专利名称：重油催化裂化高效雾化进料喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明属于石化行业催化裂化装置，主要涉及的是一种重油催化裂化高效雾化进料喷嘴。
背景技术：
原料油进料喷嘴是石化行业催化裂化装置的一个重要部分，其作用是将原料油喷入催化裂化装置的提升管反应器内，与进入提升管反应器的催化剂混合反应。目前用于催化裂化装置的原料油进料喷嘴，有支管型、喉管型、Y型，埃索石油公司的螺旋叶型、太阳石油公司的锥靶型和TOTAL公司的喷嘴以及分布板型、组合型及各类靶型喷嘴。国产喷嘴有单管型喷嘴，即采用单一管腔进料进气混合雾化，使用效果不是很理想。本发明人作为发明人之一提出的99219391.5专利申请，提出双管进料进气两次蒸汽雾化的方式，内管与外管之间的环形腔体作为二次雾化蒸汽汽室，一次雾化蒸汽从轴向蒸汽入口送入混合管腔体(其中有一部分从混合管管壁开置的喷孔从外部斜向喷入混合管腔体内)，原料油从径向送入与一次蒸汽在混合管腔体内混合后，通过喉口段、扩散段，得到雾化从原料出口喷出，同时二次雾化蒸汽对其进行再次强化雾化，充分雾化的原料油再经出口顶端的锐角刀口，使集聚而生成的大颗粒得到重新雾化，大大提高产品收率。
本发明人在科研和生产中，对由喷嘴进入提升管反应釜器的原料油其工况进行认真的研究发现进入提升管反应器的原料油在提升管管壁上存在结焦现象。喷嘴相对提升管两两对称设置，经雾化的原料油喷入角度与提升管母线之间的夹角为30°左右，原料油进入提升管后至少一对喷射油流相碰撞，在每股喷射油流与提升管管壁之间形成负压区，负压对原料油及催化剂产生引射而出现回流，从而在喷嘴上方的管壁上形成结焦，且结焦现象会越来越严重，由此在提升管内形成阻力且阻力也随之越来越大，影响提升管反应器的工作，严重时甚至要停产进行清焦处理。另外，经雾化的原料油在喷头的原料油出口两端，喷头的内壁面上产生油膜而存在大直径液滴，从而影响雾化效果。
发明内容
本发明提出一种重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，其主要目的是努力克服原料油在提升管反应器的结焦现象。
本发明的另一目的是努力克服喷嘴的喷头内壁上由于产生油膜而存在的大直径液滴，得到工艺要求的雾化粒径。
本发明采取以下技术方案实现其发明任务喷嘴主要包括有内管、外管、喷头和原料油入口、一次蒸汽入口；内管与外管之间的环形腔构成二次蒸汽汽室并设置有二次蒸汽入口；喷头前部具有原料油出口；原料油与一次蒸汽在内管腔体内混合，通过收缩段、喉口段、扩散段，从原料油出口喷出，二次蒸汽喷孔设置在内管腔体扩散段出口端与原料油出口之间，对经过一次雾化的原料油进一步雾化；在喷嘴的喷头上设置有蒸汽喷孔，蒸汽喷孔与二次蒸汽汽室连通，由此使二次蒸汽中的其中一路从喷头部位喷出，与从原料油出口喷出的原料油同时喷出进入提升管反应器内，在进入提升管反应器的原料油与提升管内壁之间形成蒸汽幕屏，防止原料油在提升管反应器管壁上结焦。
喷头的蒸汽喷孔位于原料油出口的上部，多个蒸汽喷孔在喷头的外圆周上成直线排列。
喷头上的蒸汽喷孔与内管轴线之间的夹角α1为8°～18°。
喷头上的蒸汽喷孔与提升管反应器母线之间的夹角α2小于原料油出口与提升管反应器母线之间的夹角α3。
喷头上的蒸汽喷孔与提升管反应器母线之间的夹角α2为10°～30°。
设置在内管腔体内扩散段出口端与原料油出口之间的二次蒸汽雾化喷孔为多个且沿圆周分布，多个喷孔与内管轴线之间的夹角分别为7°～10°，15°～25°，45°～65°。
与内管轴线之间夹角α4为7°～10°的喷孔，作用是使蒸汽喷射在原料油出口的中心线两端，以破坏原料油在该位置形成的油膜。
与内管轴线之间夹角α5为15°～25°的喷孔，作用是使蒸汽喷射在喷头的内壁上，以破坏原料油在喷头内壁面上形成的油膜。
与内管轴线之间夹角α6为45°～65°的喷孔，作用是使蒸汽喷射在内管扩散段出口端与原料油出口之间，对经一次雾化的原料油进行再次冲击雾化。
为使从原料油出口喷出的原料油保持最佳速度，以防止喷入提升管的原料油因速度过高而产生回流，内管腔体的扩散段其扩散角为2°～3°。内管腔体的收缩段其收缩角为2°～3°。
本发明采用以上技术方案，较之现有喷嘴结构，所具有的有益效果为1、在原料油喷雾流股与提升管管壁之间形成蒸汽幕屏，减轻原料油雾化喷射流对自身后部的引射回流作用，从而减轻甚至避免提升管反应器内壁结焦。
2、增加了多级蒸汽流股冲击，有效破坏了喷头内壁上的油膜，消除了形成大直径液滴，从而得到工艺要求的雾化粒径。
附图1为本发明喷嘴的整体结构剖视图。
附图2为图1A-A剖面图。
附图3为图2的左视图。
附图4为图1B-B剖面图。
附图5为二次蒸汽雾化喷孔的结构示意图。
附图6为二次蒸汽雾化喷孔的结构示意图。
附图7为二次蒸汽雾化喷孔的结构示意图。
附图8为本发明的安装示意图。
图中，1、喷头，2、二次蒸汽雾化喷孔，3、外管，4、二次蒸汽汽室，5、内管，6、扩散段，7、喉口段，8、收缩段，9、二次蒸汽入口，10、混合段，11、一次蒸汽入口，12、原料油入口，14、蒸汽喷孔，15、原料油出口，16、刀口。
具体实施例方式
结合附图，给出本发明的实施例如下如图1、2所示并结合图3，本发明喷嘴主要包括内管5、外管3、喷头1和原料油入口12、一次蒸汽入口11；内管5与外管3同心设置，内管5与外管3之间的环形腔构成二次蒸汽汽室4并设置二次蒸汽入口9。经加热并具有一定压力的原料油由轴向喷射到立管壁上，使油的大分子受到碰撞破坏，原料油再分两股进入内管腔体的混合段10(内管腔体沿原料油流动方向可分为混合段10、收缩段8和喉口段7、扩散段6；原料油入口为后，原料油出口为前)，喷射到圆锥形混合段腔体内壁上，对原料油的大分子进行二次破坏，混合段10为由后至前渐缩径的圆锥形腔体，原料油在圆锥形腔体内与一次蒸汽充分混合后急剧收缩(一次蒸汽由径向进气管进入，由设置在混合段腔体内的一次蒸汽喷头喷出，对原料油冲击、混合)，经收缩段8、喉口段7和扩散段6进行混合雾化后，从喷头1的原料油出口15喷出，到提升管反应器内。在喷嘴的喷头1上设置蒸汽喷孔14，即在喷头的原料油出口上部30-60mm处设置蒸汽喷孔14，蒸汽喷孔为多个且成直线排列，蒸汽喷孔14与内管轴线之间的夹角α1为8°～18°，该实施例选择为12°；蒸汽喷孔14与二次蒸汽汽室4连通，蒸汽喷孔14与提升管反应器母线之间的夹角α2小于原料油出口与提升管反应器母线之间的夹角α3。当原料油出口与提升管反应器母线之间的夹角α3为20°～40°时；喷头上蒸汽喷孔14与提升管反应器母线之间的夹角α2为10°～30°，该实施例选择为18°。如图8所示，由蒸汽喷孔喷出的蒸汽与从原料油出口喷出的原料油同时进入提升管反应器内，进入提升管的原料油与提升管母线之间的夹角α3为35°，喷入的蒸汽与提升管母线之间的夹角α2为18°，小于α3；在原料油与提升管反应器内壁之间形成蒸汽幕屏。
如图1所示，结合图4、图5、图6、图7，二次蒸汽雾化喷孔2设置在内管腔体扩散段的出口端与喷头的原料油出口之间，二次蒸汽雾化喷孔2为多个且沿圆周分布，多个喷孔中如图5所示，有对称设置的两个喷孔其与内管轴线之间的夹角α4为7°～10°，该实施例为8°，使蒸汽由该孔喷射到原料油出口中心线的两端，破坏该位置形成的油膜，防止产生大直径液滴。如图6所示，有多个喷孔与内管轴线之间的夹角α5为15°～25°，该实施例为15°；使蒸汽喷射在喷头的内壁上，以破坏原料油在喷头内壁面上形成的油膜，防止产生大直径液滴。如图7所示，有多个喷孔与内管轴线之间的夹角α6为45°～65°，该实施例为55°；使蒸汽由该孔喷射到内管扩散段出口端与原料油出口之间，对经一次蒸汽雾化的原料油进行冲击，再次雾化。多个15°孔与55°孔沿圆周交叉分布。
如图1、2所示，并结合图3，喷头为球面形状，其设置在外管的前端并与其联接为一体，喷头前部具有原料油出口15及刀口16，原料油出口的四个边采用圆形夹角，原料油出口的扩散角α7＜45°，该实施例为15°，刀口16与原料油出口长边的夹角＜90°。喷头1的下部为一斜面，斜面与内管轴线之间的夹角为20°～40°，该实施例为35°。如图8所示，喷头在安装时，喷头下部的斜面与提升管反应器壁平行贴齐，可使喷嘴不再伸入提升管反应器内，减小对催化剂的阻力。斜面与内管轴线之间的夹角为20°～40°，是保证喷入的原料油与提升管反应器母线的夹角α3为20°～40°内管腔体扩散段6其扩散角为2°～3°。内管腔体收缩段8的收缩角为2°～3°，这样设计是保证原料油喷射的速度，因为速度太高，存在回流现象。
权利要求
1.一种重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，喷嘴主要包括有内管(5)、外管(3)、喷头(1)和原料油入口(12)、一次蒸汽入口(11)；内管(5)与外管(3)之间的环形腔构成二次蒸汽汽室(4)并设置有二次蒸汽入口(9)；喷头前部具有原料油出口(15)；原料油与一次蒸汽在内管(5)腔体内混合，通过收缩段(8)、喉口段(7)、扩散段(6)，从原料油出口喷出，二次蒸汽雾化喷孔(2)设置在内管腔体扩散段出口端与原料油出口之间，对经过一次雾化的原料油进一步雾化；本发明的特征是在喷嘴的喷头(1)上设置有蒸汽喷孔(14)，蒸汽喷孔(14)与二次蒸汽汽室(4)连通，由此使二次蒸汽中的其中一路从喷头部位喷出，与从原料油出口喷出的原料油同时喷出进入提升管反应器内，在进入提升管反应器的原料油与提升管内壁之间形成蒸汽幕屏，防止原料油在提升管反应器管壁上结焦。
2.根据权利要求1所述的重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，其特征是喷头上的蒸汽喷孔(14)位于原料油出口(15)的上部，多个蒸汽喷孔(14)在喷头的外圆周上成直线排列。
3.根据权利要求1所述的重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，其特征是喷头上的蒸汽喷孔(14)与内管轴线之间的夹角α1为8°～18°。
4.根据权利要求1所述的重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，其特征是喷头上的蒸汽喷孔(14)与提升管反应器母线之间的夹角α2小于原料油出口(15)与提升管反应器母线之间的夹角α3。
5.根据权利要求1所述的重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，其特征是喷头上的蒸汽喷孔(14)与提升管反应器母线之间的夹角α2为10°～30°。
6.根据权利要求1所述的重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，其特征是设置在内管腔体内扩散段出口端与原料油出口(15)之间的二次蒸汽雾化喷孔(2)为多个且沿圆周分布，多个喷孔(2)与内管轴线之间的夹角分别为7°～10°，15°～25°，45°～65°。
7.根据权利要求1所述的重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，其特征是内管腔体的扩散段(6)其扩散角为2°～3°。
8.根据权利要求1所述的重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，其特征是内管腔体的收缩段(8)其收缩角为2°～3°。
9.根据权利要求1所述的重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，其特征是喷头(1)的下部为一斜面，斜面与内管轴线之间的夹角为20°～40°。
全文摘要
本发明提出的重油催化裂化高效雾化进料喷嘴，喷嘴主要包括有内管(5)、外管(3)、喷头(1)和原料油入口(12)、一次蒸汽入口(11)；内管与外管之间的环形腔构成二次蒸汽汽室(4)并设置有二次蒸汽入口(9)；喷头前部具有原料油出口(15)；二次蒸汽雾化喷孔(2)设置在内管腔体扩散段出口端与原料油出口之间，对经过一次雾化的原料油进一步雾化；在喷嘴的喷头(1)上设置有蒸汽喷孔(14)，蒸汽喷孔与二次蒸汽汽室连通，由此使二次蒸汽中的其中一路从喷头部位喷出，与从原料油出口喷出的原料油同时喷出进入提升管反应器内，在进入提升管反应器的原料油与提升管内壁之间形成蒸汽幕屏，防止原料油在提升管反应器管壁上结焦。
文档编号C10G11/00GK1648209SQ20041001004
公开日2005年8月3日 申请日期2004年1月31日 优先权日2004年1月31日
发明者陈遒北, 范怡平, 吴朝能, 陈维, 许栋东 申请人:洛阳森泰石化机械有限公司