一种催化裂化装置及其进料喷嘴的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油化工设备领域，特别涉及一种催化裂化装置的进料喷嘴。本发明还涉及一种应用上述进料喷嘴的催化裂化装置。
【背景技术】
[0002]催化裂化装置是炼油工业中的主要装置之一，提升管反应器是催化裂化装置的重要组成部分，催化裂化装置在工作时，呈流化状态的热催化剂颗粒被引入提升管反应器底部，并且向上流动，与此同时，重质原料与蒸汽在进料喷嘴中混合后呈雾状喷入提升管反应器中，与催化剂流混合，发生裂化反应，将重质原料裂解成更简单的分子形式。
[0003]催化裂化工艺的最佳裂化条件需要催化剂与重质原料迅速且均匀地混合，如果热催化剂与冷重质原料分布不均匀，则在催化剂富集的区域，重质原料发生过度裂化和热裂化，而在重质原料富集的区域，重质原料发生不完全裂化。这些因素会显著减小催化裂化装置的轻油收率。另外，过度裂化、热裂化和不完全裂化均具有一定的副作用，比如焦炭沉积在催化剂表面，引起提升管内催化剂活性下降，同时也影响再生器内催化剂的再生。而进料喷嘴的喷雾形式直接关系到重质原料与催化剂的混合情况的好坏。
[0004]目前，现有的催化裂化装置的进料喷嘴主要通过提高气液两相的速度差，以使重质原料(如重油)先得到雾化，再通过末端的喷嘴形成扁平扇形的环状喷雾，有的则是喷射方向与喷嘴的中心线之间在某一平面内形成收缩角，该喷雾与提升反应器中流化的催化剂混合，发生裂化反应，如图9所示的现有的一种进料喷嘴，该进料喷嘴主要包括进油管01、外套管02、蒸汽分配器05、喷头基体03和短管04 ;进油管01上设置有出油孔，蒸汽分配器05套在进油管01和外套管02之间，蒸汽分配器05上设置有一圈供蒸汽通过的管孔，短管04分布在喷头基体03的一圈上。具体工作过程是:油从进油管01进入，从出油孔喷出，蒸汽进入外套管02内，由蒸汽分配器05的管孔喷出，蒸汽与油进行混合雾化，之后从喷头基体03上的短管04喷出，形成扁平扇形的环形喷雾或者在某一过喷头基体03轴线的截面内，喷雾的喷射方向与轴线形成收缩角。虽然该喷雾能够与提升管反应器内的催化剂混合，但是，油的雾化效果以及油雾的分散程度差，油雾射流改变了催化剂的流动形态，同时受到提升管反应器内壁面的影响，油雾射流容易在内壁附近诱导出二次流，因为扁平射流的存在，油雾与催化剂接触后，催化剂的密度分布在径向发生很大偏差，形成边壁密，中心稀的流动形态，微观的剂油比偏差很大，造成生焦量和干气产率高，重质原料裂化性能不好，影响经济效益。
[0005]综上所述，如何解决喷雾分散程度较差，提升管反应器的进料气化段的二次流区域较大，微观剂油比偏差较大的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种催化裂化装置的进料喷嘴，以得到理想的喷雾分布形状，减小提升管反应器进料气化段的二次流区域，进而改善微观剂油比的均匀程度，降低干气和焦炭产率，提高轻油收率。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种应用上述进料喷嘴的催化裂化装置，通过采用上述进料喷嘴，改善重质原料的催化裂化性能，提高经济效益。
[0008]为达到上述目的，本发明提供以下技术方案:
[0009]一种催化裂化装置的进料喷嘴，包括喷头，所述喷头的出口端上开设有若干喷射孔，所述喷射孔的轴线与所述喷头的轴线之间形成向外发散的散射角。
[0010]优选地，在上述进料喷嘴中，所述喷射孔均布或散布在所述喷头的出口端的至少一个节圆上，且最大节圆半径与最小节圆半径的比值为I?30。
[0011]优选地，在上述进料喷嘴中，所述喷射孔均布或散布在所述喷头的出口端的圆周或椭圆周上。
[0012]优选地，在上述进料喷嘴中，所述喷射孔均布或散布在所述喷头的出口端的由两段圆弧或两段椭圆弧线组成的曲线上。
[0013]优选地，在上述进料喷嘴中，所述喷射孔呈多层直线地分布在所述喷头的出口端上，每层直线上包括多个喷射孔。
[0014]优选地，在上述进料喷嘴中，还包括:
[0015]用于进料的内管；
[0016]套在所述内管外部的外管，所述外管与所述内管之间形成环形的气体通道；
[0017]设置在所述外管上且与所述气体通道连通的用于通入蒸汽的进气管；
[0018]设置在所述外管内且与所述内管的出口端连接的用于使蒸汽和重质原料混合雾化的雾化室，所述雾化室的出口端开设有多个喷孔，所述雾化室的外圆周壁上开设有连通所述雾化室内部和所述气体通道的蒸汽注入孔；
[0019]密封连接所述外管的端部和所述雾化室的出口端的外沿的挡圈，所述喷头的入口端连接在所述挡圈上，所述雾化室的出口端的外端面与所述喷头的出口端的内端面之间存在间隙。
[0020]优选地，在上述进料喷嘴中，所述外管的靠近所述内管入口的一端通过堵盖与所述内管封闭。
[0021]优选地，在上述进料喷嘴中，所述雾化室包括连通的第一雾化室和第二雾化室，所述第一雾化室与所述内管连接，所述第一雾化室的外圆周壁上开设有一次蒸汽注入孔，所述第二雾化室的外圆周壁上开设有二次蒸汽注入孔，所述第二雾化室的出口端上开设有所述喷孔。
[0022]优选地，在上述进料喷嘴中，所述第一雾化室的入口端为内径沿远离所述内管的方向逐渐增大的扩散形结构。
[0023]优选地，在上述进料喷嘴中，所述蒸汽注入孔沿所述雾化室的圆周方向均布或散布。
[0024]优选地，在上述进料喷嘴中，所述蒸汽注入孔的中心线与所述雾化室的中心线之间存在偏心距L，所述偏心距L与所述雾化室的内径R的比值为:L/R=0?0.8。
[0025]优选地，在上述进料喷嘴中，所述蒸汽注入孔的轴线与所述雾化室的轴线之间的夹角为10°?90°。
[0026]优选地，在上述进料喷嘴中，所述喷头的出口端和所述雾化室的出口端均为半圆球形、半椭球形或平板形。
[0027]优选地，在上述进料喷嘴中，所述喷射孔的轴线与所述喷孔的轴线重合。
[0028]优选地，在上述进料喷嘴中，所述喷射孔和所述喷孔为圆柱孔、圆锥扩张孔或带有圆柱段的扩张孔。
[0029]优选地，在上述进料喷嘴中，所述蒸汽注入孔为圆柱孔、圆锥收缩孔或带有圆柱段的收缩孔。
[0030]本发明还提供了一种催化裂化装置，包括提升管反应器和设置在所述提升管反应器侧壁上的进料喷嘴，所述进料喷嘴为上述任一项所述的进料喷嘴。
[0031]优选地，在上述的催化裂化装置中，所述进料喷嘴的轴线与所述提升管反应器的轴线的夹角为25°?80°内任意角度。
[0032]优选地，在上述的催化裂化装置中，所述喷射孔的轴线与所述提升管反应器的水平面的夹角在0°?80°范围内。
[0033]优选地，在上述的催化裂化装置中，所述喷射孔的轴线与由所述进料喷嘴的轴线和所述提升管反应器的轴线组成的平面之间的夹角在正负60°范围内。
[0034]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0035]本发明提供的催化裂化装置的进料喷嘴，其喷头的出口端上开设有若干喷射孔，喷射孔的轴线与喷头的轴线之间具有向外发散的散射角，雾化的重质原料从喷射孔中喷出，所形成的喷雾形状不再是扁平扇形，而