专利名称：一种催化裂化装置重油进料喷嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油加工设备，主要涉及的是一种催化裂化装置重油进料 喷嘴。
技术背景
在重油催{機化加工过程中，由于原料比重大，黏度高，雾化困难，进料喷 嘴直接影响重油进料的雾化效果。雾化良好的进料和高纟显催化剂在提升管内接 触，发生催化裂化反应，育^减少反应过程中的生焦量和干气量，提高轻质油收 率，改善产品分布，能给企业带来巨大的经济效益，因此，催{城料喷嘴是催 化反应的一个关键设备。
目前，用于催〗機置的进料喷嘴有以下几类 一类是内部结构采用收縮-扩 张形式，利用气液两相的速度差，达到强化原料雾化的目的(如专利 CN206975U、 CN1304979A、 CN2711168Y)。此类喷嘴在出口处节流，使雾化 气体和原料加速，实现二次雾化；此类喷嘴的改进形式是在喷嘴出口前补充二 次雾化蒸汽，以消除边壁引起油滴长大的影响(如专利:CN1648209A、 CN2717959Y、 CN2407006Y)。另一类是采用蒸汽注入原料油中，利用喷嘴内的 压力高于与提升管反应器内的压力，使原料中的气泡在差压作用下膨胀并发生 爆裂，达到原料雾化的目的(如专禾U:CN1894362A、CN1332782ACN1177972A 、 CN1282777Y、 CN200967809Y)。
以上这些喷嘴在催j機〗拨置均有应用，但存在的缺点是有的原料喷出速 度大，导致流动不稳定，引起提升管反应器共振而发生提升管反应器晃动的情 况；有的原料雾化不均匀；还有的进料喷嘴所需进油压力高、 化介质耗量大、 能耗高。由于我国催化裂化装置的原料'M变化大，要求喷嘴具有一定的调节范围，而这些喷嘴的调节范围有限，在催化裂化装置进料量变化范围大时，其
雾化效果变化很大，影响了产品质量的稳定。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本实用新型提供一种催化裂化装置重油进料喷
嘴，使其能够大范围调节原料的进料量，在原料14M和处理量发生较大改变时, 仍能保持良好的雾化效果，能有效提高催4機化體的产品质量和轻质油收率， 从而提高经济效益。
本实用新型采用的技术方案是 一种催化裂化装置重油进料喷嘴，主要由 喷嘴外套管、内套管、两级蒸汽入口、原料:SA管和喷头部件组成；喷嘴外套 管与内套管同轴布置，喷嘴外套管后部连接一次蒸汽进入管， 一次蒸汽进入管
伸入内套管内并与内套管同轴布置， 一次蒸汽进入管的末端用半球型封头封闭 且一次蒸汽进入管位于内套管内的管段上和半球型封头上开设多个水蒸汽喷 孔；二次蒸汽进入管与原料油进入管分别焊接在喷嘴外套管的侧面，喷嘴内外 套管之间的间隙为二次蒸汽与原料油的通道，中间有隔板隔断；原料油进入管 通过内套管前端的原料油i4A孔与内套tM，内套管内壁的后端具有收縮段、
直管段和扩张段，二次蒸汽喷 L位于二次蒸汽通道的末端并与内套管后端的扩
张段相通，内套管的后端与喷头上具有的喷孔相通。
所述二次蒸汽喷 L为两排且两排喷孔的角度不同。
本实用新型的工作过程是原料油先进入内外套管间的间隙，沿圆周通过
内套管前端开 us入内套管， 一次蒸汽由蒸汽进入管和半球型封头上的小孔高
速喷出，原料油中形成许多水蒸汽的油水蒸汽两相汽泡流，此汽泡流经收宿段 压縮后汽泡縮小，消除了不稳定汽泡，经收縮段和直管段混合的汽泡流体，在 扩张段汽泡逐渐变大，维持两相流的速度保持不变。二次蒸汽在扩张段高速喷 出，进一步增大原料油中的汽泡直径和数量，并提高扩张段的压力，原料油和 蒸汽的混合汽泡流体从喷头上的喷口喷出，由于喷嘴内外的压差，使水蒸汽泡爆炸，从而将原料油爆炸雾化。
本实用新型采用汽泡雾化和压縮稳定相结合的雾化原理，使高粘度原料油 在内套管中与一次蒸汽混合，形成均匀的汽泡状流体，经过压縮整流，充分混
合，再经过二次雾化蒸汽充分雾化后由喷口喷出，形成细小的液滴，并能按喷 口的形式均匀分布，雾化粒度分布良好，且喷口的喷射速度较低(喷口处的速
度〈70m/s)，这样有效防止原料油对催化齐啲冲击，减小了催化剂单耗。由于原 料油与水蒸汽在内套管内混合充分，原料油和蒸汽的压力不需對艮高(一般油 压0.3 0.6MPa即可)，雾化水蒸汽量小(一般为原料的2% 6%重量)，就能 达到理想的雾化效果。同时，由于采用多次蒸汽进入方法，喷嘴能够适应原料 油变化量较大的情况，当原料油在正常处理量时，二次雾化蒸汽仅起为吹扫边 壁的作用，用量一般为0.5% 1% (重量)，当原料油处理量低时，加大二次雾 化蒸汽的用量，此时通过内套管后端的小孔水蒸汽速度增大，以高速注入原料 油中，形成较大的汽泡流，再由喷口喷出，水蒸汽泡会发生较大的爆裂，弥补 了原料油减少导致雾化效果差的现象，使喷嘴能适应原料油大幅度的波动，不 影响喷嘴的雾化效果，因而使本实用新型的催化进料喷嘴操作性好，雾化可靠。
图1是本实用新型结构的剖视图
图2是图1的A向视图。
图3是喷口为沿圆周排列的多个圆孔时的结构示意图。
图4是喷口为沿椭圆形排列的多个圆孔时的结构示意图
图中，1、喷口， 2、喷头，3、 4、 二次蒸汽喷孔，5、 二次蒸汽通道，6、
外套管，7、内套管，8、半球型封头，9、水蒸汽喷孔，10、 二次蒸汽入口管，
11、隔板，12、原料油通道，13、 一次蒸汽进入管，14、原料油iSA孔，15、
原料入口管，16、收縮段，17、直管段，18、扩张段。
具体实施方式
以下结合附图和具体操作过程对本实用新型作进一步详细的说明。附图和 操作过程不限制本实用新型要求保护的范围。
如图1所示，并参照图2，本实用新型的催化进料喷嘴，设有外套管6，内 套管7;原料出口喷头2连接在外套管6的后端， 一次蒸汽进入管13的入口管 口焊接在外套管6的前端，二次蒸汽入口管10和原料入口管15焊接在外套管6 的侧面，与喷嘴轴线垂直布置， 一次蒸汽iSA管13伸入内套管7内部， 一次蒸 汽进入管13的末端堵板为半球型封头8，在半球型封头8和一次蒸汽进入管13 位于内套管7内的管段上开设多个水蒸汽喷孔9。喷头2端部设有喷口1。如图 2所示，喷口 1采用长条孔开口形式，也可采用多孔形式，如图3所示，喷口开 口为沿圆周排列的多个圆孔，如图4所示，喷口开口为沿椭圆形排列的多个圆 孔。内外套管之间的空腔形成二次蒸汽通道5与原料油的通道12，在内套管7 与外套管6之间的前端焊接隔板11，隔板11将原料油通道12和二次蒸汽通道 5分隔开，在内套管7的前端开有原料油进入 L 14，使原料入口管15 M原料 油iSA孔14与内套管7连通；在内套管内7内部具有收縮段16，直管段17， 扩张段18， 二次蒸汽通道5后端的二次蒸汽喷孔3、 4与内套管其扩张段18连 通，两排二次蒸汽喷孔3、 4的角度不相同。
本实用新型的催化进料喷嘴的其它结构参数可根据需要设定，如喷口 1用 长条形状时，长边与短M比为4 8;当喷口 1采用多 L形式时，开 L直径为 5 30ram; —次蒸汽SA管13伸入内套管内的长度为100 500mm，在球头8和 一次蒸汽进入管13后段上水蒸汽喷 L 9的直径范围为1 10mm;内套管7作为 原料与蒸汽的混合腔，其直径为30 200mm，喷嘴外套管6的直径是由原料油和 二次蒸汽的量来确定的。二次蒸汽SA扩张段18的两排小孔3和4的角度不相 同，喷孔3的角度0为10 30° ，喷孔4的角度入为30 60。，内套管7的收 縮段16的角度a为10 40。，扩张段18角度e为20 55。。
本实用新型的具鹏作过程是原料油m原料油iSA管15 SAM道12，经原料油进入孔14进入内套管7， 一次蒸汽由蒸汽进入管13进入，通过水蒸汽 喷孔9高速喷入原料油中，在内套管7内混合，形戯泡为间断流动相，原料 油为连续流动相的泡状流体，经收縮段16、直管段17压縮混合，使汽泡压缩合 并，形成较稳定均匀的泡状流体，在扩张段18泡状流体内的汽泡增大，保持流 体处于等速流动；在此处二次蒸汽经喷孔3、 4高速喷入泡状流体，进一步加大 了蒸汽汽泡的直径和提高了扩张段18的压九然后原料油汽泡流由喷口 1高速 喷出，由于喷口外压力下降，水蒸汽汽泡爆炸破裂，将包裹水蒸汽汽泡原料油 雾化，此时催化进料喷嘴完成了旨雾化过程。当受其它生产因素制约，原料 喷嘴的处理量减少时，提高二次雾化蒸汽的比例(从1 1.5%提高到1.5 2.5 %)，保持扩张段18的压力与正常操作压力相同，就能保持同样的雾化效果； 当处理量大于设计处理量时，可将二次蒸汽减小(从1 1. 5%^^、到l 0%wt)， 这样喷嘴在处理量提高15 25%时，或处理量低20 30%时均能正常使用，而 不影响产品分布。本实用新型的催化进料喷嘴雾化粒径一般在55nm左右，喷 口 l处的喷射速度小于70m/s，原料油的压力为0. 3 0. 6MPa，水蒸汽压力一般 0.4 0.7MPa，水蒸汽用量为原料油的2 6%。
权利要求1、一种催化裂化装置重油进料喷嘴，所述喷嘴主要由喷嘴外套管(6)、内套管(7)、两级蒸汽入口、原料进入管(15)和喷头(2)组成，其特征是喷嘴外套管(6)与内套管(7)同轴布置，喷嘴外套管后部连接一次蒸汽进入管(13)，一次蒸汽进入管(13)伸入内套管(7)内并与内套管(7)同轴布置，一次蒸汽进入管(13)的末端用半球型封头(8)封闭且一次蒸汽进入管位于内套管内的管段上和半球型封头(8)上开设多个水蒸汽喷孔(9)；二次蒸汽进入管(10)与原料油进入管(15)分别焊接在喷嘴外套管的侧面，喷嘴内外套管之间的空腔形成二次蒸汽通道(5)与原料油的通道(12)，中间有隔板(11)隔断；原料油进入管(15)通过原料油进入孔(14)与内套管(7)连通，内套管内的后端具有收缩段(16)，直管段(17)和扩张段(18)，二次蒸汽喷孔(3)、(4)位于二次蒸汽通道(5)的末端并与内套管后端的扩张段(18)相通，内套管(7)的后端与喷头(2)上具有的喷孔(1)相通。
2、 根据权利要求1所述的催化劍^置重油进料喷嘴，其特征是所述 二次蒸汽喷孔为两排且两排喷孔(3)、 (4)的角度不同。
3、 根据权利要求1所述的催^^機置重油进料喷嘴，其特征是所述 喷口 (1)为长条孔开口结构。
4、 根据权利要求1所述的催4機^^S重油进料喷嘴，其特征是所述 喷口 (1)为沿圆周排列的多个。
5、 根据权利要求1戶诚的催4機il^g重油进料喷嘴，其特征是戶脱喷口 (1)为沿椭圆形排列的多个。
6、 根据权利要求1所述的催4tm^置重油进料喷嘴，其特征是所述 内套管(7)内收縮段(16)的角度a为10 40° ，扩张段(18)角度P为20 55° 。
7、 根据权利要求1所述的催^IB^置重油进料喷嘴，其特征是所述二 次蒸汽喷孔(3)、 (4)沿内套管(7)内扩张段(18)的圆周均布，喷孔直径为 1 10mrn， 二次蒸汽喷孔(3)的角度6为10 30。 ， 二次蒸汽喷孔(4)的角度 入为30 60° 。
8、 根据权利要求3所述的催化裂^^置重油进料喷嘴，其特征是所述喷 口的长度和宽度比例为4 8。
9、 根据权利要求4或5所述的催{機{拨置重油进料喷嘴，其特征是所 述喷口 (1)的开孑L直径为5 30mm。
专利摘要本实用新型属于石油加工设备，提出一种催化裂化装置重油进料喷嘴，其主要由喷嘴外套管6、内套管7、两级蒸汽入口、原料进入管15和喷头2组成，喷嘴外套管6与内套管7同轴布置，一次蒸汽进入管13伸入内套管7内其末端用半球型封头8封闭且一次蒸汽进入管位于内套管内的管段上和半球型封头8上开设多个水蒸汽喷孔9；喷嘴内外套管之间的空腔形成二次蒸汽通道5与原料油的通道12，中间有隔板11隔断；，原料油进入管15与内套管7连通，内套管内的后端具有收缩段16，直管段17和扩张段18，二次蒸汽喷孔3、4位于二次蒸汽通道5的末端并与内套管后端的扩张段18相通。内套管7的后端与喷头2上具有的喷孔1相通。
文档编号B05B7/02GK201372270SQ20082023076
公开日2009年12月30日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者张卫红 申请人:洛阳华智石化工程技术有限公司