CN202265546U - 一种催化进料喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种催化进料喷嘴，属于石油化工技术领域。该喷嘴包括外管(4)、内管(6)、一次蒸汽入口(2)、二次蒸汽入口(1)、原料油入口(3)及喷头(7)，外管(4)与内管(6)同轴布置；外管(4)由圆管段封闭端(16)、圆管段(10)、锥管段(11)和第二圆管段(12)组成，第二圆管段(12)直径小于或者等于圆管段(10)；内管(6)为等径圆管；在圆管段(10)内侧设置隔板(9)，隔板(9)上设置有圆形开孔(5)；在内管(6)上设置有蒸汽喷孔(8)。本实用新型采用二次布汽，将进料雾化成非常细小的液滴，从而提高进料与催化剂接触面积，减少催化装置反应生焦量。

Description

一种催化进料喷嘴

技术领域

本实用新型涉及一种石油化工领域技术，特别是涉及一种用于催化装置的原料油进料喷嘴。

背景技术

催化裂化过程中，原料油若不能完全、快速地气化，会增加焦炭产率；由于要求入口区油、剂迅速均匀地混合，并使烃类迅速蒸发气化，因此必须使喷嘴具有良好的雾化作用，良好雾化将有助于充分利用催化剂的高活性，从而改善产品分布。要获得良好的雾化效果，喷嘴的设计至关重要。

随着重油催化裂化工艺的不断改进发展，原料油进料喷嘴也在不断改进和发展，从最初的低压降喉管式喷嘴到近年来高效雾化喷嘴的开发，国内外对进料喷嘴结构的改进都十分重视。S&W公司靶式喷嘴的雾化机理是令高速的油流喷向一固定的靶子，产生冲击而迅速形成稳定的环状雾流，同时高速的雾化介质在垂直方向对油流产生冲击，并对周边液膜卷吸、破碎，具有较好的雾化效果，但喷嘴压降较高；巴西Petrobras公司的Ultramist喷嘴优化了对超音速蒸汽的使用，能在低压降情况下，产生极细小的油雾，改善了油剂接触减少了热裂化；国内早期使用的喉管式喷嘴，雾化效果较差，改进后产生了预膜式喷嘴等结构型式，但又出现了能耗大、产生脉动等问题。

目前，国内外的主流喷嘴(包括UOP的喷嘴)都是一次注汽，研究表明，在总汽耗不变的情况下，把蒸汽分成两部分的方法，对常规催化裂化的汽耗范围影响不大，但可改变雾化油滴的粒径大小和分布，改进液体破碎条件。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种催化进料喷嘴，采用二次布汽，将进料雾化成非常细小的液滴，从而提高进料与催化剂接触面积，减少催化装置反应生焦量。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种催化进料喷嘴，包括外管、内管、一次蒸汽入口、二次蒸汽入口、原料油入口及喷头；外管与内管同轴布置；外管由圆管段封闭端、圆管段、锥管段和第二圆管段组成；内管为等径圆管；在圆管段内侧设置隔板，隔板一端焊接于内管外壁上、另一端焊接于圆管段内壁上，隔板上设置有圆形开孔；一次蒸汽入口和原料油入口均设置于外管的圆管段上，且在隔板的两侧，其中一次蒸汽入口位于圆管段上的圆管段封闭端和隔板之间；喷头设于第二圆管段末端，喷头上设有与其同轴的雾化原料喷口；二次蒸汽入口设于内管的开口端，与内管同轴且焊接于圆管段封闭端上，内管的另一端为封闭结构，在内管上设置有蒸汽喷孔；内管、隔板、圆管段和圆管段封闭端之间的环形空间构成一次蒸汽汽室，内管内腔与二次蒸汽入口之间的空间构成二次蒸汽汽室，一次蒸汽汽室外其余的外管、内管之间的环形空间构成进料雾化室。

所述催化进料喷嘴，进一步地，第二圆管段直径小于或者等于圆管段。

所述催化进料喷嘴，进一步地，隔板上的圆形开孔至少设有2排，各排沿圆周均布。

所述催化进料喷嘴，进一步地，内管上设置的蒸汽喷孔与内管轴线之间的夹角在90°以下。

所述催化进料喷嘴，进一步地，蒸汽喷孔设置在内管上靠近封闭结构的一端，喷孔起始设置位置距内管开口端的距离与内管总长度的比值为1/2-1/3。

本实用新型中，喷嘴雾化原料喷口可采用多种型式，优先采用狭长的扁平形状，以形成扁平扇形射流。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1、采用二次注汽、隔板设圆形开孔及内管设蒸汽喷孔的特殊设计，使气、液两相在进料雾化室的混合腔内依次与一次蒸汽、二次蒸汽以较好方式接触并破碎，而蒸汽总汽耗并不增加，为4-6％；

2、雾化粒径小，提高了原料液滴与催化剂接触面积，从而减少了副产物焦炭的生成，生焦量降低1.0％左右；

3、提高催化反应液收，从而提高汽柴油、液化气等目的产物产率。

附图说明

图1：本实用新型的一种喷嘴整体结构剖视图；

图2：本实用新型的隔板及圆形开孔A-A向视图；

图3-4：本实用新型的内管及蒸汽喷孔部分结构示意图；

图5：本实用新型的另一种喷嘴整体结构剖视图。

图中编号说明：

1二次蒸汽入口；2一次蒸汽入口；3原料油入口；4外管；5开孔；6内管；7喷头；8蒸汽喷孔；9隔板；10圆管段；11锥管段；12第二圆管段；13一次蒸汽汽室；14二次蒸汽汽室15；进料雾化室；16圆管段封闭端；17喷口；α蒸汽喷孔与内管轴线之间的夹角；L喷孔起始设置位置距内管开口端的距离；M内管总长度。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围包括但是不限于此：

如图1所示，进料喷嘴包括外管4、内管6、一次蒸汽入口2、二次蒸汽入口1、原料油入口3及喷头7；外管4与内管6同轴，由圆管段封闭端16、圆管段10、锥管段11和第二圆管段12组成，其中内管6为等径圆管，而第二圆管段12直径小于圆管段10；圆管段10的内侧设置有隔板9，隔板两端分别焊接于内管6外壁上和圆管段10内壁上，隔板上设置有圆形开孔5；一次蒸汽入口2、原料油入口3均设置于圆管段10上，且在隔板9的两侧，其中一次蒸汽入口位于圆管段10上的圆管段封闭端16和隔板9之间；喷头7设于第二圆管段12末端，喷头上设有与其同轴的雾化原料喷口17；二次蒸汽入口1设于内管6的开口端，与内管同轴且焊接于圆管段封闭端16上，内管的另一端为封闭结构，在内管上设置有蒸汽喷孔8；内管6、隔板9、圆管段10和圆管段封闭端16之间的环形空间构成一次蒸汽汽室13，内管6内腔与二次蒸汽入口1之间的空间构成二次蒸汽汽室14，一次蒸汽汽室13外其余的外管4、内管6之间的环形空间构成进料雾化室15。

圆形开孔5如图2所示，设置至少2排圆形开孔，每排圆形开孔沿隔板9以圆周均布，圆形开孔排数及每排开孔数目根据现场需要而定。

蒸汽喷孔8如图3-4所示，蒸汽喷孔与内管6轴线之间的夹角α在90°以下(图3)，使蒸汽喷出时即向喷头7方向流动；此外如图4，蒸汽喷孔优先设置在内管6上靠近封闭结构的一端，喷孔的起始设置位置距内管开口端的距离L与内管总长度M的比值在1/2-1/3。

隔板上圆形开孔5或内管上蒸汽喷孔8的设置位置、孔口面积根据现场需要而定，设计原则是保证总汽耗在5-6％以下，压降小(0.2-0.4MPa)。喷口17的设计，可以采用平面扇形、锥形等，以能形成催化裂化反应要求的扁平扇形喷雾射流为设计原则。

如图5所示，另一种喷嘴结构方案中，第二圆管段12直径等于圆管段10，相当于外管4也为等径圆管。

原料油通过原料油入口3进入喷嘴内的环形空间15内，并向喷头7的方向流动；同时，一次雾化蒸汽通过一次蒸汽入口2进入一次蒸汽汽室13内，通过隔板9上的多个沿圆周均布的圆形开孔5向环形空间15内喷出，均匀、连续地喷入原料油中，通过圆形开孔5喷出的蒸汽运动方向与原料油喷入的方向基本垂直，形成较大的相对速度，将原料油切割、破碎成很小的液滴，蒸汽与原料油形成匀细的汽液两相流，实现一次雾化，并不断向喷头7方向流动。在上述汽液两相流向前流动时，二次雾化蒸汽通过二次蒸汽入口1进入二次蒸汽汽室14内，并向内管6的封闭端方向流动，通过多个沿内管均布的蒸汽喷孔8向环形空间15内高速喷出，，由于蒸汽喷孔8位于上述混合两相流必经的位置，当上述混合物流流经这些位置时自然被喷出的二次蒸汽再次破碎，将液体雾化成更细小的液滴。此后，环形空间15内的细小气液两相运动至喷头7处，通过喷口17高速喷出，由于压力的骤降，细小的气液两相中气泡突然膨胀爆破，使液滴进一步破碎成极细小液滴，完成整个雾化过程。

从上述原料雾化过程说明，由于喷嘴的特殊结构设计，可以在不增加压降、不增加汽耗的情况下，在原料雾化环形空间内形成分布均匀、液滴均匀细小的汽液两相流，提高了原料液滴与催化剂接触面积，改善产品选择性，降低了催化生焦量。

所述喷嘴主要用于炼油领域催化装置进料原料油雾化。

Claims (5)

1.一种催化进料喷嘴，包括外管(4)、内管(6)、一次蒸汽入口(2)、二次蒸汽入口(1)、原料油入口(3)及喷头(7)，其特征在于：外管(4)与内管(6)同轴布置；外管(4)由圆管段封闭端(16)、圆管段(10)、锥管段(11)和第二圆管段(12)组成；内管(6)为等径圆管；在圆管段(10)内侧设置隔板(9)，隔板(9)一端焊接于内管(6)外壁上、另一端焊接于圆管段(10)内壁上，隔板(9)上设置有圆形开孔(5)；一次蒸汽入口(2)和原料油入口(3)均设置于外管(4)的圆管段(10)上，且在隔板(9)的两侧，其中一次蒸汽入口(2)位于圆管段(10)上的圆管段封闭端(16)和隔板(9)之间；喷头(7)设于第二圆管段(12)末端，喷头(7)上设有与其同轴的雾化原料喷口(17)；二次蒸汽入口(1)设于内管(6)的开口端，与内管(6)同轴且焊接于圆管段封闭端(16)上，内管(6)的另一端为封闭结构，在内管(6)上设置有蒸汽喷孔(8)；内管(6)、隔板(9)、圆管段(10)和圆管段封闭端(16)之间的环形空间构成一次蒸汽汽室(13)，内管(6)内腔与二次蒸汽入口(1)之间的空间构成二次蒸汽汽室(14)，一次蒸汽汽室(13)外其余的外管(4)、内管(6)之间的环形空间构成进料雾化室(15)。

2.根据权利要求1所述的催化进料喷嘴，其特征在于：第二圆管段(12)直径小于或者等于圆管段(10)。

3.根据权利要求1所述的催化进料喷嘴，其特征在于：隔板(9)上的圆形开孔(5)至少设有2排，各排沿圆周均布。

4.根据权利要求1所述的催化进料喷嘴，其特征在于：内管(6)上设置的蒸汽喷孔(8)与内管(6)轴线之间的夹角(α)在90°以下。

5.根据权利要求1所述的催化进料喷嘴，其特征在于：蒸汽喷孔(8)设置在内管(6)上靠近封闭结构的一端，喷孔(8)起始设置位置距内管(6)开口端的距离(L)与内管(6)总长度(M)的比值为1/2-1/3。

Images