CN103897721B - 一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴及雾化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油加工技术领域，公开一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴及雾化方法，所述雾化方法采用的进料喷嘴包括：喷嘴头、喷嘴头外套、文丘里管、混合室、原料油入口、二次雾化蒸汽入口、一次雾化蒸汽入口，位于上部的喷嘴头外套内设置有喷嘴头，喷嘴头外套通过中部的文丘里管与下部的混合室连接，位于混合室下部的外侧设置有一次雾化蒸汽入口，位于混合室中部的外侧设置有原料油入口，混合室的底部中心设置有二次雾化蒸汽入口。本发明具有结构简单，使催化剂与油接触反应时间缩短，反映在实际装置中的效果就是提升管喷嘴进料段以上2米到提升管出口温差小于30℃；降低干气量和催化剂表面积碳；提高催化裂化目的产品的收率。
Description
技术领域
本发明属于石油加工技术领域，尤其涉及一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴及雾化方法。
背景技术
催化裂化装置是石油加工中的重要装置之一，催化裂化装置是将重质油经过催化裂化变成人们需要的轻质油的装置。液态重质的催化裂化原料油与固体粉末颗粒状态的催化剂能充分接触的前提之一就是使原料油雾化，原料油的雾化越好越有利于催化裂化反应过程的顺利完成。实践证明雾化油滴直径比较小，原料油在与催化剂能充分接触，单程转化率高，反应的时间缩短，使催化剂温度在短时间内快速降低，当原料油的雾化油滴的直径小于固体粉末催化剂平均颗粒直径60μm时，催化裂化反应产物的分布比较理想。
缩短原料油与高温催化剂接触时间能有效减少反应产物的二次催化裂化，同时也能有效减少原料油与高温催化剂长时间接触并在催化剂表面产生的大量积碳的热裂解。一个雾化效果好的催化裂化提升管进料喷嘴，不仅能减低催化裂化干气产率，还能减少催化剂表面积碳，降低加工损失，同时能提高催化裂化装置的轻油收率。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴及方法，该催化裂化装置提供具有结构简单，制造容易、安装更换方便、雾化效果好的该原料油高效进料喷嘴，能够使催化裂化反应在喷嘴进料段以上2米内基本全部完成。解决了现有催化裂化装置存在的由于原料油与催化剂接触时间过长而导致的反应产物干气量大以及催化剂表面积碳过高的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴，包括：喷嘴头3、喷嘴头外套4、文丘里管5、混合室6、原料油入口7、二次雾化蒸汽入口1、一次雾化蒸汽入口2，位于上部的喷嘴头外套4内设置有喷嘴头3，喷嘴头外套4通过中部的文丘里管5与下部的混合室6连接，位于混合室6下部的外侧设置有一次雾化蒸汽入口2，位于混合室6中部的外侧设置有原料油入口7，混合室6的底部中心设置有二次雾化蒸汽入口1。
一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴，所述混合室6由二次雾化蒸汽管、一次雾化蒸汽管、原料油管构成，所述混合室6中心设置的二次雾化蒸汽管一端一直向内延伸至文丘里管5，另一端伸出混合室6与二次雾化蒸汽入口1相连；混合室6下部设置的一次雾化蒸汽管伸至混合室6，其轴线与混合室6轴线垂直；混合室6上部设置的原料油管伸至混合室6，其轴线与混合室6轴线夹角为60°。
一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴，所述喷嘴头3下部为圆锥形，喷嘴头3中部为圆柱形凸缘，圆柱形凸缘处设有一周圆形向中心斜上方倾斜的喷孔，喷嘴头3上部为上大下下的圆台形。
一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴，所述喷嘴头3为高合金耐磨材料构成。
一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴，所述文丘里管5腔体的截面设置为双曲线结构。
一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴的雾化方法，采用两次喷射雾化、两次撞击雾化的方法，其步骤如下：
1、原料油和一次雾化蒸汽进入混合室混合后，由二次雾化蒸汽引射，高速通过文丘里管5实现原料油的一次雾化；
采用的原料油：压力1.2Mpa，温度220-260℃；采用的一次雾化蒸汽：压力0.8-0.9Mpa，温度>250℃；
2、在文丘里管5的扩散口，由文丘里管喷射出来的一次雾化的原料油与二次雾化蒸汽混合后气流高速撞击喷嘴头3下部的导流锥实现一次撞击雾化，撞击后的原料油蒸汽混合气流在导流锥的作用下经导流锥导流进入喷嘴头外侧喷孔，喷孔节流高速喷出实现二次雾化；
其中，采用的二次雾化的喷孔倾斜向上、向心布置的，所有高速气流向上、向心喷射并与喷嘴头上部导流锥撞击，实现二次撞击；从喷嘴头上部与喷嘴头外套上部形成的圆环状空间喷出，在提升管内与催化剂接触、混合并快速反应；
3、经过两次喷射雾化，两次撞击实现原料油均匀雾化，雾化油滴直径小于60μm，并保证从喷嘴最后的速度降低，有利于避免催化剂的破损，其中提升管喷嘴进料段以上2米到提升管出口的温差小于30℃，能够降低干气量和催化剂表面积碳，提高催化裂化目的产品的收率。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
本发明的一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴及雾化方法，具有结构简单，使催化剂与油接触反应时间缩短，反映在实际装置中的效果就是提升管喷嘴进料段以上2米到提升管出口温差小于30℃；降低干气量和催化剂表面积碳；提高催化裂化目的产品的收率。
附图说明
图1为高效催化裂化装置提升管进料喷嘴结构的示意图；
图2为图1的局部放大图。
具体实施方式
如图1、2所示：包括：喷嘴头3、喷嘴头外套4、文丘里管5、混合室6、原料油入口7、二次雾化蒸汽入口1、一次雾化蒸汽入口2，位于上部的喷嘴头外套4内设置有喷嘴头3，喷嘴头外套4通过中部的文丘里管5与下部的混合室6连接，位于混合室6下部的外侧设置有一次雾化蒸汽入口2，位于混合室6中部的外侧设置有原料油入口7，混合室6的底部中心设置有二次雾化蒸汽入口1。
所述混合室6由二次雾化蒸汽管、一次雾化蒸汽管、原料油管构成，所述混合室6中心设置的二次雾化蒸汽管一端一直向内延伸至文丘里管5，另一端伸出混合室6与二次雾化蒸汽入口1相连；混合室6下部设置的一次雾化蒸汽管伸至混合室6，其轴线与混合室6轴线垂直；混合室6上部设置的原料油管伸至混合室6，其轴线与混合室6轴线夹角为60°。
所述喷嘴头3下部为圆锥形，喷嘴头3中部为圆柱形凸缘，圆柱形凸缘处设有一周圆形向中心斜上方倾斜的喷孔，喷嘴头3上部为上大下下的圆台形；所述喷嘴头3为高合金耐磨材料构成。所述文丘里管5腔体的截面设置为双曲线结构。
一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴的雾化方法，采用两次喷射雾化、两次撞击雾化的方法，其步骤如下：
1、原料油和一次雾化蒸汽进入混合室混合后，由二次雾化蒸汽引射，高速通过文丘里管5实现原料油的一次雾化；
采用的原料油：压力1.2Mpa，温度220-260℃；采用的一次雾化蒸汽：压力0.8-0.9Mpa，温度>250℃；
2、在文丘里管5的扩散口，由文丘里管喷射出来的一次雾化的原料油与二次雾化蒸汽混合后气流高速撞击喷嘴头3下部的导流锥实现一次撞击雾化，撞击后的原料油蒸汽混合气流在导流锥的作用下经导流锥导流进入喷嘴头外侧喷孔，喷孔节流高速喷出实现二次雾化；
其中，采用的二次雾化的喷孔倾斜向上、向心布置的，所有高速气流向上、向心喷射并与喷嘴头上部导流锥撞击，实现二次撞击；从喷嘴头上部与喷嘴头外套上部形成的圆环状空间喷出，在提升管内与催化剂接触、混合并快速反应；
3、经过两次喷射雾化，两次撞击实现原料油均匀雾化，雾化油滴直径小于60μm，并保证从喷嘴最后的速度降低，有利于避免催化剂的破损，其中提升管喷嘴进料段以上2米到提升管出口的温差小于30℃，能够降低干气量和催化剂表面积碳，提高催化裂化目的产品的收率。
该装置的喷嘴下部为混合室，一次雾化蒸汽入口设在喷嘴下部的混合管下部外侧，其轴线与混合管轴线垂直，原料油入口设在混合管外侧中部，其轴线与混合管轴线夹角为60°，原料油和一次雾化蒸汽在混合室混合。二次雾化蒸汽管从喷嘴底部中心进入，并一直向上延伸至文丘里管下部。文丘里管下部与混合室连接，上部与喷嘴头外套连接。喷嘴头外套设在喷嘴的最上部，喷嘴头外套上部内侧采用高耐磨合金，喷嘴头安装的喷嘴头外套内，喷嘴头与喷嘴头外套焊接在一起，喷嘴头上部和下部分别为导流锥，中圆柱体上开设有喷孔，喷孔沿着圆周均布，喷孔的数量及孔径根据原料油进料量和雾化蒸汽量和喷嘴压降来确定，喷嘴材质采用高耐磨合金制造。
其中，一次雾化蒸汽入口2、原料油入口7分别设在混合室6下部和中部，一次雾化蒸汽入口2轴线与混合室6轴线垂直，原料油入口7轴线与混合室6轴线呈60°夹角。原料油进料量和其物理特性决定原料油入口7的内径尺寸，根据原料油的进料量确定雾化蒸汽用量，从而确定一次雾化蒸汽入口2尺寸，混合室6的尺寸根据原料油量和一次雾化蒸汽量之和及实验效果来确定。二次雾化蒸汽入口1设在混合室6底部中心，且二次雾化蒸汽入口1管沿着混合室6中心一直通到文丘里管5下部。二次雾化蒸汽入口1的内径尺寸由二次雾化蒸汽量及其物理特性来确定。文丘里管5下部与混合室6连接，上部与喷嘴头外套4连接，喷嘴头外套4上部出口处用高耐磨合金加工而成。文丘里管5的结构尺寸根据原料油及雾化蒸汽量之和并考虑压降及试验效果等因素确定。喷嘴头外套4上部出口内径尺寸由预定的出口线速确定。喷嘴头3固定在喷嘴头外套4内部，喷嘴头3上部、下部为导流锥，中部圆柱体周边设一圈圆形喷孔。喷孔的个数及尺寸预设定的物料流过产生的压降来决定。
使用时，原料油：压力1.2Mpa（表），温度220-260℃；一次雾化蒸汽：压力0.8-0.9Mpa（表）温度>250℃分别由原料油入口7和一次雾化蒸汽入口2进入混合室混合，原料油和一次雾化蒸汽在混合过程中沿着混合室6不断向上运动，在到达文丘里管5时，由二次雾化蒸汽入口1喷射出来雾化蒸汽的的引射作用，进入并沿着文丘里管边壁高速通过文丘里管5，实现原料油的一次雾化。在文丘里管5的扩散口，一次雾化的原料油与二次雾化蒸汽混合后高速撞击喷嘴头3的下部导流锥实现一次撞击雾化，撞击雾化后的油气混合物在导流锥的作用下向喷嘴头外套4边缘聚集并从喷嘴头中部的一圈喷孔喷射而出，实现二次喷射雾化喷孔节流高速喷出实现二次雾化，由于实现二次雾化的喷孔倾斜向上、向心布置的，所有高速气流向上、向心喷射并与喷嘴头上部导流锥撞击，实现二次撞击。最后从喷嘴头上部与喷嘴头外套上部形成的圆环状空间喷出，在提升管内与催化剂接触、混合并快速反应。
Claims (5)
1.一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴，包括：喷嘴头（3）、喷嘴头外套（4）、文丘里管（5）、混合室（6）、原料油入口（7）、二次雾化蒸汽入口（1）、一次雾化蒸汽入口（2），其特征在于：位于上部的喷嘴头外套（4）内设置有喷嘴头（3），喷嘴头外套（4）通过中部的文丘里管（5）与下部的混合室（6）连接，位于混合室（6）下部的外侧设置有一次雾化蒸汽入口（2），位于混合室（6）中部的外侧设置有原料油入口（7），混合室（6）的底部中心设置有二次雾化蒸汽入口（1）；
所述混合室（6）由二次雾化蒸汽管、一次雾化蒸汽管、原料油管构成，所述混合室（6）中心设置的二次雾化蒸汽管一端一直向内延伸至文丘里管（5），另一端伸出混合室（6）与二次雾化蒸汽入口（1）相连；混合室（6）下部设置的一次雾化蒸汽管伸至混合室（6），其轴线与混合室（6）轴线垂直；混合室（6）上部设置的原料油管伸至混合室（6），其轴线与混合室（6）轴线夹角为60°。
2.根据权利要求1所述一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴，其特征在于：所述喷嘴头（3）下部为圆锥形，喷嘴头（3）中部为圆柱形凸缘，圆柱形凸缘处设有一周圆形向中心斜上方倾斜的喷孔，喷嘴头（3）上部为上大下小的圆台形。
3.根据权利要求1所述一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴，其特征在于：所述喷嘴头（3）为高合金耐磨材料构成。
4.根据权利要求1所述一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴，其特征在于：所述文丘里管（5）腔体的截面设置为双曲线结构。
5.一种高效催化裂化装置提升管进料喷嘴的雾化方法，其特征在于：采用两次喷射雾化、两次撞击雾化的方法，其步骤如下：
1）原料油和一次雾化蒸汽进入混合室混合后，由二次雾化蒸汽引射，高速通过文丘里管（5）实现原料油的一次雾化；
采用的原料油：压力1.2Mpa，温度220-260℃；采用的一次雾化蒸汽：压力0.8-0.9Mpa，温度>250℃；
2）在文丘里管（5）的扩散口，由文丘里管喷射出来的一次雾化的原料油与二次雾化蒸汽混合后气流高速撞击喷嘴头（3）下部的导流锥实现一次撞击雾化，撞击后的原料油蒸汽混合气流在导流锥的作用下经导流锥导流进入喷嘴头外侧喷孔，喷孔节流高速喷出实现二次雾化；
其中，采用的二次雾化的喷孔倾斜向上、向心布置的，所有高速气流向上、向心喷射并与喷嘴头上部导流锥撞击，实现二次撞击；从喷嘴头上部与喷嘴头外套上部形成的圆环状空间喷出，在提升管内与催化剂接触、混合并快速反应；
3）经过两次喷射雾化，两次撞击实现原料油均匀雾化，雾化油滴直径小于60μm，并保证从喷嘴最后的速度降低，有利于避免催化剂的破损，其中提升管喷嘴进料段以上2米到提升管出口的温差小于30℃，能够降低干气量和催化剂表面积碳，提高催化裂化目的产品的收率。
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