喷头和包括该喷头的进料分布器的制作方法

本实用新型涉及石油化工设备技术领域，具体地涉及一种喷头和包括该喷头的进料分布器。

背景技术：

提升管反应器是催化裂化加工过程中的核心设备。原料油经过进料分布器雾化后进入该提升管反应器，与高温催化剂接触，受热气化并且开始反应，油气在提升管反应器中一般停留2～4秒，然后进入油剂分离系统，停止反应。这种工艺过程要求原料油经雾化进入提升管反应器后与催化剂进行快速而均匀的接触，并在提升管中形成均匀的平推流流动，以形成均匀的反应停留时间，从而可以保证目标产品的最大产率。

目前在催化裂化装置中应用的进料分布器，使得从喷口喷出的油雾呈现中心稀两边密的流动形态，油雾的这种分散不均导致实际的微观剂油比偏差很大，造成生焦量和干气产率较高、而轻油收率较低，降低了催化裂化装置的经济效益和社会效益。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种喷头，其有助于喷出的流体雾滴的分散均匀度。

本实用新型的另一个目的在于提供一种进料分布器，其有助于降低生焦量和干气产率，提高轻油收率。

一方面，本实用新型提供了一种喷头，该喷头具有异形流道，异形流道在沿着流体流动的方向上依次布置的第一横截面、第二横截面和末端端面上分别为同轴的圆形孔、第一扁平孔和第二扁平孔，异形流道包括具有圆形孔的第一流道、具有从圆形孔渐变且圆滑地过渡到第一扁平孔的第二流道以及具有从第一扁平孔渐变且圆滑地过渡到第二扁平孔的第三流道，并且，第一扁平孔的长度尺寸小于第二扁平孔的长度尺寸。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一扁平孔的宽度尺寸大于第二扁平孔的宽度尺寸。

根据本实用新型实施例的一个方面，圆形孔的直径尺寸大于第一扁平孔的长度尺寸且小于第二扁平孔的长度尺寸。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一扁平孔和第二扁平孔均由矩形和设置于矩形的两个短边处的两段圆弧构成。

根据本实用新型实施例的一个方面，第二扁平孔的长宽比为4：1～20:1。

根据本实用新型实施例的一个方面，第二流道的深度尺寸L1满足式(1)：

0.5×φd≤L1≤3×φd 式(1)

其中，d为圆形孔的直径。

根据本实用新型实施例的一个方面，第三流道的深度尺寸L2满足式(2)：

0.2×φd≤L2≤2×φd 式(2)

其中，d为圆形孔的直径。

本实用新型实施例提供的喷头，通过其内部设置的具有连续地、渐变地且圆滑过渡的多段流道的异形流道，使得从该异形流道喷出的扇形液面上的流体雾滴分散均匀、雾化粒径较小。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种进料分布器，包括：进料管，设置有原料油入口和至少一个介质导入管；文丘里管，与进料管连通，文丘里管包括喉口及设置于喉口两侧的渐缩管和扩散管；以及喷头，其为如前所述的喷头，喷头的第一流道与文丘里管相邻设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，文丘里管的渐缩管与进料管同轴且相邻设置，扩散管与喷头同轴且相邻设置；渐缩管的最大内径与进料管的内径相同，扩散管的最大内径与喷头的圆形孔的直径相同。

根据本实用新型实施例的一个方面，原料油入口以第一预定角度设置于进料管的侧部，介质导入管沿着进料管的轴向设置，介质导入管包括相对设置的介质导入口和介质喷出口，且介质喷出口设置于文丘里管的前端。

根据本实用新型实施例的一个方面，文丘里管套设于进料管内且与进料管间隔设置，喷头的圆形孔的直径与进料管的内径相同。

根据本实用新型实施例的一个方面，文丘里管具有第一端部和第二端部，第一端部具有沿轴向渐缩的开口，第二端部具有沿轴向渐扩的开口，文丘里管通过渐缩的开口和渐扩的开口与进料管间隔设置且连接在一起。

根据本实用新型实施例的一个方面，进料管设置有第一介质导入管和第二介质导入管，原料油入口以第一预定角度设置于进料管的侧部，第一介质导入管沿着进料管的轴向设置，第二介质导入管以第二预定角度设置于进料管的侧部，以将介质导入至文丘里管与进料管之间的间隔中。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一介质导入管包括相对设置的第一介质导入口和第一介质喷出口，且第一介质喷出口设置于文丘里管的前端。

根据本实用新型实施例的一个方面，文丘里管的第二端部的渐扩的开口的圆周面上间隔设置有多个通孔，从第二介质导入管导入的介质通过通孔喷出至文丘里管的后端与进料管之间的空间。

本实用新型实施例提供的进料分布器，将原料油与雾化介质在文丘里管的前端或者前端和后端进行至少一次的混合雾化后，并通过前述的喷头内部设置的异形流道，使得经文丘里管的喉口加速后的油气混合液滴从喷头喷出的扇形液面上的油雾分散均匀、雾化粒径较小，有利于改善微观剂油比的均匀程度，降低生焦量和干气产率，从而提高轻油收率。同时也可以节约雾化介质的用量以及减少因雾化介质所引起的后续废液处理及环保问题，进而提高催化裂化装置整体的经济效益和社会效益。

附图说明

通过参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：

图1为根据本实用新型实施例提供的一种喷头的透视示意图；

图2为图1所示的喷头沿箭头A方向的投影视图；

图3为图2所示的喷头沿B-B方向的剖视图；

图4为图2所示的喷头沿C-C方向的剖视图；

图5为图2所示的喷头沿D-D方向的剖视图；

图6为图4所示的喷头沿P1-P1方向的剖视图；

图7为图4所示的喷头沿E-E方向的剖视图；

图8为图4所示的喷头沿P2-P2方向的剖视图；

图9为图4所示的喷头沿F-F方向的剖视图；

图10为根据本实用新型实施例提供的一种进料分布器的结构示意图；

图11为根据本实用新型的实施例提供的另一种进料分布器的结构示意图；

图12为图11所示的进料分布器的区域G的局部放大视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。其中：

1-第一流道；2-第二流道；3-第一流道；a-圆形孔；b-第一扁平孔；c-第二扁平孔；P1-第一横截面；P2-第二横截面；P3-末端端面；

10，10’-进料管；11，11’-原料油入口；12-介质导入管；介质导入口-12a；介质喷出口-12b；12’-第一介质导入管；第一介质导入口-12’a；第一介质喷出口-12’b；13’-第二介质导入管；20，20’-文丘里管；20’a-第一端部；20’b-第二端部；21，21’-喉口；22，22’-渐缩管；23，23’-扩散管；24’-通孔；30-喷头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

请一并参阅图1至图9，本实用新型实施例提供了一种喷头，该喷头具有异形流道，异形流道在沿着流体流动的方向上依次布置的第一横截面P1、第二横截面P2和末端端面P3上分别为同轴的圆形孔a、第一扁平孔b和第二扁平孔c，异形流道包括具有圆形孔a的第一流道1、具有从圆形孔a渐变且圆滑地过渡到第一扁平孔b的第二流道2以及具有从第一扁平孔b渐变且圆滑地过渡到第二扁平孔c的第三流道3，并且第一扁平孔b的长度尺寸小于第二扁平孔c的长度尺寸。由于异形流道的第一扁平孔b和第二扁平孔c的结构设计，使得经喷头的异形流道喷出的流体呈扇形液面状分布。

作为一种可选的实施方式，第一扁平孔b的宽度尺寸可以大于第二扁平孔c的宽度尺寸。圆形孔a的直径尺寸可以大于第一扁平孔b的长度尺寸且小于第二扁平孔c的长度尺寸，如图3和图4所示。

再次参阅图4和图5，分别示出了喷头的异形流道在图2所示的纵截面C-C和纵截面D-D上的投影视图。其中，纵截面C-C为过中心轴线的截面，纵截面D-D为偏离中心轴线一段距离的截面。第二流道2的内表面在纵截面C-C上为具有一定斜度的直线，如图4所示。第二流道2的内表面在纵截面D-D上为类似于抛物线的光滑曲线，如图5所示。即异形流道的第一流道1、第二流道2和第三流道3在轴向上是连续地、渐变地且圆滑地过渡的。

再次参阅图6至图9，分别示出了喷头的异形流道在图4所示的横截面P1-P1、E-E、P2-P2和F-F上的投影视图。其中，横截面P1-P1、E-E、P2-P2和F-F沿着流体流动的方向依次设置。可以看出，异形流道的第一流道1、第二流道2和第三流道3在径向上也是连续地、渐变地且圆滑地过渡的。

进一步地，第一扁平孔b和第二扁平孔c均由矩形和设置于矩形的两个短边处的两段圆弧构成。其中，第二扁平孔c的长宽比为4：1～20:1，第一扁平孔b的长宽比不作限制。

进一步地，第二流道2的深度尺寸L1满足式(1)：

0.5×φd≤L1≤3×φd 式(1)

第三流道3的深度尺寸L2满足式(2)：

0.2×φd≤L2≤2×φd 式(2)

其中，d为圆形孔a的直径。

可以理解的是，第一流道1、第二流道2和第三流道3的外形尺寸并不局限于图中所示的方式，例如，圆形孔a的直径尺寸也可以大于第二扁平孔c的长度尺寸或者小于第一扁平孔b的长度尺寸；第一扁平孔b的宽度尺寸也可以大于或者等于第二扁平孔c的宽度尺寸，可以根据具体的应用场合而作适应性的调整。

本实用新型实施例提供的喷头，通过其内部设置的具有连续地、渐变地且圆滑过渡的多段流道的异形流道，使得从该异形流道喷出的扇形液面上的流体雾滴分散均匀、雾化粒径较小。

参阅图10，本实用新型实施例还提供了一种进料分布器，包括进料管10、文丘里管20和喷头30。进料管10、文丘里管20和喷头30可以通过焊接连接为一体。

进料管10设置有原料油入口11和至少一个介质导入管12。介质导入管12用于引入雾化介质，雾化介质例如包括但不限于蒸汽。

文丘里管20与进料管10连通，文丘里管20包括喉口21及设置于喉口21两侧的渐缩管22和扩散管23。

喷头30为如前所述的喷头，喷头30的第一流道1与文丘里管20相邻设置。

由此，原料油从原料油入口11进入进料管10后，与从至少一个介质导入管12进入的雾化介质进行一次混合雾化，经文丘里管20的喉口21加速后形成油气混合液滴，并从喷头30的异形流道喷出后呈扇形液面状分布。另外，由于喷头30内部设置的具有连续地、渐变地且圆滑过渡的多段流道的异形流道，使得从该异形流道喷出的扇形液面上的油雾分散均匀、雾化粒径较小，有利于改善微观剂油比的均匀程度，降低生焦量和干气产率，从而提高轻油收率。

作为一种可选的实施方式，文丘里管20的渐缩管22与进料管10同轴且相邻设置，扩散管23与喷头30同轴且相邻设置；渐缩管22的最大内径与进料管10的内径相同，扩散管23的最大内径与喷头30的圆形孔a的直径相同。

作为一种可选的实施方式，原料油入口11可以第一预定角度设置于进料管10的侧部，该第一预定角度根据具体的使用场合而定，并不局限于图中所示的示例。介质导入管12可以沿着进料管10的轴向设置，介质导入管12包括相对设置的介质导入口12a和介质喷出口12b，且介质喷出口12b设置于文丘里管20的前端。

参阅图11和图12，本实用新型实施例还提供了另一种进料分布器，其相对于前述的进料分布器来说，喷头30的结构相同，不同之处在于，进料管10和文丘里管20的结构不同。该进料分布器包括进料管10’、文丘里管20’和喷头30。

文丘里管20’套设于进料管10’内且与进料管10’间隔设置，喷头30的圆形孔a的直径与进料管10’的内径相同。由于文丘里管20’套设于进料管10’内，使得进料管10’和喷头30的径向尺寸相对于前述的进料分布器较大。

具体地，文丘里管20’具有第一端部20’a和第二端部20’b，第一端部20’a具有沿轴向渐缩的开口，第二端部20’b具有沿轴向渐扩的开口，文丘里管20’通过渐缩的开口和渐扩的开口与进料管10’间隔设置且连接在一起。

进一步地，进料管10’设置有第一介质导入管12’和第二介质导入管13’，原料油入口11’以第一预定角度设置于进料管10’的侧部，第一介质导入管12’沿着进料管10’的轴向设置，第二介质导入管13’以第二预定角度设置于进料管10’的侧部，以将介质导入至文丘里管20’与进料管10’之间的间隔中。该第一预定角度和第二预定角度根据具体的使用场合而定，并不局限于图中所示的示例。

进一步地，第一介质导入管12’包括相对设置的第一介质导入口12’a和第一介质喷出口12’b，且第一介质喷出口12’b设置于文丘里管20’的前端。

进一步地，文丘里管20’的第二端部20’b的渐扩的开口的圆周面上间隔设置有多个通孔24’，从第二介质导入管13’导入的介质通过通孔24’喷出至文丘里管20’的后端与进料管10’之间的空间。

由此，原料油从原料油入口11’进入进料管10’后，与从第一介质导入管12’引入的雾化介质在文丘里管20’的前端进行第一次混合雾化，经文丘里管20’的喉口21’加速后形成油气混合液滴。从第二介质导入管13’引入的雾化介质进入文丘里管20’与进料管10’之间的间隔中，经过文丘里管20’的第二端部20’b的通孔24’进入到文丘里管20’后端与进料管10’之间的空间，与从文丘里管20’的第二端部20’b喷出的第一次雾化混合后的油气混合液滴继续进行第二次混合雾化，并从喷头30的异形流道喷出后呈扇形液面状分布。

另外，由于原料油与从第一介质导入管12’引入的雾化介质在文丘里管20’的前端经过第一次混合雾化后，进一步在文丘里管20’的后端与从第二介质导入管13’引入的雾化介质继续进行第二次混合雾化，同时在喷头30内部设置有具有连续地、渐变地且圆滑过渡的多段流道的异形流道，相对于仅进行一次雾化的进料分布器来说，油雾在扇形液面上的分散更均匀、雾化粒径更小，进一步有利于改善微观剂油比的均匀程度，降低生焦量和干气产率，进而提高轻油收率。

本实用新型实施例提供的进料分布器，将原料油与雾化介质在文丘里管20、20’的前端或者前端和后端进行至少一次的混合雾化后，通过在喷头30内部设置具有连续地、渐变地且圆滑过渡的多段流道的异形流道，使得经文丘里管20、20’的喉口21、21’加速后的油气混合液滴从喷头30喷出的扇形液面上的油雾分散均匀、雾化粒径较小，有利于改善微观剂油比的均匀程度，降低生焦量和干气产率，从而提高轻油收率。同时也可以节约雾化介质的用量以及减少因雾化介质所引起的后续废液处理及环保问题，进而提高催化裂化装置整体的经济效益和社会效益。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。