物的壓力和流速增大，使得液柱/液滴撕碎成細小的液滴。同時，通過蒸汽入口 21注入蒸汽，蒸汽通過噴頭側部的開口16進入所述噴頭13，對來自輸送段12的油氣混合物進行衝擊；而且，來自輸送段12的油氣混合物通過依次經過擴徑區域和縮徑區域，能夠提高重油與蒸汽的速度差，從而促使液柱/液滴進行破碎，使得重油與蒸汽均勻混合和霧化。然後，油氣混合物通過噴頭13頂部的開口 17噴出，與由蒸汽入口 21注入的蒸汽流匯集，並通過噴嘴開口 22噴出。在一種更優選實施方式中，如圖2所示，所述重油霧化噴嘴還包括縮徑段18，所述縮徑段18設置在所述混合段11和所述輸送段12之間；所述套管2的底端與所述縮徑段18的外壁焊接。以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。[0040]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。·
權利要求1.一種重油霧化噴嘴，其特徵在於，所述重油霧化噴嘴包括噴射管(I)和套管(2)，沿著所述噴射管(I)內的物流流向，所述噴射管(I)依次包括混合段(11 )、輸送段(12 )和噴頭(13)，所述混合段(11)的內徑大於所述輸送段(12)的內徑，所述輸送段(12)和所述噴頭(13)容納在所述套管(2)內，並且所述套管(2)的內壁與所述輸送段(12)和所述噴頭(13)的外壁之間具有間隙，所述混合段(11)設置有蒸汽入口(14)和重油入口(15)，所述噴頭(13)的側部設置有開口(16)，所述噴頭(13)的頂部設置有開口(17)，所述套管(2)的側部設置有蒸汽入口(21)，所述套管(2)的頂部設置有噴嘴開口(22)。
2.根據權利要求I所述的重油霧化噴嘴，其特徵在於，所述噴射管(I)還包括縮徑段(18)，所述縮徑段(18)設置在所述混合段(11)和所述輸送段(12)之間。
3.根據權利要求I或2所述的重油霧化噴嘴，其特徵在於，所述混合段(11)內設置有分散裝置(3)，所述分散裝置(3)將所述混合段(11)分成兩個相互連通的區域。
4.根據權利要求3所述的重油霧化噴嘴，其特徵在於，所述分散裝置(3)為旋流噴頭。
5.根據權利要求4所述的重油霧化噴嘴，其特徵在於，所述旋流噴頭的中部設置有拉瓦爾孔(31)，所述旋流噴頭的側部設置有螺旋凹槽(32)。
6.根據權利要求3所述的重油霧化噴嘴，其特徵在於，在所述混合段(11)內，所述分散裝置(3 )靠近所述輸送段(12 )的一端。
7.根據權利要求I或2所述的重油霧化噴嘴，其特徵在於，所述混合段(11)的內徑與所述輸送段(12)的內徑之比為2-20 :1。
8.根據權利要求I或2所述的重油霧化噴嘴，其特徵在於，沿著所述噴射管(I)內的物流流向，所述噴頭(13)依次包括擴徑區域(19)和縮徑區域(20)，噴頭(13)側部的開口(16)設置在所述擴徑區域(19)的側壁上。
9.根據權利要求8所述的重油霧化噴嘴，其特徵在於，沿著所述噴射管(I)內的物流流向，所述擴徑區域(19)的高度佔所述噴頭(13)的總高度的30-60%。
10.根據權利要求8所述的重油霧化噴嘴，其特徵在於，沿著所述噴射管(I)內的物流流向，所述套管(2)的頂部為縮徑段，而且所述縮徑區域(20)的側壁與所述套管(2)的頂部的側壁平行。
專利摘要本實用新型涉及一種重油霧化噴嘴，其中，所述重油霧化噴嘴包括噴射管和套管，沿著所述噴射管內的物流流向，所述噴射管依次包括混合段、輸送段和噴頭，所述混合段的內徑大於所述輸送段的內徑，所述輸送段和所述噴頭容納在所述套管內，並且所述套管的內壁與所述輸送段和所述噴頭的外壁之間具有間隙，所述混合段設置有蒸汽入口和重油入口，所述噴頭的側部和頂部均設置有開口，所述套管的側部設置有蒸汽入口，所述套管的頂部設置有噴嘴開口。根據本實用新型的所述重油霧化噴嘴，不僅能夠防止重油的溫度升高而發生結焦，而且還能夠改善重油霧化效果。
文檔編號C10G11/00GK202705312SQ20122033690
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者朱丙田, 侯栓弟, 王子軍, 張書紅, 汪燮卿 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院