專利名稱：一種催化進(jìn)料噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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裝置的原料油進(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，同時高速的霧化介質(zhì)在垂直方向?qū)τ土鳟a(chǎn)生沖擊，并對周邊液膜卷吸、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)生脈動等問題。目前，國內(nèi)外的主流噴嘴(包括UOP的噴嘴)都是一次注汽，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。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種催化進(jìn)料噴嘴，采用二次布汽，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。本實用新型采用的技術(shù)方案如下—種催化進(jìn)料噴嘴，包括外管、內(nèi)管、一次蒸汽入口、二次蒸汽入口、原料油入口及噴頭；外管與內(nèi)管同軸布置；外管由圓管段封閉端、圓管段、錐管段和第二圓管段組成；內(nèi)管為等徑圓管；在圓管段內(nèi)側(cè)設(shè)置隔板，隔板一端焊接于內(nèi)管外壁上、另一端焊接于圓管段內(nèi)壁上，隔板上設(shè)置有圓形開孔；一次蒸汽入口和原料油入口均設(shè)置于外管的圓管段上，且在隔板的兩側(cè)，其中一次蒸汽入口位于圓管段上的圓管段封閉端和隔板之間；噴頭設(shè)于第二圓管段末端，噴頭上設(shè)有與其同軸的霧化原料噴口 ；二次蒸汽入口設(shè)于內(nèi)管的開口端，與內(nèi)管同軸且焊接于圓管段封閉端上，內(nèi)管的另一端為封閉結(jié)構(gòu)，在內(nèi)管上設(shè)置有蒸汽噴孔； 內(nèi)管、隔板、圓管段和圓管段封閉端之間的環(huán)形空間構(gòu)成一次蒸汽汽室，內(nèi)管內(nèi)腔與二次蒸汽入口之間的空間構(gòu)成二次蒸汽汽室，一次蒸汽汽室外其余的外管、內(nèi)管之間的環(huán)形空間構(gòu)成進(jìn)料霧化室。所述催化進(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。[0009]所述催化進(jìn)料噴嘴，進(jìn)一步地，隔板上的圓形開孔至少設(shè)有2排，各排沿圓周均布。所述催化進(jìn)料噴嘴，進(jìn)一步地，內(nèi)管上設(shè)置的蒸汽噴孔與內(nèi)管軸線之間的夾角在 90°以下。所述催化進(jìn)料噴嘴，進(jìn)一步地，蒸汽噴孔設(shè)置在內(nèi)管上靠近封閉結(jié)構(gòu)的一端，噴孔起始設(shè)置位置距內(nèi)管開口端的距離與內(nèi)管總長度的比值為1/2-1/3。本實用新型中，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，本實用新型具有以下有益效果1、采用二次注汽、隔板設(shè)圓形開孔及內(nèi)管設(shè)蒸汽噴孔的特殊設(shè)計，使氣、液兩相在進(jìn)料霧化室的混合腔內(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，為4-6% ；2、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；3、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 本實用新型的一種噴嘴整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2 本實用新型的隔板及圓形開孔A-A向視圖；圖3-4 本實用新型的內(nèi)管及蒸汽噴孔部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖5 本實用新型的另一種噴嘴整體結(jié)構(gòu)剖視圖。圖中編號說明1 二次蒸汽入口 ；2—次蒸汽入口 ；3原料油入口 ；4外管；5開孔；6內(nèi)管；7噴頭；8 蒸汽噴孔；9隔板；10圓管段；11錐管段；12第二圓管段；13 —次蒸汽汽室；14 二次蒸汽汽室15;進(jìn)料霧化室；16圓管段封閉端；17噴口 ； α蒸汽噴孔與內(nèi)管軸線之間的夾角；L噴孔起始設(shè)置位置距內(nèi)管開口端的距離；M內(nèi)管總長度。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的技術(shù)方案，但本實用新型的保護(hù)范圍包括但是不限于此如圖1所示，進(jìn)料噴嘴包括外管4、內(nèi)管6、一次蒸汽入口 2、二次蒸汽入口 1、原料油入口 3及噴頭7 ；外管4與內(nèi)管6同軸，由圓管段封閉端16、圓管段10、錐管段11和第二圓管段12組成，其中內(nèi)管6為等徑圓管，而第二圓管段12直徑小于圓管段10 ；圓管段10的內(nèi)側(cè)設(shè)置有隔板9，隔板兩端分別焊接于內(nèi)管6外壁上和圓管段10內(nèi)壁上，隔板上設(shè)置有圓形開孔5 ；—次蒸汽入口 2、原料油入口 3均設(shè)置于圓管段10上，且在隔板9的兩側(cè)，其中一次蒸汽入口位于圓管段10上的圓管段封閉端16和隔板9之間；噴頭7設(shè)于第二圓管段12 末端，噴頭上設(shè)有與其同軸的霧化原料噴口 17;二次蒸汽入口 1設(shè)于內(nèi)管6的開口端，與內(nèi)管同軸且焊接于圓管段封閉端16上，內(nèi)管的另一端為封閉結(jié)構(gòu)，在內(nèi)管上設(shè)置有蒸汽噴孔 8 ；內(nèi)管6、隔板9、圓管段10和圓管段封閉端16之間的環(huán)形空間構(gòu)成一次蒸汽汽室13，內(nèi)管6內(nèi)腔與二次蒸汽入口 1之間的空間構(gòu)成二次蒸汽汽室14，一次蒸汽汽室13外其余的外管4、內(nèi)管6之間的環(huán)形空間構(gòu)成進(jìn)料霧化室15。圓形開孔5如圖2所示，設(shè)置至少2排圓形開孔，每排圓形開孔沿隔板9以圓周均布，圓形開孔排數(shù)及每排開孔數(shù)目根據(jù)現(xiàn)場需要而定。蒸汽噴孔8如圖3-4所示，蒸汽噴孔與內(nèi)管6軸線之間的夾角α在90°以下 (圖3)，使蒸汽噴出時即向噴頭7方向流動；此外如圖4，蒸汽噴孔優(yōu)先設(shè)置在內(nèi)管6上靠近封閉結(jié)構(gòu)的一端，噴孔的起始設(shè)置位置距內(nèi)管開口端的距離L與內(nèi)管總長度M的比值在 1/2-1/3。隔板上圓形開孔5或內(nèi)管上蒸汽噴孔8的設(shè)置位置、孔口面積根據(jù)現(xiàn)場需要而定， 設(shè)計原則是保證總汽耗在5-6%以下，壓降小(0. 2-0. 4MPa)。噴口 17的設(shè)計，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)計原則。如圖5所示，另一種噴嘴結(jié)構(gòu)方案中，第二圓管段12直徑等于圓管段10，相當(dāng)于外管4也為等徑圓管。原料油通過原料油入口 3進(jìn)入噴嘴內(nèi)的環(huán)形空間15內(nèi)，并向噴頭7的方向流動； 同時，一次霧化蒸汽通過一次蒸汽入口 2進(jìn)入一次蒸汽汽室13內(nèi)，通過隔板9上的多個沿圓周均布的圓形開孔5向環(huán)形空間15內(nèi)噴出，均勻、連續(xù)地噴入原料油中，通過圓形開孔5 噴出的蒸汽運動方向與原料油噴入的方向基本垂直，形成較大的相對速度，將原料油切割、 破碎成很小的液滴，蒸汽與原料油形成勻細(xì)的汽液兩相流，實現(xiàn)一次霧化，并不斷向噴頭7 方向流動。在上述汽液兩相流向前流動時，二次霧化蒸汽通過二次蒸汽入口 1進(jìn)入二次蒸汽汽室14內(nèi)，并向內(nèi)管6的封閉端方向流動，通過多個沿內(nèi)管均布的蒸汽噴孔8向環(huán)形空間15內(nèi)高速噴出，，由于蒸汽噴孔8位于上述混合兩相流必經(jīng)的位置，當(dāng)上述混合物流流經(jīng)這些位置時自然被噴出的二次蒸汽再次破碎，將液體霧化成更細(xì)小的液滴。此后，環(huán)形空間 15內(nèi)的細(xì)小氣液兩相運動至噴頭7處，通過噴口 17高速噴出，由于壓力的驟降，細(xì)小的氣液兩相中氣泡突然膨脹爆破，使液滴進(jìn)一步破碎成極細(xì)小液滴，完成整個霧化過程。從上述原料霧化過程說明，由于噴嘴的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以在不增加壓降、不增加汽耗的情況下，在原料霧化環(huán)形空間內(nèi)形成分布均勻、液滴均勻細(xì)小的汽液兩相流，提高了原料液滴與催化劑接觸面積，改善產(chǎn)品選擇性，降低了催化生焦量。所述噴嘴主要用于煉油領(lǐng)域催化裝置進(jìn)料原料油霧化。
權(quán)利要求1.一種催化進(jìn)料噴嘴，包括外管、內(nèi)管(6)、一次蒸汽入口 O)、二次蒸汽入口(1)、 原料油入口⑶及噴頭(7)，其特征在于外管⑷與內(nèi)管(6)同軸布置；外管⑷由圓管段封閉端(16)、圓管段(10)、錐管段(11)和第二圓管段(12)組成；內(nèi)管(6)為等徑圓管； 在圓管段(10)內(nèi)側(cè)設(shè)置隔板(9)，隔板(9) 一端焊接于內(nèi)管(6)外壁上、另一端焊接于圓管段(10)內(nèi)壁上，隔板(9)上設(shè)置有圓形開孔(5)；—次蒸汽入口(2)和原料油入口(3)均設(shè)置于外管的圓管段(10)上，且在隔板(9)的兩側(cè)，其中一次蒸汽入口(2)位于圓管段(10)上的圓管段封閉端(16)和隔板(9)之間；噴頭(7)設(shè)于第二圓管段(12)末端，噴頭⑵上設(shè)有與其同軸的霧化原料噴口(17) ；二次蒸汽入口(1)設(shè)于內(nèi)管(6)的開口端， 與內(nèi)管(6)同軸且焊接于圓管段封閉端(16)上，內(nèi)管(6)的另一端為封閉結(jié)構(gòu)，在內(nèi)管(6) 上設(shè)置有蒸汽噴孔(8)；內(nèi)管(6)、隔板(9)、圓管段(10)和圓管段封閉端(16)之間的環(huán)形空間構(gòu)成一次蒸汽汽室(13)，內(nèi)管(6)內(nèi)腔與二次蒸汽入口(1)之間的空間構(gòu)成二次蒸汽汽室(14)，一次蒸汽汽室(1 外其余的外管、內(nèi)管(6)之間的環(huán)形空間構(gòu)成進(jìn)料霧化室(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化進(jìn)料噴嘴，其特征在于第二圓管段(12)直徑小于或者等于圓管段(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化進(jìn)料噴嘴，其特征在于隔板(9)上的圓形開孔(5)至少設(shè)有2排，各排沿圓周均布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化進(jìn)料噴嘴，其特征在于內(nèi)管(6)上設(shè)置的蒸汽噴孔(8) 與內(nèi)管(6)軸線之間的夾角(α)在90°以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化進(jìn)料噴嘴，其特征在于蒸汽噴孔⑶設(shè)置在內(nèi)管(6)上靠近封閉結(jié)構(gòu)的一端，噴孔⑶起始設(shè)置位置距內(nèi)管(6)開口端的距離(L)與內(nèi)管(6)總長度(M)的比值為1/2-1/3。
專利摘要本實用新型公開了一種催化進(jìn)料噴嘴，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。該噴嘴包括外管(4)、內(nèi)管(6)、一次蒸汽入口(2)、二次蒸汽入口(1)、原料油入口(3)及噴頭(7)，外管(4)與內(nèi)管(6)同軸布置；外管(4)由圓管段封閉端(16)、圓管段(10)、錐管段(11)和第二圓管段(12)組成，第二圓管段(12)直徑小于或者等于圓管段(10)；內(nèi)管(6)為等徑圓管；在圓管段(10)內(nèi)側(cè)設(shè)置隔板(9)，隔板(9)上設(shè)置有圓形開孔(5)；在內(nèi)管(6)上設(shè)置有蒸汽噴孔(8)。本實用新型采用二次布汽，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。
文檔編號B05B7/04GK202265546SQ20112036490
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