本發(fā)明涉及化工設(shè)備，具體地涉及一種旋流式噴嘴、管式分布器、流化床反應(yīng)裝置和烴類氨氧化反應(yīng)的方法。

背景技術(shù)：

1、管式分布器是一種普遍應(yīng)用于催化裂化、烴類氨氧化反應(yīng)器中的一種氣體分布器，其特點是帶有自由端，能解決熱膨脹及多段氣體進料的問題，尤其適用于大型反應(yīng)器及需要多組氣體進料的工藝中。目前管式分布器由主管、支管、分支管及噴嘴組合而成。

2、cn204017797u公開一種用于氨氧化反應(yīng)器的進料分布器。通過使用氣密性快速斷開配件將分布器的各個部段附連到彼此以及反應(yīng)器的壁來方便更換在商用氨氧化反應(yīng)器中使用的進料分布器的不同部段。此外，在這些分布器部段中支管管道的直徑以及附連到這些支管的進料噴嘴的直徑被改變以有利于通過這些部件的進料氣體的均勻流動。分布器可被細(xì)分成布置用于更好的反應(yīng)器控制的多個進料分布器部段。最后，端接于分布器支管管道的遠(yuǎn)端的端蓋可設(shè)有噴嘴，以用于去除可能非故意地到達分布器內(nèi)部的任何氨氧化催化劑。但是隨著反應(yīng)器尺寸的放大，分布器內(nèi)流場不均勻問題也隨之進一步惡化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、現(xiàn)有管式分布器噴嘴多為一簡單與分支管相連的短管，氣流由分支管進入噴嘴時由于劇烈的流動方向突變而導(dǎo)致嚴(yán)重偏流、甚至由于局部減壓而導(dǎo)致管式分布器外的物質(zhì)(例如催化劑)倒灌。而在液體霧化中常用的一類壓力旋流式噴管雖然具有較好的均勻分布性能，但由于中心離心減壓而產(chǎn)生強烈的倒吸作用，難以應(yīng)用于含有顆粒物料(例如催化劑顆粒)的反應(yīng)器中。進一步地，也難以應(yīng)用在采用管式分布器較多的烴類氨氧化反應(yīng)中?；谇笆觯景l(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，通過大量的cfd模擬和流場分析和具體試驗研究，提供一種旋流式噴嘴、管式分布器、流化床反應(yīng)裝置和烴類氨氧化反應(yīng)的方法，能夠強化管式分布器的均勻布?xì)庑阅?，進一步地，具有提升氨氧化產(chǎn)品收率的效果。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供一種旋流式噴嘴，所述旋流式噴嘴包括：

3、殼體，所述殼體圍繞形成有旋流腔，所述旋流腔包括上旋流腔和下旋流腔，所述下旋流腔的底端形成有底端開口，所述殼體設(shè)置有連通所述上旋流腔的噴嘴進料口；

4、中心柱，設(shè)置在所述旋流腔中，所述中心柱的頂端連接所述旋流腔的殼體頂壁，所述中心柱的底端向所述下旋流腔的底端開口延伸，所述中心柱的底端連接有導(dǎo)流體，所述導(dǎo)流體、所述中心柱的底端和所述下旋流腔的底端開口之間形成有呈環(huán)狀間隙的噴嘴出料口；

5、其中，從所述噴嘴進料口進入的物料能夠在所述旋流腔的內(nèi)周壁流動以形成圍繞所述中心柱的向下旋流，所述向下旋流通過所述噴嘴出料口呈傘狀噴出。

6、本發(fā)明第二方面提供一種管式分布器，所述管式分布器包括支管和與所述支管相連通的多根分支管，所述分支管上安裝有多個本發(fā)明所述的旋流式噴嘴，所述分支管與所述支管的連接端設(shè)置有能夠強化物流分配的整流構(gòu)件。

7、本發(fā)明第三方面提供一種流化床反應(yīng)裝置，所述流化床反應(yīng)裝置具有反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置有物料分布器，所述物料分布器包括本發(fā)明所述的管式分布器。

8、本發(fā)明第四方面提供本發(fā)明所述的旋流式噴嘴或本發(fā)明所述的管式分布器或本發(fā)明所述的流化床反應(yīng)裝置在氨氧化、催化裂化、硝基苯加氫或煤氣化反應(yīng)中的應(yīng)用。

9、本發(fā)明第五方面提供一種烴類氨氧化反應(yīng)的方法，該方法采用本發(fā)明所述的流化床反應(yīng)裝置，所述物料分布器包括至少一個所述的管式分布器和氣體分布板；

10、優(yōu)選地，該方法包括：

11、含有烴源和氨源的原料經(jīng)過所述管式分布器進入所述反應(yīng)腔，

12、含氧氣體經(jīng)過氣體分布板進入所述反應(yīng)腔；

13、在所述反應(yīng)腔內(nèi)含有烴源和氨源的原料與含氧氣體接觸反應(yīng)，優(yōu)選地，含有烴源和氨源的原料與含氧氣體逆向接觸反應(yīng)。。

14、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的旋流式噴嘴使得進入的物料能夠在旋流腔的內(nèi)周壁流動以形成圍繞中心柱的向下旋流，并通過噴嘴出料口呈傘狀噴出，一方面能夠達到更優(yōu)化的料流分配效果，另一方面能夠消除由于局部減壓而導(dǎo)致的旋流式噴嘴外的物質(zhì)倒灌的影響；本發(fā)明的管式分布器的整流構(gòu)件，能夠消除管式分布器內(nèi)部的氣體偏流，使分布器的布?xì)庑阅芨咏咏硐氩細(xì)鉅顟B(tài)，強化氣流流量均勻分配；進一步地使得本發(fā)明的流化床反應(yīng)裝置的反應(yīng)物料更加接近理想布?xì)鉅顟B(tài)，使反應(yīng)物料充分接觸，提高原料轉(zhuǎn)化率；更進一步地，使得本發(fā)明的烴類氨氧化反應(yīng)的方法，具有提升氨氧化產(chǎn)品收率和減少原料用量的效果。

技術(shù)特征：

1.一種旋流式噴嘴，其特征在于，所述旋流式噴嘴(19)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流式噴嘴，其特征在于，所述導(dǎo)流體(26)包括沿軸向向下橫截面逐步增大的漸擴段，所述漸擴段的小端連接所述中心柱(24)的底端；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流式噴嘴，其特征在于，所述漸擴段的下方設(shè)置有沿軸向向下截面逐步減小的漸縮段；所述漸縮段設(shè)置為圓錐形；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流式噴嘴，其特征在于，所述噴嘴進料口(21)連接于所述殼體的周壁并連通所述上旋流腔(22)，所述噴嘴進料口(21)沿所述殼體的內(nèi)周壁的切線方向、漸開線方向或螺旋線方向延伸；

5.一種管式分布器，其特征在于，所述管式分布器(4)包括支管(13)和與所述支管(13)相連通的多根分支管(14)，所述分支管(14)上安裝有多個根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的旋流式噴嘴(19)，所述分支管(14)與所述支管(13)的連接端設(shè)置有能夠強化物流分配的整流構(gòu)件(16)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管式分布器，其特征在于，管式分布器(4)為樹枝型管式分布結(jié)構(gòu)；多個所述分支管(14)設(shè)置于所述支管(13)的兩側(cè)；

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的管式分布器，其特征在于，沿物流主流方向(15)，所述支管(13)為管腔橫截面逐步減小的漸縮管；

8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任意一項所述的管式分布器，其特征在于，管式分布器(4)還包括主管(12)，所述支管(13)設(shè)置有多根，且多根所述支管(13)呈輻射狀設(shè)置于所述主管(12)的側(cè)面，且所述支管(13)的一個端部與所述主管(12)相連通，另一個端部設(shè)置為封閉。

9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的管式分布器，其特征在于，所述整流構(gòu)件(16)為一段變徑的管道，所述整流構(gòu)件(16)的大端連通所述支管(13)的徑向，小端與所述分支管(14)相連通；

10.一種流化床反應(yīng)裝置，其特征在于，所述流化床反應(yīng)裝置具有反應(yīng)腔(2)，所述反應(yīng)腔(2)內(nèi)設(shè)置有物料分布器，所述物料分布器包括權(quán)利要求5-9中任意一項所述的管式分布器(4)；

11.權(quán)利要求1-4中任意一項所述的旋流式噴嘴或權(quán)利要求5-9中任意一項所述的管式分布器或權(quán)利要求10所述的流化床反應(yīng)裝置在烴類氨氧化、催化裂化、硝基苯加氫或煤氣化反應(yīng)中的應(yīng)用。

12.一種烴類氨氧化反應(yīng)的方法，其特征在于，該方法采用根據(jù)權(quán)利要求10所述的流化床反應(yīng)裝置，所述物料分布器包括至少一個所述的管式分布器(4)和氣體分布板(7)；

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述管式分布器(4)的噴出流量的不均勻度為0～0.35；和/或

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種旋流式噴嘴、管式分布器、流化床反應(yīng)裝置和烴類氨氧化反應(yīng)的方法。旋流式噴嘴包括：殼體，殼體圍繞形成有旋流腔，旋流腔包括上旋流腔和下旋流腔，下旋流腔的底端形成有底端開口，殼體設(shè)置有連通上旋流腔的噴嘴進料口；中心柱，設(shè)置在旋流腔中，中心柱的底端向下旋流腔的底端開口延伸，中心柱的底端連接有導(dǎo)流體，導(dǎo)流體、中心柱的底端和下旋流腔的底端開口之間形成有呈環(huán)狀間隙的噴嘴出料口。本發(fā)明能夠強化管式分布器的均勻布?xì)庑阅?，進一步地，能夠提升氨氧化產(chǎn)品收率。

技術(shù)研發(fā)人員：葉俊翔,徐俊,鐘思青,李勇征
受保護的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9