CN205501201U - 一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构 - Google Patents

Abstract

一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，是由外管口端设置喷头，外管尾端设置一次蒸汽入口；外管中设置三段：中段设置混合室、前段中设置文丘里结构装置、后段设置一次蒸汽分布室，外管中段外侧设置外套管和环形原料油分布室；环绕中段外管的内管壁设置原料油喷口；外管中段与后段之间设置隔板，隔板上设置一次蒸汽第二喷管与一次蒸汽第一喷管；外管与文丘里结构装置之间设环形二次蒸汽室，喷头与文丘里结构装置之间设置孔板，孔板与混合喷口周边与喷头之间预留二次蒸汽喷孔；本实用新型在油汽初始接触时，通过设置在中心的长管的蒸汽起到引射夹带形成部分“汽包油”形式，可将原料油“顺利地”夹带至内管中，油气充分雾化。

Description

一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构

技术领域

本实用新型涉及石油炼制领域催化裂化进料的雾化喷嘴，尤其是一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构。

背景技术

目前，进料雾化喷嘴是石油炼制领域重油催化裂化装置的一个重要设备，其作用是：在雾化蒸汽的作用下，将原料油破碎、雾化为大量的细小液滴，再将原料油滴喷入到催化裂化提升管反应器中，与提升管反应器内的催化剂混合、反应；

近些年来，用于催化裂化装置的原料油进料雾化喷嘴，国内主要有采用二次雾化和蒸汽幕屏的CS型(200410010045.3)、喉管式的LPC型(90209410.6)、采用超音速雾化蒸汽双喉管式的KH型(89207961.9、200420066089.3)、具有旋流结构的BWJ型(98233035.9、)、具有多孔蒸汽分布器的UPC-α型(00109776.8)以及具有二次雾化结构的CCK型(99219391.5)等多种类型；国外同类技术则主要有S&W公司的靶式喷嘴、UOP公司开发的内设多孔蒸汽分布器的多喷孔式Optimix喷嘴、Mobile公司和Kellogg公司联合开发的内设多孔蒸汽分布器和挡板的ATOMAX喷嘴、ABB Lummus公司开发的能够形成扁平射流的带有喷嘴盖的进料喷嘴以及Exxon公司开发的设有二次雾化蒸汽的喷嘴；

然而，在实际使用过程中，上述喷嘴或多或少存在以下两方面的问题：一是原料油的雾化效果有待进一步提高，即雾化粒度可望进一步降低；二是雾化蒸汽和原料油在引入喷嘴的入口区域相互影响，甚至出现当雾化蒸汽(或原料油)压力波动时，原料油(或雾化蒸汽)无法引入喷嘴的情况。而原料油、雾化蒸汽的入口结构形式显然对这两方面均有直接的影响。

值得注意的是，在以上所述的各种喷嘴中，对于原料油、雾化蒸汽的入口结构的设置却略显简单，通常采用雾化蒸汽沿喷嘴轴向引入而原料油以一定角度从喷嘴一侧进入(LPC、KH、BWJ、UPC-α、CCK等)；或者将原料油沿喷嘴轴向引入而雾化蒸汽以一定角度喷入进料喷嘴(UOP、Mobile和Kellogg等)；也有将原料油分为两股，雾化蒸汽与原料油均沿喷嘴轴向同向流动的形式(CS)；

两相流的经典理论表明，雾化过程最为关键的是液滴的破碎，液滴在蒸汽中的破碎程度由无量纲参数韦伯数控制，该参数中有一项为蒸汽和液滴的速度矢量差，该数值越大，则雾化效果越好；在上述各种喷嘴的原料油、雾化蒸汽入口区域，油、汽两相大多以一定角度交叉流动，存在明显的速度矢量差，因此对原料油的整体雾化效果将产生重要影响。

另一方面，申请者通过实验研究发现，在一支喷嘴中，在原料油和雾化蒸汽的入口区域，原料油和蒸汽(以下简称“油、汽两相”)的引入形式对原料油的雾化效果起到了相当关键的作用——实验数据表明，不合理的油、汽引入形式甚至可使原料油的平均粒径增大10～30μm左右；

另一方面，在实际工业装置的催化裂化提升管反应器进料区，操作压力出现波动是难免的。例如，雾化蒸汽的压力通常略高于该处原料油压力，若喷嘴的油、汽引入结构不合理，则可能出现原料油无法进入喷嘴、进而无法引入反应器的情况——或者原料油流量较低，即使开阀至极限状态也无法增大流量，即出现工程中所谓“油、汽抢量”现象，严重影响生产的正常进行；

本实用新型为发明人之一提出的200410010045.3专利申请，提出了一种多级雾化的喷嘴(CS喷嘴)。通过细致的实验研究发现，该种喷嘴的雾化效果仍未尽理想，且在实际应用中出现过原料油流量无法增大、即“油、汽抢量”的现象；鉴于上述原因，现发明出一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有的石油炼制领域催化裂化进料的雾化喷嘴，在实际使用过程中，原料油的雾化喷嘴或多或少存在以下两方面的问题：一是原料油的雾化效果有待进一步提高，即雾化粒度可望进一步降低；二是雾化蒸汽和原料油在引入喷嘴的入口区域相互影响，甚至出现当雾化蒸汽“或原料油”压力波动时，原料油“或雾化蒸汽”无法引入喷嘴的情况；而原料油、雾化蒸汽的入口结构形式显然对这两方面均有直接的影响，通过合理设计，提供一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，强化了雾化效果以及增加了操作弹性，油汽初始接触时，通过设置在中心的长管的蒸汽起到引射夹带作用，其余一次蒸汽“由外向内”地进入混合室和内管，形成部分“汽包油”形式，一方面可将原料油“顺利地”夹带至内管中，抑制“油汽抢量”现象的产生，同时强化了喷嘴的雾化效果。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，是由喷头、二次蒸汽喷孔、外管、环形二次蒸汽室、文丘里结构装置、外套管、原料油入口、原料油喷口、环形原料油分布室、一次蒸汽第一喷管、一次蒸汽第二喷管、混合室、一次蒸汽分布室、二次蒸汽入口、一次蒸汽入口构成；外管口端设置喷头，外管尾端设置一次蒸汽入口；外管中设置三段：中段设置混合室、前段中设置文丘里结构装置、后段设置一次蒸汽分布室；

外管中段外侧设置外套管，外套管中设置环形原料油分布室，外套管一侧预留孔，孔中设置原料油入口管道链接环形原料油分布室；

环绕中段外管的内管壁设置同纬度线，内管壁上均布设置至少两个原料油喷口，原料油喷口8前倾的夹角β设置为20°～80°；外管中段与后段之间设置隔板，隔板中心预留孔，孔中设置一次蒸汽第二喷管，隔板中心孔的半径之间设置同心圆线，隔板的同心圆线上至少预留两个孔，孔中分别设置一次蒸汽第一喷管，一次蒸汽第二喷管和一次蒸汽第一喷管轴向设置；

外管前段中设置文丘里结构装置，外管与文丘里结构装置之间设环形二次蒸汽室，环形二次蒸汽室的外管管壁预留孔，孔中设置二次蒸汽入口管道；

喷头与混合室之间设置文丘里结构装置，喷头与文丘里结构装置之间设置孔板，孔板中部对应文丘里结构装置预留混合喷口，混合喷口周边与喷头之间预留二次蒸汽喷孔。

有益效果是：本实用新型的喷嘴原料油、雾化蒸汽入口结构将对其“下游”的雾化效果产生重要的影响，当油、汽混合物离开入口结构进入内管后，一次蒸汽对原料油进行进一步破碎、雾化，形成第三级雾化；根据两相流体力学能量平衡，在平衡状态下，相对密度较低的蒸汽趋于汇集于中心高速区域，相对密度较高的油滴则应向边壁低速区域汇集；而在本发明中，内管的入口端为“汽包油”的形式，因此，原料油和一次蒸汽在内管中流动时，为了达到平衡状态，内层的原料油必定与外层的蒸汽“交换位置”，在此过程中，蒸汽对原料油将产生强烈的剪切破碎作用，进一步强化了雾化效果。

本实用新型采用以上技术方案，较之现有喷嘴结构，所具有的有益效果为强化了雾化效果以及增加了操作弹性，油汽初始接触时，通过设置在中心的长管的蒸汽起到引射夹带作用，其余一次蒸汽“由外向内”地进入混合室和内管，形成部分“汽包油”形式，一方面可将原料油“顺利地”夹带至内管中，抑制“油汽抢量”现象的产生，同时强化了喷嘴的雾化效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是，总装结构示意图；

图2是总装结构的截面结构示意图；

图1.2中：喷头1、二次蒸汽喷孔2、外管3、环形二次蒸汽室4、文丘里结构装置5、外套管6、原料油入口7、原料油喷口8、环形原料油分布室9、一次蒸汽第一喷管10、一次蒸汽第二喷管11、混合室12、一次蒸汽分布室13、二次蒸汽入口14、一次蒸汽入口15。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

外管3口端设置喷头1，外管3尾端设置一次蒸汽入口15；外管3中设置三段：中段设置混合室12、前段中设置文丘里结构装置5、后段设置一次蒸汽分布室13；

外管3中段外侧设置外套管6，外套管6中设置环形原料油分布室9，外套管6一侧预留孔，孔中设置原料油入口7管道链接环形原料油分布室9；

环绕中段外管3的内管壁设置同纬度线，内管壁上均布设置至少两个原料油喷口8，原料油喷口8前倾的夹角β设置为20°～80°；外管3中段与后段之间设置隔板，隔板中心预留孔，孔中设置一次蒸汽第二喷管11，隔板中心孔的半径之间设置同心圆线，隔板的同心圆线上至少预留两个孔，孔中分别设置一次蒸汽第一喷管10，一次蒸汽第二喷管11和一次蒸汽第一喷管10轴向设置；

外管3前段中设置文丘里结构装置5，外管3与文丘里结构装置5之间设环形二次蒸汽室4，环形二次蒸汽室4的外管3管壁预留孔，孔中设置二次蒸汽入口14管道；喷头1与混合室12之间设置文丘里结构装置5，喷头1与文丘里结构装置5之间设置孔板，孔板中部对应文丘里结构装置5预留混合喷口，混合喷口周边与喷头1之间预留二次蒸汽喷孔2。

Claims (5)

1.一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，是由喷头(1)、二次蒸汽喷孔(2)、外管(3)、环形二次蒸汽室(4)、文丘里结构装置(5)、外套管(6)、原料油入口(7)、原料油喷口(8)、环形原料油分布室(9)、一次蒸汽第一喷管(10)、一次蒸汽第二喷管(11)、混合室(12)、一次蒸汽分布室(13)、二次蒸汽入口(14)、一次蒸汽入口(15)构成；其特征在于：外管(3)口端设置喷头(1)，外管(3)尾端设置一次蒸汽入口(15)；外管(3)中设置三段：中段设置混合室(12)、前段中设置文丘里结构装置(5)、后段设置一次蒸汽分布室(13)。

2.根据权利要求1中所述的一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，其特征在于：外管(3)中段外侧设置外套管(6)，外套管(6)中设置环形原料油分布室(9)，外套管(6)一侧预留孔，孔中设置原料油入口(6)管道链接环形原料油分布室(9)。

3.根据权利要求1中所述的一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，其特征在于：环绕中段外管(3)的内管壁设置同纬度线，内管壁上均布设置至少两个原料油喷口(8)；原料油喷口8前倾的夹角β设置为20°～80°外管(3)中段与后段之间设置隔板，隔板中心预留孔，孔中设置一次蒸汽第二喷管(11)，隔板中心孔的半径之间设置同心圆线，隔板的同心圆线上至少预留两个孔，孔中分别设置一次蒸汽第一喷管(10)，一次蒸汽第二喷管(11)和一次蒸汽第一喷管(10)轴向设置。

4.根据权利要求1中所述的一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，其特征在于：外管(3)前段中设置文丘里结构装置(5)，外管(3)与文丘里结构装置(5)之间设环形二次蒸汽室(4)，环形二次蒸汽室(4)的外管(3)管壁预留孔，孔中设置二次蒸汽入口(14)管道。

5.根据权利要求1中所述的一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，其特征在于：喷头(1)与混合室(12)之间设置文丘里结构装置(5)，喷头(1)与文丘里结构装置(5)之间设置孔板，孔板中部对应文丘里结构装置(5)预留混合喷口，混合喷口周边与喷头(1)之间预留二次蒸汽喷孔(2)。