一种雾化喷嘴的制作方法

本发明属于喷雾干燥系统，特别是一种用于催化剂喷雾干燥装置的雾化喷嘴。

背景技术：

催化裂化是石油加工的主要过程；催化剂对产品收率、装置的平稳操作以及环境保护等方面起着重要作用，正确选择催化剂将会给企业带来巨大的经济效益。催化裂化催化剂制备的主要设备之一喷雾干燥塔，是催化裂化催化剂制备的关键。常见的喷雾干燥塔如cn00807223.x、cn00808987.6、cn92110117.1所描述。催化裂化催化剂喷雾干燥的过程是将混合均匀的浆液喷雾到喷雾塔内，然后在热风源作用下进行干燥，干燥后的粉体产品进行分级回收，干燥后含有大量的水蒸气和酸性气体的尾气直接进入水膜除尘器洗涤冷却后排空。

其中，雾化喷嘴转速与催化剂粒径间关系式为：

式中：n-雾化器转速，r/s

ρl-料液密度，kg/m³

σl-表面张力，10^-5n/cm

μl-料液粘度，pa.s

r-分散盘半径，m

gl-料液处理量，kg/s

n-叶片数

h-叶片高度，m。

cn201510691501.3公开了一种离心式雾化喷嘴以及含有该离心式雾化喷嘴的喷雾干燥机，离心式雾化喷嘴的结构示意图如图1所示，所述雾化喷嘴包括：离心式雾化器017，该离心式雾化器中设置有用于将物料喷射为雾滴的带有雾化孔的雾化盘05，以及设置有连接所述雾化盘05和物料入口06的物料导管019；以及保护风引导管020，该保护风引导管020设置有保护风入口07和保护风喷射口018；以及尾气出口013；所述保护风引导管环绕所述离心式雾化器设置，使得由所述保护风喷射口喷出的保护风包围由所述雾化孔喷射出的雾滴状物料。该方法物料从雾化孔喷出，因阻力的存在容易出现阻塞，且处理量较小。

cn203565225u提供了一种雾化喷嘴，通过在喷嘴主体的底面(围绕底部出料口)设置横截面积逐渐变大的导引腔，从而提高催化剂颗粒的球形度。该方法同样存在处理量较小的问题。

cn102728490a提供了一种雾化喷嘴，流体经过喷射孔时流速快且耐磨性好，可以降低成本、提高工作效率。然而，该方法虽然能够在一定程度上优化雾化成型结果，但存在雾化喷嘴磨损程度高，不利于长期使用的缺陷。

cn101979940a提供了一种逆流式喷雾干燥塔，结构设计使浆液在塔内首先与低温热风接触，依次经历中温、高温热风，该设计可充分利用余热，降低能耗、减少细粉排放并在一定程度上减轻干燥过程中微球爆裂，产生异形和细粉问题，但是该方法在工业上实施较困难。

综上所述，现有技术中雾化喷嘴仍旧存在的问题有：(1)制备的催化裂化催化剂颗粒不均匀；(2)雾化喷嘴不利于长期使用；(3)催化剂的磨损指数过高。鉴于上述问题，亟需一种耐磨损且喷雾效果好的雾化喷嘴。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种雾化喷嘴，以克服现有技术中通过雾化喷嘴的催化剂颗粒不均匀，催化剂磨损严重，以及雾化喷嘴不能长期使用等缺陷。

为了达到上述目的，本发明提供了一种雾化喷嘴，该雾化喷嘴用于催化剂喷雾干燥塔，该雾化喷嘴包括：

一上法兰，该上法兰中央设有一中孔；

一耐磨盘，该耐磨盘中央设有一中空的第一圆柱形凸起，该第一圆柱形凸起的直径小于该上法兰的中孔的直径；

一下法兰，该下法兰设有一容纳该耐磨盘的第一凹槽，该第一凹槽中央设有配合于该第一圆柱形凸起的一第二圆柱形凸起；

多个立柱，该多个立柱固定于该上法兰的外边缘和该下法兰的外边缘之间；

其中，该雾化喷嘴通过将紧固件分别依次穿过该第二圆柱形凸起、该第一圆柱形凸起和该上法兰的中孔与该催化剂喷雾干燥塔连接。

本发明所述的雾化喷嘴，其中优选的是，该上法兰的外边缘均匀设有多个上法兰侧孔，该下法兰的外边缘相应地设有多个下法兰侧孔，该多个立柱通过多个螺栓组件固定于该上法兰和该下法兰之间。

本发明所述的雾化喷嘴，其中，该耐磨盘优选设有多个对应于该多个立柱的缺口，以与该多个立柱卡合。

本发明所述的雾化喷嘴，其中，该上法兰侧孔、该下法兰侧孔、该缺口和该多个立柱的数量相同，优选为大于或等于6个。

本发明所述的雾化喷嘴，其中，该多个立柱与该上法兰和该下法兰之间皆设有垫圈，该多个立柱完全相同。

本发明所述的雾化喷嘴，其中，该第二圆柱形凸起与该第一圆柱形凸起之间优选设置有密封垫圈。

本发明所述的雾化喷嘴，其中优选的是，该雾化喷嘴通过将螺栓分别依次穿过该第二圆柱形凸起、该第一圆柱形凸起和该上法兰的中孔与该催化剂喷雾干燥塔连接。

本发明所述的雾化喷嘴，其中，该第二圆柱形凸起优选为实心设置，该第二圆柱形凸起的纵向轴线上设置有贯穿的螺纹孔。

本发明所述的雾化喷嘴，其中，该上法兰的直径与该下法兰的直径相同，该耐磨盘的直径小于或等于该第一凹槽的直径。

本发明所述的雾化喷嘴，其中，该耐磨盘的材质优选为不锈钢、合金和铁所组成群组中的一种或多种。

本发明的有益效果：

1、催化剂浆液经过本发明雾化喷嘴喷雾干燥后，可以得到粒度均匀的催化剂，而且因为非密闭设置，阻力较小，不容易阻塞，处理量较大；

2、喷雾塔喷嘴结构，特别是耐磨盘的结构，利于长期使用；虽然仍有磨损存在，但是因只有耐磨盘和立柱存在磨损，更换时只需更换耐磨盘和立柱等部分零部件，大大减少了成本；

3、本喷雾干燥塔流程和结构简单，适应范围宽，利于工业化应用。

附图说明

图1为现有技术离心式雾化喷嘴的结构示意图。

图2为本发明催化剂喷雾干燥的流程图。

图3为本发明催化剂喷雾干燥塔的雾化喷嘴的示意图。

其中，附图标记：

雾化盘05

物料入口06

保护风入口07

尾气出口013

离心式雾化器017

保护风喷射口018

物料导管019

保护风引导管020

催化剂浆液1

料罐2

过滤器3

泵4

雾化喷嘴5

上法兰51

上法兰侧孔511

中孔512

耐磨盘52

第一圆柱形凸起521

下法兰53

下法兰侧孔531

第二圆柱形凸起532

立柱54

螺栓ⅰ55

螺帽ⅰ56

螺栓ⅱ57

螺帽ⅱ58

垫圈59

空气加热器6

泵7

空气分布器8

干燥室9

旋风分离器10

排风机11

过滤器12

空气13

后续工艺14

大颗粒产品15

小颗粒产品16

具体实施方式

以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。

本发明提供了一种雾化喷嘴，该雾化喷嘴用于催化剂喷雾干燥塔，图2为本发明催化剂喷雾干燥的流程图，首先，将待干燥的、混合均匀的催化剂浆液1加入料罐2中，料罐2中的催化剂浆液1经过过滤器3的粗过滤，以除去明显的大颗粒团聚物后，由泵4打入喷雾干燥塔中进行干燥。喷雾干燥塔的入口处设有雾化喷嘴5，雾化喷嘴5的周围包围有空气分布器8，空气13经过过滤器12，泵7和空气加热器6后得到干净的热空气通入空气分布器8中，经空气分布器8均匀分布后对从雾化喷嘴5喷射出的雾滴状物料进行干燥。干燥得到的大颗粒产品15直接在干燥室底部输出，干燥后的催化剂粉料以及尾气经干燥室侧壁的管线输入旋风分离器10中，经旋风分离后小颗粒产品16由旋风分离器10底部输出，尾气由旋风分离器10顶部管线通过排风机11后输入后续工艺14进行处理，处理后的尾气可以循环使用。

本发明的雾化喷嘴5主要包括上法兰51，耐磨盘52，下法兰53和多个立柱54。

其中，上法兰51为板式圆盘状，中央设有一中孔512，该中孔512为沿轴线方向设置的一贯穿的通孔，该中孔510的直径与上法兰51直径比例一般为0.05～0.6:1，优选为0.1～0.5:1。本发明对上法兰51的直径以及厚度不作特别限定，只要能满足本发明的功能即可。另外，本发明上法兰51的材质不作特别限定，可以为wcb(碳钢)、lcb(低温碳钢)、lc3(3.5％镍钢)、wc5(1.25％铬0.5％钼钢)、wc9(2.25％铬)、c5(5％铬0.5％钼)、c12(9％铬1％钼)、ca6nm(4(12％铬钢)、ca15(4)(12％铬)、cf8m(316不锈钢)、cf8c(347不锈钢)、cf8(304不锈钢)、cf3(304l不锈钢)、cf3m(316l不锈钢)、cn7m(合金钢)、m35-1(蒙乃尔)、n7m(哈斯特镍合金b)、cw6m(哈斯塔镍合金c)、cy40(因科镍合金)等。

其中，该耐磨盘52为板状圆盘，中央设有一中空的第一圆柱形凸起521，该第一圆柱形凸起521可以与耐磨盘52一体成型，也可以通过焊接等方式与耐磨盘52连接，优选为与耐磨盘52一体成型，并且该第一圆柱形凸起521与耐磨盘52之间平滑过渡。该第一圆柱形凸起521的直径小于该上法兰51的中孔512的直径，以使该第一圆柱形凸起521能够穿入该中孔512中，并且使该第一圆柱形凸起521和该中孔512之间留有一定的缝隙。该耐磨盘52的材质优选为不锈钢、合金和铁所组成群组中的一种或多种。

其中，该下法兰53为圆盘状，下法兰53设有一容纳该耐磨盘52的第一凹槽(图中未示出)，该第一凹槽的中央设有配合于该第一圆柱形凸起521的一第二圆柱形凸起532。该第二圆柱形凸起532的直径使得该第二圆柱形凸起532插入该第一圆柱形凸起521后，该第二圆柱形凸起532与该第一圆柱形凸起521之间无缝贴合，该耐磨盘52与该第一凹槽之间贴合。该第二圆柱形凸起532可以与下法兰53一体成型，也可以通过焊接等方式与下法兰53连接，优选为与下法兰53一体成型，并且该第二圆柱形凸起532与下法兰53之间平滑过渡。该第二圆柱形凸起532的顶部为密封设置，优选该第二圆柱形凸起532为实心设置。

该上法兰51的直径优选与该下法兰53的直径相同，该耐磨盘52的直径小于该该上法兰51和该下法兰53的直径。该耐磨盘52的直径优选与该第一凹槽的直径相同，由此，可以使得该耐磨盘52刚好能够容置于第一凹槽中。耐磨盘52优选设有多个对应于该多个立柱54的缺口(图未示出)，以与该多个立柱54卡合固定。

其中，该多个立柱54设置于该耐磨盘52的四周，固定于该上法兰51的外边缘和该下法兰53的外边缘之间。为了保证该雾化喷嘴5平稳的运行，该多个立柱54应该完全相同。该多个立柱54的固定方式可以为焊接、卡接、螺栓组件固定等方式。优选通过螺栓组件固定，具体为该上法兰51的外边缘均匀设有多个上法兰侧孔511，该下法兰53的外边缘相应地设有多个下法兰侧孔531，多个螺栓ⅰ55依次穿过下法兰侧孔531、立柱54、上法兰侧孔511，然后用螺帽ⅰ56固定。其中，该上法兰侧孔511、该下法兰侧孔531、该缺口和该多个立柱54的数量相同，为大于或等于6个。

为了保证零件之间的固定于密封，该多个立柱54与该上法兰51和该下法兰53之间皆设有垫圈59，该第二圆柱形凸起532与该第一圆柱形凸起521之间设置有密封垫圈59。

该第二圆柱形凸起532为实心设置，该第二圆柱形凸起532的纵向轴线上设置有贯穿的螺纹孔(图未示出)，该雾化喷嘴5将螺栓ⅱ57分别依次穿过该第二圆柱形凸起532的螺纹孔、该第一圆柱形凸起521和该上法兰的中孔512，然后再用螺帽ⅱ58固定，或者直接与该催化剂喷雾干燥塔连接。

运行时，该上法兰51，耐磨盘52，下法兰53和多个立柱54一起高速旋转，催化剂浆液1从该第一圆柱形凸起521和该中孔512之间的缝隙中流入，经耐磨盘52打碎并离心后，继续被立柱54碰撞剪切成微球状后喷射出雾化喷嘴5，进而被空气分布器8中喷出的热空气干燥。当然，为了防止微球直接与高温气体接触引起的微球爆裂、产生异型和细粉等问题的产生，可以在雾化喷嘴5喷射出微球的周围设置保护风以使得刚喷射出的微球与高温气体相对隔离，以提高所得到的干燥催化剂颗粒的球形度。

本发明雾化喷嘴可用于任何浆液的干燥过程，尤其适用于催化剂、硫转移剂、烟气脱硝剂和三效助剂等。

浆液的固含量优选为10-80％，进一步优选为30-75％。

浆液的粘度优选为60000厘泊～200000厘泊，进一步优选为80000～180000厘泊。

本发明的雾化喷嘴因整体上为开放式设置，不容易出现阻塞，处理量较大，一般为50～10000kg/h，优选100kg/h～50000kg/h。

空气进入干燥室内的温度优选为300-400℃，排放到后续工艺的空气温度一般为150-250℃，干燥室压力为1.0～2.0mpa。

本发明的雾化喷嘴原则上可以适应任何转速，优选的转速为2000-15000转/分，进一步优选为4000-12000转/分。

本发明的雾化喷嘴可用于催化剂、硫转移剂、烟气脱硝剂和三效助剂的干燥，对其制备过程不作特别限定，比如以下列组分制备的催化裂化催化剂，各组分组成(以催化剂重量为基准)：

(1)粘土5～85％，优选10～65％。

(2)沸石5～60％，优选15～40％。

(3)粘结剂5～40％，优选10～20％。

沸石是指nax、nax经过改性后的各种沸石，如rey、rex、rehy、usy、reusy以及各种高硅铝比的y沸石、x沸石、zsm-5、β沸石中的一种或多种；粘结剂是指硅铝凝胶、硅溶胶、铝溶胶、硅铝复合溶胶、磷酸铝溶胶、磷酸铝凝胶、酸溶拟薄水铝石或者他们的复合物；粘土是指高岭土、膨润土、蒙脱土、海泡石等可以作为催化剂组分的各种粘土。

比如以下列组分制备的硫转移剂(以硫转移剂重量为基准)：

(1)氧化镁5～40％，优选8～40％。

(2)氧化铝30～85％，优选40～65％。

(3)五氧化二钒0～5％，优选0～2.5％。

(4)氧化铁0～5％，优选0.5～2.5％。

(5)粘土0～20％，优选1～10％。

氧化镁是指镁盐前驱物、轻质氧化镁、重质氧化镁中的一种或多种；氧化铝是指中大孔氧化铝、铝溶胶、酸溶化拟薄水铝石及其在900℃以下的脱水产物，氧化铝平均孔直径大于3纳米。粘土是指高岭土、膨润土、蒙脱土、海泡石等可以作为硫转移剂组分的各种粘土。

本发明进行干燥的催化剂浆液一般为将各组分按所需比例直接混合，充分搅拌，均质后的浆液。

本发明所用的分析测试方法

1.孔体积：水滴法

2.粒度分布：马尔文激光粒度仪法

3.磨损指数：q/syls1216-2008

本发明所用的原料产地及规格：

1.高岭土：中国高岭土公司生产，氧化铝42.5wt％，石英3.5wt％，高岭石86wt％；海泡石易县海泡石开发有限公司生产，粒度0.3mm；轻质氧化镁：微反远东橡塑科技有限公司；氯化铁：天津科密欧化学试剂厂，分析纯；偏钒酸铵：天津科密欧化学试剂厂，分析纯；拟薄水铝石：山东铝业公司；盐酸：天津科密欧化学试剂厂，分析纯。

2.铝溶胶：兰州石化公司催化剂厂生产，al2o3含量24.56wt％，al/cl摩尔比为1.24；硅溶胶：中科院大连化学物理研究所生产，sio2含量27.0wt％。

3.usy沸石、rehy沸石、rey沸石均为兰州石化公司催化剂厂生产。

4.拟薄水铝石：氧化铝含量为65wt％，比表面284平方米/克，孔体积0.42mg/g，孔径分布比较集中，平均孔直径大于3纳米，山东铝业公司；薄水铝石：氧化铝含量84.0wt％，比表面46平方米/克，孔体积0.50毫升/克，孔半径分布主要在4～60纳米，山东铝业公司生产。

实施例1～5

将定量沸石、粘结剂、粘土、去离子水充分混合(配比见表1)，搅拌2小时，均质后喷雾干燥成型。将所得微球在450℃焙烧0.5小时。取焙烧微球1kg，加入10千克去离子水和0.225千克氯化铵，在75℃下搅拌洗涤20分钟，过滤后加入磷酸铵(使催化剂磷含量为1.0wt％)和10千克去离子水，在75℃下搅拌洗涤10分钟，过滤干燥即得催化裂化催化剂。具体喷雾条件见表2，所用喷嘴为本发明的雾化喷嘴。所得催化剂的理化性质见表4。

表1催化剂配比

表2喷雾干燥条件

注：尾气温度即为排放到后续工艺14的空气温度。

实施例6

将定量的偏钒酸铵、轻质氧化镁、酸化拟薄水铝石、氯化铁、氯化镁、粘土、去离子水混合均匀(配比见表3)，搅拌1小时，均质后喷雾干燥成型。将所得微球在450℃焙烧0.5小时。取焙烧微球1kg，加入10千克去离子水和0.225千克氯化铵，在75℃下搅拌洗涤20分钟，在75℃下搅拌洗涤10分钟，过滤干燥即得硫转移剂。具体喷雾条件见表2。所得硫转移剂的理化性质见表4。

表3硫转移剂配比

对比例1～6

对比例1～6均采用现有技术中的压力式喷雾干燥，喷嘴直径为0.8mm，其它喷雾干燥条件分别与实施例1-6相同。具体催化剂及硫转移剂的理化性质见表4。

表4催化剂及硫转移剂的理化性质

从表4可以看出，采用本发明喷雾干燥流程，尤其是本发明雾化喷嘴制备的催化剂和硫转移剂的孔体积一般为0.37～0.39ml/g，而对比例1～6制备的催化剂和硫转移剂孔体积一般为0.30～0.35ml/g，因此，本发明方法得到的孔体积明显比对比例样品大；另外，由表4还可以得到，本发明得到的产品磨损指数低，d(0.5)平均粒径也较为均一、产品收率高，说明该喷雾塔制备的样品理化性质更易于控制，满足产品的出厂指标，利于大规模推广和工业应用。

催化剂浆液经过本发明雾化喷嘴喷雾干燥后，可以得到粒度均匀的催化剂，而且因为非密闭设置，阻力较小，不容易阻塞，处理量较大；

喷雾塔喷嘴结构，特别是耐磨盘的结构，利于长期使用；虽然仍有磨损存在，但是因只有耐磨盘和立柱存在磨损，更换时只需更换耐磨盘和立柱等部分零部件，大大减少了成本；

本喷雾干燥塔流程和结构简单，适应范围宽，利于工业化应用。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。