专利名称：一种催化裂化进料喷嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油化工领域技术，特别是涉及一种用于催化裂化反应的原料油进料喷嘴。
背景技术：
催化裂化过程中，原料油若不能完全、快速地气化，会增加焦炭产率；由于要求入口区油、剂迅速均勻地混合，并使烃类迅速蒸发气化，因此必须使喷嘴具有良好的雾化作用，良好雾化将有助于充分利用催化剂的高活性，从而改善产品分布。要获得良好的雾化效果，喷嘴的设计至关重要。随着重油催化裂化工艺的不断改进发展，原料油进料喷嘴也在不断改进和发展， 从最初的低压降喉管式喷嘴到近年来高效雾化喷嘴的开发，国内外对进料喷嘴结构的改进都十分重视。S&W公司靶式喷嘴的雾化机理是令高速的油流喷向一固定的靶子，产生冲击而迅速形成稳定的环状雾流，同时高速的雾化介质在垂直方向对油流产生冲击，并对周边液膜卷吸、破碎，具有较好的雾化效果，但喷嘴压降较高；巴西Petrobras公司的Ultramist 喷嘴优化了对超音速蒸汽的使用，能在低压降情况下，产生极细小的油雾，改善了油剂接触减少了热裂化；国内早期使用的喉管式喷嘴，雾化效果较差，改进后产生了预膜式喷嘴等结构型式，但又出现了能耗大、产生脉动等问题。CN00122072. 1公开了一种石油加工进料雾化喷嘴，嘴体为管状圆状体，其一端设有喷头，另一端为进料端，喷嘴的体内空腔自进料端至喷头端依次划分为混合段、收缩段、 混合喉管段和扩散段，在喷嘴进料端设有雾化介质入口管、蒸汽入口和原料油进口，雾化介质入口管与嘴体同轴，其出口端一直伸到收缩段内或扩散段内，该发明可以根据不同的工况灵活调节雾化介质以达到满意的雾化效果，但由于进料油在喷嘴内直接向一个方向行进，缺少产生旋转的动力，存在部分周边液膜较厚、破碎不均问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种催化裂化进料喷嘴，使液膜在器壁周边产生旋转， 将进料雾化成非常细小的液滴，从而提高进料与催化剂接触面积，减少催化装置反应生焦量。本实用新型采用的技术方案如下—种催化裂化进料喷嘴，包括嘴体、蒸汽入口、原料油入口及喷头，所述嘴体由圆管段封闭端、圆管段、锥管段和第二圆管段组成；嘴体的一端设有与嘴体同轴且焊接于圆管段封闭端上的蒸汽入口，嘴体的另一端设置有喷头，喷头上设有同轴的雾化原料喷口 ；圆管段上设置有原料油入口 ；喷嘴体内空腔自原料油入口端至喷头端依次包括混合段、收缩段、 混合喉管段和扩散段，其特征在于在混合段与收缩段之间设有旋流器。所述催化裂化进料喷嘴，进一步地，第二圆管段直径小于或者等于圆管段。所述催化裂化进料喷嘴，进一步地，在嘴体上第二圆管段内腔设置内管，第二圆管
3段与内管之间的环形腔体构成二次蒸汽汽室并设置有二次蒸汽入口 ；二次蒸汽汽室在喷头端设有环隙。 所述催化裂化进料喷嘴，进一步地，嘴体内腔的收缩段、混合喉管段和扩散段可设置为一级或二级。 所述催化裂化进料喷嘴，进一步地，蒸汽入口与原料油入口轴线相交，其夹角角度为30-55°，交点距蒸汽入口距离为2-;3m。所述催化裂化进料喷嘴，进一步地，旋流器设有3-4片沿圆周均布的叶片，叶片为渐开线型式，叶片外缘焊接于第二圆管段或内管内壁上。本实用新型中，喷嘴雾化原料喷口可采用多种型式，优先采用狭长的扁平形状，以形成扁平扇形射流。采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果1、采用在嘴体的混合段与收缩段之间设置旋流器的特殊设计，使进料原料油在与雾化蒸汽接触破碎的同时沿喷嘴旋转向前，改进角部区液体破碎条件；2、采用二次布汽方案，可以使气、液两相在嘴体内依次与一次蒸汽、二次蒸汽以较好方式接触并破碎，而蒸汽总汽耗并不增加；3、嘴体内腔的收缩段、混合喉管段和扩散段设置为二级时，可实现液体在嘴体内的多次加速，优化破碎；4、雾化粒径小，提高了原料液滴与催化剂接触面积，从而减少了副产物焦炭的生成，生焦量降低1.0%左右；5、提高催化反应液收，从而提高汽柴油、液化气等目的产物产率。
图1 本实用新型的一种喷嘴整体结构剖视图；图2 本实用新型的一种采用二次布汽的喷嘴整体结构剖视图；图3 本实用新型的一种收缩段、混合喉管段和扩散段设置为二级的喷嘴整体结构剖视图；图4 本实用新型的蒸汽入口与原料油入口相对关系示意图；图5 本实用新型的图1中喷嘴旋流器A-A向视图；图6 本实用新型的图2中喷嘴旋流器B-B向视图。图中编号说明1蒸汽入口 ；2圆管段封闭端；3原料油入口 ；4圆管段；5锥管段；6第二圆管段；7 混合段；8、8'收缩段；9、9'混合喉管段；10、10'扩散段；11喷头；12雾化原料喷口；13旋流器；14 二次蒸汽入口 ； 15 二次蒸汽汽室；16环隙；17内管；18叶片；α蒸汽入口与原料油入口轴线夹角角度；L蒸汽入口与原料油入口轴线交点距蒸汽入口距离。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围包括但是不限于此如图1所示，进料喷嘴，包括嘴体、蒸汽入口 1、原料油入口 3及喷头11，所述嘴体由圆管段封闭端2、圆管段4、锥管段5和第二圆管段6组成，第二圆管段6直径小于圆管段 4 ；嘴体的一端设有与嘴体同轴且焊接于圆管段封闭端2上的蒸汽入口 1，嘴体的另一端设置有喷头11，喷头11上设有同轴的雾化原料喷口 12 ；圆管段4上设置有原料油入口 3 ；喷嘴体内空腔自原料油入口端至喷头端依次包括混合段7、收缩段8、混合喉管段9和扩散段 10，其特征在于在混合段7与收缩段8之间设有旋流器13。蒸汽入口 1与原料油入口 3的相对关系如图4所示，蒸汽入口与原料油入口轴线夹角角度α在30-55° ；蒸汽入口与原料油入口轴线交点距蒸汽入口距离L在2-; ； α、L 根据现场需要而定，设计原则是保证总汽耗在4-6%以下，压降小(0. 2-0. 4MPa)。喷口 12 的设计，可以采用平面扇形、锥形等，以能形成催化裂化反应要求的扁平扇形喷雾射流为设计原则。旋流器13的具体结构如图5中A-A向所示，设有3片沿圆周均布的叶片18，叶片为渐开线型式，外缘焊接于第二圆管段6内壁上。图1中原料油雾化过程原料油通过原料油入口 3进入喷嘴内的混合段7内，首先撞击通过蒸汽入口 1进入混合段7内的雾化蒸汽，原料油被打碎成油雾，未被打碎部分在油雾四周形成外部为油膜、中心为蒸汽和油雾混合物的环状流；环状流通过旋流器13上的叶片18，成为旋转环状流后经收缩段8进入混合喉管段9，环状流进一步被粉碎，液膜被加速减薄，进入扩散段10后原料油基本呈油雾状，经喷头11上的喷口 12加速喷入反应器内，参与反应。研究表明，在总汽耗不变的情况下，把蒸汽分成两部分的方法，对常规催化裂化的汽耗范围影响不大，但可改变雾化油滴的粒径大小和分布，改进液体破碎条件。图2为采用二次布汽的喷嘴整体结构示意图，在嘴体上第二圆管段6内腔设置内管17，第二圆管段6与内管17之间的环形腔体构成二次蒸汽汽室15，设置二次蒸汽入口 14，二次蒸汽汽室15在喷头11端设有环隙16，其余部分结构同图1 ；其旋流器13的结构如图6中B-B向所示，叶片18外缘焊接于内管17的内壁上。在本方案中，二次蒸汽自二次蒸汽入口 14进入二次蒸汽汽室15内，原料油则依次经过混合段7、旋流器13，收缩段8、混合喉管段9和扩散段10被雾化成细小油滴后，与自环隙16喷出的二次蒸汽接触破碎，将液体雾化成更细小的液滴，经喷口 17高速喷出。图3为收缩段、混合喉管段和扩散段设置为二级的喷嘴整体结构示意图，即喷嘴体内空腔自原料油入口端至喷头端依次包括混合段7、收缩段8、混合喉管段9、扩散段10、 收缩段8'、混合喉管段9'和扩散段10'，其余部分结构同图1。在本方案中，环状流通过旋流器13上的叶片18，成为旋转环状流后在第二圆管段6的空腔内经过多次加速，液滴多次破碎后经喷头11上的喷口 12加速喷出。显然，本实用新型的雾化方式可根据实际需要灵活改变，可采用二次雾化，也可采用体内多次加速，或者联合使用，从而显著改善产品分布，提高轻油收率。所述喷嘴主要用于炼油领域催化裂化装置进料原料油雾化。
权利要求1.一种催化裂化进料喷嘴，包括嘴体、蒸汽入口(1)、原料油入口(3)及喷头(11)，所述嘴体由圆管段封闭端O)、圆管段(4)、锥管段( 和第二圆管段(6)组成；嘴体的一端设有与嘴体同轴且焊接于圆管段封闭端(2)上的蒸汽入口(1)，嘴体的另一端设置有喷头(11)， 喷头(11)上设有同轴的雾化原料喷口(12)；圆管段(4)上设置有原料油入口(3)；喷嘴体内空腔自原料油入口端至喷头端依次包括混合段(7)、收缩段(8)、混合喉管段(9)和扩散段(10)，其特征在于在混合段(7)与收缩段(8)之间设有旋流器(13)。
2.根据权利要求1所述的催化裂化进料喷嘴，其特征在于第二圆管段(6)直径小于或者等于圆管段G)。
3.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于在嘴体上第二圆管段(6)内腔设置内管 (17)，第二圆管段(6)与内管(17)之间的环形腔体构成二次蒸汽汽室(1 并设置有二次蒸汽入口(14) ；二次蒸汽汽室(1 在喷头(11)端设有环隙(16)。
4.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于嘴体内腔的收缩段(8)、混合喉管段(9) 和扩散段(10)设置为一级或二级。
5.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于蒸汽入口(1)与原料油入口(3)轴线相交，其夹角(α)角度为30-55°，交点距蒸汽入口距离(L)为2_;3m。
6.根据权利要求1或3所述的喷嘴，其特征在于旋流器(13)设有3-4片沿圆周均布的叶片(18)，叶片(18)为渐开线型式，叶片(18)外缘焊接于第二圆管段(6)或内管(17) 内壁上。
专利摘要本实用新型公开了一种催化裂化进料喷嘴，属于石油化工技术领域。该喷嘴包括嘴体、蒸汽入口(1)、原料油入口(3)及喷头(11)，所述嘴体由圆管段封闭端(2)、圆管段(4)、锥管段(5)和第二圆管段(6)组成；嘴体的一端设有与嘴体同轴且焊接于圆管段封闭端(2)上的蒸汽入口(1)，嘴体的另一端设置有喷头(11)，喷头(11)上设有同轴的雾化原料喷口(12)；圆管段(4)上设置有原料油入口(3)；喷嘴体内空腔自原料油入口端至喷头端依次包括混合段(7)、收缩段(8)、混合喉管段(9)和扩散段(10)，在混合段(7)与收缩段(8)之间设有旋流器(13)。本实用新型的进料喷嘴，可减少催化装置反应生焦量，提高催化反应液收。
文档编号B05B7/04GK202265547SQ20112036491
公开日2012年6月6日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者郭伟 申请人:郭伟