CN202530045U - 一种催化裂化雾化进料喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种催化裂化雾化进料喷嘴，包括：嘴体(5)、进料管(10)、雾化蒸汽入口(11)、扩散段(3)、喉口段(4)、收缩段(6)和预混段(7)，嘴体(5)的出口端设有喷头(2)，喷头(2)上设有喷口(1)，T型构件(16)一端嵌入喷口(1内，另一端与隔板(15)相连，该雾化进料喷嘴雾化均匀，进料压力低和雾化蒸汽少。
Description
技术领域
本实用新型涉及在不存在氢的情况下，烃油的催化裂化领域，特别涉及一种催化裂化雾化进料喷嘴。
背景技术
在催化裂化加工过程中，进料喷嘴性能的优劣对裂化反应、产品分布起着重要作用。雾化良好的进料与高温再生催化剂短时间接触，使进料气化速度快、反应迅速、催化剂上液体携带量降低，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，国内外相关研究机构一直在不断开发和推出新型高效的催化裂化进料喷嘴，以适应催化裂化技术发展的需要并获取更大的经济效益。
目前国内外使用的催化裂化进料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-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US4434049介绍的靶式喷嘴，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，形成气液两相雾化流，最后在喷头喷口处加速，实现二次雾化。该喷嘴雾化强度高，但需要很高的进料压力和较多的雾化蒸汽，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CN2054461U介绍的双喉道内混合式进料喷嘴；第四类是CN2356752Y介绍的双流体离心式喷嘴，其中采用了两相旋流器。
以上各类喷嘴存在的缺点是：这些喷嘴均采用扁平喷口，也有采用双矩形喷口的，如CN93213297.9。扁平喷口在流量大时形成的射流层密度大，不利于催化剂的穿透，因此也不利于原料和催化剂的充分接触。双矩形喷口，平行排列的相邻两喷口，喷出两排平行液雾，由于液雾间由于相对速度小，会发生小液滴聚集，影响雾化效果，不利于液滴的快速气化、反应；同时，由于片状射流之间存在真空效应，催化剂颗粒在狭缝开口之间的间隙高速运动，穿过这些间隙可能发生侵蚀。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种催化裂化雾化进料喷嘴，以解决现有的催化裂化进料喷嘴采用扁平喷口在流量大时形成的射流层密度大，不利于催化剂的穿透；采用双矩形喷口时，平行排列的相邻两喷口，喷出两排平行液雾，由于液雾间由于相对速度小，会发生小液滴聚集，影响雾化效果以及片状射流之间存在真空效应，催化剂颗粒在狭缝开口之间的间隙高速运动，穿过这些间隙可能发生侵蚀等问题。
本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴，包括：嘴体5、进料管10、雾化蒸汽入口11、扩散段3、喉口段4、收缩段6和预混段7，嘴体5的出口端设有喷头2，喷头2上设有喷口1，其特征在于：T型构件16一端嵌入喷口1内，另一端与隔板15相连。
所述的嘴体5的另一端与旋流段锥管8和旋流段圆管9连接，且同轴；
所述的进料管10设置在旋流段圆管9的切线方向上，旋流段圆管9的端部设有封盖12，封盖12与蒸汽入口管11连接，蒸汽入口11位于封盖12的外侧。
所述的嘴体5和喷头2的内部形成混合腔14。
所述的扩散段3和收缩段8的横截面形状为锥形，预混段9的横截面形状为圆柱形，喉口段6的横截面为两个半圆柱形。
所述的旋流段圆管9和旋流段锥管8内部形成旋流腔13。
所述的进料管10的轴心线与嘴体5轴心线的夹角δ为30～90度，旋流段锥管8的锥角θ为30～130度，旋流段圆管9的内径与嘴体5的内径之比为1.1～2.5。嘴体5内部的扩散段3和收缩段6为锥体，扩散段3和收缩段6与喷嘴轴心线的夹角α和β均为5～90度，喉口段4长径之比为0.5～4.0。
与现有技术相比，本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴，具有如下的有益效果：由于在喷嘴内部采用了扩散段3、喉口段4、收缩段6、预混段7和T型构件16，在喷嘴内部形成旋流腔13，在本实用新型在操作过程中，原料经进料管沿旋流段圆管的切向注入旋流腔，使其在进料管出口处的湍动和扰动程度减弱，动能损耗降低。进料在旋流腔内进行旋转流动，在旋流段锥管处加速后进入混合腔，并与蒸汽入口进入的雾化蒸汽混合。进料在离心力的作用下被展成薄膜，增大了液体的表面积，进一步降低了液体的粘性和表面张力；同时，原料在湍流脉动产生的瞬时随机剪切力作用下破碎。另外，旋转运动使进料在混合腔内的运动轨迹延长，增加了与雾化蒸汽的混合时间，提高了水蒸汽的利用率和雾化效果。在喉口段，由于隔板的作用使物流被分为两部分，同时增大了液膜的面积，降低了液膜的厚度，使雾化更有利。最后气液两相雾化流在环形喷口处加速，然后由喷口喷出，将原料雾化成均匀细小的液滴。经环形喷口喷出的射流层密度小，有利于催化剂的穿透，可提高原料与催化剂的接触面积，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。同时，也可以避免双矩形喷口，催化剂颗粒在狭缝开口之间的间隙高速运动可能发生的侵蚀等问题。
本实用新型催化裂化雾化进料技术经测试表明，进料雾化粒径，即索太尔直径一般在55微米左右，喷口处的喷射速度一般为60米/秒左右。雾化均匀，均匀指数可以达到3以上。并且，只需使用较低的进料压力，一般为0.3～0.6MPa和较少的雾化蒸汽，雾化蒸汽用量一般为进料量的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，前述雾化蒸汽与进料在混合腔内的混合雾化方式，当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、易于推广的优点。
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是本实用新型催化裂化雾化进料喷嘴沿轴向的剖视图。
图2是本实用新型催化裂化雾化进料喷嘴的喷口示意图。
图3是图1中的A-A旋转剖视图。
其中：1.喷口，2.喷头，3.扩散段，4.喉口段，5.嘴体，6.收缩段，7.预混段，8.旋流段锥管，9.旋流段圆管，10.进料管，11.雾化蒸汽入口、12.封盖，13.旋流腔，14.混合腔，15.隔板，16.T型构件。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴沿轴向的剖视图，一种催化裂化雾化进料喷嘴，包括：嘴体5、进料管10、雾化蒸汽入口11、扩散段3、喉口段4、收缩段6和预混段7，嘴体5的出口端设有喷头2，喷头2上设有喷口1，T型构件16一端嵌入喷口1内，另一端与隔板15相连。
嘴体5的另一端与旋流段锥管8和旋流段圆管9连接，且同轴；进料管10设置在旋流段圆管9的切线方向上，旋流段圆管9的端部设有封盖12，封盖12与蒸汽入口管11连接，蒸汽入口11位于封盖12的外侧，嘴体5和喷头2的内部形成混合腔，进料管10的轴心线与嘴体5轴心线的夹角δ为50度，旋流段锥管8的锥角θ为80度，旋流段圆管9的内径与嘴体5的内径之比为1.5。嘴体5内部的扩散段3和收缩段6为锥体，扩散段3和收缩段6与喷嘴轴心线的夹角α和β均为60度，喉口段4长径之比为2.5。
本实用新型各部件的连接，一般均是采用焊接。
图2为本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴的喷口示意图。
图3为一种催化裂化雾化进料喷嘴进料管10和雾化蒸汽入口11的剖视图。
下面以附图所示喷嘴为例说明本实用新型的操作过程。原料(各种催化裂化原料油，例如蜡油、常压渣油、减压渣油等)经进料管10沿旋流段圆管9的切向注入旋流腔13，在旋流腔13内进行旋转流动，并在旋流段锥管8处进入混合腔14，进料受到蒸汽的作用，在混合腔14内形成高强度湍流场，在离心力的作用下被展成薄膜；雾化蒸汽(一般为250～400℃的过热水蒸汽)从雾化蒸汽入口11进入，经过旋流腔进入混合腔14，由于湍流脉动产生的瞬时随机剪切力作用下使原料破碎；物料在喉口段4加速，利用气液两相之间的速度差将进料破碎成很小的液滴，形成气液两相雾化流，实现原料的雾化。气液两相雾化流最后在喷口处加速，然后由喷口喷出，由于压力降低，气液两相雾化流中的雾化蒸汽膨胀，使进料液滴进一步破碎，实现原料的最终雾化。雾化后的进料继而进入提升管反应器进行反应。
本实用新型的催化裂化雾化进料技术，进料雾化粒径(索太尔直径)一般在55微米左右，喷口1处的喷射速度一般为60米/秒左右，雾化均匀指数一般可以达到3以上。进料压力一般为0.3～0.6MPa，水蒸汽用量一般为进料量的3～6重量％。
Claims (9)
1.一种催化裂化雾化进料喷嘴，包括：嘴体(5)、进料管(10)、雾化蒸汽入口(11)、扩散段(3)、喉口段(4)、收缩段(6)和预混段(7)，嘴体(5)的出口端设有喷头(2)，喷头(2)上设有喷口(1)，其特征在于：T型构件(16)一端嵌入喷口(1)内，另一端与隔板(15)相连。
2.依照权利要求1所述的一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于：所述的嘴体(5)的另一端与旋流段锥管(8)一端连接，旋流段锥管(8)另一端与旋流段圆管(9)一端连接，且同轴。
3.依照权利要求1所述的一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于：所述的旋流段圆管(9)另一端设置有封盖(12)，封盖(12)与蒸汽入口管(11)连接。
4.依照权利要求1所述的一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于：所述的进料管(10)设置在旋流段圆管(9)的切线方向上，进料管(10)的轴心线与嘴体(5)轴心线的夹角δ为30～90度。
5.依照权利要求1所述的一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于：所述的扩散段(3)和收缩段(8)的横截面形状为锥形，预混段(9)的横截面形状为圆柱形，喉口段(6)的横截面为两个半圆柱形。
6.依照权利要求1所述的一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于：所述的旋流段锥管(8)的锥角θ为30～130度。
7.依照权利要求1所述的一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于：所述的旋流段圆管(9)的内径与嘴体(5)的内径之比为1.1～2.5。
8.依照权利要求1所述的一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于：所述的嘴体(5)内部的扩散段(3)和收缩段(6)为锥体，扩散段(3)和收缩段(6)与喷嘴轴心线的夹角α和β均为5～90度。
9.依照权利要求1所述的一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于：所述的喉口段(4)长径之比为0.5～4.0。
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| CN2012201447663U CN202530045U (zh) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | 一种催化裂化雾化进料喷嘴 |
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| CN2012201447663U CN202530045U (zh) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | 一种催化裂化雾化进料喷嘴 |
Publications (1)
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| CN202530045U true CN202530045U (zh) | 2012-11-14 |
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| CN2012201447663U Expired - Lifetime CN202530045U (zh) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | 一种催化裂化雾化进料喷嘴 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114653450A (zh) * | 2020-12-22 | 2022-06-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 微液滴生成装置和生成方法 |
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2012
- 2012-03-29 CN CN2012201447663U patent/CN202530045U/zh not_active Expired - Lifetime
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