专利名称：一种液态化学品注入装置及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于石油化工装置的注入设备及其应用，具体的，涉及一种用于烃原料裂解装置的注入设备及其应用。
背景技术：
在石油化工装置运行过程中，往往需要向流动反应器或输料管路中注入反应原料以外的化学品，以解决诸如设备结焦、结垢或原料品质差等问题。例如，由于焦炭形成而引起的传热表面的结垢是用于高温处理烃原料的炼油厂设备和裂解炉中的一个重要问题；在实际中，通过添加结焦抑制剂来防止设备传热表面上的焦炭形成和结垢，添加剂注射器基本上是一个插入热解炉旋管的管状管道，其功能是传送添加剂至热解旋管中。
US005346133A、US00435904A所述的注入管均要求与主流物料管线同轴向深入物料管线，故注入点必须选择带有或必须制作的主体物流管线弯头，限制了注入点的可选择性。其中US00435904A的注入管为双套管，内管输送含锡有机剂，外套环管为分散载气，裂解管与注入管及载气管均用螺纹式管卡套连接；US005346133A的注入管为四层套管，三环隙的管式喷嘴，中心管通注剂，内侧环隙通雾化剂，使喷嘴处注剂雾化并达到高流速，中环隙和外环隙用来通冷却剂以控制喷嘴的温度，注入器加工成为整体部件，整体型的四通路注入器的加工及各通路流体的控制过于复杂，用于大型生产装置上导致维修困难。
EP1036837A1、US005944961A所述的注入设备设计过于复杂，且仅适用于固定床催化裂解反应器需注入无机盐溶液。US005944961A的注入器需置于主体物流管弯头处并使添加剂喷入方向与主体物流流动方向一致，深入主体物流管的长度超过1米，主体物流方向垂直接触深入管的外壁，注入管的喷嘴端为一锥形体的蜂窝状微孔雾化器，其外径与主体管内径间隙2-50mm，蜂窝体的前端连有一四孔道的螺旋孔混合器，以保证管内的注剂溶液旋流，以防注剂固体结晶沉着。
国内一些石化厂，使用注入装置输送无机物的水溶液，注入管与主体物流管同轴向固定于物流管的弯头处，深入深度不详，注入管焊接于主体管后，不能随意变更喷嘴及物流参数。
CN12880390公开了一种抑制与石油或烃原料接触的传热表面结垢的方法，以及将磷—硫化合物注射入热解炉旋管的设备。该注射装置将常规的热解炉注射装置改造成与微型热反应器合并，磷—硫化合物经注射管道进入一个微型热反应器，在此使之被转变为热处理的磷—硫化合物，然后来自微型热反应器的流出物在混合区内与载体混合后，经过注射器被传送至裂解旋管中的生产用水蒸汽中。该装置存在焦炭抑制剂热处理条件苛刻，对原装置改动较大等缺点。
国内外已有的注入技术尚存有不同方面的缺陷，随着使用结焦抑制剂和其他添加剂的需求，对注入技术和注入设备的要求更高了，因此开发操作方便、实用性强的注入设备具有很重要的意义。
发明内容
本发明的液态化学品注入装置，是一种可分解、组装式的注入装置，具体的，该装置包括下述部件a)伴送蒸汽连接件7，为侧壁上带有支管的直管，支管以下的直管下端固定于内壁呈锥形的气化室8的上端，直管上端为化学品入口，支管为蒸汽入口，蒸汽和化学品在气化室中混合，气化室下端为混合气的出口；b)内管4，为一固定于双向连接法兰的直管，从伴送蒸汽连接件7直管上端插入伴送蒸汽连接件7内部，与伴送蒸汽连接件7上端紧密配合；
c)蒸汽限流部件6，包括单节或双节限流孔板，该部件的一端与蒸汽管线相连，另一端与伴送蒸汽连接件7的支管相连；d)引出管5，为一变径直管，其上端与伴送蒸汽连接件7下端紧密连接，其下端深入物流主体管，将气流引入主体管中。
优选所述的伴送蒸汽连接件7的直管下端焊接于气化室8的上端。
优选所述的锥形气化室8的锥高为伴送蒸汽连接件7直管内径的1.4～1.8倍，气化室8的阔径端内径为伴送蒸汽连接件7直管内径的1.0～1.2倍，气化室8的细径与引出管5的上端内径相同。化学品注剂与蒸汽通过气化室混和，气化室设计呈锥型，能使混合气流受狐面形室壁的作用产生旋流，使注剂与蒸汽充分混和并快速升温、气化，提高注剂的流动线速度。
优选所述的内管4外径与伴送蒸汽连接件7直管内径间的间隙大于4mm。
优选所述的内管4的出口端位于锥型气化室8的上端。
优选所述的内管4出口端置于伴送蒸汽连接件7的支管下方至少250mm处，更优选200～250mm。
优选所述的伴送蒸汽连接件7的下端通过万向节式弯管法兰10与引出管5连接，可方便的转变深入主体管的角度。
优选所述的引出管5的上端内径为4～10mm，下端内径为0.5～4mm，总长度不大于400mm，其中，下端细径管长度为15～30mm。所述的引出管5是一组不同内径尺寸的连接件，根据化学品注剂的不同流量，需要更换相应尺寸的引出管。
本发明的注入装置通过内管4上端与化学品注剂输送管3相连。
本发明的注入装置通过蒸汽限流部件6控制伴送化学品注剂的蒸汽流量，它是由一组限流孔板组成，可根据注剂的流量调换不同孔径的限流孔板，使注剂达到迅速气化所需的线速，最佳的蒸汽流量设计为注剂量的4.5～6.5倍，此时的混合气流线速接近主体管内主体物流的线速，有利于与主体物流的混合；总混合物的注入量也就是蒸汽与注剂的总量，控制在较低限如小于主体总物流量的0.2％wt时，对注入点处工艺参数如温度等的影响最小。
注入化学品注剂的内管4可以是不同内径尺寸的管，即可将不同尺寸的管子固定于双向连接法兰上。根据不同种类注剂的物性如沸程、黏度、比重等，以及流量的变化，可更换相应匹配的注入器内管于伴送蒸汽连接件7内。注入器内管的内径尺寸可为2.0～6.0mm，内管的长度为250～350mm。
一种应用本发明所述的液态化学品注入装置的方法如下将所述的化学品注入装置应用于化工装置中，向主体管注入化学品，所述的注入装置的引出管5通过物流主体管1上的根部管咀2上方的根部阀9深入主体管1内部。蒸汽与注剂混合气流通过引出管5喷入物流主体管1中。
优选所述的引出管5下端深入主体管5～15mm，引出管5喷出的物流与主体管1物流方向形成30°～60°入射角。这样，添加的化学品注剂可避开主流管物流的层流层，可避免引出管出口处产生涡旋而生焦。
本发明的注入装置包括伴送蒸汽连接件、内管及引出管，优选由通用的304型不锈钢制成，完全适于有机、无机，酸性、碱性介质使用。
本发明的有益效果如下1、本发明的化学品注入装置总体设计为法兰连接，便于加工，可以方便地解体、重新组装，不需要在主体设备上动火施工，使用方便，比较容易实施。
2、本发明的化学品注入装置适用于有机和可溶性无机化学品。
3、本发明的化学品注入装置，可采用来自石油化工运转装置界区的中压或低压蒸汽间接预热冷化学品注剂后，与化学品注剂混和、直接加热化学品注剂使之迅速气化并快速进入主流物料系统。
4、本发明的化学品注入装置可将化学品按与主流物料混和后所需的速度喷入，避免主体设备(管)与引入管衔接处局部产生滞留层进而导致局部结焦结垢，甚至侵蚀主体设备，也可以最大限度地减小注入物料与主流物料的温差产生的应力损害。
图1本发明的液态化学品注入装置及其应用的示意图。
图2本发明的液态化学品注入装置部分部件的示意图。
1物流主体管2主体管根部管咀 3注剂输送管 4内管 5引出管6蒸汽限流部件 7伴送蒸汽连接件 8气化室 9物流主体管根部阀10弯管法兰具体实施方式
在乙烯工业中，需要向裂解炉中注入焦炭抑制剂。将本发明的注入装置与现有技术的注入器，应用于向6万吨乙烯/Y的SRT-IV型管式蒸汽裂解炉中注入防焦化学注剂的实例中，比较各注入装置的效果。主体管裂解原料为重质化轻柴油(D15.560.8430)，注剂注入量为主体管裂解原料的250ppm。注剂为硫磷酸酯盐，注入点设在物流主体管起始反应温度550℃的直管处，主体管内径为140mm。
实施例1本发明的注入装置包括a)伴送蒸汽连接件7，为侧壁上带有支管的直管，内径为30mm，支管以下的直管下端焊接于内壁呈锥形的气化室8的阔径端，锥高为45mm，气化室8的阔径端内径为33mm；b)内管4，为一固定于双向连接法兰的直管，内径为4mm，外径10mm，从伴送蒸汽连接件7直管上端插入伴送蒸汽连接件7内部，与伴送蒸汽连接件7上端紧密配合，内管4出口端置于伴送蒸汽连接件7的支管下方250mm处；c)蒸汽限流部件6，包括双节限流孔板，该部件的一端与蒸汽管线相连，另一端与伴送蒸汽连接件7的支管相连；d)引出管5，为一变径直管，内径由6mm变为2mm，外径12mm，长度250mm，其上端与伴送蒸汽连接件7下端通过弯管法兰10连接，其下端通过主体管管咀2深入物流主体管10mm，与主体管物流成60°角，将气流引入主体管中。
弯管法兰的弯管尺寸为Ф14*4mm，总长250mm；主体管管咀2为Ф26*3mm，长250mm，管咀与主体管呈轴向60°焊接。采用中压蒸汽伴送化学注剂，蒸汽流量以限流孔板控制为注剂量的5.5倍。装置运行65天后，拆开注入装置查看，引出管及主体管内均很干净。其后该注入装置继续投入连续运行数个周期仍未发现流通故障。
比较例1使用1/2″管为注入管，将其垂直连接(焊接)于主体管的起始反应温度点处的直管上。未采用载气-蒸汽伴送形式，裂解装置运行周期终了(43天)时截断连接处，查看到靠近主体管处的注入管内壁结了厚约2.5～3mm的焦垢，在主体管与注入管接口周围的主体管内壁上结了约10cm2、约6mm厚的瘤状焦垢。
比较例2将比较例1中的注入管改为500mm长的带连接法兰的引出管，引出管内径4mm，在主体管上垂直焊接一Ф26*3mm，长500mm的管咀，引出管通过根部阀垂直深入主体管40mm，约为主体管内半径的1/2处。裂解装置运行周期终了(45天)时抽出引出管，探查主体管开口处，无焦垢。引出管深入主体管的管段约有20mm长的部分，外壁被主体管流体冲刷成锥形，深入越长，尖端外径变得越细。剖析引出管发现，自下端向上约300mm长的一段管的内壁上结了0.5～1.5mm厚的焦垢，焦垢物经检测为注剂本体的炭化物。
从以上的实例可以看出，使用本发明的注入装置添加防焦抑制剂，不仅主体管及注入器不结焦，而且抑制裂解炉结焦的效果也很好，可以大大延长裂解装置的运行周期。
权利要求
1.一种液态化学品注入装置，其特征在于该装置包括下述部件a)伴送蒸汽连接件[7]，为侧壁上带有支管的直管，支管以下的直管下端固定于内壁呈锥形的气化室[8]的阔径端，直管上端为化学品入口，支管为蒸汽入口，蒸汽和化学品在气化室中混合，气化室下端为混合气的出口；b)内管[4]，为一固定于双向连接法兰的直管，从伴送蒸汽连接件[7]直管上端插入伴送蒸汽连接件[7]内部，与伴送蒸汽连接件[7]上端紧密配合；c)蒸汽限流部件[6]，包括单节或双节限流孔板，该部件的一端与蒸汽管线相连，另一端与伴送蒸汽连接件[7]的支管相连；d)引出管[5]，为一变径直管，其上端与伴送蒸汽连接件[7]下端紧密连接，其下端深入物流主体管，将气流引入主体管中。
2.根据权利要求1所述的液态化学品注入装置，其特征在于所述的内管[4]上端与化学品注剂输送管[3]相连。
3.根据权利要求1所述的液态化学品注入装置，其特征在于所述的伴送蒸汽连接件[7]的锥形气化室[8]的锥高为伴送蒸汽连接件[7]直管内径的1.4～1.8倍，气化室[8]的阔径端内径为伴送蒸汽连接件[7]直管内径的1.0～1.2倍，气化室[8]的细径与引出管[5]的上端内径相同。
4.根据权利要求1所述的液态化学品注入装置，其特征在于所述的内管[4]外径与伴送蒸汽连接件[7]直管内径间的间隙大于4mm。
5.根据权利要求1所述的液态化学品注入装置，其特征在于所述的内管[4]的出口端位于锥型气化室[8]的上端。
6.根据权利要求5所述的液态化学品注入装置，其特征在于所述的内管[4]出口端置于伴送蒸汽连接件[7]的支管下方至少250mm处。
7.根据权利要求1所述的液态化学品注入装置，其特征在于所述的伴送蒸汽连接件[7]的下端通过弯管法兰[10]与引出管[5]连接。
8.根据权利要求1所述的液态化学品注入装置，其特征在于所述的引出管[5]的上端内径为4～10mm，下端内径为0.5～5mm，总长度不大于400mm，其中，下端细径管长度为15～30mm。
9.一种应用权利要求1-8之一所述的液态化学品注入装置的方法，其特征在于将所述的化学品注入装置应用于化工装置中，向主体管注入化学品，所述的注入装置的引出管[5]通过物流主体管[1]上的根部管咀上方的根部阀[9]深入主体管[1]内部。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述的引出管[5]下端深入主体管5～15mm，引出管[5]喷出的物流与主体管[1]物流方向形成30°～60°入射角。
全文摘要
本发明公开了一种液态化学品的注入装置。该装置包括伴送蒸汽连接件7、内管4、蒸汽限流部件6、引出管5。其中伴送蒸汽连接件7为侧壁上带有支管的直管，直管下端连接气化室8，蒸汽和化学品在气化室中混合；内管4，为一固定于双向连接法兰的直管，从伴送蒸汽连接件7直管上端插入伴送蒸汽连接件7内部；通过蒸汽限流部件6将蒸汽引入伴送蒸汽连接件7；引出管5为一变径直管，其上端与伴送蒸汽连接件7下端紧密连接，其下端深入物流主体管，将气流引入主体管中。本发明的化学品注入装置总体设计为法兰连接，便于加工，使用方便。
文档编号B01J4/00GK1698943SQ20041004252
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月20日 优先权日2004年5月20日
发明者傅晓阳, 茅文星, 吴庆凤, 王国清, 王永春, 王红霞, 李兰生 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院