專利名稱：一種催化裂化進料噴嘴的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油加工行業(yè)催化裂化裝置所用的一種催化裂化進料噴
背景技術：
在催化裂化(FCC)加工過程中，進料噴嘴性能的優(yōu)劣對裂化反應、產品分布 起著重要作用。霧化良好的進料與高溫再生催化劑短時間接觸，使進料氣化速 度快、反應迅速、催化劑上液體攜帶量降低，能提高輕質油收率、降低焦炭產 率、改善產品分布、防止過度裂化，消除提升管反應器內的結焦現象，帶來可 觀的經濟效益。因此，國內外相關研究機構一直在不斷開發(fā)和推出新型高效的 催化裂化進料噴嘴，以適應催化裂化技術發(fā)展的需要并獲取更大的經濟效益。
目前國內外使用的催化裂化進料噴嘴大體分為以下幾類第一類是在喉管 式噴嘴基礎上改進而成的，其特點是利用收斂一擴張形喉道盡量提髙氣體流速 和氣液兩相速度差以增加霧化強度(參見CN2069757U);第二類是靶式噴嘴(參見 US4434049)，其原理是進料油在高壓差作用下形成高速射流撞擊金屬靶，再與 橫向氣流作用進行第一次霧化，形成氣霧兩相流，最后在噴頭噴口處加速，實 現二次霧化。該噴嘴霧化強度高，但需要較高的進料壓力，因而能耗較高，增 加了生產成本和設備改造的投資；第三類是雙喉道內混合式進料噴嘴(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。
以上各類噴嘴存在的缺點是霧化粒徑較大，索太爾直徑(冷試)大多在60 微米以上；有的噴出速度過大(導致流動不穩(wěn)定而出現機械振動)，有的霧化不 均勻；還有的噴嘴需要較高的進料壓力，導致能耗較高。 發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供一種催化裂化進料噴嘴，以解決現有的催化裂化 進料噴嘴所存在的霧化粒徑較大、噴出速度過大、霧化不均勻、所需的進料壓 力較高導致能耗較高等問題。
為解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是 一種催化裂化進料噴嘴， 設有嘴體、進料管、蒸汽入口，嘴體有一個嘴體內腔，嘴體的出口端設有噴頭， 噴頭上設有噴口，其特征在于嘴體的另一端依次設有與嘴體同軸設置的旋流 段錐管和旋流段圓管，嘴體內腔為圓柱形，嘴體、旋流段錐管和旋流段圓管內 與其同軸設置有蒸汽分布管，蒸汽分布管在靠近噴頭的一端設有錐頭管，另一端為蒸汽入口，蒸汽分布管和錐頭管上分別至少設置l圈向噴頭的方向傾斜的蒸 汽分布孔，所述的進料管沿旋流段圓管的切向連接于旋流段圓管上，蒸汽分布 管與旋流段圓管和旋流段錐管之間形成旋流腔，蒸汽分布管和錐頭管與嘴體之 間形成混合腔。
采用本實用新型，具有如下的有益效果本實用新型在操作過程中，進料 經進料管沿旋流段圓管的切向注入旋流腔，使其在進料管出口處的湍動和擾動 程度減弱，能量損耗降低。進料在旋流腔內進行旋轉流動，并在旋流段錐管處 利用圓錐的收縮使旋轉速度增大，離心力場得到強化；之后進入混合腔，在混 合腔內繼續(xù)旋轉流動，并與蒸汽分布孔噴出的霧化蒸汽混合(霧化蒸汽為水蒸 汽)。進料在離心力的作用下被展成薄膜，增大了液體的表面積、降低了液體的 粘性和表面張力；同時，進料在湍流脈動產生的瞬時隨機剪切力作用下破碎。 另外，旋轉運動使進料在混合腔內的運動軌跡延長，增加了與霧化蒸汽的混合 時間，提高了霧化蒸汽的利用率和霧化效果。蒸汽分布管和錐頭管上的各圈蒸 汽分布孔一般是沿噴嘴軸心線的方向均勻分布，每圈上的蒸汽分布孔一般是分 別繞蒸汽分布管和錐頭管的圓周方向均勻分布，所以可使霧化蒸汽均勻地與進 料混合，形成穩(wěn)定的氣液兩相霧化流。霧化蒸汽由傾斜的蒸汽分布孔噴出時與 噴嘴軸心線保持一定的角度，使其流動阻力減小，噴嘴的壓降降低。氣液兩相 霧化流最后進入噴頭內的空腔，然后由噴口噴出，利用氣體膨脹爆炸，將進料 霧化成非常細小的液滴。這樣，就可提高進料與催化劑的接觸面積，從而改善 催化裂化裝置的反應狀況，提高裝置的輕質油產率并降低生焦量。
本實用新型催化裂化進料噴嘴經測試表明，在氣液比為7. 5%時(百分數為重 量百分數)，進料霧化粒徑(索太爾直徑)一般在60微米左右，霧化顆粒的噴射速 度低于38.2米/秒。霧化均勻，均勻指數在3以上。并且，只需使用較低的進料 壓力(一般為O. 3 0. 6MPa)即可得到很好的霧化效果，這樣就降低了噴嘴的能 耗。此外，前述霧化蒸汽與進料在混合腔內的混合霧化方式，當進料量有所增 減變化時，氣液兩相流的體積流量變化相對較小，不會明顯影響霧化質量，因 而使本實用新型的操作彈性好、可靠性高。本實用新型還具有結構簡單、使用 方便、易于推廣的優(yōu)點。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。附圖和具體實施方式
并不限制本實用新型要求保護的范圍。

圖l是本實用新型催化裂化進料噴嘴沿軸向的剖視圖。 圖2是圖1中的A—A旋轉剖視圖。圖1和圖2中，相同附圖標記表示相同的技術特征。
具體實施方式

參見圖l、圖2所示的本實用新型催化裂化進料噴嘴(簡稱噴嘴)。它設有嘴 體10、進料管6、蒸汽入口7。嘴體10有一個嘴體內腔，嘴體10的出口端設有噴 頭2，噴頭2上設有噴口1。其中噴頭2為常規(guī)結構，噴口l可采用現有常用的扁口 或多孔狀噴口。
嘴體10的另一端依次設有與嘴體10同軸設置的旋流段錐管82和旋流段圓管 81;其中的旋流段錐管82為圓錐面形。嘴體內腔為圓柱形，嘴體IO、旋流段錐 管82和旋流段圓管81內與其同軸設置有蒸汽分布管4。蒸汽分布管4在靠近噴頭2 的一端設有錐頭管3，另一端為蒸汽入口7。旋流段圓管81的端部設有封堵板12; 蒸汽分布管4與封堵板12相連，其端部的蒸汽入口7位于封堵板12的外側。錐頭 管3為圓錐面形， 一端敞口、與蒸汽分布管4相連，另一端封閉。圖l所示錐頭管 3的封閉端為平板結構，它還可以是錐尖、圓頭結構(圖略)。
蒸汽分布管4和錐頭管3上分別至少設置1圈向噴頭2的方向傾斜的蒸汽分布 孔ll;蒸汽分布孔ll為圓形孔。所述的進料管6沿旋流段圓管81的切向連接于旋 流段圓管81上。蒸汽分布管4與旋流段圓管81和旋流段錐管82之間形成旋流腔9， 蒸汽分布管4和錐頭管3與嘴體10之間形成混合腔5。旋流腔9和混合腔5的橫截面 形狀均為圓環(huán)形。
參見圖l，本實用新型的結構參數一般如下進料管6的軸心線與噴嘴軸心 線的夾角5為30 90度，旋流段錐管82的錐角0為3O 13O度，旋流段圓管81的 內徑與嘴體10的內徑之比為1. 1 2.5。蒸汽分布管4上設有1 60圈蒸汽分布孔 11，每圈設有4 30個蒸汽分布孔11。蒸汽分布管4上的蒸汽分布孔11的軸心線 與噴嘴軸心線的夾角7為10 80度。錐頭管3的錐角角度o;為10 90度；錐頭管 3上設有1 30圈蒸汽分布孔11，每圈設有2 30個蒸汽分布孔11。錐頭管3上的 蒸汽分布孔ll的軸心線與噴嘴軸心線的夾角y3為10 80度。蒸汽分布孔ll的直 徑為1 10毫米。上述的夾角y與夾角/3可取相同或不同的數值。蒸汽分布管4 和錐頭管3上所設的各圈蒸汽分布孔11的數量可以相同，也可以不同。
參見圖l，在蒸汽分布管4和錐頭管3上分別設置2圈以上的蒸汽分布孔11時， 相鄰兩圈蒸汽分布孔ll之間的間距s—般為10 60毫米。該間距s是指以相鄰兩 圈蒸汽分布孔ll的軸心線為母線繞噴嘴軸心線旋轉所形成的兩個相鄰的虛擬圓 錐面之間的距離。
本實用新型其它未說明的結構參數需要根據實際使用情況來確定。例如， 嘴體10的直徑和蒸汽分布管4的直徑根據進料量和霧化蒸汽用量確定，噴嘴的總長度根據現場的具體情況確定。
蒸汽分布管4和錐頭管3上的各圈蒸汽分布孔11一般是沿噴嘴軸心線的方向 均勻分布，每圈上的蒸汽分布孔11一般是分別繞蒸汽分布管4和錐頭管3的圓周
方向均勻分布，以使由各蒸汽分布孔ll噴出的霧化蒸汽能夠均勻地與進料混合。 錐頭管3上的各圈蒸汽分布孔11自錐頭管3的封閉端開始布置，布置范圍為錐頭 管3的全長度。蒸汽分布管4上的各圈蒸汽分布孔11自蒸汽分布管4與錐頭管3相 連的一端開始布置，布置極限位置在蒸汽分布管4對應于嘴體10與旋流段錐管82 連接處的位置。
為使由蒸汽分布孔11噴出的霧化蒸汽能夠在混合腔5內分布得更為均勻并 與進料更加充分地混合，蒸汽分布管4和錐頭管3上所有相鄰兩圈的蒸汽分布孔 ll最好是錯開布置，如圖1所示。這是本實用新型的一種優(yōu)選方案。
本實用新型各部件的連接， 一般均是采用焊接。
下面以附圖所示噴嘴為例說明本實用新型的操作過程。進料(各種催化裂化 原料油，例如減壓瓦斯油、常壓渣油、減壓渣油等，或是這些原料油的混合物) 經進料管6沿旋流段圓管81的切向注入旋流腔9，在旋流腔9內進行旋轉流動，并 在旋流段錐管82處利用圓錐的收縮使旋轉速度增大后進入混合腔5，繼續(xù)旋轉流 動。進料在混合腔5內形成高強度湍流場，在離心力的作用下被展成薄膜，并在
湍流脈動產生的瞬時隨機剪切力作用下破碎，實現第一次霧化。霧化蒸汽由蒸 汽入口7進入蒸汽分布管4以及錐頭管3，通過各圈蒸汽分布孔11噴入混合腔5， 與進入混合腔5內的進料混合，利用兩者之間的速度差將進料破碎成很小的液 滴，形成氣液兩相霧化流，實現第二次霧化。氣液兩相霧化流最后進入噴頭2內 的空腔，然后由噴口l噴出；由于壓力降低，氣液兩相霧化流中的霧化蒸汽膨脹 爆炸，使進料液滴進一步破碎，實現第三次霧化。霧化后的進料繼而進入提升 管反應器進行反應。
權利要求1、一種催化裂化進料噴嘴，設有嘴體(10)、進料管(6)、蒸汽入口(7)，嘴體(10)有一個嘴體內腔，嘴體(10)的出口端設有噴頭(2)，噴頭(2)上設有噴口(1)，其特征在于嘴體(10)的另一端依次設有與嘴體(10)同軸設置的旋流段錐管(82)和旋流段圓管(81)，嘴體內腔為圓柱形，嘴體(10)、旋流段錐管(82)和旋流段圓管(81)內與其同軸設置有蒸汽分布管(4)，蒸汽分布管(4)在靠近噴頭(2)的一端設有錐頭管(3)，另一端為蒸汽入口(7)，蒸汽分布管(4)和錐頭管(3)上分別至少設置1圈向噴頭(2)的方向傾斜的蒸汽分布孔(11)，所述的進料管(6)沿旋流段圓管(81)的切向連接于旋流段圓管(81)上，蒸汽分布管(4)與旋流段圓管(81)和旋流段錐管(82)之間形成旋流腔(9)，蒸汽分布管(4)和錐頭管(3)與嘴體(10)之間形成混合腔(5)。
2、 根據權利要求l所述的催化裂化進料噴嘴，其特征在于進料管(6)的軸 心線與噴嘴軸心線的夾角為30 90度，旋流段錐管(82)的錐角為30 130度，旋 流段圓管(81)的內徑與嘴體(10)的內徑之比為1. 1 2.5,蒸汽分布管(4)上設有 1 60圈蒸汽分布孔(11),每圈設有4 30個蒸汽分布孔(11)，蒸汽分布管(4)上 的蒸汽分布孔(11)的軸心線與噴嘴軸心線的夾角為10 80度，錐頭管(3)的錐角 角度為10 90度，錐頭管(3)上設有1 30圈蒸汽分布孔(11)，每圈設有2 30個 蒸汽分布孔(ll)，錐頭管(3)上的蒸汽分布孔(11)的軸心線與噴嘴軸心線的夾角 為10 80度，蒸汽分布孔(11)的直徑為1 10毫米。
3、 根據權利要求2所述的催化裂化進料噴嘴，其特征在于蒸汽分布管(4) 和錐頭管(3)上分別設置2圈以上的蒸汽分布孔(11)，相鄰兩圈蒸汽分布孔(11) 之間的間距為10 60毫米。
4、 根據權利要求3所述的催化裂化進料噴嘴，其特征在于蒸汽分布管(4) 和錐頭管(3)上所有相鄰兩圈的蒸汽分布孔(11)錯開布置。
專利摘要本實用新型公開了一種催化裂化進料噴嘴，以解決現有噴嘴所存在的霧化粒徑較大、噴出速度過大、霧化不均勻等問題。本實用新型在嘴體內腔為圓柱形的嘴體(10)的一端依次設有與嘴體同軸設置的旋流段錐管(82)和旋流段圓管(81)，嘴體、旋流段錐管和旋流段圓管內與其同軸設置有蒸汽分布管(4)，蒸汽分布管在靠近噴頭(2)的一端設有錐頭管(3)。蒸汽分布管和錐頭管上分別至少設置1圈向噴頭方向傾斜的蒸汽分布孔(11)。進料管(6)沿旋流段圓管的切向連接于旋流段圓管上。蒸汽分布管與旋流段圓管和旋流段錐管之間形成旋流腔(9)，蒸汽分布管和錐頭管與嘴體之間形成混合腔(5)。本實用新型主要用于石油加工行業(yè)的催化裂化裝置。
文檔編號C10G11/00GK201250210SQ20082014819
公開日2009年6月3日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權日2008年7月25日
發(fā)明者侯玉蘭, 丹 劉, 葉安道, 王紹才, 王長俠, 蘇秦豫, 黃文水 申請人:中國石油化工集團公司;中國石化集團洛陽石油化工工程公司