一種進(jìn)料霧化噴嘴的制作方法
【專利摘要】一種進(jìn)料霧化噴嘴，它包括噴頭、外管、內(nèi)管、原料油入口、以及蒸汽入口、蒸汽孔板；原料油進(jìn)入內(nèi)管經(jīng)過收縮段急劇收縮后又通過喉管段、收縮段進(jìn)行第一次霧化，蒸汽在混合室里對原料油進(jìn)一步?jīng)_擊、破碎，即第二次霧化，蒸汽攜帶原料油進(jìn)入噴頭的噴嘴出口，進(jìn)行第三級霧化；噴頭的噴嘴出口有多種排列形式，使蒸汽攜帶原料油噴出時形成寬廣的幕屏，有利于原料油與催化劑的充分接觸、反應(yīng)，同時有效的降低了催化劑的破碎。
【專利說明】
一種進(jìn)料霧化噴嘴
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于石油煉制領(lǐng)域催化裂化裝置，主要涉及一種多級霧化的化裂化高效進(jìn)料噴嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]原料油進(jìn)料霧化噴嘴是石油煉制領(lǐng)域催化裂化裝置的一個重要設(shè)備，其作用是:首先將原料油破碎、霧化為大量的細(xì)小液滴，再將原料油滴噴入到催化裂化提升管反應(yīng)器中，與提升管反應(yīng)器內(nèi)的催化劑混合、反應(yīng)。目前用于催化裂化裝置的原料油進(jìn)料霧化噴嘴的形式有很多，例如，有支管型、喉管型、Y型、螺旋葉型、錐靶型及各類靶型噴嘴，國產(chǎn)噴嘴有單管型噴嘴，即采用單一管腔進(jìn)料進(jìn)氣混合霧化，使用效果不是很理想。
[0003]噴嘴使反應(yīng)原料成為小液滴，目的是能快速氣化并發(fā)生反應(yīng)，霧化不是最終目的，提高反應(yīng)效果才是目標(biāo)。為了達(dá)到好的反應(yīng)結(jié)果，即需要使液體霧化好，又需要使霧化物流在反應(yīng)器內(nèi)分配好，尤其是與催化劑均勻接觸是很重要的。
[0004]另外，由于要使原料油等液體霧化為細(xì)小顆粒，需要較高的壓降和氣體流速。已有技術(shù)中高速的氣液霧化物流直接噴入反應(yīng)器，對催化劑沖刷破碎較嚴(yán)重。
[0005]然而在實際使用過程中，上述噴嘴或多或少存在著以下問題:一是原料油的霧化效果有待進(jìn)一步提高;二是由噴嘴噴入到提升管反應(yīng)器內(nèi)的原料油與催化劑接觸面不廣，反應(yīng)效果不佳;三是有噴嘴噴出的霧化了的原料油滴噴射速度過高，使催化劑破碎嚴(yán)重。
[0006]本發(fā)明提出一種進(jìn)料霧化噴嘴，使原料油得到多級霧化，有效的消除大直徑液滴，從而達(dá)到催化裂化工藝所要求的霧化粒徑。同時對噴頭的研究發(fā)現(xiàn)，噴頭噴入提升管反應(yīng)器的原料油與催化劑接觸、反應(yīng)不充分，是由于以往噴嘴出口的布置形式不利于原料油的擴散，本發(fā)明提出了四種噴頭結(jié)構(gòu)形式，噴頭兩側(cè)的噴嘴出口中心線與噴嘴軸線夾角為0-30°，噴頭表面由中部向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)，與徑向方向夾角為0-30°，該設(shè)置使原料油滴由噴嘴噴入提升管反應(yīng)器后向兩側(cè)擴散，形成寬廣的幕屏，與催化劑的接觸面更大。另外，噴嘴出口設(shè)置了擴張段，原料油滴噴出時經(jīng)過流通面積擴張段，由于霧化氣體密度小，隨著流通面積的增加迅速減速，降低了催化劑破碎的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種進(jìn)料霧化噴嘴，使其能實現(xiàn)對原料油的多級霧化，有效的消除大直徑液滴，同時從噴嘴噴出時形成更寬廣的幕屏，使得原料油與催化劑更充分的接觸、反應(yīng)。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種進(jìn)料霧化噴嘴，所述噴嘴包括噴頭、外管、內(nèi)管、原料油入口、蒸汽入口、以及蒸汽孔板;所述的蒸汽孔板設(shè)置在內(nèi)管擴張段與外管之間，在蒸汽孔板、外管及內(nèi)管之間形成環(huán)形空腔構(gòu)成蒸汽室，并在蒸汽孔板物流上游設(shè)置蒸汽入口，在蒸汽孔板與噴頭和內(nèi)管出口間的凹形區(qū)域構(gòu)成混合霧化室;所述的內(nèi)管具有收縮擴張霧化區(qū)，即有擴張段、喉口段，收縮段;所述的蒸汽孔板圓周分布多個蒸汽噴孔，噴頭圓周分布多個噴嘴出口。
[0009]所述進(jìn)料霧化噴嘴的內(nèi)管可以有多個收縮擴張霧化區(qū)，即具有多組形成物流加速減速的擴張段、喉口段和收縮段。
[0010]上述進(jìn)料霧化噴嘴的蒸汽孔板圍繞內(nèi)管擴張段圓周分布N個Φ?的蒸汽噴孔，N、D由原料油的處理量決定。蒸汽噴孔與噴嘴出口一一對應(yīng)，即個數(shù)、方位均一致。
[0011 ]蒸汽噴孔可以設(shè)在內(nèi)管擴張段上。
[0012]所述進(jìn)料霧化噴嘴的噴頭圓周設(shè)置多個噴嘴出口，噴嘴出口的結(jié)構(gòu)設(shè)置為喉管式，即有收縮段、喉口段、擴張段組成，該結(jié)構(gòu)可以使原料油得到第三級霧化，同時在擴張段形成減速區(qū)，有效的解決了原料油滴噴射速度過高使催化劑破碎嚴(yán)重的問題;噴嘴出口的布置可設(shè)置為圓形均布、橢圓形、或限制豎直方向?qū)挾鹊牟贾玫榷喾N排列形式;噴頭出口端的表面在水平方向設(shè)計為轉(zhuǎn)向角為α的切面，α為0-30°，噴嘴出口中心線在水平方向與噴頭軸線夾角為β，β為0-30°;以上設(shè)置使蒸汽攜帶原料油由噴嘴出口噴出后呈扇形向水平兩側(cè)擴張，形成較寬廣的蒸汽幕屏，從而使原料油與催化劑得到充分反應(yīng)。
[0013]所述進(jìn)料霧化噴嘴的噴頭圓周設(shè)置多個噴嘴出口，噴頭出口端面水平軸線上方的噴嘴出口在出口方向向下偏轉(zhuǎn)Cl角度;噴頭出口端面水平軸線下方的出口在出口方向向上偏轉(zhuǎn)C2角度;使不同位置的出口物流在反應(yīng)器內(nèi)匯集到扁平區(qū)域;距噴頭出口端面豎直中心線不同距離的出口對應(yīng)不同的Cl和C2數(shù)值。
[0014]噴頭的噴嘴出口內(nèi)表面或噴嘴出口收縮段內(nèi)表面或噴嘴出口收縮段和喉口段內(nèi)表面可以設(shè)置為多葉草形，優(yōu)先設(shè)置為四葉草形，該設(shè)置使第三級霧化蒸汽對原料油的沖擊、破碎能力更強。
[0015]經(jīng)加熱并有一定壓力的原料油經(jīng)原料油入口進(jìn)入內(nèi)管中，由于內(nèi)管的收縮段成錐形，流通面積收縮后又通過喉口段及擴張段，原料油在收縮段加速使收縮段內(nèi)壁對原料油進(jìn)行沖擊、破碎，使原料油得到第一次霧化，由于內(nèi)管中可以設(shè)置多組擴張段、喉口段和收縮段，使蒸汽攜帶原料油多次加速減速，此時沖擊破碎能力更強，霧化效果更好;蒸汽經(jīng)蒸汽入口進(jìn)入蒸汽室，并通過蒸汽孔板上圓周分布多個的蒸汽噴孔加速后進(jìn)入混合霧化室，與上述通過內(nèi)管擴張段流入混合霧化室的原料油沖擊、混合，對其進(jìn)一步霧化，即使原料油得到第二次霧化，同時由于蒸汽孔板上圓周分布的多個蒸汽噴孔環(huán)繞內(nèi)管擴張段，形成蒸汽包圍著原料油并高速攜帶著原料油流動，減少大液滴在邊壁區(qū)域的聚集，強化霧化效果；蒸汽攜帶原料油進(jìn)入噴頭上的噴嘴出口，由于噴嘴出口有收縮段、喉口段，流通面積收縮使得蒸汽在收縮段加速對原料油進(jìn)行進(jìn)一步的沖擊、破碎，形成第三次霧化。經(jīng)過三級霧化，可有效的消除大直徑液滴，使得進(jìn)入提升管反應(yīng)器的原料油與催化劑充分接觸、反應(yīng)，從而提尚反應(yīng)收率。
[0016]由于對各噴嘴出口方向進(jìn)行了設(shè)計控制，在水平方向進(jìn)行β角擴張，在豎直方向進(jìn)行Cl和C2角方向流動到噴頭出口端外反應(yīng)要求的霧化物流噴射距離L處匯合，使多孔流出的油汽物流在反應(yīng)器內(nèi)形成扁平分布帶，可以充分的與反應(yīng)器內(nèi)的催化劑接觸氣化、反應(yīng)。Cl和C2值由L決定。
[0017]本發(fā)明的進(jìn)料霧化噴嘴，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的有益效果:
1、采用對物流的多次加速減速結(jié)構(gòu)，使霧化氣體與液體的速度差多次變化實現(xiàn)多級霧化，有效的消除大直徑液滴，從而達(dá)到催化裂化工藝所要求的霧化粒徑； 2、該噴嘴出口布置形式使蒸汽攜帶原料油噴出后形成較寬廣且扁平的蒸汽油氣幕屏，從而使原料油與催化劑得到充分接觸、反應(yīng)，提高收率；
3、該噴嘴出口設(shè)置有減速區(qū)，解決了原料油滴噴射速度過高使催化劑破碎嚴(yán)重的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1-圖9均為進(jìn)料霧化噴嘴結(jié)構(gòu)圖，具體地:
圖1:進(jìn)料霧化噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2:內(nèi)管7設(shè)置多組縮放段的進(jìn)料霧化噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3:A-A剖視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4:蒸汽噴孔4A設(shè)置在內(nèi)管7擴張段9上的進(jìn)料霧化噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5-8:噴頭8的四種結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖9: C-C剖視圖的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1、原料油入口，2、蒸汽入口，3、蒸汽室，4、蒸汽孔板，5、混合霧化室，6、外管，
7、內(nèi)管，8、噴頭，9、擴張段，10、喉口段，11、收縮段，4A、蒸汽噴孔，8A、噴嘴出口，8B、噴嘴出口擴張段，SC、噴嘴出口喉口段，8D、噴嘴出口收縮段，α、噴頭出口端表面水平方向傾斜角度，β、噴嘴出口中心線水平方向角度，Al、內(nèi)管擴張段角度，B1、內(nèi)管收縮段角度，Α2、噴嘴出口擴張角度，Β2、噴嘴出口收縮角度，Cl、噴頭水平軸線上方噴嘴出口豎直方向傾斜角，C2、噴頭水平軸線下方噴嘴出口豎直方向傾斜角，a、噴嘴出口豎直方向分布位置，b、噴嘴出口水平方向分布位置，L、反應(yīng)要求的霧化物流噴射距離，Φ1、噴嘴出口喉口直徑，Φ2、多葉草直徑，Φ3、內(nèi)管喉口段直徑。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，旨在幫助讀者理解本發(fā)明的特點和實質(zhì)，但附圖和【具體實施方式】內(nèi)容并不限制本發(fā)明的可實施范圍。
[0021]如圖1所示，一種進(jìn)料霧化噴嘴，所述噴嘴包括噴頭8、外管6、內(nèi)管7、原料油入口1、蒸汽入口 2、以及蒸汽孔板4;所述的蒸汽孔板4設(shè)置在內(nèi)管7擴張段9與外管6之間，在蒸汽孔板4、外管6及內(nèi)管7之間形成環(huán)形空腔構(gòu)成蒸汽室3，并在蒸汽孔板4物流上游設(shè)置蒸汽入口2，在蒸汽孔板4與噴頭8和內(nèi)管7出口間的凹形區(qū)域構(gòu)成混合霧化室5;所述的內(nèi)管7具有收縮擴張霧化區(qū)，即有擴張段9、喉口段10，收縮段11;所述的蒸汽孔板4圓周分布多個蒸汽噴孔4A，噴頭8圓周分布多個噴嘴出口 8A。
[0022]如圖2所示，所述進(jìn)料霧化噴嘴的內(nèi)管7可以有多個收縮擴張霧化區(qū)，即擁有多組擴張段9、喉口段10和收縮段11，本例中為3組。
[0023]如圖3所示，上述進(jìn)料霧化噴嘴的蒸汽孔板4圍繞內(nèi)管7擴張段9圓周分布N個Φ?的蒸汽噴孔4Α，N、D由原料油的處理量決定。蒸汽噴孔4A與噴嘴出口 8A—一對應(yīng)，即個數(shù)、方位均一致。
[0024]如圖4所示，蒸汽噴孔4A可以設(shè)在內(nèi)管7擴張段9上。
[0025]如圖5、6、7所示，噴頭8圓周設(shè)置多個噴嘴出口8A，噴嘴出口8A的結(jié)構(gòu)設(shè)置為喉管式，即有收縮段8D、喉口段SC、擴張段SB組成，該結(jié)構(gòu)可以使原料油得到第三級霧化，同時在擴張段SB形成減速區(qū)，有效的解決了原料油滴噴射速度過高使催化劑破碎嚴(yán)重的問題;噴嘴出口 8A的布置可設(shè)置為圓形均布、橢圓形、或限制豎直方向?qū)挾鹊牟贾玫榷喾N排列形式；噴頭8出口端的表面在水平方向設(shè)計為轉(zhuǎn)向角為α的切面，α為0-30°，噴嘴出口 8Α中心線在水平方向與噴頭軸線夾角為β，β為0-30° ;以上設(shè)置使蒸汽攜帶原料油由噴嘴出口 8Α噴出后呈扇形向兩側(cè)擴張，形成較寬廣的蒸汽幕屏，從而使原料油與催化劑得到充分反應(yīng)。
[0026]如圖9所示，噴頭8出口端面水平軸線上方的噴嘴出口8Α在出口方向向下偏轉(zhuǎn)Cl角度;噴頭8出口端面水平軸線下方的噴嘴出口 8Α在出口方向向上偏轉(zhuǎn)C2角度;使不同位置的出口物流在反應(yīng)器內(nèi)匯集到扁平區(qū)域;距噴頭8出口端面豎直中心線不同距離的出口對應(yīng)不同的Cl和C2數(shù)值。
[0027]如圖8所示，噴頭8的噴嘴出口8Α內(nèi)表面或噴嘴出口 8Α收縮段8D內(nèi)表面或噴嘴出口8Α收縮段8D和喉口段SC內(nèi)表面設(shè)置為多葉草形，優(yōu)先設(shè)置為四葉草形，該設(shè)置使第三級霧化蒸汽對原料油的沖擊、破碎能力更強。
[0028]經(jīng)加熱并有一定壓力的原料油經(jīng)原料油入口I進(jìn)入內(nèi)管7中，由于內(nèi)管7的收縮段11成錐形，流通面積收縮后又通過喉口段10及擴張段9，原料油在收縮段11加速使收縮段11內(nèi)壁對原料油進(jìn)行沖擊、破碎，使原料油得到第一次霧化，由于內(nèi)管7中可以設(shè)置多組擴張段9、喉□段10和收縮段11，使蒸汽攜帶原料油多次加速減速，此時沖擊破碎能力更強，霧化效果更好;蒸汽經(jīng)蒸汽入口 2進(jìn)入蒸汽室3，并通過蒸汽孔板4上圓周分布多個的蒸汽噴孔4Α加速后進(jìn)入混合霧化室5，與上述通過內(nèi)管7擴張段9流入混合霧化室5的原料油沖擊、混合，對其進(jìn)一步霧化，即使原料油得到第二次霧化，同時由于蒸汽孔板4上圓周分布的多個蒸汽噴孔4Α環(huán)繞內(nèi)管7擴張段9，形成蒸汽包圍著原料油并高速攜帶著原料油流動，減少大液滴在邊壁區(qū)域的聚集，強化霧化效果;蒸汽攜帶原料油進(jìn)入噴頭8上的噴嘴出口8Α，由于噴嘴出口 8Α有收縮段8D、喉口段SC，流通面積收縮使得蒸汽在收縮段8D加速對原料油進(jìn)行進(jìn)一步的沖擊、破碎，形成第三次霧化。經(jīng)過三級霧化，可有效的消除大直徑液滴，使得進(jìn)入提升管反應(yīng)器的原料油與催化劑充分接觸、反應(yīng)，從而提高反應(yīng)收率。
[0029]由于對各噴嘴出口8Α方向進(jìn)行了設(shè)計控制，在水平方向進(jìn)行β角擴張，在豎直方向進(jìn)行Cl和C2角方向流動到噴頭8出口端外反應(yīng)要求的霧化物流噴射距離L處匯合，使多孔流出的油汽物流在反應(yīng)器內(nèi)形成扁平分布帶，可以充分的與反應(yīng)器內(nèi)的催化劑接觸氣化、反應(yīng)。Cl和C2值由L決定。
【主權(quán)項】
1.一種進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，它包括噴頭(8)、外管(6)、內(nèi)管(7)、原料油入口(I)、蒸汽入口(2)、以及蒸汽孔板(4);所述的蒸汽孔板(4)設(shè)置在內(nèi)管(7)擴張段(9)與外管(6)之間，在蒸汽孔板(4)、外管(6)及內(nèi)管(7)之間形成環(huán)形空腔構(gòu)成蒸汽室(3)，并在蒸汽孔板(4)物流上游設(shè)置蒸汽入口(2)，在蒸汽孔板(4)與噴頭(8)和內(nèi)管(7)出口間的凹形區(qū)域構(gòu)成混合霧化室(5);所述的內(nèi)管(7)具有收縮擴張霧化區(qū)，即有擴張段(9)、喉口段(10)，收縮段(11);所述的蒸汽孔板(4)圓周分布多個蒸汽噴孔(4A)，噴頭(8)圓周分布多個噴嘴出口(8A)02.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，進(jìn)料霧化噴嘴的內(nèi)管(7)可以有多個收縮擴張霧化區(qū)，即具有多組擴張段(9)、喉口段(10)和收縮段(11)。3.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，進(jìn)料霧化噴嘴的蒸汽孔板(4)圍繞內(nèi)管(7)擴張段(9)圓周分布N個Φ D的蒸汽噴孔(4A)，N、D由原料油的處理量決定;蒸汽噴孔(4A)與噴嘴出口( 8A)——對應(yīng)，即個數(shù)、方位均一致。4.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，蒸汽噴孔(4A)可以設(shè)置在內(nèi)管(7)擴張段(9)上。5.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，噴頭(8)圓周設(shè)置多個噴嘴出口(8A),噴嘴出口(8A)的結(jié)構(gòu)設(shè)置為由收縮段(8D)、喉口段(SC)、擴張段(SB)組成。6.如權(quán)利要求1或5所述的進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，噴嘴出口(8A)的布置可設(shè)置為圓形均布、橢圓形、或限制豎直方向?qū)挾鹊牟贾玫榷喾N排列形式。7.如權(quán)利要求1或6所述的進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，噴頭(8)出口端的表面在水平方向設(shè)計為傾斜角為α的切面，α為0-30°，噴嘴出口(8A)中心線在水平方向與噴頭軸線夾角為β，β為0-30°;以上設(shè)置使蒸汽攜帶原料油由噴嘴出口(8Α)噴出后呈扇形向兩側(cè)擴張，形成較寬廣的蒸汽幕屏，從而使原料油與催化劑得到充分反應(yīng)。8.如權(quán)利要求1或7所述的進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，噴頭(8)出口端面水平軸線上方的噴嘴出口(8Α)在出口方向向下偏轉(zhuǎn)Cl角度;噴頭(8)出口端面水平軸線下方的噴嘴出口(8Α)在出口方向向上偏轉(zhuǎn)C2角度;使不同位置的出口物流在反應(yīng)器內(nèi)匯集到扁平區(qū)域;距噴頭(8)出口端面豎直中心線不同距離的出口對應(yīng)不同的Cl和C2數(shù)值，Cl和C2由反應(yīng)要求的霧化物流噴射距離L值決定。9.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，噴頭(8)的噴嘴出口(8Α)內(nèi)表面或噴嘴出口(8Α)收縮段(8D)內(nèi)表面或噴嘴出口(8Α)收縮段(8D)和喉口段(SC)內(nèi)表面設(shè)置為多葉草形，該設(shè)置使第三級霧化蒸汽對原料油的沖擊、破碎能力更強。10.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)料霧化噴嘴，其特征在于，原料油進(jìn)入內(nèi)管(7)中，由于內(nèi)管(7)的收縮段(11)成錐形，流通面積收縮后又通過喉口段(10)及擴張段(9)，原料油在收縮段(11)加速使收縮段(11)內(nèi)對原料油進(jìn)行沖擊、破碎，使原料油得到霧化;蒸汽通過蒸汽孔板(4)上圓周分布多個的蒸汽噴孔(4Α)加速后進(jìn)入混合霧化室(5)，與上述通過內(nèi)管(7)擴張段(9)流入混合霧化室(5)的原料油混合，對其進(jìn)一步霧化，即使原料油得到第二次霧化；蒸汽攜帶原料油進(jìn)入噴頭(8)上的噴嘴出口(8Α)，由于噴嘴出口(8Α)有收縮段(8D)、喉口段(SC)，流通面積收縮使得蒸汽在收縮段(8D)加速對原料油進(jìn)行進(jìn)一步的沖擊、破碎，形成第三級霧化。
【文檔編號】B05B1/02GK105921295SQ201610476276
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】郭偉
【申請人】石寶珍, 郭偉