CN200978270Y - 一种重油进料雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石油加工催化裂化装置所用的一种重油进料雾化喷嘴，以解决现有的喷嘴所存在的雾化粒径较大、喷出速度过大、雾化不均匀等问题。本实用新型的主要特征是，在圆柱形的嘴体内腔(5)内沿轴向并排设置有至少3个蒸汽分流管(3)，每个蒸汽分流管(3)沿轴向至少开设5排蒸汽喷孔(31)，其中的一排开设于蒸汽分流管(3)的封头上，其余各排开设于其管壁上。原料油入口(2)与嘴体(4)相垂直，原料油入口(2)与嘴体(4)之间绕嘴体(4)的外壁设有原料油室(21)，原料油室(21)通过开设于嘴体(4)上的进油孔(22)与嘴体内腔(5)相连通。本实用新型主要用于石油加工行业的催化裂化装置中。

Description

一种重油进料雾化喷嘴

技术领域

本实用新型属于烃油催化裂化领域，涉及石油加工催化裂化装置所用的一种重油进料雾化喷嘴。

背景技术

在催化裂化(FCC)加工过程中，进料喷嘴性能的优劣对裂化反应、产品分布起着重要作用；特别是在以重油为原料时，这种影响尤为突出。雾化良好的进料和高温再生催化剂短时间接触，进行剧烈的催化裂化反应，能提高轻质油收率、降低焦炭产率、改善产品分布、防止过度裂化，消除提升管反应器内的结焦现象，带来可观的经济效益。因此，国内外相关企业一直在不断开发和推出新型高效的重油进料雾化喷嘴，以适应重油深度加工技术发展的需要并获取更大的经济效益。

目前国内外使用的重油进料雾化喷嘴大体分为以下几类：第一类是在喉管式喷嘴基础上改进而成的，其特点是利用收敛一扩张形喉道尽量提高气体流速和气液两相速度差以增加雾化强度(参见CN2069757U)；第二类是靶式喷嘴(参见US4434049)，其原理是进料油在高压差作用下形成高速射流撞击金属靶，再与横向气流作用进行第一次雾化，形成气雾两相流，最后在喷头喷口处加速，实现二次雾化。该喷嘴雾化强度高，但需要很高的进油压力和较多的雾化介质(雾化介质为水蒸汽)，因而能耗较高，增加了生产成本和设备改造的投资；第三类是双喉道内混合式进料喷嘴(参见CN2054461U)；第四类是双流体离心式喷嘴(参见CN2356752Y)，其中采用了两相旋流器。

以上各类喷嘴存在的缺点是：雾化粒径较大，索太尔直径(冷试)大多在60微米以上；有的喷出速度过大(导致流动不稳定而出现机械振动)，有的雾化不均匀；还有的喷嘴所需的进油压力较高、雾化介质较多，导致能耗较高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种重油进料雾化喷嘴，以解决现有的重油进料雾化喷嘴所存在的雾化粒径较大、喷出速度过大、雾化不均匀、所需的进油压力较高和雾化介质较多导致能耗较高等问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种重油进料雾化喷嘴，设有嘴体，嘴体有一个嘴体内腔，嘴体的进料段设有蒸汽入口、原料油入口，嘴体的出口段设有喷头，喷头上设有喷口，其特征在于：嘴体内腔为圆柱形，嘴体内腔内沿轴向并排设置有至少3个蒸汽分流管，蒸汽分流管的一端为蒸汽入口端，固定于连接板上，与蒸汽入口相连通，蒸汽分流管的另一端为封头，每个蒸汽分流管沿轴向至少开设5排蒸汽喷孔，其中的一排开设于封头上，其余各排开设于其管壁上，原料油入口与嘴体相垂直，原料油入口与嘴体之间绕嘴体的外壁设有原料油室，原料油室通过开设于嘴体上的进油孔与嘴体内腔相连通。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：操作过程中，重油进料由原料油入口进入原料油室，再经进油孔进入嘴体内腔；水蒸汽由蒸汽入口进入多个蒸汽分流管、再由开设于蒸汽分流管上的多排蒸汽喷孔喷入嘴体内腔。操作过程中，嘴体内腔作为混合雾化室；重油进料与由蒸汽分流管上的蒸汽喷孔喷出的水蒸汽在其中充分混合，形成含有很多水蒸汽泡(由油料包覆)的油汽两相流，最后由喷头上的喷口喷出。油汽两相流由喷口喷出时压力下降，使水蒸汽泡爆炸，从而将水蒸汽泡周围的油料爆炸雾化。由于本实用新型可使水蒸汽沿嘴体内腔的轴向从不同层面、不同径向位置、不同圆周方向注入嘴体内腔并均匀分布，使重油进料和水蒸汽沿轴向进行多次充分混合雾化，充分提高了传质效率和水蒸汽的利用率，减少了雾化介质(水蒸汽)的消耗量。本实用新型可使高黏度重油进料和水蒸汽在嘴体内腔形成均匀的泡状流，再经喷口喷出，就可形成非常细小的液滴(索太尔直径一般在60微米左右)，并在喷口喷出空间均匀地分布，统计分布特性良好，并且喷射速度较低(喷口处喷射速度小于80米/秒)；这样就使重油进料能与催化剂充分接触，从而改善催化裂化装置的反应状况，提高装置的轻质油产率并降低生焦量。由于重油进料和水蒸汽在嘴体内腔混合雾化充分，所以只需使用较低的油压(一般为0.3～0.6MPa)和较少的水蒸汽(水蒸汽用量一般为重油进料量的3～6重量％)，即可得到很好的雾化效果，这样就降低了喷嘴的能耗。此外，由于如上所述水蒸汽与重油进料在嘴体内腔的混合雾化方式，当重油进料量有所增减变化时，油汽两相流的体积流量变化相对较小，不会明显影响雾化质量，因而使本实用新型的操作弹性好、可靠性高。本实用新型还具有结构简单、使用方便的优点。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。

附图说明

图1是本实用新型重油进料雾化喷嘴沿轴向的剖视图。

图2是图1中的A-A剖视图(放大)。

图3是图1中单个蒸汽分流管封头的左视图(放大)，示出其上开设的蒸汽喷孔。

具体实施方式

参见图1以及图2和图3所示本实用新型的重油进料雾化喷嘴(简称喷嘴)。该喷嘴设有嘴体4，嘴体4有一个嘴体内腔5。嘴体4的进料段设有蒸汽入口1、原料油入口2，嘴体4的出口段设有喷头6，喷头6上设有喷口7。其中喷头6为常规结构，与嘴体4焊接连接；喷口7采用现有常用的扁口状喷口或多孔状喷口。蒸汽入口1通过端部连接板82与嘴体4相连。

嘴体内腔5为圆柱形，嘴体内腔5内沿轴向并排设置有至少3个蒸汽分流管3。蒸汽分流管3的一端为蒸汽入口端，固定于连接板81上，与蒸汽入口1相连通；蒸汽分流管3的另一端为封头。连接板81的轴向位置处于原料油入口2与端部连接板82之间。蒸汽分流管3一般设置3～50个，最好是设置3～7个。附图中所示的喷嘴，设置的是7个蒸汽分流管3(参见图2)。蒸汽分流管3一般是均匀地布置于嘴体内腔5内。蒸汽分流管3的封头可伸入至喷头6内，也可位于嘴体内腔5内(如图1所示)。

每个蒸汽分流管3沿轴向至少开设5排蒸汽喷孔31；其中的一排开设于封头上，其余各排开设于其管壁上，参见图1至图3。一般情况下，每个蒸汽分流管3上开设5～30排蒸汽喷孔31。开设于蒸汽分流管3管壁上的蒸汽喷孔31每排由4～6个蒸汽喷孔31组成，均匀分布；各排蒸汽喷孔31的数量最好相同。相邻两排蒸汽喷孔31的间距a为10～50毫米，参见图1。开设于蒸汽分流管3封头上的一排蒸汽喷孔31由6～10个蒸汽喷孔31组成；其中的一个开设于蒸汽分流管3的轴心线位置，其余的环绕该孔均匀开设。图3所示，蒸汽分流管3的封头上开设的是7个蒸汽喷孔31。蒸汽喷孔31的直径一般为1～5毫米。

作为一种优选方案，本实用新型重油进料雾化喷嘴的每个蒸汽分流管3上相邻两排蒸汽喷孔31(包括封头上环绕开设的)错开布置。采用这样的设置方式，能够更好地使水蒸汽在嘴体内腔5内均匀分布并与重油进料充分混合雾化。在蒸汽分流管3上各排蒸汽喷孔31中蒸汽喷孔31的数量不同的情况下，最好也采用上述的错开布置方式。

参见图1、图2，原料油入口2与嘴体4相垂直，原料油入口2与嘴体4之间绕嘴体4的外壁设有原料油室21。原料油室21通过开设于嘴体4上的进油孔22与嘴体内腔5相连通。进油孔22一般开设4～20个，均匀分布；进油孔22的直径一般为5～20毫米。采用本实用新型原料油入口2-原料油室21-进油孔22的结构，其优点是重油进料周向均匀注入，有利于其与水蒸汽混合均匀，提高雾化效果。

蒸汽分流管3的蒸汽入口端与连接板81、连接板81与嘴体4、蒸汽入口1与端部连接板82、端部连接板82与嘴体4、原料油入口2与原料油室21、原料油室21与嘴体4的连接，一般均采用焊接连接。

本实用新型重油进料雾化喷嘴其它的一些主要结构参数可根据需要选定，本实用新型不做特别限定。参见图1，这些结构参数一般如下：原料油入口2至嘴体4进料段端面的距离b为100～200毫米，嘴体内腔5的直径为50～200毫米，蒸汽分流管3的内直径为10～50毫米，原料油室21的直径为60～300毫米、宽度为50～200毫米(均指原料油室21内部空间的尺寸)，蒸汽分流管3上第一排蒸汽喷孔31(指靠近嘴体4进料段的一排)至连接板81的轴向距离c为50～500毫米，喷嘴的总长度L为600～2500毫米。

下面结合附图说明本实用新型的操作过程。重油进料由原料油入口2进入原料油室21，再经进油孔22进入嘴体内腔5；水蒸汽由蒸汽入口1进入端部连接板82与连接板81之间的空间，之后进入多个蒸汽分流管3，再由开设于蒸汽分流管3上的多排蒸汽喷孔31喷入嘴体内腔5。所述的重油进料为常压渣油、减压渣油等，水蒸汽一般为250～400℃的过热水蒸汽。操作过程中，嘴体内腔5作为混合雾化室；重油进料与由蒸汽分流管3上的蒸汽喷孔31喷出的水蒸汽在其中充分混合，形成含有很多水蒸汽泡(由油料包覆)的油汽两相流(泡状流)，最后由喷头6上的喷口7喷出。油汽两相流由喷口7喷出时压力下降，使水蒸汽泡爆炸，从而将水蒸汽泡周围的油料爆炸雾化，并使之均匀分布。上述过程即完成了重油进料的雾化过程；雾化后的重油进料继而进入提升管反应器进行反应。本实用新型的重油进料雾化喷嘴，重油进料雾化粒径(索太尔直径)一般在60微米左右，喷口7处的喷射速度小于80米/秒(一般为60米/秒)；重油进料的油压一般为0.3～0.6MPa，水蒸汽用量一般为重油进料量的3～6重量％。

本实用新型图2和图3中，所有未说明的附图标记所表示的技术特征均与图1中的相同。

以上结合附图和具体实施方式对本实用新型的结构和操作过程进行了详细说明。本实用新型作为一种新型的多管多孔式重油进料雾化喷嘴，主要用于石油加工行业的催化裂化装置中。

Claims (6)

1、一种重油进料雾化喷嘴，设有嘴体(4)，嘴体(4)有一个嘴体内腔(5)，嘴体(4)的进料段设有蒸汽入口(1)、原料油入口(2)，嘴体(4)的出口段设有喷头(6)，喷头(6)上设有喷口(7)，其特征在于：嘴体内腔(5)为圆柱形，嘴体内腔(5)内沿轴向并排设置有至少3个蒸汽分流管(3)，蒸汽分流管(3)的一端为蒸汽入口端，固定于连接板(81)上，与蒸汽入口(1)相连通，蒸汽分流管(3)的另一端为封头，每个蒸汽分流管(3)沿轴向至少开设5排蒸汽喷孔(31)，其中的一排开设于封头上，其余各排开设于其管壁上，原料油入口(2)与嘴体(4)相垂直，原料油入口(2)与嘴体(4)之间绕嘴体(4)的外壁设有原料油室(21)，原料油室(21)通过开设于嘴体(4)上的进油孔(22)与嘴体内腔(5)相连通。

2、根据权利要求1所述的重油进料雾化喷嘴，其特征在于：蒸汽分流管(3)设置3～50个。

3、根据权利要求2所述的重油进料雾化喷嘴，其特征在于：蒸汽分流管(3)设置3～7个。

4、根据权利要求1所述的重油进料雾化喷嘴，其特征在于：每个蒸汽分流管(3)上开设5～30排蒸汽喷孔(31)，开设于蒸汽分流管(3)管壁上的蒸汽喷孔(31)每排由4～6个蒸汽喷孔(31)组成，相邻两排蒸汽喷孔(31)的间距为10～50毫米，开设于蒸汽分流管(3)封头上的一排蒸汽喷孔(31)由6～10个蒸汽喷孔(31)组成，蒸汽喷孔(31)的直径为1～5毫米。

5、根据权利要求1至4中任何一项所述的重油进料雾化喷嘴，其特征在于：每个蒸汽分流管(3)上相邻两排蒸汽喷孔(31)错开布置。

6、根据权利要求1所述的重油进料雾化喷嘴，其特征在于：所述的进油孔(22)开设4～20个，进油孔(22)的直径为5～20毫米。

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