CN217600664U - 催化裂化进料喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种催化裂化进料喷嘴，涉及石油炼制领域的催化裂化装置。该进料喷嘴包括依次连通的进料混合段和喷射段。进料混合段包括气液混合室、进气口、布气件、进液口、液体分布室和液体喷口，进气口与气液混合室通过布气件连通；进液口与液体分布室连通，液体分布室通过液体喷口与所述气液混合室连通，喷射段与气液混合室连通。气体经过布气件被分散成微纳米气泡后，在气液混合室微纳米气泡撞击液体使其分散，同时由于微纳米级气泡的形成，增加了同等体积气体的气泡形成数量，气体表面积增大，气液接触面积变大，从而增强了气体对液体的剪切作用以及气体爆破对液体的冲击作用，强化了喷嘴的雾化效果，降低了进料的雾化粒径。

Description

催化裂化进料喷嘴

技术领域

本实用新型涉及石油炼制领域的催化裂化装置，具体而言，涉及一种催化裂化进料喷嘴。

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。雾化良好的原料与高温催化剂接触，能够使得原料油迅速汽化，减少“湿催化剂”(未汽化油粘附在催化剂表面)的形成，改善产品分布，降低催化裂化反再系统中的结焦现象，带来可观的经济效益。

目前，催化裂化进料喷嘴大体分为喉管式雾化喷嘴、靶式喷嘴、旋流式喷嘴和气泡雾化喷嘴四类，其中靶式喷嘴需要较高的进料压力和较多的雾化介质，能耗较高，设备及运行成本较高；现有的喉管式雾化喷嘴、旋流式喷嘴和气泡雾化喷嘴也存在雾化粒径较大、喷出速度大、雾化不均匀、能耗高等问题。

鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种催化裂化进料喷嘴，其能够将液体进料雾化均匀，有效降低雾化颗粒粒径。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种催化裂化进料喷嘴，包括依次连通的进料混合段和喷射段。

其中，进料混合段包括气液混合室、进气口、布气件、进液口、液体分布室和液体喷口，进气口与气液混合室通过布气件连通，布气件为多孔结构，用于形成微纳米气泡；进液口与液体分布室连通，液体分布室通过液体喷口与气液混合室连通，喷射段与气液混合室连通。

现有的进料喷嘴主要是喉管式雾化喷嘴、靶式喷嘴、旋流式喷嘴和气泡雾化喷嘴等，但仍存在雾化成本高或雾化颗粒粒径大、雾化不均等问题，为了解决上述问题，发明人发现，通过在进料混合段设置液体分布室，液体从进液口进入液体分布室，再通过液体喷口，以小液柱的形式进入气液混合室；气体从进气口进入后，布气件将气体有效分散成微纳米级气泡，再进入气液混合室与液体混合，撞击液体使液体分散，实现液体的一次分散。微纳米级气泡的形成，增加了同等体积气体的气泡数量，增大了气体的表面积，气液接触面积变大，从而增强了气体对液体的剪切作用，强化了喷嘴的雾化效果，降低了进料的雾化粒径。同时，由于气泡数量的增加，使用相同体积的气体对进料的雾化效果增加，因此可以适当减小气体的消耗量，降低能耗的同时达到更好的雾化效果。

在可选的实施方式中，气液混合室为直段结构，以保证气体和液体的高速混合。

在可选的实施方式中，进气口、气液混合室和喷射段沿同一轴线依次排列。

在可选的实施方式中，喷射段远离气液混合室的一端设置有喷口，沿气液混合室到喷口的延伸方向依次设置有缩径段、直管段和扩径段，缩径段是沿气液混合室到喷口的延伸方向直径依次减小，用于增加气液两相速度，扩径段是沿气液混合室到喷口的延伸方向直径依次增大。

从气液混合室流出的气液混合物流向缩径段和直管段，流通截面积变小，气液两相速度增加，气液两相之间的速度差使得气体对液体产生强烈的撕裂和剪切作用，实现液体的二次分散。气液混合物经过直管段时，气体被压缩，当气体从直管段流入扩径段时，气体体积膨胀，挤压液体，再次增加了气体对液体的分散作用。

在可选的实施方式中，喷口可以是条形喷口、圆形喷口和十字形喷口的任一种，优选为条形喷口。

当气液混合物流经扩径段到达喷口时，由于喷口外部环境压力小于喷口内部压力，气泡在喷口处快速膨胀破裂，将液体破碎成液滴，实现液体的三次分散，最终得到小粒径分散的液体。

在可选的实施方式中，为了便于安装，布气件为布气板，布气板为多孔板。

在可选的实施方式中，布气板是由粉末烧结制得，优选地，粉末包括金属粉末材料或陶瓷粉末材料。

在可选的实施方式中，气液混合室的壁面靠近进气口的一端设置有固定板，用于固定布气板。

在其他实施方式中，也可以不设置固定板，直接将布气板与气液混合室的壁面一体成形。

在可选的实施方式中，为保证液体均匀进入气液混合室中，液体喷口为多个，且沿气液混合室的壁面均匀间隔设置。

在可选的实施方式中，液体喷口沿气液混合室的壁面竖排状分布，可以分布一排或多排，只要保证液体能均匀进入气液混合室即可，具体排列方式本实用新型不做限定。

在可选的实施方式中，液体喷口沿气液混合室的壁面斜向开口，倾斜角为30～90°，液体流向与气体流向可为逆流接触或顺流接触。

在可选的实施方式中，为了保证液体的初步破碎效果，进液口的截面积与多个液体喷口的总截面积之比为0.5～1.5。其中每个液体喷口的截面积相等。

在可选的实施方式中，液体喷口为圆形喷口或条形喷口。

在其他实施方式中，液体喷口的形状也可以是不规则的形状，只要尺寸控制在上述范围内，能够将液体均匀分散进入气液混合室即可，具体形状本实用新型不做限定。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型提供了一种催化裂化进料喷嘴，通过在进料混合段设置液体分布室，液体从进液口进入液体分布室，再通过液体喷口，以小液柱的形式进入气液混合室；气体从进气口进入后，布气件将气体有效分散成微纳米级小气泡进入气液混合室，与液体混合，微纳米级气泡的形成，增加了同等体积气体的气泡数量，增大了气体的表面积，气液接触面积变大，从而增强了气体对液体的剪切作用以及气体爆破对液体的冲击作用，强化了喷嘴的雾化效果，降低了进料的雾化粒径。同时，由于气泡数量的增加，使用相同体积的气体对进料的雾化效果增加，因此可以适当减小气体的消耗量，降低能耗的同时达到更好的雾化效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的催化裂化进料喷嘴的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的催化裂化进料喷嘴的喷口的结构示意图。

图标:100-催化裂化进料喷嘴；111-进气口；112-布气板；113-固定板；114-气液混合室；115-液体分布室；116-进液口；117-液体喷口；121-缩径段；122-直管段；123-扩径段；124-喷口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种催化裂化进料喷嘴100，其包括依次连通的进料混合段和喷射段。

其中，进料混合段内沿进料混合段到喷射段的轴线上依次设置有进气口111、布气板112和气液混合室114，进气口111与气液混合室114通过布气板112连通，布气板112为多孔板，用于使气体分散，形成微纳米气泡。

进一步地，气液混合室114为直段结构，气液混合室114的外壁面设置有绕气液混合室114外壁一周的环形液体分布室115，环形液体分布室115的一端开设有进液口116，进液口116与液体分布室115连通，用于输入待分散液体。液体分布室115与气液混合室114通过液体喷口117连通，使液体分布室115内暂存的液体以液柱的形式从液体喷口117中流入气液混合室114。

高压气体经过布气板112被分散成微纳米气泡后进入气液混合室114与液体混合，微纳米气泡撞击液体使其分散，撞击液体使液体分散，实现液体的一次分散。由于微纳米级气泡的形成，增加了同等体积气体的气泡数量，增大了气体的表面积，气液接触面积变大，从而增强了气体对液体的剪切作用，强化了喷嘴的雾化效果，降低了进料的雾化粒径。同时，由于气泡数量的增加，使用相同体积的气体对进料的雾化效果增加，因此可以适当减小气体的消耗量，降低能耗的同时达到更好的雾化效果。

在本实施例中，气液混合室114的壁面靠近进气口111的一端设置有固定板113，固定板113镶嵌于气液混合室114的壁面，通过焊接的方式固定布气板112，其中，布气板112是由金属粉末烧结制得。

在本实施例中，为保证液体均匀分散进入气液混合室114中，液体喷口117为多个，且沿气液混合室114的壁面成竖排状均匀间隔设置。

在本实施例中，液体喷口117设置一排，在其他实施方式中，液体喷口117可以设置多排，只要保证液体能均匀分散即可，具体排列方式本实用新型不做限定。

在本实施例中，液体喷口117沿气液混合室114的壁面斜向开口，倾斜角为45°，进液口的截面积与多个液体喷口的总截面积之比为1.1，液体喷口117的形状为条形。

在本实施例中，喷射段内沿进料混合段到喷射段的轴线上依次设置有缩径段121、直管段122、扩径段123和喷口124。

其中，缩径段121是沿气液混合室114到喷口124的延伸方向直径依次减小，用于增加气液两相的速度，扩径段123是沿气液混合室114到喷口124的延伸方向直径依次增大。

因此，缩径段121的大直径端与气液混合室114连通，小直径端与直管段122连通；扩径段123的小直径端与直管段122连通，大直径端靠近喷口124。当气液混合物从气液混合室114流向缩径段121和直管段122时，流通截面积变小，气液两相速度增加，气液两相之间的速度差使得气体对液体产生强烈的撕裂和剪切作用，实现液体的二次分散。气液混合物经过直管段122时，气体被压缩，当气体从直管段122流入扩径段123时，气体体积膨胀，挤压液体，再次增加了气体对液体的分散作用。

当气液混合物流经扩径段123到达喷口124时，由于喷口124外部环境压力小于喷口124内部压力，气泡在喷口124处快速膨胀破裂，将液体破碎成液滴，实现液体的三次分散，最终得到小粒径分散的液体。同时由于微纳米级气泡的形成，增加了同等体积气体的气泡数量，从而增强了气体爆破对液体的冲击作用，强化了喷嘴的雾化效果，降低了进料的雾化粒径。

请参照图2，在本实施例中，喷口124为条形喷口124。

本实施例提供的一种催化裂化进料喷嘴100，其工作原理如下：

高压气体经过布气板112被分散成微纳米气泡后进入气液混合室114，液体经液体喷口117从液体分布室115流入气液混合室114，微纳米气泡撞击液体使其分散，实现液体的第一次分散。由于微纳米级气泡的形成，增加了同等体积气体的气泡数量，增大了气体的表面积，气液接触面积变大，从而增强了气体对液体的剪切作用，强化了喷嘴的雾化效果，降低了进料的雾化粒径。

当气液混合物从气液混合室114流向缩径段121和直管段122时，流通截面积变小，气液两相速度增加，气液两相之间的速度差使得气体对液体产生强烈的撕裂和剪切作用，实现液体的二次分散。气液混合物经过直管段122时，气体被压缩，当气体从直管段122流入扩径段123时，气体体积膨胀，挤压液体，再次增加了气体对液体的分散作用。

当气液混合物流经扩径段123到达喷口124时，由于喷口124外部环境压力小于喷口124内部压力，气泡在喷口124处快速膨胀破裂，将液体破碎成液滴，实现液体的三次分散，最终得到小粒径分散的液体。

实用新型实施例提供的一种催化裂化进料喷嘴100，其至少具有以下优点：

1、本实用新型在喉管式雾化喷嘴的基础上增加了气泡雾化，雾化效果优于传统的喉管式喷嘴和气泡雾化式喷嘴，原料油的出雾粒径，即索泰尔平均粒径和质量中位径降低了10％～20％，出雾均匀度得到明显提高。

2、通过设置布气板112，形成微纳米级气泡，增加了同等体积气体的气泡形成数量，增大了气体的表面积，气液接触面积变大，从而增强了气体对液体的剪切作用以及气体爆破对液体的冲击作用，强化了喷嘴的雾化效果，降低了进料的雾化粒径。同时，由于气泡数量的增加，使用相同体积的气体对进料的雾化效果增加，因此可以适当减小气体的消耗量，降低能耗的同时达到更好的雾化效果。

3、本实用新型提供的催化裂化进料喷嘴100结构简单，加工成本低，同时气雾化过程条件温和，进料液滴的制备成本低，有利于催化裂化进料喷嘴100的工业化使用。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种催化裂化进料喷嘴，其特征在于，包括依次连通的进料混合段和喷射段；

所述进料混合段包括气液混合室、进气口、布气件、进液口、液体分布室和液体喷口，所述进气口与气液混合室通过所述布气件连通，所述布气件为多孔结构，用于形成微纳米气泡；所述进液口与液体分布室连通，所述液体分布室通过所述液体喷口与所述气液混合室连通；

所述喷射段与所述气液混合室连通。

2.根据权利要求1所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于，所述喷射段远离气液混合室的一端设置有喷口，沿气液混合室到喷口的延伸方向依次设置有缩径段、直管段和扩径段，所述缩径段是沿气液混合室到喷口的延伸方向直径依次减小，用于增加气液两相速度；所述扩径段是沿气液混合室到喷口的延伸方向直径依次增大。

3.根据权利要求1所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于，所述布气件为布气板，所述布气板为多孔板。

4.根据权利要求3所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于，所述布气板为粉末烧结制得，所述粉末烧结包括金属粉末材料烧结或陶瓷粉末材料烧结的任一种。

5.根据权利要求4所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于，所述气液混合室的壁面靠近所述进气口的一端设置有固定板，用于固定所述布气板。

6.根据权利要求1所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于，所述液体喷口为多个，且沿气液混合室的壁面均匀间隔设置。

7.根据权利要求6所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于，所述液体喷口沿气液混合室的壁面竖排状分布。

8.根据权利要求7所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于，所述液体喷口与所述气液混合室的壁面之间的夹角为30°～90°。

9.根据权利要求8所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于，所述进液口的截面积与多个所述液体喷口的总截面积之比为0.5～1.5。

10.根据权利要求9所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于，所述液体喷口为圆形喷口或条形喷口。

Images