專利名稱：一種重油霧化噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種重油霧化噴嘴。
背景技術(shù)：
在煉油設(shè)備中，進(jìn)料噴嘴的作用是將裝置的原料油霧化成細(xì)小的液滴噴入反應(yīng)器，與固體顆粒熱載體相接觸，升溫并發(fā)生反應(yīng)。噴嘴霧化效果的好壞直接影響著重油裂解效果，針對(duì)工業(yè)裝置重油霧化噴嘴已開(kāi)發(fā)出各種結(jié)構(gòu)型式的噴嘴。工業(yè)催化裂化裝置的噴嘴在裝置上不深入催化劑床層內(nèi)，而這些噴嘴在設(shè)計(jì)成進(jìn)行重油加工量為2-10kg/h時(shí)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行中型裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)裝置較小的緣故，重油噴嘴一般從裝置底部伸進(jìn)床層與高溫催化劑接觸，而非將噴嘴裝在裝置的側(cè)壁上，避免重油噴到反應(yīng)器器壁上。在中型連續(xù)裝置內(nèi)，噴嘴伸進(jìn)反應(yīng)器床層有一段距離，由于重油粘度高，重油在蒸汽夾帶流動(dòng)時(shí)，部分重油貼壁流動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間下去由于噴嘴外壁接觸高溫催化劑易造成重油溫度升高發(fā)生結(jié)焦 現(xiàn)象，進(jìn)而堵塞噴嘴，導(dǎo)致裝置無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)下去。在重油中型實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)，尤其在加工高粘度劣質(zhì)重油時(shí)，保證噴嘴不結(jié)焦堵塞顯得尤其重要。對(duì)于需要將噴嘴伸進(jìn)流化床床層的重油加工工藝，也要求對(duì)噴嘴入口段進(jìn)行保護(hù)，以防止噴嘴與高溫催化劑接觸造成噴嘴內(nèi)流體溫度升高而結(jié)焦。因此，開(kāi)發(fā)一種適合重油催化裂化/裂解的噴嘴具有重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的重油霧化噴嘴容易造成結(jié)焦堵塞的缺陷，提供一種改進(jìn)的重油霧化噴嘴。本實(shí)用新型提供了一種重油霧化噴嘴，其中，所述重油霧化噴嘴包括噴射管和套管，沿著所述噴射管內(nèi)的物流流向，所述噴射管依次包括混合段、輸送段和噴頭，所述混合段的內(nèi)徑大于所述輸送段的內(nèi)徑，所述輸送段和所述噴頭容納在所述套管內(nèi)，并且所述套管的內(nèi)壁與所述輸送段和所述噴頭的外壁之間具有間隙，所述混合段設(shè)置有蒸汽入口和重油入口，所述噴頭的側(cè)部和頂部均設(shè)置有開(kāi)口，所述套管的側(cè)部設(shè)置有蒸汽入口，所述套管的頂部設(shè)置有噴嘴開(kāi)口。優(yōu)選地，所述噴射管還包括縮徑段，所述縮徑段設(shè)置在所述混合段和所述輸送段之間。優(yōu)選地，所述混合段內(nèi)設(shè)置有分散裝置，所述分散裝置將所述混合段分成兩個(gè)相互連通的區(qū)域。所述分散裝置優(yōu)選為旋流噴頭。對(duì)于所述旋流噴頭，所述旋流噴頭的中部?jī)?yōu)選設(shè)置有拉瓦爾孔，所述旋流噴頭的側(cè)部?jī)?yōu)選設(shè)置有螺旋凹槽。更優(yōu)選地，在所述混合段內(nèi)，所述分散裝置靠近所述輸送段的一端。在所述噴射管中，所述混合段的內(nèi)徑與所述輸送段的內(nèi)徑之比優(yōu)選為2-20 :1。對(duì)于所述噴頭，沿著所述噴射管內(nèi)的物流流向，所述噴頭優(yōu)選依次包括擴(kuò)徑區(qū)域和縮徑區(qū)域，噴頭側(cè)部的開(kāi)口優(yōu)選設(shè)置在所述擴(kuò)徑區(qū)域的側(cè)壁上。更優(yōu)選地，沿著所述噴射管內(nèi)的物流流向，所述擴(kuò)徑區(qū)域的高度占所述噴頭的總高度的30-60%。 更優(yōu)選地，沿著所述噴射管內(nèi)的物流流向，所述套管的頂部為縮徑段，而且所述縮徑區(qū)域的側(cè)壁與所述套管的頂部的側(cè)壁平行。根據(jù)本實(shí)用新型的所述重油霧化噴嘴，在使用的過(guò)程中，通過(guò)套管側(cè)部的蒸汽入口注入的蒸汽可以對(duì)噴射管的輸送段和噴頭內(nèi)的重油起保護(hù)作用，從而能夠防止重油溫度升聞而發(fā)生結(jié)焦。而且，根據(jù)本實(shí)用新型的所述重油霧化噴嘴能夠改善重油霧化效果，使得噴出的霧滴更加細(xì)小和均勻，其工作原理是通過(guò)套管側(cè)部的蒸汽入口注入的一部分蒸汽可以經(jīng)由噴頭側(cè)部的開(kāi)口進(jìn)入噴頭，對(duì)其中的油氣混合物進(jìn)行沖擊，同時(shí)另一部分蒸汽在設(shè)置于套管頂部的噴嘴開(kāi)口處對(duì)通過(guò)噴頭頂部的開(kāi)口噴出的油氣混合物進(jìn)行進(jìn)一步?jīng)_擊，使得重油的液滴經(jīng)過(guò)兩次沖擊之后顯著變小；而且，在所述噴射管內(nèi)，蒸汽和重油的混合物由大直 徑的混合段進(jìn)入小直徑的輸送段，使得蒸汽和重油的油氣混合物的壓力增大，接著油氣混合物通過(guò)設(shè)置于套管頂部的噴嘴開(kāi)口噴出，油氣混合物的壓力突然降低，體積突然膨脹，重油的液滴會(huì)發(fā)生破裂，從而產(chǎn)生細(xì)小且均勻的霧滴。本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖I是本實(shí)用新型的重油霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的重油霧化噴嘴的一種優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的重油霧化噴嘴的頂部的局部示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I噴射管 2套管3分散裝置 11混合段12輸送段 13噴頭 14蒸汽入口 15重油入口16開(kāi)口 17開(kāi)口 18縮徑段 19擴(kuò)徑區(qū)域20縮徑區(qū)域31拉瓦爾孔32螺旋凹槽
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。在本實(shí)用新型中，在未作相反說(shuō)明的情況下，“底部”、“頂部”和“側(cè)部”均是基于噴射管內(nèi)的物流流向而言的，其中，“底部”是指沿著噴射管內(nèi)的物流流向的上游的端部，“頂部”是指沿著噴射管內(nèi)的物流流向的下游的端部，“側(cè)部”是指頂部和底部之間的部分。如圖I和2所示，本實(shí)用新型的重油霧化噴嘴包括噴射管I和套管2，沿著所述噴射管I內(nèi)的物流流向，所述噴射管I依次包括混合段11、輸送段12和噴頭13，所述混合段11的內(nèi)徑大于所述輸送段12的內(nèi)徑，所述輸送段12和所述噴頭13容納在所述套管2內(nèi)，并且所述套管2的內(nèi)壁與所述輸送段12和所述噴頭13的外壁之間具有間隙，所述混合段11設(shè)置有蒸汽入口 14和重油入口 15，所述噴頭13的側(cè)部設(shè)置有開(kāi)口 16，所述噴頭13的頂部設(shè)置有開(kāi)口 17，所述套管2的側(cè)部設(shè)置有蒸汽入口 21，所述套管2的頂部設(shè)置有噴嘴開(kāi)Π 22。在所述重油霧化噴嘴中，通過(guò)使所述混合段11的內(nèi)徑大于所述輸送段12的內(nèi)徑，使得來(lái)自所述混合段11的重油和蒸汽的油氣混合物在進(jìn)入所述輸送段12之后，壓力和流動(dòng)速度會(huì)增大，從而能夠促使油氣混合物中的重油和蒸汽均勻混合。在優(yōu)選情況下，所述混合段11的內(nèi)徑與所述輸送段12的內(nèi)徑之比為2-20 :1，更優(yōu)選為2-10 :1。在所述重油霧化噴嘴中，對(duì)于所述混合段11和所述輸送段12的連接，例如可以如圖I所示，直接將所述混合段11與所述輸送段12連接。然而，在這種情況下，所述混合段11與所述輸送段12的連接處存在死角，重油在該死角處會(huì)發(fā)生聚集。因此，為了避免重油在混合段11內(nèi)的聚集，優(yōu)選地，如圖2所示，在所述混合段11和所述輸送段12之間設(shè)置縮徑段18。所述縮徑段18的高度(也即所述混合段11的頂部到所述輸送段12的底部之間的距離)與所述混合段11的內(nèi)徑之比可以為I :0. 1-10，優(yōu)選為I :0. 5-5。當(dāng)所述混合段11和所述輸送段12之間設(shè)置有縮徑段18時(shí)，所述套管的底端優(yōu)選 固定連接在所述縮徑段18的外壁上，所述固定連接的方式例如可以為焊接。在所述重油霧化噴嘴中，為了促使重油和蒸汽的油氣混合物均勻混合，從而進(jìn)一步改善霧化效果，所述混合段11內(nèi)優(yōu)選設(shè)置有分散裝置3，所述分散裝置3將所述混合段11分成兩個(gè)相互連通的區(qū)域。在優(yōu)選情況下，所述分散裝置3旋流噴頭。更優(yōu)選地，所述旋流噴頭的中部設(shè)置有拉瓦爾孔31，所述旋流噴頭的側(cè)部設(shè)置有螺旋凹槽32。所述旋流噴頭的中部是指在所述旋流噴頭中與所述噴射管I的中心軸線(沿著所述噴射管I內(nèi)的物流流向)平行或重疊的中心軸線周?chē)牟糠帧．?dāng)所述旋流噴頭的中部設(shè)置有拉瓦爾孔31且所述旋流噴頭的側(cè)部設(shè)置有螺旋凹槽32時(shí)，所述拉瓦爾孔31和所述螺旋凹槽32可有效地將液體重油形成液膜，通過(guò)蒸汽入口 14注入的高速蒸汽可以將液膜撕裂成液柱和/或液滴，從而使重油與蒸汽均勻混合。在所述旋流噴頭中，所述螺旋凹槽32的條數(shù)可以為2-6。所述拉瓦爾孔31的大小可以由重油的處理量決定。優(yōu)選地，所述拉瓦爾孔31的最小孔徑與所述混合段11的內(nèi)徑之比為I :5-100，更優(yōu)選為I :10-50 ;所述拉瓦爾孔31的最大孔徑與所述混合段11的內(nèi)徑之比為I :1. 5-10，更優(yōu)選為I :2-5。進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述混合段11內(nèi)，所述分散裝置3靠近所述輸送段12的一端。更優(yōu)選地，所述分散裝置3到所述混合段11的底部的距離占所述混合段11的總高度(即所述混合段11從底部到頂部的距離)的50-80%。在所述重油霧化噴嘴中，所述輸送段12和噴頭13容納在所述套管2內(nèi)。所述輸送段12的外徑與所述套管2的內(nèi)徑之比可以為I :1. 1-2，優(yōu)選為I :1. 1-1. 5。如圖1-3所示，對(duì)于所述噴頭13，沿著所述噴射管I內(nèi)的物流流向，所述噴頭13優(yōu)選依次包括擴(kuò)徑區(qū)域19和縮徑區(qū)域20，噴頭13側(cè)部的開(kāi)口 16設(shè)置在所述擴(kuò)徑區(qū)域19的側(cè)壁上。在這種情況下，來(lái)自所述輸送段12的油氣混合物先在所述擴(kuò)徑區(qū)域19內(nèi)進(jìn)行減壓和降速，再在所述縮徑區(qū)域20內(nèi)進(jìn)行加壓和加速，可以提高重油與蒸汽的速度差，從而促使重油與蒸汽均勻混合和霧化。為了進(jìn)一步促使重油均勻霧化，噴頭13側(cè)部的開(kāi)口 16優(yōu)選為多個(gè)，更優(yōu)選為2-20個(gè)，進(jìn)一步優(yōu)選為3-15個(gè)。當(dāng)噴頭13側(cè)部的開(kāi)口 16為多個(gè)時(shí)，噴頭13側(cè)部的開(kāi)口 16優(yōu)選均勻分布在所述擴(kuò)徑區(qū)域19的側(cè)壁的四周。所述擴(kuò)徑區(qū)域19的高度(即沿著所述噴射管I內(nèi)的物流流向從所述擴(kuò)徑區(qū)域19的上游端到下游端之間的距離)優(yōu)選占所述噴頭13的總高度(即沿著所述噴射管I內(nèi)的物流流向從所述噴頭13的上游端到噴頭13頂部的開(kāi)口 17之間的距離)的10-80%，更優(yōu)選為30-60%。進(jìn)一步地，如圖3所示，所述擴(kuò)徑區(qū)域19的側(cè)壁與水平方向的夾角β可以為1-45°，優(yōu)選為10-45°。如圖3所示，沿著所述噴射管I內(nèi)的物流流向，所述套管2的頂部?jī)?yōu)選為縮徑段。該縮徑段可以提高由蒸汽入口 21注入的蒸汽流的速度，使得該蒸汽流以較高的速度沖擊通過(guò)噴頭13頂部的開(kāi)口 17噴出的油氣混合物，從而能夠進(jìn)一步改善重油的霧化效果，并提高重油與蒸汽的混合均勻性。更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述縮徑區(qū)域20的側(cè)壁與所述套管2的頂部的側(cè)壁平行。所述套管2的頂部的縮徑區(qū)域20的側(cè)壁與水平方向的夾角α可以為10-70。，優(yōu)選為20-70°，更優(yōu)選為30-60°。根據(jù)本實(shí)用新型的所述重油霧化噴嘴，在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖I所示，所述重油霧化噴嘴包括噴射管I和套管2，沿著所述噴射管I內(nèi)的物流流向，所述噴射管I依次包括混合段11、輸送段12和噴頭13，所述混合段11的內(nèi)徑大于所述輸送段12的內(nèi)徑。所述混合段11內(nèi)設(shè)置有旋流噴頭3，所述旋流噴頭3的中部設(shè)置有拉瓦爾孔31，所述旋流噴 頭3的側(cè)部設(shè)置有螺旋凹槽32，所述旋流噴頭3靠近所述輸送段12的一端。所述輸送段12與所述混合段11直接連接，所述套管2的底端與所述混合段11的頂部的外壁焊接。所述混合段11設(shè)置有蒸汽入口 14和重油入口 15。所述輸送段12和所述噴頭13容納在所述套管2內(nèi)，并且所述套管2的內(nèi)壁與所述輸送段12和所述噴頭13的外壁之間具有間隙。所述噴頭13的側(cè)部設(shè)置有開(kāi)口 16，所述噴頭13的頂部設(shè)置有開(kāi)口 17。沿著所述噴射管I內(nèi)的物流方向，所述噴頭13依次包括擴(kuò)徑區(qū)域19和縮徑區(qū)域20，噴頭13側(cè)部開(kāi)口 16設(shè)置在所述擴(kuò)徑區(qū)域17的側(cè)壁上，所述套管2的頂部為縮徑段。在該優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述重油霧化噴嘴使用的過(guò)程中，重油以較低的速度由重油入口 15注入所述混合段11，蒸汽以較高的速度由蒸汽入口 14注入所述混合段11，所述拉瓦爾孔31和所述螺旋凹槽32可有效地將重油形成液膜，高速蒸汽可以將液膜撕裂成液柱/液滴。接著，重油和蒸汽的油氣混合物進(jìn)入所述輸送段12，由于輸送段12的內(nèi)徑相對(duì)較小，油氣混合物的壓力和流速增大，使得液柱/液滴撕碎成細(xì)小的液滴。同時(shí)，通過(guò)蒸汽入口 21注入蒸汽，蒸汽通過(guò)噴頭側(cè)部的開(kāi)口16進(jìn)入所述噴頭13，對(duì)來(lái)自輸送段12的油氣混合物進(jìn)行沖擊；而且，來(lái)自輸送段12的油氣混合物通過(guò)依次經(jīng)過(guò)擴(kuò)徑區(qū)域和縮徑區(qū)域，能夠提高重油與蒸汽的速度差，從而促使液柱/液滴進(jìn)行破碎，使得重油與蒸汽均勻混合和霧化。然后，油氣混合物通過(guò)噴頭13頂部的開(kāi)口 17噴出，與由蒸汽入口 21注入的蒸汽流匯集，并通過(guò)噴嘴開(kāi)口 22噴出。在一種更優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖2所示，所述重油霧化噴嘴還包括縮徑段18，所述縮徑段18設(shè)置在所述混合段11和所述輸送段12之間；所述套管2的底端與所述縮徑段18的外壁焊接。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。[0040]此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開(kāi)的內(nèi)容。·
權(quán)利要求1.一種重油霧化噴嘴，其特征在于，所述重油霧化噴嘴包括噴射管(I)和套管(2)，沿著所述噴射管(I)內(nèi)的物流流向，所述噴射管(I)依次包括混合段(11 )、輸送段(12 )和噴頭(13)，所述混合段(11)的內(nèi)徑大于所述輸送段(12)的內(nèi)徑，所述輸送段(12)和所述噴頭(13)容納在所述套管(2)內(nèi)，并且所述套管(2)的內(nèi)壁與所述輸送段(12)和所述噴頭(13)的外壁之間具有間隙，所述混合段(11)設(shè)置有蒸汽入口(14)和重油入口(15)，所述噴頭(13)的側(cè)部設(shè)置有開(kāi)口(16)，所述噴頭(13)的頂部設(shè)置有開(kāi)口(17)，所述套管(2)的側(cè)部設(shè)置有蒸汽入口(21)，所述套管(2)的頂部設(shè)置有噴嘴開(kāi)口(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重油霧化噴嘴，其特征在于，所述噴射管(I)還包括縮徑段(18)，所述縮徑段(18)設(shè)置在所述混合段(11)和所述輸送段(12)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的重油霧化噴嘴，其特征在于，所述混合段(11)內(nèi)設(shè)置有分散裝置(3)，所述分散裝置(3)將所述混合段(11)分成兩個(gè)相互連通的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的重油霧化噴嘴，其特征在于，所述分散裝置(3)為旋流噴頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重油霧化噴嘴，其特征在于，所述旋流噴頭的中部設(shè)置有拉瓦爾孔(31)，所述旋流噴頭的側(cè)部設(shè)置有螺旋凹槽(32)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的重油霧化噴嘴，其特征在于，在所述混合段(11)內(nèi)，所述分散裝置(3 )靠近所述輸送段(12 )的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的重油霧化噴嘴，其特征在于，所述混合段(11)的內(nèi)徑與所述輸送段(12)的內(nèi)徑之比為2-20 :1。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的重油霧化噴嘴，其特征在于，沿著所述噴射管(I)內(nèi)的物流流向，所述噴頭(13)依次包括擴(kuò)徑區(qū)域(19)和縮徑區(qū)域(20)，噴頭(13)側(cè)部的開(kāi)口(16)設(shè)置在所述擴(kuò)徑區(qū)域(19)的側(cè)壁上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的重油霧化噴嘴，其特征在于，沿著所述噴射管(I)內(nèi)的物流流向，所述擴(kuò)徑區(qū)域(19)的高度占所述噴頭(13)的總高度的30-60%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的重油霧化噴嘴，其特征在于，沿著所述噴射管(I)內(nèi)的物流流向，所述套管(2)的頂部為縮徑段，而且所述縮徑區(qū)域(20)的側(cè)壁與所述套管(2)的頂部的側(cè)壁平行。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種重油霧化噴嘴，其中，所述重油霧化噴嘴包括噴射管和套管，沿著所述噴射管內(nèi)的物流流向，所述噴射管依次包括混合段、輸送段和噴頭，所述混合段的內(nèi)徑大于所述輸送段的內(nèi)徑，所述輸送段和所述噴頭容納在所述套管內(nèi)，并且所述套管的內(nèi)壁與所述輸送段和所述噴頭的外壁之間具有間隙，所述混合段設(shè)置有蒸汽入口和重油入口，所述噴頭的側(cè)部和頂部均設(shè)置有開(kāi)口，所述套管的側(cè)部設(shè)置有蒸汽入口，所述套管的頂部設(shè)置有噴嘴開(kāi)口。根據(jù)本實(shí)用新型的所述重油霧化噴嘴，不僅能夠防止重油的溫度升高而發(fā)生結(jié)焦，而且還能夠改善重油霧化效果。
文檔編號(hào)C10G11/00GK202705312SQ20122033690
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者朱丙田, 侯栓弟, 王子軍, 張書(shū)紅, 汪燮卿 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院