專利名稱：一種催化裂化進(jìn)料噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油化工領(lǐng)域技術(shù)，特別是涉及一種用于催化裂化反應(yīng)的原料油進(jìn)料噴嘴。
背景技術(shù)：
催化裂化過程中，原料油若不能完全、快速地氣化，會(huì)增加焦炭產(chǎn)率；由于要求入口區(qū)油、劑迅速均勻地混合，并使烴類迅速蒸發(fā)氣化，因此必須使噴嘴具有良好的霧化作用，良好霧化將有助于充分利用催化劑的高活性，從而改善產(chǎn)品分布。要獲得良好的霧化效果，噴嘴的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。隨著重油催化裂化工藝的不斷改進(jìn)發(fā)展，原料油進(jìn)料噴嘴也在不斷改進(jìn)和發(fā)展， 從最初的低壓降喉管式噴嘴到近年來高效霧化噴嘴的開發(fā)，國內(nèi)外對(duì)進(jìn)料噴嘴結(jié)構(gòu)的改進(jìn)都十分重視。S&W公司靶式噴嘴的霧化機(jī)理是令高速的油流噴向一固定的靶子，產(chǎn)生沖擊而迅速形成穩(wěn)定的環(huán)狀霧流，同時(shí)高速的霧化介質(zhì)在垂直方向?qū)τ土鳟a(chǎn)生沖擊，并對(duì)周邊液膜卷吸、破碎，具有較好的霧化效果，但噴嘴壓降較高；巴西Petrobras公司的Ultramist 噴嘴優(yōu)化了對(duì)超音速蒸汽的使用，能在低壓降情況下，產(chǎn)生極細(xì)小的油霧，改善了油劑接觸減少了熱裂化；國內(nèi)早期使用的喉管式噴嘴，霧化效果較差，改進(jìn)后產(chǎn)生了預(yù)膜式噴嘴等結(jié)構(gòu)型式，但又出現(xiàn)了能耗大、產(chǎn)生脈動(dòng)等問題。CN00122072. 1公開了一種石油加工進(jìn)料霧化噴嘴，嘴體為管狀圓狀體，其一端設(shè)有噴頭，另一端為進(jìn)料端，噴嘴的體內(nèi)空腔自進(jìn)料端至噴頭端依次劃分為混合段、收縮段、 混合喉管段和擴(kuò)散段，在噴嘴進(jìn)料端設(shè)有霧化介質(zhì)入口管、蒸汽入口和原料油進(jìn)口，霧化介質(zhì)入口管與嘴體同軸，其出口端一直伸到收縮段內(nèi)或擴(kuò)散段內(nèi)，該發(fā)明可以根據(jù)不同的工況靈活調(diào)節(jié)霧化介質(zhì)以達(dá)到滿意的霧化效果，但由于進(jìn)料油在噴嘴內(nèi)直接向一個(gè)方向行進(jìn)，缺少產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，存在部分周邊液膜較厚、破碎不均問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種催化裂化進(jìn)料噴嘴，使液膜在器壁周邊產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)， 將進(jìn)料霧化成非常細(xì)小的液滴，從而提高進(jìn)料與催化劑接觸面積，減少催化裝置反應(yīng)生焦量。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下—種催化裂化進(jìn)料噴嘴，包括嘴體、蒸汽入口、原料油入口及噴頭，所述嘴體由圓管段封閉端、圓管段、錐管段和第二圓管段組成；嘴體的一端設(shè)有與嘴體同軸且焊接于圓管段封閉端上的蒸汽入口，嘴體的另一端設(shè)置有噴頭，噴頭上設(shè)有同軸的霧化原料噴口 ；圓管段上設(shè)置有原料油入口 ；噴嘴體內(nèi)空腔自原料油入口端至噴頭端依次包括混合段、收縮段、 混合喉管段和擴(kuò)散段，其特征在于在混合段與收縮段之間設(shè)有旋流器。所述催化裂化進(jìn)料噴嘴，進(jìn)一步地，第二圓管段直徑小于或者等于圓管段。所述催化裂化進(jìn)料噴嘴，進(jìn)一步地，在嘴體上第二圓管段內(nèi)腔設(shè)置內(nèi)管，第二圓管
3段與內(nèi)管之間的環(huán)形腔體構(gòu)成二次蒸汽汽室并設(shè)置有二次蒸汽入口 ；二次蒸汽汽室在噴頭端設(shè)有環(huán)隙。 所述催化裂化進(jìn)料噴嘴，進(jìn)一步地，嘴體內(nèi)腔的收縮段、混合喉管段和擴(kuò)散段可設(shè)置為一級(jí)或二級(jí)。 所述催化裂化進(jìn)料噴嘴，進(jìn)一步地，蒸汽入口與原料油入口軸線相交，其夾角角度為30-55°，交點(diǎn)距蒸汽入口距離為2-;3m。所述催化裂化進(jìn)料噴嘴，進(jìn)一步地，旋流器設(shè)有3-4片沿圓周均布的葉片，葉片為漸開線型式，葉片外緣焊接于第二圓管段或內(nèi)管內(nèi)壁上。本實(shí)用新型中，噴嘴霧化原料噴口可采用多種型式，優(yōu)先采用狹長的扁平形狀，以形成扁平扇形射流。采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型至少具有以下有益效果1、采用在嘴體的混合段與收縮段之間設(shè)置旋流器的特殊設(shè)計(jì)，使進(jìn)料原料油在與霧化蒸汽接觸破碎的同時(shí)沿噴嘴旋轉(zhuǎn)向前，改進(jìn)角部區(qū)液體破碎條件；2、采用二次布汽方案，可以使氣、液兩相在嘴體內(nèi)依次與一次蒸汽、二次蒸汽以較好方式接觸并破碎，而蒸汽總汽耗并不增加；3、嘴體內(nèi)腔的收縮段、混合喉管段和擴(kuò)散段設(shè)置為二級(jí)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)液體在嘴體內(nèi)的多次加速，優(yōu)化破碎；4、霧化粒徑小，提高了原料液滴與催化劑接觸面積，從而減少了副產(chǎn)物焦炭的生成，生焦量降低1.0%左右；5、提高催化反應(yīng)液收，從而提高汽柴油、液化氣等目的產(chǎn)物產(chǎn)率。
圖1 本實(shí)用新型的一種噴嘴整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2 本實(shí)用新型的一種采用二次布汽的噴嘴整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3 本實(shí)用新型的一種收縮段、混合喉管段和擴(kuò)散段設(shè)置為二級(jí)的噴嘴整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4 本實(shí)用新型的蒸汽入口與原料油入口相對(duì)關(guān)系示意圖；圖5 本實(shí)用新型的圖1中噴嘴旋流器A-A向視圖；圖6 本實(shí)用新型的圖2中噴嘴旋流器B-B向視圖。圖中編號(hào)說明1蒸汽入口 ；2圓管段封閉端；3原料油入口 ；4圓管段；5錐管段；6第二圓管段；7 混合段；8、8'收縮段；9、9'混合喉管段；10、10'擴(kuò)散段；11噴頭；12霧化原料噴口；13旋流器；14 二次蒸汽入口 ； 15 二次蒸汽汽室；16環(huán)隙；17內(nèi)管；18葉片；α蒸汽入口與原料油入口軸線夾角角度；L蒸汽入口與原料油入口軸線交點(diǎn)距蒸汽入口距離。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍包括但是不限于此如圖1所示，進(jìn)料噴嘴，包括嘴體、蒸汽入口 1、原料油入口 3及噴頭11，所述嘴體由圓管段封閉端2、圓管段4、錐管段5和第二圓管段6組成，第二圓管段6直徑小于圓管段 4 ；嘴體的一端設(shè)有與嘴體同軸且焊接于圓管段封閉端2上的蒸汽入口 1，嘴體的另一端設(shè)置有噴頭11，噴頭11上設(shè)有同軸的霧化原料噴口 12 ；圓管段4上設(shè)置有原料油入口 3 ；噴嘴體內(nèi)空腔自原料油入口端至噴頭端依次包括混合段7、收縮段8、混合喉管段9和擴(kuò)散段 10，其特征在于在混合段7與收縮段8之間設(shè)有旋流器13。蒸汽入口 1與原料油入口 3的相對(duì)關(guān)系如圖4所示，蒸汽入口與原料油入口軸線夾角角度α在30-55° ；蒸汽入口與原料油入口軸線交點(diǎn)距蒸汽入口距離L在2-; ； α、L 根據(jù)現(xiàn)場需要而定，設(shè)計(jì)原則是保證總汽耗在4-6%以下，壓降小(0. 2-0. 4MPa)。噴口 12 的設(shè)計(jì)，可以采用平面扇形、錐形等，以能形成催化裂化反應(yīng)要求的扁平扇形噴霧射流為設(shè)計(jì)原則。旋流器13的具體結(jié)構(gòu)如圖5中A-A向所示，設(shè)有3片沿圓周均布的葉片18，葉片為漸開線型式，外緣焊接于第二圓管段6內(nèi)壁上。圖1中原料油霧化過程原料油通過原料油入口 3進(jìn)入噴嘴內(nèi)的混合段7內(nèi)，首先撞擊通過蒸汽入口 1進(jìn)入混合段7內(nèi)的霧化蒸汽，原料油被打碎成油霧，未被打碎部分在油霧四周形成外部為油膜、中心為蒸汽和油霧混合物的環(huán)狀流；環(huán)狀流通過旋流器13上的葉片18，成為旋轉(zhuǎn)環(huán)狀流后經(jīng)收縮段8進(jìn)入混合喉管段9，環(huán)狀流進(jìn)一步被粉碎，液膜被加速減薄，進(jìn)入擴(kuò)散段10后原料油基本呈油霧狀，經(jīng)噴頭11上的噴口 12加速噴入反應(yīng)器內(nèi)，參與反應(yīng)。研究表明，在總汽耗不變的情況下，把蒸汽分成兩部分的方法，對(duì)常規(guī)催化裂化的汽耗范圍影響不大，但可改變霧化油滴的粒徑大小和分布，改進(jìn)液體破碎條件。圖2為采用二次布汽的噴嘴整體結(jié)構(gòu)示意圖，在嘴體上第二圓管段6內(nèi)腔設(shè)置內(nèi)管17，第二圓管段6與內(nèi)管17之間的環(huán)形腔體構(gòu)成二次蒸汽汽室15，設(shè)置二次蒸汽入口 14，二次蒸汽汽室15在噴頭11端設(shè)有環(huán)隙16，其余部分結(jié)構(gòu)同圖1 ；其旋流器13的結(jié)構(gòu)如圖6中B-B向所示，葉片18外緣焊接于內(nèi)管17的內(nèi)壁上。在本方案中，二次蒸汽自二次蒸汽入口 14進(jìn)入二次蒸汽汽室15內(nèi)，原料油則依次經(jīng)過混合段7、旋流器13，收縮段8、混合喉管段9和擴(kuò)散段10被霧化成細(xì)小油滴后，與自環(huán)隙16噴出的二次蒸汽接觸破碎，將液體霧化成更細(xì)小的液滴，經(jīng)噴口 17高速噴出。圖3為收縮段、混合喉管段和擴(kuò)散段設(shè)置為二級(jí)的噴嘴整體結(jié)構(gòu)示意圖，即噴嘴體內(nèi)空腔自原料油入口端至噴頭端依次包括混合段7、收縮段8、混合喉管段9、擴(kuò)散段10、 收縮段8'、混合喉管段9'和擴(kuò)散段10'，其余部分結(jié)構(gòu)同圖1。在本方案中，環(huán)狀流通過旋流器13上的葉片18，成為旋轉(zhuǎn)環(huán)狀流后在第二圓管段6的空腔內(nèi)經(jīng)過多次加速，液滴多次破碎后經(jīng)噴頭11上的噴口 12加速噴出。顯然，本實(shí)用新型的霧化方式可根據(jù)實(shí)際需要靈活改變，可采用二次霧化，也可采用體內(nèi)多次加速，或者聯(lián)合使用，從而顯著改善產(chǎn)品分布，提高輕油收率。所述噴嘴主要用于煉油領(lǐng)域催化裂化裝置進(jìn)料原料油霧化。
權(quán)利要求1.一種催化裂化進(jìn)料噴嘴，包括嘴體、蒸汽入口(1)、原料油入口(3)及噴頭(11)，所述嘴體由圓管段封閉端O)、圓管段(4)、錐管段( 和第二圓管段(6)組成；嘴體的一端設(shè)有與嘴體同軸且焊接于圓管段封閉端(2)上的蒸汽入口(1)，嘴體的另一端設(shè)置有噴頭(11)， 噴頭(11)上設(shè)有同軸的霧化原料噴口(12)；圓管段(4)上設(shè)置有原料油入口(3)；噴嘴體內(nèi)空腔自原料油入口端至噴頭端依次包括混合段(7)、收縮段(8)、混合喉管段(9)和擴(kuò)散段(10)，其特征在于在混合段(7)與收縮段(8)之間設(shè)有旋流器(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化裂化進(jìn)料噴嘴，其特征在于第二圓管段(6)直徑小于或者等于圓管段G)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于在嘴體上第二圓管段(6)內(nèi)腔設(shè)置內(nèi)管 (17)，第二圓管段(6)與內(nèi)管(17)之間的環(huán)形腔體構(gòu)成二次蒸汽汽室(1 并設(shè)置有二次蒸汽入口(14) ；二次蒸汽汽室(1 在噴頭(11)端設(shè)有環(huán)隙(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于嘴體內(nèi)腔的收縮段(8)、混合喉管段(9) 和擴(kuò)散段(10)設(shè)置為一級(jí)或二級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于蒸汽入口(1)與原料油入口(3)軸線相交，其夾角(α)角度為30-55°，交點(diǎn)距蒸汽入口距離(L)為2_;3m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的噴嘴，其特征在于旋流器(13)設(shè)有3-4片沿圓周均布的葉片(18)，葉片(18)為漸開線型式，葉片(18)外緣焊接于第二圓管段(6)或內(nèi)管(17) 內(nèi)壁上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種催化裂化進(jìn)料噴嘴，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。該噴嘴包括嘴體、蒸汽入口(1)、原料油入口(3)及噴頭(11)，所述嘴體由圓管段封閉端(2)、圓管段(4)、錐管段(5)和第二圓管段(6)組成；嘴體的一端設(shè)有與嘴體同軸且焊接于圓管段封閉端(2)上的蒸汽入口(1)，嘴體的另一端設(shè)置有噴頭(11)，噴頭(11)上設(shè)有同軸的霧化原料噴口(12)；圓管段(4)上設(shè)置有原料油入口(3)；噴嘴體內(nèi)空腔自原料油入口端至噴頭端依次包括混合段(7)、收縮段(8)、混合喉管段(9)和擴(kuò)散段(10)，在混合段(7)與收縮段(8)之間設(shè)有旋流器(13)。本實(shí)用新型的進(jìn)料噴嘴，可減少催化裝置反應(yīng)生焦量，提高催化反應(yīng)液收。
文檔編號(hào)B05B7/04GK202265547SQ20112036491
公開日2012年6月6日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者郭偉 申請人:郭偉