專利名稱：一種催化裂化霧化進料噴嘴的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及在不存在氫的情況下，烴油的催化裂化領域，特別涉及一種催化裂化霧化進料噴嘴。
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(chǎn)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、催化劑上液體攜帯量降低，能提高輕質(zhì)油收率、降低焦炭產(chǎn)率、改善產(chǎn)品分布、防止過度裂化，消除提升管反應器內(nèi)的結焦現(xiàn)象，帶來可觀的經(jīng)濟效益。因此，國內(nèi)外相關研究機構ー直在不斷開發(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(jīng)濟效益。目前國內(nèi)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，其特點是利用收斂ー擴張形喉道盡量提高氣體流速和氣液 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，最后在噴頭噴ロ處加速，實現(xiàn)二次霧化。該噴嘴霧化強度高，但需要較高的進料壓力和較多的霧化蒸汽，因而能耗較高，増加了生產(chǎn)成本和設備改造的投資；第三類是雙喉道內(nèi)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這些噴嘴均采用扁平噴ロ，也有采用雙矩形噴ロ的，如CN93213297. 9。扁平噴ロ在流量大時形成的射流層密度大，不利于催化劑的穿透，因此也不利于原料和催化劑的充分接觸。雙矩形噴ロ，平行排列的相鄰兩噴ロ，噴出兩排平行液霧，由于液霧間相對速度小，會發(fā)生小液滴聚集，影響霧化效果，不利于液滴的快速氣化、反應；同吋，由于片狀射流之間存在真空效應，催化劑顆粒在狹縫開ロ之間的間隙高速運動，穿過這些間隙可能發(fā)生侵蝕。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種催化裂化霧化進料噴嘴，以解決現(xiàn)有的催化裂化進料噴嘴采用扁平噴ロ在流量大時形成的射流層密度大，不利于催化劑的穿透；采用雙矩形噴ロ時，平行排列的相鄰兩噴ロ，噴出兩排平行液霧，由于液霧間相對速度小，會發(fā)生小液滴聚集，影響霧化效果以及片狀射流之間存在真空效應，催化劑顆粒在狹縫開ロ之間的間隙高速運動，穿過這些間隙可能發(fā)生侵蝕等問題。本實用新型一種催化裂化霧化進料噴嘴，包括噴ロ I、噴頭2、錐頭管3、蒸汽分布管4、進料管6、蒸汽入口 7、旋流段圓管8、嘴體10、旋流段錐管14，其特征在于嘴體10的一端設置噴頭2，另一端與旋流段錐管14和旋流段圓管8連接，噴頭2上設有噴ロ 1，噴ロI內(nèi)部嵌入T型構件13 —端，T型構件13的另一端與錐頭管3相連。所述的嘴體10內(nèi)腔為圓柱形。[0007]所述的蒸汽分布管4與嘴體10、旋流段錐管14和旋流段圓管8同軸。所述的錐頭管3 —端與T型構件13連接，另一端連接蒸汽入口 7。所述的蒸汽分布管4上設置I 60圈蒸汽分布孔11，姆圈設有5 30個蒸汽分布孔11，蒸汽分布孔11的軸心線與嘴體10軸心線的夾角Y為10 80度。所述的錐頭管3的錐角a為10 90度；錐頭管3上設置I 30圈蒸汽分布孔11，每圈設置I 30個蒸汽分布孔11蒸汽分布孔11的軸心線與噴嘴軸心線的夾角@為10 80度。所述的相鄰兩圈蒸汽分布孔11之間的軸心間距為10 60毫米。所述的蒸汽分布孔11的直徑為I 10毫米。所述的進料管6的軸心線與嘴體10軸心線的夾角S為30 90度，旋流段錐管14的錐角e為30 130度，旋流段圓管8的內(nèi)徑與嘴體10的內(nèi)徑之比為I. I 2. 5。所述蒸汽分布管4與旋流段圓管81和旋流段錐管14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。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，原料經(jīng)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(nèi)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増大，離心カ場得到強化；之后進入混合腔，在混合腔內(nèi)繼續(xù)旋轉流動，并與蒸汽分布孔噴出的霧化蒸汽(水蒸汽)混合。進料在離心カ的作用下被展成薄膜，増大了液體的表面積、降低了液體的粘性和表面張カ；同時，進料在湍流脈動產(chǎn)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(nèi)的運動軌跡延長，増加了與霧化蒸汽的混合時間，提高了水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，所以可使水蒸汽均勻地與進料混合，形成穩(wěn)定的氣液兩相泡狀流。水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，使其流動阻カ減小，噴嘴的壓降降低。氣液兩相泡狀流最后進入噴頭內(nèi)的空腔，然后在噴ロ處加速并由噴ロ噴出，噴出后，由于壓カ降低，泡狀流中的氣體迅速膨脹爆炸，將進料霧化成非常細小的液滴。經(jīng)環(huán)形噴ロ噴出的射流層密度小，有利于催化劑的穿透，可提高原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(zhì)油產(chǎn)率并降低生焦量。同時，也可以避免雙矩形噴ロ，催化劑顆粒在狹縫開ロ之間的間隙高速運動可能發(fā)生的侵蝕等問題。本實用新型催化裂化霧化進料噴嘴經(jīng)測試表明，在氣液比為7. 5%吋，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< 38. 2米/秒。霧化均勻，均勻指數(shù)在3以上。并且，只需使用較低的進料壓力(一般為0. 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，前述水蒸汽與進料在混合腔內(nèi)的混合霧化方式，當進料量有所增減變化吋，油汽兩相流的體積流量變化相對較小，不會明顯影響霧化質(zhì)量，因而使本實用新型的操作弾性好、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
對本實用新型作進ー步詳細的說明。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。

[0017]圖I是本實用新型催化裂化霧化進料噴嘴沿軸向的剖視圖。圖2是本實用新型催化裂化霧化進料噴嘴噴ロ示意圖。圖3是圖I中的A-A旋轉剖視圖。其中I.噴ロ，2.噴頭，3.錐頭管，4.蒸汽分布管，5.混合腔，6.進料管，7.蒸汽入口，8.旋流段圓管，9.旋流腔，10.嘴體，11.蒸汽分布孔，12.封堵板，13. T型構件，14.旋
流段錐管。
具體實施方式
圖I為本實用新型催化裂化霧化進料噴嘴，圖2為本實用新型催化裂化霧化進料噴嘴噴ロ示意圖，圖3為圖I中的A-A旋轉剖視圖。所示的本實用新型一種催化裂化霧化進料噴嘴，包括噴ロ I、噴頭2、錐頭管3、蒸汽分布管4、進料管6、蒸汽入口 7、旋流段圓管8、嘴體10、旋流段錐管14，嘴體10的一端設置噴頭2，另一端與旋流段錐管14和旋流段圓管8連接，噴頭2上設有噴ロ 1，噴ロ I內(nèi)部嵌入T型構件13 —端，T型構件13的另一端與錐頭管3相連。嘴體10的另一端依次與嘴體10同軸設置有旋流段錐管14和旋流段圓管8 ;其中的旋流段錐管14為圓錐面形。嘴體10內(nèi)腔為圓柱形，蒸汽分布管4與嘴體10、旋流段錐管14和旋流段圓管8同軸。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8的端部設有封堵板12 ;蒸汽分布管4與封堵板12相連，其端部的蒸汽入ロ 7位于封堵板12的外側。錐頭管3為圓錐面形，一端敞ロ、與蒸汽分布管4相連，另一端為平板結構封閉端，封閉端與T型構件13的一端相連。蒸汽分布管4和錐頭管3上分別至少設置I圈向噴頭2的方向傾斜的蒸汽分布孔
11。進料管6的軸心線與噴嘴軸心線的夾角5為60度，旋流段錐管82的錐角0為80度，旋流段圓管8的內(nèi)徑與嘴體10的內(nèi)徑之比為I. 8。蒸汽分布管4上設有40圈蒸汽分布孔11，每圈設有20個蒸汽分布孔U。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Y為60度。錐頭管3的錐角角度a為50度；錐頭管3上設有15圈蒸汽分布孔11，每圈設有18個蒸汽分布孔11。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3為45度。蒸汽分布孔11的直徑為8毫米。在蒸汽分布管4和錐頭管3上設置蒸汽分布孔11，相鄰兩圈蒸汽分布孔11之間的間距s 一般為10 60毫米。該間距s是指以相鄰兩圈蒸汽分布孔11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(shù)需要根據(jù)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(jù)進料量和霧化蒸汽用量確定，噴嘴的總長度根據(jù)現(xiàn)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，以使由各蒸汽分布孔11噴出的水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噴出的水蒸汽能夠在混合腔5內(nèi)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11最好是錯開布置，如圖I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。本實用新型一致催化裂化霧化進料噴嘴在實際用于過程中的操作過程如下各種催化裂化原料油，例如VG0、焦化蠟油、常壓渣油、減壓渣油或其混合原料等沿旋流段圓管8的切向注入旋流腔9，在旋流腔9內(nèi)進行旋轉流動，并在旋流段錐管14處利用圓錐的收縮使旋轉速度増大后進入混合腔5，繼續(xù)旋轉流動。進料在混合腔5內(nèi)形成高強度湍流場，在離心カ的作用下被展成薄膜，并在湍流脈動產(chǎn)生的瞬時隨機剪切力作用下破碎，實現(xiàn)第一次霧化。水蒸汽由蒸汽入口 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(nèi)的進料混合，形成穩(wěn)定的氣液兩相泡狀流。氣液兩相泡狀流最后在噴ロ I處加速，并經(jīng)噴ロ I噴出；噴出后，由于壓カ降低，泡狀流中的氣體迅速膨脹爆炸，使進料液滴進ー步破碎，實現(xiàn)最終霧化。霧化后的進料繼而進入提升管反應器進行反應。
權利要求1.一種催化裂化霧化進料噴嘴，包括噴ロ(I)、噴頭(2)、錐頭管(3)、蒸汽分布管(4)、進料管(6)、蒸汽入口(7)、旋流段圓管(8)、嘴體(10)、旋流段錐管(14)，其特征在于嘴體(10的一端設置噴頭(2，另一端與旋流段錐管(14)和旋流段圓管(8)連接，噴頭(2)上設有噴ロ(1)，噴ロ⑴內(nèi)部嵌入T型構件(13—端，T型構件(13)的另一端與錐頭管(3)相連。
2.依照權利要求I所述的ー種催化裂化霧化進料噴嘴，其特征在于所述的嘴體(10)內(nèi)腔為圓柱形，所述的蒸汽分布管(4)與嘴體(10)、旋流段錐管(14)和旋流段圓管(8)同軸。
3.依照權利要求I所述的ー種催化裂化霧化進料噴嘴，其特征在于所述的錐頭管(3)另一端連接蒸汽入口(7)。
4.依照權利要求I所述的ー種催化裂化霧化進料噴嘴，其特征在于所述的蒸汽分布管(4)上設置I 60圈蒸汽分布孔(11)，每圈設置5 30個蒸汽分布孔(11)，相鄰兩圈蒸汽分布孔(11)之間的軸心間距為10 60毫米。
5.依照權利要求I所述的ー種催化裂化霧化進料噴嘴，其特征在于蒸汽分布孔(11)的軸心線與嘴體(10)軸心線的夾角Y為10 80度。
6.依照權利要求I所述的ー種催化裂化霧化進料噴嘴，其特征在于所述的蒸汽分布孔(11)的直徑為I 10毫米。
7.依照權利要求I所述的ー種催化裂化霧化進料噴嘴，其特征在于所述的錐頭管(3)的錐角a為10 90度；錐頭管(3)上設置I 30圈蒸汽分布孔(11)，每圈設置I 30個蒸汽分布孔(11)，蒸汽分布孔(11)的軸心線與噴嘴軸心線的夾角P為10 80度。
8.依照權利要求I所述的ー種催化裂化霧化進料噴嘴，其特征在于所述的進料管(6)的軸心線與嘴體(10)軸心線的夾角5為30 90度。
9.依照權利要求I所述的ー種催化裂化霧化進料噴嘴，其特征在干所述的旋流段錐管(14)的錐角0為30 130度。
10.依照權利要求I所述的ー種催化裂化霧化進料噴嘴，其特征在干旋流段圓管(8)的內(nèi)徑與嘴體(10)的內(nèi)徑之比為I. I 2. 5。
專利摘要本實用新型公開了一種催化裂化霧化進料噴嘴，包括噴口(1)、噴頭(2)、錐頭管(3)、蒸汽分布管(4)、進料管(6)、蒸汽入口(7)、旋流段圓管(8)、嘴體(10)、旋流段錐管(14)，嘴體(10)的一端設置噴頭(2)，另一端與旋流段錐管(14)和旋流段圓管(8)連接，噴頭(2)上設有噴口(1)，噴口(1)內(nèi)部嵌入T型構件(13)一端，T型構件(13)的另一端與錐頭管(3)相連，該噴嘴在較低的進料壓力可得到很好的霧化效果，降低了噴嘴的能耗，提高霧化效果。
文檔編號C10G11/20GK202595047SQ201220144779
公開日2012年12月12日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權日2012年3月29日
發(fā)明者葉安道, 王紹才, 翁甲壯, 侯玉蘭, 王長嶺, 劉丹, 黃文水, 蘇秦豫 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團洛陽石油化工工程公司