具有液体入口延伸和扩散部的催化裂化喷雾喷嘴组件的制作方法
【专利说明】具有液体入口延伸和扩散部的催化裂化喷雾喷嘴组件
[0001]相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2013年9月20日提交的申请号为61/880,308的美国临时专利申请的权益，现通过引用将该美国临时专利申请并入本文。
技术领域
[0002]本发明一般涉及液体喷射喷嘴，且更具体地涉及特别适于将液体进料雾化和喷射到流体化的催化裂化立管反应器的喷雾喷嘴组件。
【背景技术】
[0003]在专利号为5，921，472的美国专利中有示出和描述上述类型的喷雾喷嘴组件，现通过引用将该美国专利的公开内容并入本文。这种喷雾喷嘴组件通常包括限定混合腔室的喷嘴主体，液态烃和压缩气体(如蒸汽)被引入到混合腔室内，并且液态烃在混合腔室内被雾化。为了增强在混合腔室内的液体雾化，撞击销延伸到腔室内，并且在混合腔室的中心线上限定与液体入口径向相对的液体撞击表面，加压液体流撞击到该液体撞击表面上并横向分散，以及来自气体入口的加压蒸汽横跨液体撞击表面被引导以便进一步相互作用以及将液体剪切成细小的液滴。混合腔室内的雾化液体在加压蒸汽的力的作用下被引导通过细长的管状筒体，该管状筒体通常设置在催化反应器立管的壁内，以便从其在立管内的下游端部处的喷嘴端头排放。
[0004]这种喷雾喷嘴组件的喷嘴主体限定混合腔室并接收撞击销、液态烃入口和加压蒸汽入口，是喷雾喷嘴组件中相对昂贵的部件。喷嘴主体通常由实心金属原料进行加工。由于喷嘴主体的复杂性，该加工是费力和耗时的，并显著地增加了喷嘴组件的成本。在喷嘴主体内提供多个独立的部件进一步增加了成本。
[0005]在这样的喷雾喷嘴组件中，液态烃流动的流在它碰撞到撞击销之前也必须通过混合腔室直径的一半。特别地，对于具有相对大直径的混合腔室的喷雾喷嘴组件(诸如具有直径为4英寸或以上的混合腔室的那些喷雾喷嘴组件)，可能存在一种倾向:被引入到混合腔室内液态烃流动的流仅部分地碰撞撞击销的撞击表面。这是因为液体流动的流在碰撞到撞击表面之前必须通过混合腔室行进一个显著的距离，而在混合腔室内该液体流动的流经受蒸汽的重的横流。这趋于导致液体流动的流远离撞击表面中心的移位，该移位的大小取决于适于特定设置中的加压蒸汽和液体流动流的速度。该移位防止液态烃流动流的一部分撞击到撞击销而被细碎，从而导致对喷雾体积的一部分而言液滴尺寸的大小显著增加，其对喷雾性能产生不利影响。为了克服被引入到混合腔室内的液体流动流的这种移位，到目前为止一直需要靠增加液体压力来克服蒸汽横流的影响。这使得必需使用更大和更高压力的处理栗，这些栗的操作成本较高且更容易出现故障。
【发明内容】
[0006]本发明的一个目的是提供适于更有效及更全面的液体雾化、因而在催化裂解反应器中具有改善喷雾性能的一种液态烃喷雾喷嘴组件。
[0007]另一个目的是提供具有如上所述特征的喷雾喷嘴组件，其中被引入到喷雾喷嘴主体的混合腔室内的液态烃流动流在撞击到撞击表面之前不受到加压蒸汽横流的不利影响(该液态烃流动流在撞击到撞击表面时会将混合区内的液体破碎并横向地进行引导)。
[0008]另一个的目的是提供一种能够可靠地操作而无需较高压力和更昂贵处理栗的上述类型的喷雾喷嘴组件。
[0009]还有一个目的是提供一种在结构上更简单且使其更适于经济地制备的上述类型的喷雾喷嘴组件。一个相关的目的是提供这样的一种喷雾喷嘴组件，其消除对于单独的撞击销及其在喷嘴主体内的安装结构的需求。
[0010]还有进一步的目的是提供一种使其容易对本领域内的现有单元进行改装(retrofitting)的上述类型的喷雾喷嘴组件设计。
【附图说明】
[0011]在阅读了以下的详细描述并参照附图之后，本发明的其它目的和优点将变得显而易见，其中:
图1是根据本发明安装在催化裂解反应器的立管壁内的喷雾喷嘴组件的示意图；
图2是图1所示的喷雾喷嘴组件的放大纵向截面视图；以及图3是沿图2的线3-3的平面所截取的放大横截面视图。
[0012]虽然本发明可具有各种变型和替代性的结构，但在附图中示出了并在下文中详细描述了其特定的示例性实施例。然而，应当理解的是，在这里并不旨在将本发明限制到所公开的具体形式。相反，在这里旨在涵盖落入本发明的精神和范围之内的所有变型、替代构造和等同物。在这一点上，虽然所示的喷雾喷嘴组件特别适于在催化裂化系统中雾化和喷射液态烃，但是应当理解的是，喷嘴组件的实用性并不局限于该用途。
【具体实施方式】
[0013]现在更具体的参照附图，其示出根据本发明的示例性喷雾喷嘴组件10，其以传统的方式安装在流体化催化反应器的立管的绝缘壁11(以虚线示出)内。喷雾喷嘴组件10被支撑在管状套筒12内，管状套筒12以与垂直方向成一锐角的方式被固定在壁11内，以用于将雾化液态烃向上排放到立管内。在这种情况下，管状套筒12具有向外延伸的凸缘14，固定到喷雾喷嘴组件10的支撑凸缘15可固定到凸缘14。
[0014]如在图2中最好的显示那样，所示的喷雾喷嘴组件10基本上包括为不间断的细长管状构件17形式的喷嘴主体，其限定混合区20和与混合区20连通的细长筒体延伸区24。混合区20具有液态烃入口 21和设置在立管壁11外侧上的加压蒸汽或其它气体入口 22。细长筒体延伸区24设置在喷嘴支撑套筒12和立管壁11内且延伸通过喷嘴支撑套筒12和立管壁11。具有一个或多个排放孔口 26的喷嘴端头25被支撑在立管内的管状构件17的下游端部处，以用于排放和引导雾化的液体喷雾。管状构件17可以是单一长度的管，诸如Schedule 80钢管，其具有在约2英寸至8英寸之间的内径。
[0015]根据本发明，喷雾喷嘴组件适于更有效和更可靠的喷雾性能，同时具有较简单的结构，其消除了对单独撞击销和在喷嘴主体内的安装结构的需求。在所示的实施例中，蒸汽入口22被安装在管状构件17的上游端部，以及液体入口21相邻于上游端部处安装在管状构件17的侧壁内。蒸汽入口22包括装配件30，其具有安装凸缘31和下游圆柱形部段。安装凸缘31用于固定到耦联到蒸汽或其它气体供给的供给管线32。下游圆柱形部段用于固定到管状构件17的上游轴向端部。蒸汽入口装配件30和管状构件17的端部被倒角以便于通过焊件34固定。蒸汽入口装配件30包括孔口构件36，其用于限定适于加压蒸汽的具有预定直径的蒸汽入口通道38，该蒸汽入口通道38具有上游锥形部段39以用于将蒸汽引导进入并通过入口通道38。
[0016]液体入口 21，类似于蒸汽入口 22，包括入口装配件40。液体入口装配件40具有装配在管状构件17开口42内的直径减小的埋头孔部段41。在这种情况下，其形成有向内渐缩的圆锥形侧壁，以便于通过适当的环形焊接件将装配件40固定到管状构件17。液体入口装配件40具有用于将装配件40固定到供给管线43的上游安装凸缘44，供给管线43进而耦联到适当的液态烃供给。液体入口装配件40接收内部安装的孔口构件45，孔口构件45限定具有预定直径的液体入口流动通道46，进料液体通过其被引导。所示的孔口构件45和装配件40具有相应的锥形入口部段48，49，以用于引导进料液体进入并通过孔口构件45。
[0017]根据本实施例，液体入口 21具有突出到混合区20内的液体入口延伸和扩散柱55，其具有在孔口构件45和排放孔口 58之间连通的中央液体延伸通道56，排放孔口 58大体在混合区20的中心轴线59处横向引导液体进入混合区20。在所示的实施例中，液体入口延伸和扩散柱55是单独的管状构件，其以与液体孔口构件45的下游端部邻接的方式固定地安装。在这种情况下，液体入口延伸和扩散柱55具有上游向外延伸的环形凸缘60，其被夹持在由装配件40的内侧环形端部限定的台肩部与孔口构件45的下游端部之间。应当理解的是，备选地，孔口构件45与液体入口延伸和扩散柱55可制成单个部件。在这种情况下，液体入口延伸和扩散柱55的中央延伸通路56的直径将大于孔口构件通道46的直径，以用于允许液态烃畅通无阻地通过延伸和扩散柱55。
[0018]在实施