專利名稱：催化裂化進料噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
催化裂化進料噴嘴技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及石油加工行業(yè)催化裂化裝置所用的一種催化裂化進料噴嘴。
背景技術(shù)：
[0002]在催化裂化(FCC)加工過程中，進料噴嘴性能的優(yōu)劣對裂化反應(yīng)、產(chǎn)品分布起著重要作用。霧化良好的進料與高溫再生催化劑短時間接觸，使進料氣化速度快、反應(yīng)迅速、 催化劑上液體攜帶量降低，能提高輕質(zhì)油收率、降低焦炭產(chǎn)率、改善產(chǎn)品分布、防止過度裂化，消除提升管反應(yīng)器內(nèi)的結(jié)焦現(xiàn)象，帶來可觀的經(jīng)濟效益。因此，國內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)一直在不斷開發(fā)和推出新型高效的催化裂化進料噴嘴，以適應(yīng)催化裂化技術(shù)發(fā)展的需要并獲取更大的經(jīng)濟效益。[0003]目前國內(nèi)外使用的催化裂化進料噴嘴大體分為以下幾類第一類是在喉管式噴嘴基礎(chǔ)上改進而成的，其特點是利用收斂一擴張形喉道盡量提高氣體流速和氣液兩相速度差以增加霧化強度(參見CN2069757U、CN2156189Y);第二類是靶式噴嘴(參見US4434049)， 其原理是進料油在高壓差作用下形成高速射流撞擊金屬靶，再與橫向氣流作用進行第一次霧化，形成氣霧兩相流，最后在噴頭噴口處加速，實現(xiàn)二次霧化。該噴嘴霧化強度高，但需要較高的進料壓力和較多的霧化蒸汽，因而能耗較高，增加了生產(chǎn)成本和設(shè)備改造的投資；第三類是雙喉道內(nèi)混合式進料噴嘴(參見CN2054461U);第四類是雙流體離心式噴嘴(參見 CN2356752Y)，其中采用了兩相旋流器。[0004]上述各類噴嘴主要存在如下兩個問題。(I)噴嘴分別采用扁槽形、圓形、方形等形狀的噴口，在流量較大時形成的射流層密度大、不利于催化劑的穿透，因此也不利于霧化進料與催化劑的充分接觸。CN2156189Y采用雙矩形噴口 ；由于雙層片狀射流之間存在真空效應(yīng)，催化劑顆粒會在兩個噴口之間的間隙高速運動，有可能使噴嘴噴口區(qū)域發(fā)生侵蝕。(2) 進料未經(jīng)處理就直接進入噴嘴進行霧化；由于進料的內(nèi)聚力、表面張力和粘度較大，會影響到霧化效果。[0005]上述各類噴嘴，進料的霧化粒徑較大，索太爾直徑(冷試)大多在60微米以上。 發(fā)明內(nèi)容[0006]本實用新型的目的是提供一種催化裂化進料噴嘴，以解決現(xiàn)有的催化裂化進料噴嘴采用現(xiàn)有各種形狀的噴口時分別存·在的不利于霧化進料與催化劑的充分接觸或催化劑使噴嘴噴口區(qū)域發(fā)生侵蝕，以及進料未經(jīng)處理直接霧化而影響到霧化效果的問題。[0007]為解決上述問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種催化裂化進料噴嘴，設(shè)有霧化機構(gòu)，霧化機構(gòu)包括嘴體、進料管、蒸汽入口管，嘴體有一個嘴體內(nèi)腔，自嘴體的進料端至出口端依次分為預(yù)混段、收縮段、喉口段和擴散段，嘴體的出口端設(shè)有噴頭，噴頭上設(shè)有噴口，其特征在于嘴體的進料端依次設(shè)有與嘴體同軸設(shè)置的旋流段錐管和旋流段圓管，進料管沿旋流段圓管的切向連接于旋流段圓管上，蒸汽入口管穿過旋流段圓管端部的封蓋并與之相連，旋流段圓管和旋流段錐管內(nèi)部形成旋流腔，所述的噴口為長圓環(huán)隙形，催化裂化進料噴嘴設(shè)有磁化機構(gòu)，磁化機構(gòu)包括進料導(dǎo)管、成對設(shè)置于進料導(dǎo)管外部的磁性材料和磁性材料固定架，進料導(dǎo)管與霧化機構(gòu)的進料管相連。[0008]采用本實用新型，具有如下的有益效果(I)噴口為長圓環(huán)隙形，噴出的射流層密度小，有利于催化劑的穿透。可提高霧化進料與催化劑的接觸面積，從而改善催化裂化裝置的反應(yīng)狀況，提高輕質(zhì)油產(chǎn)率并降低生焦量。(2)長圓環(huán)隙形噴口噴出的射流層表面連續(xù)， 可以保護噴嘴噴口區(qū)域，使之免受高速運動的催化劑顆粒的侵蝕。(3)進料先經(jīng)磁化機構(gòu)磁化后再進行霧化。在磁化機構(gòu)的進料導(dǎo)管內(nèi)，進料在磁性材料形成的磁場中被磁化；進料的內(nèi)聚力減小、表面張力下降，從而使進料分子勢壘下降、分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)松弛、粘度降低。這些變化使進料在后續(xù)的霧化過程中能夠得到較好的霧化效果。(4)采用本實用新型，進料霧化粒徑(索太爾直徑)一般在55微米左右，霧化均勻指數(shù)在3以上，并且只需要使用較低的進料壓力(表壓一般為O. 3 O. 6MPa)和較少的霧化蒸汽即可得到很好的霧化效果， 這樣就降低了噴嘴的能耗(詳見本說明書具體實施方式
部分本實用新型噴嘴操作過程的說明)。此外，水蒸汽與進料在霧化機構(gòu)混合腔內(nèi)的混合霧化方式，當進料量有所增減變化時，油汽兩相流的體積流量變化相對較小，不會明顯影響霧化質(zhì)量，因而使本實用新型的操作彈性好、可靠性高。本實用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、易于推廣的優(yōu)點。[0009]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。附圖和具體實施方式
并不限制本實用新型要求保護的范圍。


[0010]圖1是本實用新型催化裂化進料噴嘴的霧化機構(gòu)沿軸向的剖視圖。[0011]圖2是圖1所示噴嘴噴口的左視圖(放大)。[0012]圖3是圖1中的A-A旋轉(zhuǎn)剖視圖。[0013]圖4是本實用新型催化裂化進料噴嘴的磁化機構(gòu)的橫截面圖。圖1至圖4中，相同附圖標記表示相同的技術(shù)特征。
具體實施方式
[0015]參見圖1至圖4，本實用新型的催化裂化進料噴嘴(簡稱為噴嘴)設(shè)有霧化機構(gòu) (見圖1)，霧化機構(gòu)包括嘴體5、進料管10、蒸汽入口管11。嘴體5有一個嘴體內(nèi)腔，自嘴體 5的進料端至出口端依次分為預(yù)混段7、收縮段6、喉口段4和擴散段3。預(yù)混段7和喉口段 4為圓柱形，收縮段6和擴散段3為截頭圓錐形。喉口段4可設(shè)置隔板14，隔板14將喉口段4分為兩個半圓柱形。氣液流經(jīng)喉口段4時從兩個半圓柱形通道流過，被分為兩部分，從而增大了液膜面積、降低了液膜厚度，對霧化更有利。[0016]嘴體5的出口端設(shè)有噴頭2，噴頭2上設(shè)有噴口 I。嘴體5的進料端依次設(shè)有與嘴體5同軸設(shè)置的旋流段錐管8和旋流段圓管9，其中的旋流段錐管8為截頭圓錐面形。進料管10沿旋流段圓管9的切向連接于旋流段圓管9上，參見圖3。旋流段圓管9的端部設(shè)有封蓋12，蒸汽入口管11穿過封蓋12并與之相連。旋流段圓管9和旋流段錐管8內(nèi)部形成旋流腔13。參見圖2，噴口 I為長圓環(huán)隙形。[0017]嘴體5、旋流段錐管8、旋流段圓管9、蒸汽入口管11和噴頭2同軸設(shè)置；預(yù)混段7、 收縮段6、喉口段4、擴散段3和噴頭2的內(nèi)腔構(gòu)成霧化機構(gòu)混合腔。[0018]本實用新型催化裂化進料噴嘴設(shè)有磁化機構(gòu)。參見圖4，磁化機構(gòu)包括進料導(dǎo)管19、 成對設(shè)置于進料導(dǎo)管19外部的磁性材料16、磁性材料固定架17和螺栓螺母18。將螺栓螺母 18緊固后，即將磁性材料16固定于進料導(dǎo)管19的外部，同時也完成了磁化機構(gòu)的組裝。噴嘴組裝時，將進料導(dǎo)管19與霧化機構(gòu)的進料管10相連，磁化機構(gòu)的位置盡量接近霧化機構(gòu) (圖略)。磁化機構(gòu)中的磁性材料16，一般使用現(xiàn)有的永久磁鐵或釹鐵硼稀土永磁材料。[0019]磁化機構(gòu)中可以沿進料導(dǎo)管19的軸向設(shè)置一對或多對磁性材料16，每對磁性材料16為兩塊，相對設(shè)置，相對面的磁極(N極、S極)相反。每塊磁性材料16的橫截面形狀可以是長方形、正方形、圓形或橢圓形等。[0020]參見圖1和圖2，本實用新型長圓環(huán)隙形噴口 I的一種形成方法是在噴頭2的內(nèi)腔和擴散段3內(nèi)設(shè)有T型構(gòu)件15，噴頭2的頂部設(shè)有長圓孔，T型構(gòu)件15的一端插入該長圓孔內(nèi)，形成所述的長圓環(huán)隙形噴口 I ;喉口段4內(nèi)設(shè)有隔板14，T型構(gòu)件15的另一端與隔板14相連。圖1所示T型構(gòu)件15為一平板，俯視圖大致呈T形；其插入噴頭2頂部長圓孔內(nèi)的一端(相當于T形頂部)為圓弧形(圖略)。上述長圓環(huán)隙形噴口 I和長圓孔的形狀， 是指它們在垂直于噴頭2軸心線的垂直平面上投影的形狀。[0021]參見圖1，本實用新型的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)一般如下進料管10的軸心線與噴嘴霧化機構(gòu)軸心線之間的夾角S為30 90度，旋流段錐管8的錐角Θ為30 130度，旋流段圓管9的內(nèi)直徑與預(yù)混段7的直徑之比為1.1 2. 5。擴散段3的圓錐頂角α和收縮段6 的圓錐頂角β均為5 90度，喉口段4的長度與直徑之比為O. 5 4. O。[0022]本實用新型霧化機構(gòu)各部件的連接，一般均是采用焊接。[0023]下面以附圖所示噴嘴為例說明本實用新型的操作過程。進料(各種催化裂化原料油，例如蠟油、常壓渣油、減壓渣油等)首先進入磁化機構(gòu)中的進料導(dǎo)管19，在磁性材料16 形成的磁場中被磁化。接著，被磁化的進料經(jīng)霧化機構(gòu)的進料管10、沿旋流段圓管9的切向注入旋流腔13，使其在進料管10出口處的湍動和擾動程度減弱，能量損耗降低。進料在旋流腔13內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)流動，并在旋流段錐管8處利用圓錐的收縮使旋轉(zhuǎn)速度增大、離心力場得到強化。在旋流段錐管8處加速后的進料進入霧化機構(gòu)混合腔，與經(jīng)過蒸汽入口管11、旋流腔13進入的霧化蒸汽(一般為250 400°C的過熱水蒸汽)混合。[0024]在霧化機構(gòu)混合腔內(nèi)，進料繼續(xù)旋轉(zhuǎn)流動，受到水蒸汽作用形成高強度湍流場。進料在離心力的作用下被展成薄膜，增大了液體的表面積，進一步降低了液體的粘性和表面張力；同時，進料在湍流脈動產(chǎn)生的瞬時隨機剪切力作用下破碎。另外，旋轉(zhuǎn)流動使進料在霧化機構(gòu)混合腔內(nèi)的運動軌跡延長，增加了與霧化蒸汽的混合時間，提高了霧化蒸汽的利用率和霧化效果。在喉口段4，氣液加速流動，氣液兩相之間的速度差使進料被破碎成很小的液滴，形成氣液兩相霧化流，實現(xiàn)進料的霧化。由于隔板14的作用，氣液被分為兩部分， 從而增大了液膜面積、降低了液膜厚度，對霧化更有利。[0025]氣液兩相霧化流最后在長圓環(huán)隙形噴口 I處加速，由噴口 I噴出。噴出后，由于壓力降低，氣液兩相霧化流中的霧化蒸汽膨脹，使進料液滴進一步破碎、霧化成均勻細小的液滴，實現(xiàn)了進料的最終霧化。霧化后的進料繼而進入提升管反應(yīng)器進行反應(yīng)。[0026]本實用新型的催化裂化進料噴嘴，進料霧化粒徑(索太爾直徑)一般在55微米左右，噴口 I處的噴射速度一般為60米/秒左右，霧化均勻指數(shù)一般可以達到3以上。進料壓力(表壓)一般為O. 3 O. 6MPa，霧化蒸汽用量一般為進料量的3 6重量％。
權(quán)利要求1.一種催化裂化進料噴嘴，設(shè)有霧化機構(gòu)，霧化機構(gòu)包括嘴體(5)、進料管(10)、蒸汽入口管(11)，嘴體(5)有一個嘴體內(nèi)腔，自嘴體(5)的進料端至出口端依次分為預(yù)混段(7)、收縮段(6)、喉口段⑷和擴散段(3)，嘴體(5)的出口端設(shè)有噴頭(2)，噴頭⑵上設(shè)有噴口(1)，其特征在于嘴體(5)的進料端依次設(shè)有與嘴體(5)同軸設(shè)置的旋流段錐管(8)和旋流段圓管(9)，進料管(10)沿旋流段圓管(9)的切向連接于旋流段圓管(9)上，蒸汽入口管(11)穿過旋流段圓管(9)端部的封蓋(12)并與之相連，旋流段圓管(9)和旋流段錐管(8)內(nèi)部形成旋流腔(13)，所述的噴口(I)為長圓環(huán)隙形，催化裂化進料噴嘴設(shè)有磁化機構(gòu)，磁化機構(gòu)包括進料導(dǎo)管(19)、成對設(shè)置于進料導(dǎo)管(19)外部的磁性材料(16)和磁性材料固定架(17)，進料導(dǎo)管(19)與霧化機構(gòu)的進料管(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化裂化進料噴嘴，其特征在于在噴頭(2)的內(nèi)腔和擴散段(3)內(nèi)設(shè)有T型構(gòu)件(15)，噴頭(2)的頂部設(shè)有長圓孔，T型構(gòu)件(15)的一端插入該長圓孔內(nèi)，形成所述的長圓環(huán)隙形噴口(1)，喉口段⑷內(nèi)設(shè)有隔板(14)，T型構(gòu)件(15)的另一端與隔板(14)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的催化裂化進料噴嘴，其特征在于磁化機構(gòu)中的磁性材料(16)為永久磁鐵或釹鐵硼稀土永磁材料。
專利摘要本實用新型公開了一種催化裂化進料噴嘴，以解決現(xiàn)有的噴嘴采用現(xiàn)有各種形狀的噴口時分別存在的不利于霧化進料與催化劑的充分接觸或催化劑使噴嘴噴口區(qū)域發(fā)生侵蝕，以及進料未經(jīng)處理直接霧化而影響到霧化效果的問題。本實用新型設(shè)有霧化機構(gòu)和磁化機構(gòu)。霧化機構(gòu)包括嘴體(5)、進料管(10)、蒸汽入口管(11)、設(shè)有噴口(1)的噴頭(2)、旋流段錐管(8)和旋流段圓管(9)，嘴體的內(nèi)腔依次分為預(yù)混段(7)、收縮段(6)、喉口段(4)和擴散段(3)，噴口為長圓環(huán)隙形。磁化機構(gòu)包括進料導(dǎo)管、成對設(shè)置于進料導(dǎo)管外部的磁性材料和磁性材料固定架，進料導(dǎo)管與霧化機構(gòu)的進料管相連。本實用新型主要用于石油加工行業(yè)的催化裂化裝置。
文檔編號B05B7/04GK202849335SQ20122042661
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者葉安道, 王紹才, 翁甲壯, 侯玉蘭, 王長嶺, 劉丹, 黃文水, 蘇秦豫 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化洛陽工程有限公司