催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于石油加工行業(yè)催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴，所述進(jìn)料噴嘴包括原料油入口(2)、霧化蒸汽入口(1)、外管(3)、內(nèi)管(12)、蒸汽分布孔(8)、孔前擋板(7)、內(nèi)管頂端(6)、第一強(qiáng)化混合組件(4)，第二強(qiáng)化混合組件(5)，一次混合腔(10)，二次混合腔(11)和噴頭(9)。本實(shí)用新型在一次混合腔(10)和二次混合腔(11)內(nèi)，使得蒸汽從蒸汽分布孔(8)以微射流形式射出，撞擊由孔前擋板(7)形成的爬流原料油，形成均勻細(xì)小的霧化原料，然后在二次混合腔(11)內(nèi)再次撞擊霧化，使得通過噴嘴噴出的原料油均勻細(xì)小，從而與提升管內(nèi)上升催化劑充分接觸、換熱，使裂化反應(yīng)快速進(jìn)行，可以提高微觀劑油比，提高輕質(zhì)油的產(chǎn)率，降低生焦。本實(shí)用新型主要用于石油加工行業(yè)的催化裂化裝置。
【專利說明】
催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于石油加工行業(yè)催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴，屬于催化裂化設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著催化裂化技術(shù)的迅速發(fā)展，人們都希望從原油煉化中獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益:如提高減壓渣油的產(chǎn)率，使用重質(zhì)原料油進(jìn)行催化裂化。而重油或者渣油催化裂化，由于原料的比重大、粘度大，金屬含量和生焦量高，裂化反應(yīng)十分困難，往往由于反應(yīng)系統(tǒng)生焦量大，而造成再生系統(tǒng)燒焦負(fù)荷過大，再生溫度難以平穩(wěn)和控制，影響裝置的運(yùn)行。
[0003]提升管反應(yīng)器是催化裂化加工裝置的核心部件。在提升管反應(yīng)器反應(yīng)過程中，原料油經(jīng)過霧化進(jìn)入反應(yīng)器，與催化劑接觸、受熱汽化并且在催化劑作用下快速反應(yīng)。進(jìn)料后油氣在反應(yīng)器中一般停留2-3秒，完成反應(yīng)之后進(jìn)入油劑分離系統(tǒng)，停止反應(yīng)。這種工藝過程要求原料油經(jīng)霧化進(jìn)入反應(yīng)器后，應(yīng)當(dāng)與催化劑進(jìn)行快速而均勻的接觸，充分接觸所需的時(shí)間越短越好，以利于反應(yīng)過程的進(jìn)行。因此就需要原料油在進(jìn)入提升管反應(yīng)器前進(jìn)行充分的霧化。因?yàn)檫M(jìn)料噴嘴性能的優(yōu)劣對(duì)裂化反應(yīng)、產(chǎn)品分布起著顯著的作用，所以國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)一直在不斷開發(fā)和推出新型高效的催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴，以適應(yīng)催化裂化技術(shù)發(fā)展的需要并獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]—般的進(jìn)料霧化噴嘴，都由混合腔及噴出段構(gòu)成。在混合腔中，被霧化的液體與輔助霧化的蒸汽相遇，相互剪切撕裂，形成相互摻混的兩相流，然后這種兩相流通過噴出段的噴口噴出。這些噴嘴基本都是利用流體動(dòng)力學(xué)的流動(dòng)穩(wěn)定性理論，在混合腔中產(chǎn)生盡可能大的汽(氣)液兩相速度差，來達(dá)到撕裂和破碎液體的目的。
[0005]目前國(guó)內(nèi)外使用的催化裂化噴嘴大致分為以下幾類:第一類是喉管式或者是在其基礎(chǔ)上改進(jìn)的，其特點(diǎn)就是利用收斂、擴(kuò)張喉道的形式來盡量提高氣體流速和氣液兩相速度差增強(qiáng)液體的剪切撕裂，達(dá)到改善霧化強(qiáng)度(參見CN2069757U);第二類是靶式噴嘴，其原理是進(jìn)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(jìn)行第一次霧化，形成氣霧兩相流，最后在噴頭噴口處加速，實(shí)現(xiàn)二次霧化。該噴嘴霧化強(qiáng)度高，但需要較高的進(jìn)料壓力和較多的霧化蒸汽，如若達(dá)不到要求，噴嘴就難以正常工作，霧化效果急劇惡化，不僅能耗較高，還使操作彈性受到影響，因而增加了生產(chǎn)成本和設(shè)備改造的投資(參見US4434049);第三類是雙喉道內(nèi)混合式進(jìn)料噴嘴(參見CN2054461U);第四類是雙流體離心式噴嘴(參見CN2356752Y)，其中采用了兩相旋流器。但是這些類型的噴嘴，進(jìn)料的霧化粒徑較大，索太爾直徑(冷試)大多在60微米以上。后來，0~1050181314，0似036834781]，CN203999509U等專利都對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，但是這種蒸汽分布孔易堵塞，影響霧化效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的就是提供一種催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴，以解決現(xiàn)有的催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴霧化原料油粒徑較大，霧化蒸汽使用壓力較高問題。通過設(shè)計(jì)特殊的內(nèi)管和混合腔，可以形成非常均勻細(xì)小的液滴，從而與催化劑充分接觸，改善油品分布，提高油品產(chǎn)率。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0008]所述進(jìn)料噴嘴包括原料油入口2、霧化蒸汽入口 1、外管3、內(nèi)管12、蒸汽分布孔8、孔前擋板7、內(nèi)管頂端6、第一強(qiáng)化混合組件4、第二強(qiáng)化混合組件5、一次混合腔10、二次混合腔11和噴頭9，所述外管3上設(shè)有原料油入口 2，外管3的一端設(shè)有霧化蒸汽入口 I，外管3的另一端設(shè)有噴頭9，所述霧化蒸汽入口 I與內(nèi)管12的一端相連接，內(nèi)管12的另外一端是內(nèi)管頂端6，內(nèi)管12圓管段上開有多排的沿圓周均勻或者不均勻分布的周向蒸汽分布孔8，在蒸汽分布孔8的霧化蒸汽入口 I方向排有對(duì)應(yīng)的孔前擋板7，所述外管3內(nèi)壁噴頭9方向設(shè)有第二強(qiáng)化混合組件5，第二強(qiáng)化混合組件5和噴頭9之間是二次混合腔11，所述外管3內(nèi)壁原料油入口 2方向設(shè)有第一強(qiáng)化混合組件4，第一強(qiáng)化混合組件4和第二強(qiáng)化混合組件5之間是一次混合腔10。
[0009]成對(duì)的蒸汽分布孔8和孔前擋板7均勻或者不均勻的周向分布在內(nèi)管12上，分成I一N排(圈)，視情況而定;蒸汽分布孔8中心線與內(nèi)管12中心線所成夾角γ的范圍在20°?90°，孔前擋板7中心線與內(nèi)管12中心線所成夾角β的范圍在20°?75° ;蒸汽分布孔8的直徑范圍在5mm?12mm，所有蒸汽分布孔8面積之和應(yīng)占處在一次混合腔10中內(nèi)管表面積的0.6?0.8倍，單個(gè)孔前擋板7的面積應(yīng)是單個(gè)蒸汽分布孔8面積的I?1.5倍。
[0010]霧化的原理是由于存在明顯的氣液兩相速度差，霧化蒸汽對(duì)原料油進(jìn)行猛烈的剪切撕裂而使粘度大的原料油分裂成小液滴。本實(shí)用新型進(jìn)料噴嘴通過第一強(qiáng)化混合組件4改變?cè)嫌偷那斑M(jìn)方向和速度，同時(shí)孔前擋板7也再一次阻擋和分裂前進(jìn)的原料油，使得原料油在通過蒸汽分布孔8上方時(shí)以薄層形式通過，從蒸汽分布孔8以極速噴出的微射流強(qiáng)烈的與原料油碰撞并且剪切撕裂原料油，由于微射流擁有與原料油前進(jìn)方向相同的分速度，所以可以較長(zhǎng)距離起到霧化作用。在通過第二強(qiáng)化混合組件5時(shí)，原料油的前進(jìn)方向又一次改變，然后從內(nèi)管頂端6出來的蒸汽可以起到二次霧化的作用。本實(shí)用新型進(jìn)料噴嘴就是構(gòu)造多次速度差和剪切撕裂，使得原料油能夠被充分的霧化成均勻細(xì)小的顆粒，再由噴頭噴出進(jìn)入提升管反應(yīng)器后與上升而來的催化劑充分接觸，傳熱均勻并且迅速，降低微觀劑油比，提尚油品品質(zhì)和廣率。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本實(shí)用新型進(jìn)料噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖1中，1.霧化蒸汽入口；2.原料油入口； 3.外管;4.第一強(qiáng)化混合組件;5.第二強(qiáng)化混合組件;6.內(nèi)管頂端;7.孔前擋板;8.蒸汽分布孔;9.噴頭；10.—次混合腔；11.二次混合腔;12.內(nèi)管。
[0013]圖2— I為本實(shí)用新型蒸汽分布孔8和孔前擋板7在內(nèi)管12上的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2— 2為本實(shí)用新型蒸汽分布孔8在內(nèi)管12上的分布示意圖。
[0015]圖3為本實(shí)用新型只有第二強(qiáng)化混合組件5的進(jìn)料噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖圖1對(duì)本實(shí)用新型的催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴進(jìn)行說明，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型護(hù)的范圍。
[0017]霧化蒸汽通過霧化蒸汽入口I進(jìn)入，由于內(nèi)管頂端6有完整或者部分擋板擋住，使得管內(nèi)壓力增大，迫使霧化蒸汽通過內(nèi)管12上布滿的蒸汽分布孔8以極速的微射流形式噴出。原料油通過原料油入口 2進(jìn)入外管3內(nèi)腔，第一次通過第一強(qiáng)化混合組件4改變方向和大小，同時(shí)進(jìn)入一次混合腔10，在這個(gè)區(qū)域有孔前擋板7，阻擋改變著原料油的流向，使得流動(dòng)狀態(tài)更加紊亂，再加上由蒸汽分布孔8出來的極速霧化蒸汽，在氣液兩相速度差的作用下，使得原料油發(fā)生第一次霧化，由于過了第一強(qiáng)化混合組件4，內(nèi)腔變大，原料油速度稍微降低同時(shí)夾雜著氣泡形的霧化蒸汽前進(jìn)，同時(shí)受到流動(dòng)前方的微射流的穿刺，夾雜著的氣泡形的霧化蒸汽也進(jìn)行破裂，使得原料油更加撕裂成細(xì)小的液滴。由于第二強(qiáng)化混合組件5要比第一強(qiáng)化混合組件4大，所以對(duì)原料油速度和方向改變量大，加上從內(nèi)管頂端6出來的霧化蒸汽也較多，所以可以使得原料油進(jìn)行二次霧化。之后就可以通過噴頭進(jìn)入提升管反應(yīng)器與上升的催化劑進(jìn)行裂化反應(yīng)了。
[0018]以上所述的實(shí)施例，只是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0019]本實(shí)用新型未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)，因此未作詳述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴，其特征在于所述進(jìn)料噴嘴包括原料油入口( 2)、霧化蒸汽入口(1)、外管(3)、內(nèi)管(12)、蒸汽分布孔(8)、孔前擋板(7)、內(nèi)管頂端(6)、第一強(qiáng)化混合組件(4)、第二強(qiáng)化混合組件(5)、一次混合腔(10)、二次混合腔(11)和噴頭(9)，所述外管(3)上設(shè)有原料油入口(2)，外管(3)的一端設(shè)有霧化蒸汽入口(I)，外管(3)的另一端設(shè)有噴頭(9)，所述霧化蒸汽入口(I)與內(nèi)管(12)的一端相連接，內(nèi)管(12)的另外一端是內(nèi)管頂端(6)，內(nèi)管(12)圓管段上開有多排的沿圓周均勻或者不均勻分布的周向蒸汽分布孔(8)，在蒸汽分布孔(8)的霧化蒸汽入口(I)方向排有對(duì)應(yīng)的孔前擋板(7)，所述外管(3)內(nèi)壁噴頭(9)方向設(shè)有第二強(qiáng)化混合組件(5)，第二強(qiáng)化混合組件(5)和噴頭(9)之間是二次混合腔(11)，所述外管(3)內(nèi)壁原料油入口(2)方向設(shè)有第一強(qiáng)化混合組件(4)，第一強(qiáng)化混合組件(4)和第二強(qiáng)化混合組件(5)之間是一次混合腔(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴，其特征在于所述內(nèi)管頂端(6)是平板形、半球形或者橢球形。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴，其特征在于所述蒸汽分布孔(8)是圓形或者橢圓形，蒸汽分布孔(8)中心線與內(nèi)管(12)中心線所成夾角γ的范圍在20°?90°，蒸汽分布孔(8)的直徑范圍在5mm?12mm，所有蒸汽分布孔(8)面積之和應(yīng)占處在一次混合腔(10)中內(nèi)管表面積的0.6?0.8倍。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的催化裂化裝置進(jìn)料噴嘴，其特征在于所述孔前擋板(7)是圓形或者長(zhǎng)方形，單個(gè)孔前擋板(7)的面積應(yīng)是單個(gè)蒸汽分布孔(8)面積的I?1.5倍，孔前擋板(7)中心線與內(nèi)管(12)中心線所成夾角β的范圍在20°?75°。
【文檔編號(hào)】C10G11/20GK205635496SQ201620166419
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月5日
【發(fā)明人】劉子魁
【申請(qǐng)人】劉子魁