CN106457191B - 注射设备、特别是用于向精炼装置中注入烃原料的注射设备 - Google Patents
注射设备、特别是用于向精炼装置中注入烃原料的注射设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106457191B CN106457191B CN201580023816.9A CN201580023816A CN106457191B CN 106457191 B CN106457191 B CN 106457191B CN 201580023816 A CN201580023816 A CN 201580023816A CN 106457191 B CN106457191 B CN 106457191B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- injection device
- gas
- throat
- liquid
- hydrocarbon charging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims description 38
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 38
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims description 37
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 65
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 88
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 9
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004231 fluid catalytic cracking Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000004047 hole gas Substances 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 210000000867 larynx Anatomy 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000003019 stabilising effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
- B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G11/14—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
- C10G11/18—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
- B01J2208/00902—Nozzle-type feeding elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
本发明涉及注射设备(10),其成型为借助于气体来喷射液体液滴,所述注射设备(10)包括机身(12),所述机身(12)包括包含以下的机身(300):壁(301),其定义了凹槽(107);液体输入开口(150),其侧向地提供于所述壁中;以及气体注射组件(200),其中,提供沟道(202)以用于气体在位于所述凹槽的一端处的气体输入开口与设置所述凹槽内部的气体输出开口(203)之间的流通,所述组件与所述机身壁一起定义了用于液体从所述液体输入开口向缩颈的流通的空间(204),而且,其中,所述机身壁定义了位于所述气体输出开口的下游的具有颈部(131)的缩颈,而且,所述注射设备被布置成使得在所述输出开口处的气体物流覆盖了紧邻所述颈部的壁部分(139)。
Description
本发明涉及注射设备,特别是用于向精炼装置(unit)(特别是流化催化裂化(FCC)装置)中注入烃进料的设备(device)。
通常地,使精炼装置中所处理的液态烃进料与固体催化剂接触,所述固体催化剂将促进用于处理所述进料的一种或多种化学反应。为了改善该接触并使所述反应的产率最大化,将这些液态烃进料通过注射设备雾化成细小液滴。该雾化使得可将液体(液态烃进料)与固体(催化剂)之间的接触面积最大化,从而促进了传热且有助于烃在反应区内的均匀分布。尽管对于液滴的最佳直径不存在真正的共识,但是,通常的目标是形成这样的液滴,其直径与催化剂颗粒的直径具有相同的数量级,即,小于200微米,例如约50-80微米。
通常地,使用称为“双相(dysphasic)”的注射设备,其具有中空的圆筒形机身(主体,body)以及两个输入开口(输入口,inlet opening),经由所述输入开口,一方面使液态烃进料且另一方面使雾化气体(通常为蒸汽)注入到所述机身中。在所述机身内部形成接触腔室,且这是其中使烃与雾化气体接触以便使烃进料雾化的地方。一旦雾化,则将烃进料经由通向反应器内部的输出开口(输出口,outlet opening)喷出。
各注射设备安装在反应器壁上,使得注射设备的包括输出开口的一端位于反应器内部。
文丘里管式的注射设备是特别知名的,在该注射设备中,通过文丘里管并结合雾化气体来推进进料,导致形成液滴。轴向流动的所述雾化气体允许这些液滴一起运送,使它们朝着机身出口的方向进一步分开。
需要能够将简易性与低的压力降和高品质的雾化结合在一起的注射设备。
提供了这样的注射设备,其配置成使用气体将液体雾化成液滴,所述注射设备包括:
-机身,其包括定义了轴向延伸的凹槽的壁,使得所述机身一方面通往位于所述注射设备的一端处的气体输入孔且另一方面通往位于所述注射设备的另一端处的雾化液体输出孔,而且,在这些壁中形成了液体输入孔,该液体输入孔沿着径向分量延伸,以便一方面通到所述机身的外部且另一方面通向所述凹槽,
-气体注射组件,其中,定义了用于气体在气体输入孔和定位在所述凹槽内部(内侧,inside)的气体输出孔之间的流通(circulation)的通道,
其中
-所述机身的壁定义了这样的缩颈(constriction),其喉部位于所述气体输出孔的下游,
-所述气体注射组件与所述壁一起定义了用于液体从液体输入孔向所述缩颈的喉部的流通的空间,以及
-所述注射设备以这样的方式布置:从气体输出孔发出的气体物流覆盖了紧邻所述缩颈的喉部的壁部分。
已经发现,通过将缩颈的喉部与经过(over)或非常接近于该喉部的气体物流组合,有可能获得在液滴直径方面相对良好的雾化,并且在相对低的压力降的情况下来如此做。有可能的是,通过来自气体注射组件的气体射流来对从缩颈的喉部附近经过的液膜进行剪切,从而导致液体雾化成液滴。
紧邻所述喉部的壁部分可包括:
-位于所述喉部上游的、延伸直至或未达到所述喉部的壁部分,和/或
-位于所述喉部下游的、延伸直至或未达到所述喉部的壁部分。
“紧邻所述喉部”意指离开所述喉部非常小的距离,例如,小于机身最大直径的5%、有利地小于该直径的1%、可能地小于该直径的0.1%的距离。
有利地,所述喉部可被包括在所述被气体物流覆盖的壁部分中。
“缩颈”意指凹槽的横截面的向下节流(调小,throttle down)直到喉部为止。在所述喉部的下游,所述横截面可(至少局部地)保持恒定为在所述喉部处所达到的最小直径,或者,再次增大。
“缩颈的喉部”意味着以壁与机身中心轴之间的距离计缩颈的最小值。换句话说,所述喉部构成了缩颈的一个末端。
在所述缩颈处,壁可随着径向分量延伸直至所述喉部。对于限定在垂直于轴向方向的平面内的喉部,凹槽横截面的直径可因而在喉部处达到最小。
位于所述喉部的下游处的凹槽的横截面的直径可保持与在所述喉部处所达到的最小值相同或基本相同。因此,可提供位于所述喉部的下游且延伸直至所述喉部的称为圆筒形部分的部分,在该部分中,形成圆筒形状的导管(duct)。
在该情况中,所述圆筒形导管可有利地轴向延伸经过大小是该导管的横截面直径大小的至少四倍、有利地至少五倍高的长度。令人惊讶地,该布置似乎使得能够获得增强的性能。
可选择地,位于所述喉部的下游处的凹槽的横截面的直径可比在所述喉部处高。在缩颈处的壁可例如定义出这样的凸起,其以径向分量延伸直至所述喉部。
所述喉部可定义出锐缘线,这意味着,机身的中心轴线与机身的内壁之间的距离相对于轴向位置的导数在喉部处是不连续的。
可选择地,所述壁可配置成使得该导数保持连续。所述壁可例如定义出具有相对圆形的末端边缘的缩颈。
所述喉部可为闭合的,例如,所述喉部可具有圆形或椭圆形的形状。
例如,锐缘线可被限定在平面内,或者,可并非如此。当锐缘线处于平面内时,该平面可垂直于机身轴,或者,可并非如此。例如,规定锐缘线处于相对于机身轴倾斜的平面内可为可能的。
可选择地,所述喉部可为开放式的。例如,所述喉部可定义出以螺旋的形式在机身内部延伸且具有一圈或多圈的非闭合的线路。还可以规定,存在一组以螺旋的形式延伸且具有一圈或多圈的非闭合的线路。
在实施方案中,所述喉部可定义出横向地且以直线围着的(rectilinear)方式延伸的线段,例如,锐缘线。
所述机身可由一个或若干个部件制得。
所述液体可基本上包含烃进料或其它物质。
所述气体可基本上包含蒸汽或其它物质。
在所述缩颈处,凹槽的横截面小于刚好在位于所述缩颈的上游处的机身部分中的横截面。
位于所述喉部的上游处的凹槽的横截面可连续地变化,直至所述喉部。例如,可设计出形成一部分球面或一部分锥面的壁。在锐缘线或圆形末端的上游处,所述缩颈可,例如,定义出占据一部分双曲面、一部分球面或一部分锥面的空间。
可选择地,位于所述喉部的上游处的凹槽的横截面可展现出不连续性。例如,可提供这样的机身,其壁具有不带倒角的肋材,其中肋材的底与(例如圆筒形的)机身壁相遇。
在一个有利的实施方案中,气体输出孔是这样的狭缝,其面对喉部使得气体物流限定成紧邻所述喉部。该布置可使得能够限制注入到注射设备内的气体的量。
所述狭缝的形状可类似于由所述喉部定义的形状,例如,圆形形状(在圆形喉部的情况下)、或者直线围着的形状(对于定义出横向延伸的线段的喉部)。
所述狭缝的宽度可因而相对地小,例如,小于机身最大直径的5%、有利地小于该直径的1%、可能地小于该直径的0.1%。所述狭缝的宽度可例如为0.1毫米至10毫米、有利地0.5毫米至5毫米、有利地1至2毫米。
本发明绝不限于形成狭缝的气体输出孔。可提供若干个这样的孔:所述孔每一个具有非常小的尺寸、具有例如圆形的截面,所述孔中的每一个被定向成使得来自于所述孔的气体物流在紧邻所述喉部的位置处终止(或者经过紧邻所述喉部的位置)。
有利地,所述气体注射组件可包括管(tube)以及容纳在所述管中的杆状元件,该杆状元件在所述管的内部纵向地延伸,使得所述用于气体流通的通道位于所述杆状元件和所述管之间。采用这样的同心双壁原理来产生了形成相对小厚度的狭缝的气体输出孔和通道。
本发明绝不限于同心双壁原理的这样的运用,即使其是有利的(因为其相对易于制造)。例如,可提供这样的管道(conduit),其截面沿着所述用于气体流通的通道从气体输入孔附近的圆形截面变化至具有例如(例如圆形或直线围着的)狭缝形状的截面。可选择地,所述气体注射组件可定义出支线,使得来自于气体输入孔的气体在若干个毛细管型的导管之间分配,所述导管中的每一个在所述喉部附近终止。
有利地,所述杆状元件和管中的至少一者可被配置成使得所述用于气体流通的通道的厚度经历节流,所述节流加快了位于气体入口和气体出口之间的气体的速度。因此,通道厚度在气体输出孔的上游可比在该孔处高,例如5毫米至5厘米,例如约1厘米。
有利地,所述杆状元件和管可相对于彼此居中,以使所述杆和管组件的径向横截面显示出在所述杆表面和所述管的内表面之间的恒定的距离,无论所考虑的半径是多少。
有利地,在所述缩颈的下游,所述凹槽可为稍微向外张开的,使得,在对应于所述向外张开的部分的该凹槽部分内,随着与所述喉部的距离逐渐增大,所述凹槽的横截面直径非常轻微地增大。例如,可设计出相对于轴向方向的1°至5°、有利地3.5°的角度。令人惊讶地,该几何形状似乎使得能够限制边界层分离。
“轴线”意指与注射设备的机身轴向方向平行的线。
本发明还涉及用于处理烃进料、特别是用于催化裂化的反应器,其包括至少一个如前文所述的注射设备,所述注射设备以这样的方式布置:所述注射设备的用于经雾化的液体的输出孔通向所述反应器的内部。
本发明进一步涉及用于在反应器中催化裂化烃进料的方法,在该方法中,将所述烃进料注入、优选连续地注入到该反应器中,该烃进料经由与如前文所述的注射设备的液体输入孔相连的液体输入导管注入,同时,气体经由气体输入孔供给到所述注射设备中。
所述烃进料可如下注入:处于液态,在环境温度至500℃、例如80℃至300℃、但更通常200℃至300℃的温度下。所述烃进料可在约6-8巴的压力下注入。更通常地,进料入口压力与注射机出口处的压力之间的差值(△P)可为0.8-5巴。
所用的气体可为蒸汽或者任何其它适合的气体,例如,由烃转化得到的气态流出物、轻质烯烃或者这些气体的混合物、炼厂气(refinery gas)或者氮气。
有利地,在各注射设备中,气体相对于烃进料的比例为1.5-10重量%,例如2-5重量%。
有利地,可控制向各注射设备供给的烃进料的流量,以便获得在所述喉部处的1000-2000kg/m2/s、优选1400-1800kg/m2/s的特定的烃进料流量。该控制可按照常规方式借助于泵、流量计或类似物获得。
烃进料在与气体的接触区处的速度可为0.4-0.6米/秒,例如0.5米/秒。
进入与烃的接触区中的气体的速度可为100-200米/秒,例如150米/秒。
现在,参考非限制性的附图来描述本发明,其中:
-图1是根据本发明的一个实施方案的注射设备的一个实例的透视图;
-图2A是图1的注射设备实例的顶视图,
-图2B和2C分别为图1和2A的注射设备实例的沿着图2A的A-A和B-B的横截面视图;
-图3描绘了对于根据本发明的一个实施方案的注射机的实例以及对于包含文丘里管的参比注射机,平均液滴尺寸的分布随着在距离输出孔的相对距离处的喷射宽度的变化;
-图4是图1、2A、2B、2C的注射设备的实例的部件(即,第二气体供给元件)的透视图;和
-图5非常示意性地描绘了根据本发明的一个实施方案的注射设备的实例。
基本上平行或垂直意指与平行或垂直方向偏离至多±20°、或者甚至至多10°或者至多5°的方向。
在各图中,可由相同的标号表示它们的形状或功能类似或接近的元件。
由于图1、2A、2B、2C和4涉及一个相同的实施方案,因此,它们将被同时说明。
图5示出了根据本发明的一个实施方案的注射设备的实例的描绘图,其是高度示意性的,以使本发明更容易理解。该图不是严格按比例的。
参考该图5,注射设备10(又称为注射机)包括沿着轴(X)的机身300,其壁301定义了轴向延伸的凹槽107。所述机身300可由一个或若干个部件制得。
气体注射组件200安装在机身300的一个末端处。该组件定义出用于来自于朝向外部的气体入口105并且朝着通向凹槽107的内部的气体出口203的气体的通道202。
液体通过形成在机身壁301中的液体输入孔150引入,以使引入到注射机10中的液体具有带有径向分量的速度。然后,所述液体沿着位于壁301和气体注射组件200之间的空间204的内部流动。
所述壁定义出终止于圆形锐缘线131处的缩颈。
更具体地,位于锐缘线131的上游处的空腔107的横截面随着逐渐接近该线131而减小。位于锐缘线131的下游处的空腔107的横截面随着与该线131的距离的增大而增大。可选择地,可以规定,空腔107的横截面在所述锐缘线的下游处保持恒定,即,凹槽包括定义出圆筒形导管的部分,所述锐缘线则构成该圆筒的底边。
在气体出口203处喷出的压缩气体物流达到紧邻所述锐缘线的壁部分或区域139。不希望受限于理论,有可能的是,通过气体射流对从所述锐缘附近经过的液膜进行剪切,从而导致液体雾化成液滴。
所述注射组件包括圆筒形管166和容纳在该管166内部的杆状元件168。因此,在气体入口105处注入的气体沿着两个同心壁之间的环形横截面的通道202流通。
在所描述的实施方案中,在气体出口203处喷出的压缩气体物流形成圆筒形状的薄层。
在未描述的替代性实施方案中,所述注射组件可被配置成使得气体物流成型为锥面的一部分。
该薄层集中于接近于锐缘的壁部分上,例如,在如图5中的包括锐缘的区域中。
经雾化的液体以及剩余气体的物流经由孔18排出。
图1、2A、2B、2C和4涉及已经经历测试的本发明实施方案。
注射设备10用于使用气体来将液体雾化成液滴。该注射设备10包括端件118,所述端件118定义了用于排出经雾化的液体的输出孔18且安装在机身300上。
该机身300沿着轴(X)轴向地延伸,而且,在其长度的大部分范围内,具有圆筒形的外部形状。
所述机身300定义了:气体输入孔105,其位于与输出孔18相反的末端处;以及液体输入孔150,其形成在所述注射设备10的侧壁中。
所述机身300由若干个部件制得,即:
-塞子110,在所述塞子110中,定义出进入到注射设备10中的气体通过其的贯通导管,而且,所述塞子110具有两个平面(盖板,flat)111,
-第一气体供给元件106,其包括底座165和圆筒形管166,该底座165和该管166定义出在该元件106的各侧均开口的导管,在底座165处,所述导管具有稍微向外张开的壁,
-第二气体供给元件167,其本身描绘在图4中且包括底座156和容纳在所述第一气体供给元件106的所述导管内的杆状元件(称为杆形部件)168,
-液体供给元件120,在所述液体供给元件120中,定义出液体输入孔150;该元件120安装在塞子110上且定义出其中容纳有所述第一和第二气体供给元件106、167的导管,
-渐缩式喷嘴130,其安装在液体供给元件120上,而且,其上安装有端件118,该渐缩式喷嘴定义出这样的导管,其在液体供给元件120的导管和输出孔18之间建立了流体连通。
这些不同的组成部件110、106、120、130、118可通过机械加工等由钢或类似物制得。
通过液体供给元件120,使第二气体供给元件167的底座156保持为抵靠着塞子110,而且,通过该元件120,使第一气体供给元件106的底座165保持为抵靠着底座156。
底座156定义出许多个孔161,例如6个孔,将所述孔布置成使得确保在塞子110中的导管和圆筒形管166的内部之间的流体连通。
在气体输入孔105处接收到并且流通通过这些孔161的气体然后进入空间201(其位于底座165中的导管的内壁和杆形部件168的容纳于底座165中的该导管内的部分的外壁之间),然后,进入空间202(其位于圆筒形管166的内壁和杆形部件168的所述部分的外壁之间)。空间202通向环形横截面的气体出口203。
气体在两个壁之间如此流动。气体物流在这些空间201、202中具有相对小的横截面,使得气体在气体出口203处的速度是相对高的。
特别地,参考图4,杆形部件168在部分169'上是非常轻微地向外张开的,使得,随着与底座156的距离逐渐增大,所述杆的横截面直径在该杆部分上非常轻微地增大,而且,在与底座156相反的末端170的附近,是更显著地向外张开的169,仍然地,随着与底座156的距离增大,在横截面直径方向上增大。
因此,膛截面202在气体出口203附近减小。因此,所喷出的气体可具有特别高的速度。
由于向外张开的部分169在气体输出孔203的上游处终止,因此,流通通过气体注射组件的气体刚好在经由气体出口203喷出之前穿过在所述组件200的一部分上的横截面恒定且厚度非常小(在该情况下,包括1-2毫米厚)的环形区域(允许机械加工精度的小误差)。
键(螺柱,stud)210使杆形部件168保持定位于圆筒形管166的中心处。
渐缩式喷嘴130的内壁被配置成具有环形锐缘131。更具体地说,所述渐缩式喷嘴定义出节流部分136,所述节流部分136位于配置成与液体供给元件120一起工作的部分133和定义出圆筒形导管135的部分134之间。所述锐缘131定位在节流部分136的内壁132与所述部分134的圆筒形导管135的内壁137的交汇点处。
节流部分136的内壁132定义了截顶的球面。
导管135通向稍微向外张开的导管138。导管138的壁可与导管135的壁一起定义出约3.5°的角度。不希望受限于理论,有可能的是:所述渐缩式喷嘴130的孔的该顶角使得能够避免边界层分离。
在入口150处接收到的液体沿着空间204流动,所述空间204位于液体供给元件120的内壁和圆筒形管166的外壁之间。
所述注射设备10被布置成使得气体出口203在整个锐缘线131上均面对该锐缘131,使得在该气体出口203处的气体物流被引导向接近锐缘的壁部分,例如,正好在锐缘上或者在距离锐缘小于1厘米(例如距离锐缘小于1毫米)的壁上。
不希望受限于理论,有可能的是:
-通过从气体出口203发出的空气物流,将流过空间204的液体稳定地(稳固地、牢牢地,firmly)压在球面部分132的壁上,该圆筒形状的物流起到空气薄层一样的作用,防止流体朝着中心穿过,或者,由于在空间204中的低气压(这是由空气物流产生的),将该液体稳定地压在所述壁上,和/或
-到达锐缘线131附近的内壁(例如内壁132的末端和/或所述部分134的内壁的末端)的气体物流具有对稳定地压在该区域中的内壁上的液膜进行剪切的倾向,从而产生液体液滴和/或往往以足够的动能撞击在所述液体上,与碰撞有关的能量使液体分散成小尺寸的液滴。
如此产生的雾化气体沿着导管135通过并且经由孔18排出。
可选择地,在未描述的实施方案中,可设计出锥形扩孔(countersink)而非球面13。
似乎有利的是:在所述锐缘的上游处设计出表面形状,其使得稳定地压在该表面上的流体的速度具有垂直于气体流动方向(在该情况下为轴向方向)的分量,所述速度是相对高的。液体和气体的速度彼此相对垂直的这一事实可促使在锐角转角处的剪切和/或可促使由于冲击能的转化而形成液滴。
图1、2A、2B、2C中所描绘的注射设备的内部尺寸与使用文丘里管的注射设备惯常采用的尺寸相似。举例来说:
-气体输入孔105的直径可为约20厘米,
-底座156和165可具有约25厘米的外径,
-孔161可具有约2.2厘米的内径,
-底座156可具有约4厘米的厚度,
-杆形部件168可具有约77.4厘米的长度且该杆的横截面可具有在底座156处的约4.5厘米和在末端170处的约7.15厘米之间变化的直径,所述向外张开169对应于从约5.5厘米至该端值直径(约7.15厘米)的直径变化,
-圆筒形管可具有约9.4厘米的长度、约9.5厘米的外径,而且,可定义出直径大约7.5厘米的导管,
-底座165可具有约8厘米的厚度(在轴向方向X上),而且,该底座中所形成的导管的横截面直径可在约9.22厘米和圆筒形管166的直径(即,约7.5厘米)之间变化,
-液体供给元件120可具有约50厘米的外径,而且,定义出长度约67厘米且直径约16厘米的导管,
-液体输入孔150可具有约14厘米的直径且安置成距离元件120的用来与渐缩式喷嘴130接触的那一端约50-60厘米,
-渐缩式喷嘴的部分133可具有约10厘米的厚度(在轴向方向X上),
-渐缩式喷嘴的节流部分136可具有约6厘米的厚度(在轴向方向X上),
-渐缩式喷嘴的部分134可定义出长度约36厘米的圆筒形导管135和长度约6厘米的稍微向外张开的导管138,导管135的直径为约7.3厘米且在导管138的出口处的直径为8厘米。
所述注射设备10的如下末端通常是圆形的(例如球形的):经由所述末端形成经雾化的液体的喷雾。在该末端中的输出孔18的形状可类似于常规冲击注射设备的形状,而且,可根据所需的喷雾形状进行选择。其可为圆筒形、截头圆锥形、狭缝形或一些其它形状的孔。
实施例:
以前面所述的尺寸的十分之一的尺寸来制造与参考图1、2A、2B、2C和4进行描述的注射设备相似的注射设备。
选择以用于这样的测试的液体是水,气体是空气。
具体地说,所测试的注射设备具有以下尺寸:
-液体流动通路的空间204的厚度(在径向方向上):对于该1/10的生产规模为3-3.5毫米,所述生产规模对应于3-4厘米的厚度,
-位于圆筒形管166的末端和入口150之间的液体流动通路的长度:50-60毫米,其对应于50-60厘米的长度,
-在经由出口203喷出之前的气体流动通路的空间204的厚度(在径向方向上):在底座165处1.5毫米()和在出口203处约0.17毫米,仍然是针对该1/10的生产规模,
-渐缩式喷嘴的圆筒形导管135的直径:7.30毫米,仍然是针对该1/10的生产规模,
-输出孔:厚2.52mm(对于该1/10的原型规模)且具有105°的孔角度大小的狭缝(对于该原型为在具有5.6mm的外部半径的球形末端上制得的狭缝)。
针对该1/10的生产规模,测试条件如下:
-水的流量:226.2kg/小时,
-空气的流量:9kg/小时,
-气体/液体的比率:4重量%。
压力降的测量
所测试的注射设备向周围的空气中进行扩散。因此,在入口处的液体压力等于压力降。使用测量入口处的压力的压力计来实施该测量。
对于所述注射设备,在入口处的液体压力经测量为1.3巴表压。因此,压力降是相对低的。
液滴尺寸和其分布的测量
图3是这样的曲线图,其中,横坐标轴表示相对于注射设备的雾化液体输出孔的角度的测量值(无量纲),且纵坐标轴描绘了针对这些角度值的在距离该孔30厘米处测得的平均液滴尺寸的值(同样无量纲)。
曲线351对应于采用具有文丘里管的参比注射设备的1/10原型规模而获得的值。
曲线352对应于采用图1、2A、2B和2C的注射设备的1/10原型规模而获得的值。
如可看到的,使用图1、2A、2B和2C的注射设备的原型,液滴具有随着喷射角度而变化相对很小的平均直径。
该平均直径落在100微米附近。
总之,前面所述的注射设备使得能够获得液滴相对细小、具有相对均匀的分布、压力降显著较低的喷雾,这意味着:能够处理重质进料而不必使用大功率的泵或者过大量的蒸汽。
Claims (15)
1.注射设备(10),其配置成使用气体将液体雾化成液滴,所述注射设备(10)包括:
机身(300),其包括定义了轴向延伸的凹槽(107)的壁(301),使得所述机身(300)一方面通往位于所述注射设备(10)的一端处的气体输入孔(105)且另一方面通往位于所述注射设备的另一端处的雾化液体输出孔(18),而且,在所述壁中形成了液体输入孔(150),所述液体输入孔沿着径向分量延伸,以便一方面通到所述机身(300)的外部且另一方面通向所述凹槽(107),
气体注射组件(200),其中,定义了用于气体在所述气体输入孔(105)与定位在所述凹槽(107)内部的气体输出孔(203)之间的流通的通道(202),
其中
-所述机身(300)的内壁定义了这样的缩颈,其喉部(131)位于所述气体输出孔(203)的下游,
-所述气体注射组件(200)与所述壁一起定义了用于液体从所述液体输入孔(150)向所述缩颈的所述喉部(131)的流通的空间(204),以及
-所述注射设备(10)以这样的方式布置:从所述气体输出孔(203)发出的气体物流覆盖了紧邻所述缩颈的所述喉部(131)的壁部分(139)。
2.根据权利要求1的注射设备(10),其中,所述气体输出孔(203)是这样的狭缝,其面对所述喉部(131)使得气体物流限定成紧邻所述喉部。
3.根据权利要求2的注射设备(10),其中,所述喉部(131)和所述气体输出孔(203)的所述狭缝具有圆形形状。
4.根据权利要求2和3之一的注射设备(10),其中,所述气体注射组件(200)包括管(166)和容纳在所述管中的杆状元件(168),所述杆状元件在所述管的内部纵向地延伸,使得所述用于气体流通的通道(202)位于所述杆状元件与所述管之间。
5.根据权利要求4的注射设备(10),其中,将所述杆状元件(168)和所述管(166)中的至少一者配置成使得所述用于气体流通的通道(202)的厚度经历节流,所述节流加快了位于所述气体输入孔(105)与所述气体输出孔(203)之间的气体的速度。
6.根据权利要求1-3中任一项的注射设备(10),其中,所述喉部(131)为锐缘线。
7.根据权利要求1-3中任一项的注射设备(10),其中,所述机身定义了位于所述喉部(131)的下游的圆筒形导管(135)。
8.根据权利要求7的注射设备(10),其中,所述圆筒形导管(135)轴向地延伸经过大小是所述导管的横截面的直径大小的至少四倍大的长度。
9.根据权利要求1-3中任一项的注射设备(10),其中,在所述缩颈的下游,所述凹槽是稍微向外张开的(138)。
10.用于处理烃进料的反应器,其包括至少一个根据权利要求1-9之一的注射设备(10),所述注射设备(10)以这样的方式布置:所述注射设备(10)的用于经雾化的液体的输出孔(18)通向所述反应器的内部。
11.根据权利要求10的用于处理烃进料的反应器,其中所述反应器用于催化裂化烃进料。
12.用于在反应器中催化裂化烃进料的方法,在该方法中,将所述烃进料注入到所述反应器中,所述烃进料经由与根据权利要求1-9之一的注射设备(10)的液体输入孔相连的液体输入导管注入,气体经由气体输入孔(105)供给到所述注射设备(10)中。
13.根据权利要求12的用于在反应器中催化裂化烃进料的方法,其中,控制供给至所述注射设备(10、10')的烃进料和气体的流量,以便获得在所述注射设备的喉部处的1000-2000kg/m2/s的特定的烃进料流量。
14.根据权利要求12的用于在反应器中催化裂化烃进料的方法,其中将所述烃进料连续地注入到所述反应器中。
15.根据权利要求12的用于在反应器中催化裂化烃进料的方法,其中,控制供给至所述注射设备(10、10')的烃进料和气体的流量,以便获得在所述注射设备的喉部处的1400-1800kg/m2/s的特定的烃进料流量。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1454040 | 2014-05-05 | ||
FR1454040A FR3020579B1 (fr) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | Dispositif d'injection, notamment pour injecter une charge d'hydrocarbures dans une unite de raffinage. |
PCT/FR2015/051152 WO2015170039A1 (fr) | 2014-05-05 | 2015-04-28 | Dispositif d'injection, notamment pour injecter une charge d'hydrocarbures dans une unité de raffinage. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106457191A CN106457191A (zh) | 2017-02-22 |
CN106457191B true CN106457191B (zh) | 2019-08-20 |
Family
ID=50877527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201580023816.9A Expired - Fee Related CN106457191B (zh) | 2014-05-05 | 2015-04-28 | 注射设备、特别是用于向精炼装置中注入烃原料的注射设备 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10456765B2 (zh) |
EP (1) | EP3140032B1 (zh) |
JP (1) | JP2017519623A (zh) |
KR (1) | KR20170005440A (zh) |
CN (1) | CN106457191B (zh) |
ES (1) | ES2699358T3 (zh) |
FR (1) | FR3020579B1 (zh) |
RU (1) | RU2678674C2 (zh) |
WO (1) | WO2015170039A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018507265A (ja) * | 2014-12-04 | 2018-03-15 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company | 流動床反応器用の流体注入ノズル |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US945899A (en) * | 1909-09-08 | 1910-01-11 | Emygde J Achee | Hydrocarbon injector-burner. |
EP0312438B1 (fr) | 1987-10-13 | 1994-01-19 | ARNOULD Fabrique d'Appareillage Electrique | Connecteur auto-dénudant pour conducteur électrique |
FR2621833B1 (fr) * | 1987-10-14 | 1990-03-23 | Total France | Dispositif d'injection d'une charge d'hydrocarbures dans un reacteur de craquage catalytique |
EP0318185A1 (en) * | 1987-11-23 | 1989-05-31 | Conoco Inc. | FCC feed nozzle design |
US5173175A (en) * | 1990-04-27 | 1992-12-22 | Exxon Research And Engineering Company | Fcc feed injector |
US5673859A (en) * | 1994-12-13 | 1997-10-07 | Spraying Systems Co. | Enhanced efficiency nozzle for use in fluidized catalytic cracking |
US6454933B2 (en) * | 1999-08-26 | 2002-09-24 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Fluid atomization process |
JP2001174695A (ja) * | 1999-12-21 | 2001-06-29 | Nec Corp | オートフォーカス装置及びその方法 |
CN101284207B (zh) * | 2008-05-29 | 2011-08-17 | 东北电力大学 | 一种循环流化床烟气脱硫塔 |
US8999246B2 (en) * | 2010-05-25 | 2015-04-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Fluid injection nozzle for fluid bed reactors |
CN203810383U (zh) * | 2014-05-05 | 2014-09-03 | 无锡卓尔阀业有限公司 | 双文丘里组合式减温器 |
CN104190583A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-10 | 青海盐湖工业股份有限公司 | 用于废硫酸处理的雾化器 |
CN203972220U (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-03 | 青海盐湖工业股份有限公司 | 用于废硫酸处理的雾化器 |
-
2014
- 2014-05-05 FR FR1454040A patent/FR3020579B1/fr active Active
-
2015
- 2015-04-28 EP EP15725817.9A patent/EP3140032B1/fr active Active
- 2015-04-28 CN CN201580023816.9A patent/CN106457191B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-04-28 US US15/306,957 patent/US10456765B2/en active Active
- 2015-04-28 JP JP2016566775A patent/JP2017519623A/ja active Pending
- 2015-04-28 KR KR1020167033818A patent/KR20170005440A/ko unknown
- 2015-04-28 RU RU2016144089A patent/RU2678674C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-04-28 WO PCT/FR2015/051152 patent/WO2015170039A1/fr active Application Filing
- 2015-04-28 ES ES15725817T patent/ES2699358T3/es active Active
-
2019
- 2019-09-19 US US16/575,654 patent/US11185834B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11185834B2 (en) | 2021-11-30 |
US20200009522A1 (en) | 2020-01-09 |
CN106457191A (zh) | 2017-02-22 |
FR3020579A1 (fr) | 2015-11-06 |
KR20170005440A (ko) | 2017-01-13 |
FR3020579B1 (fr) | 2016-05-27 |
RU2678674C2 (ru) | 2019-01-30 |
US10456765B2 (en) | 2019-10-29 |
JP2017519623A (ja) | 2017-07-20 |
RU2016144089A3 (zh) | 2018-11-22 |
WO2015170039A1 (fr) | 2015-11-12 |
ES2699358T3 (es) | 2019-02-08 |
RU2016144089A (ru) | 2018-06-05 |
EP3140032B1 (fr) | 2018-08-29 |
US20170050161A1 (en) | 2017-02-23 |
EP3140032A1 (fr) | 2017-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9982584B2 (en) | Device for the aftertreatment of exhaust gas from a motor vehicle | |
US10898912B2 (en) | Nozzles and methods of mixing fluid flows | |
US7380732B2 (en) | Multiple discharge orifice spray nozzle | |
KR960022955A (ko) | 탄화수소 액체의 유동식 촉매 분해용 장치 | |
US10864531B2 (en) | Nozzle for spraying liquids | |
CN206286086U (zh) | 一种空气雾化喷嘴 | |
US11285451B2 (en) | Injection device, in particular for injecting a hydrocarbon feedstock into a refining unit | |
JP6361165B2 (ja) | ネブライザおよびネブライザキット | |
EP2657634B1 (en) | Fluid diffusing nozzle design | |
CN106457191B (zh) | 注射设备、特别是用于向精炼装置中注入烃原料的注射设备 | |
JP2015159991A5 (zh) | ||
CN106513196A (zh) | 一种空气雾化喷嘴 | |
KR102521138B1 (ko) | 유체 촉매 분해 유닛을 위한 개선된 장입 주입 장치 | |
RU93704U1 (ru) | Газожидкостная форсунка | |
RU2563751C1 (ru) | Пневматическая форсунка кочетова | |
EP3015173B1 (en) | Internal mix air atomizing spray nozzle | |
CN111699035A (zh) | Fcc设备的进料注入装置 | |
KR20090121608A (ko) | 미세 분사노즐 | |
US11872583B2 (en) | Counterflow mixer and atomizer | |
RU2764303C1 (ru) | Распылитель жидкости | |
RU2619561C1 (ru) | Распылитель жидкости кочетова | |
RU92811U1 (ru) | Секторный распылитель | |
JP2008100189A (ja) | リアクタ | |
JP2021512786A (ja) | 局所的に大きな横断面を有する、fccユニットの原料注入装置 | |
KR20150082834A (ko) | 액적 발생 장치용 분사 노즐 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190820 Termination date: 20200428 |