专利名称：沥青残渣造粒多级相变喷雾造粒喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明属于石油化工设备，特别是涉及一种喷雾造粒塔的闪蒸喷雾造粒喷嘴。
背景技术：
在重油新加工工艺——重油超临界梯级萃取分离工艺中，脱浙青油等优质组分分 离之后，需将剩余的浙青和胶质等残渣进行闪蒸喷雾造粒，以便后续的处理和应用。由于超 临界流体压力很高，在喷雾造粒过程中，一次闪蒸雾化由于压力骤然降低，溶剂汽化，气体 体积膨胀剧烈，所形成的浙青颗粒组织疏松，密度过低，为浙青颗粒的储藏运输带来困难。 因此需要开发出新的喷雾造粒喷嘴，能够控制气体的膨胀速度，以形成质地密实，密度较大 的浙青固体颗粒，目前尚无成熟技术能够解决这一问题。
发明内容
为了克服现有的喷雾造粒系统由于超临界喷雾造粒过程压力很高，一次闪蒸雾 化由于压力骤然降低，溶剂汽化，气体体积膨胀剧烈，所形成的浙青颗粒组织疏松，密度过 低，为浙青颗粒的储藏运输带来困难的问题，本发明提出一种多级相变闪蒸雾化喷嘴，通过 所设计的新结构，在喷嘴内部形成多级相变过程，控制传质与传热速率，抑制气体的膨胀速 度，可以形成质地密实，密度较大的浙青固体颗粒，便于浙青颗粒的储藏和运输。这种新的喷雾造粒喷嘴结构简单，在不增加任何能耗和附加操作难度的条件下， 可以形成质地密实，密度较大的浙青固体颗粒，便于浙青颗粒的储藏和运输，满足后续应用 过程的需要。本发明解决这个技术问题所采用的技术方案是在喷嘴内部，设计了两级喷口，在 两级喷口之间，设置了一个节流膨胀腔，采用两级喷口直径的不同比例，可以控制节流膨胀 腔内的压力。根据超临界流体的热力学条件，节流膨胀腔内的压力可以设置为喷嘴入口压 力与出口压力之间的一个压力，将原来一次雾化分为两次雾化，原先一次压力骤降的过程 分为两次压力降低的过程，减小每次压力降低的幅度，延缓溶剂汽化和膨胀的速度，从而产 生密度较大的浙青固体颗粒。这项可以控制所产生的固体颗粒密度的喷雾造粒技术，不增 加过程的操作难度，除了喷嘴外，在喷雾造粒系统不增加任何其他设备。本发明包括一种喷雾造粒喷嘴，其主体结构由二级喷口 2，节流膨胀腔3，一级喷 口 4，喷嘴入口 5四部分组成。所述的二级喷口 2，其特征是这个喷口为圆柱形，直径为dl，高度为bl，bl的变化 范围为0. 2dl 50. Odlo所述的节流膨胀腔3，其特征是它是一个圆柱形空腔，直径为d2，高度为b2，前部 与二级喷口 2相联，后部与一级喷口 4相联；其中，d2的变化范围为0. Idl 20. Odl，b2的 变化范围为1. Odl 100. Odl0所述的一级喷口 4，其特征是这个喷口为圆柱形，直径为d3，高度为b3，d3的变化 范围为0. ldl-5. Odl, b3的变化范围为0. 2dl 50. Odl0
所述的喷嘴入口 5，其特征是入口内径d4的变化范围为1.5dl 20.0dl。
本发明涉及的多级相变喷雾造粒喷嘴的结构如图1所示。图中1—喷嘴，2——二级喷口，3——节流膨胀腔，4——一级喷口，5——喷嘴 入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明喷嘴的工作过程进行说明。参考图1，二级喷口 2为圆柱形，直径为dl，高度为bl，bl的变化范围为0.2dl 50. Odl。节流膨胀腔3，是一个圆柱形空腔，直径为d2，高度为b2，前部与二级喷口 2相联， 后部与一级喷口 4相联；其中，d2的变化范围为0. Idl 20. Odl，b2的变化范围为1. Odl 100. Odl0 一级喷口 4为圆柱形，直径为d3，高度为b3，d3的变化范围为0. ldl-5. Odl, b3 的变化范围为0. 2dl 50. Odl0喷嘴入口 5为圆柱形，入口内径d4的变化范围为1. 5dl 20.Odl。本发明的多级相变喷雾造粒喷嘴使用过程，例如可以是，液相溶剂与浙青残渣的 液相混合物经喷嘴入口 5进入多级相变喷雾造粒喷嘴1，混合物料通过一级喷口 4喷入节 流膨胀腔3，压力初步降低，一部分液相溶剂发生汽化，同时在节流膨胀腔3中混合物液体 和气相溶剂一起向一级喷D2流动，在此期间，由于溶剂汽化和体积膨胀速度受到节流膨胀 腔3的抑制，液相浙青可以修复汽化溶剂在浙青中形成的小孔穴，质地较为致密，然后气相 溶剂以及液相溶剂和浙青残渣经过二级喷口 2喷出，溶剂汽化体积膨胀，液相浙青被雾化 成小液滴。由于溶剂汽化并且体积膨胀，系统温度降低，浙青液滴凝固成为固体颗粒。由于 将原先一次雾化，压力一次骤然降低的过程分为两次降压过程，控制了传质与传热速率，压 力降低较为缓慢，溶剂汽化和体积膨胀的速度降低，浙青的质地较为密实，从而可以形成密 度较大的浙青颗粒。一级喷口 4和二级喷口 2直径的比例，以及节流膨胀腔3的直径和长度的变化，可 以调节节流膨胀腔3内的压力，并且可以控制一级雾化后的混合物流体在节流膨胀腔3内 的停留时间，以便液相浙青修复由于溶剂汽化形成的微小孔穴，得到质地较为密实的浙青 和密度较大的浙青颗粒。采用本发明提出的多级相变喷雾造粒喷嘴，可以控制闪蒸雾化过程中的传质与传 热速率，控制气相介质的膨胀速度，可以产生密度较大的浙青颗粒，为浙青颗粒的储藏运输 以及后续浙青颗粒的应用带来便利。本发明提出的多级相变喷雾造粒喷嘴，可以用于所有的压力喷雾造粒场所。
权利要求
一种喷雾造粒喷嘴1，其主体结构主要包含有二级喷口2，节流膨胀腔3，一级喷口4，喷嘴入口5四部分组成。
2.根据权利要求1所述的二级喷口2，其特征是这个喷口为圆柱形，直径为dl，高度 为bl, bl的变化范围为0. 2dl 50. Odl0
3.根据权利要求1所述的节流膨胀腔3，其特征是它是一个圆柱形空腔，直径为d2， 高度为b2，前部与二级喷口 2相联，后部与一级喷口 4相联；其中，d2的变化范围为0. Idl 20. Odl, b2 的变化范围为 1. Odl 100. Odl。
4.根据权利要求1所述的一级喷口4，其特征是这个喷口为圆柱形，直径为d3，高度 为b3，d3的变化范围为0. ldl-5. Odl, b3的变化范围为0. 2dl 50. Odl。
5.根据权利要求1所述的喷嘴入口5，其特征是入口内径d4的变化范围为1.5dl 20.Odl。
全文摘要
一种多级相变喷雾造粒喷嘴，在喷嘴内部可以形成多级相变过程，能够控制溶剂汽化及气体的膨胀速度，可以形成质地密实，密度较大的沥青固体颗粒，便于沥青颗粒的储藏和运输。
文档编号C10C3/14GK101987287SQ200910162469
公开日2011年3月23日 申请日期2009年8月6日 优先权日2009年8月6日
发明者孙学文, 徐春明, 毛羽, 王娟, 王江云, 赵锁奇 申请人:中国石油大学(北京)