专利名称：一种催化裂化雾化进料喷嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在不存在氢的情况下，烃油的催化裂化领域，特别涉及一种催化裂化雾化进料喷嘴。
背景技术：
在催化裂化(FCC)加工过程中，进料喷嘴性能的优劣对裂化反应、产品分布起着重要作用。雾化良好的进料与高温再生催化剂短时间接触，使进料气化速度快、反应迅速、催化剂上液体携帯量降低，能提高轻质油收率、降低焦炭产率、改善产品分布、防止过度裂化，消除提升管反应器内的结焦现象，带来可观的经济效益。因此，国内外相关研究机构ー直在不断开发和推出新型高效的催化裂化进料喷嘴，以适应催化裂化技术发展的需要并获取更大的经济效益。目前国内外使用的催化裂化进料喷嘴大体分为以下几类第一类是在喉管式喷嘴基础上改进而成的，其特点是利用收敛ー扩张形喉道尽量提高气体流速和气液 两相速度差以增加雾化强度(參见CN2069757U);第二类是靶式喷嘴(參见US4434049)，其原理是进料油在高压差作用下形成高速射流撞击金属靶，再与横向气流作用进行第一次雾化，形成气雾两相流，最后在喷头喷ロ处加速，实现二次雾化。该喷嘴雾化强度高，但需要较高的进料压力和较多的雾化蒸汽，因而能耗较高，増加了生产成本和设备改造的投资；第三类是双喉道内混合式进料喷嘴(參见CN2054461U);第四类是双流体离心式喷嘴(參见CN2356752Y)，其中采用了两相旋流器。以上各类喷嘴存在的缺点是这些喷嘴均采用扁平喷ロ，也有采用双矩形喷ロ的，如CN93213297. 9。扁平喷ロ在流量大时形成的射流层密度大，不利于催化剂的穿透，因此也不利于原料和催化剂的充分接触。双矩形喷ロ，平行排列的相邻两喷ロ，喷出两排平行液雾，由于液雾间相对速度小，会发生小液滴聚集，影响雾化效果，不利于液滴的快速气化、反应；同吋，由于片状射流之间存在真空效应，催化剂颗粒在狭缝开ロ之间的间隙高速运动，穿过这些间隙可能发生侵蚀。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种催化裂化雾化进料喷嘴，以解决现有的催化裂化进料喷嘴采用扁平喷ロ在流量大时形成的射流层密度大，不利于催化剂的穿透；采用双矩形喷ロ时，平行排列的相邻两喷ロ，喷出两排平行液雾，由于液雾间相对速度小，会发生小液滴聚集，影响雾化效果以及片状射流之间存在真空效应，催化剂颗粒在狭缝开ロ之间的间隙高速运动，穿过这些间隙可能发生侵蚀等问题。本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴，包括喷ロ I、喷头2、锥头管3、蒸汽分布管4、进料管6、蒸汽入口 7、旋流段圆管8、嘴体10、旋流段锥管14，其特征在于嘴体10的一端设置喷头2，另一端与旋流段锥管14和旋流段圆管8连接，喷头2上设有喷ロ 1，喷ロI内部嵌入T型构件13 —端，T型构件13的另一端与锥头管3相连。所述的嘴体10内腔为圆柱形。[0007]所述的蒸汽分布管4与嘴体10、旋流段锥管14和旋流段圆管8同轴。所述的锥头管3 —端与T型构件13连接，另一端连接蒸汽入口 7。所述的蒸汽分布管4上设置I 60圈蒸汽分布孔11，姆圈设有5 30个蒸汽分布孔11，蒸汽分布孔11的轴心线与嘴体10轴心线的夹角Y为10 80度。所述的锥头管3的锥角a为10 90度；锥头管3上设置I 30圈蒸汽分布孔11，每圈设置I 30个蒸汽分布孔11蒸汽分布孔11的轴心线与喷嘴轴心线的夹角@为10 80度。所述的相邻两圈蒸汽分布孔11之间的轴心间距为10 60毫米。所述的蒸汽分布孔11的直径为I 10毫米。所述的进料管6的轴心线与嘴体10轴心线的夹角S为30 90度，旋流段锥管14的锥角e为30 130度，旋流段圆管8的内径与嘴体10的内径之比为I. I 2. 5。所述蒸汽分布管4与旋流段圆管81和旋流段锥管14之间形成旋流腔9，蒸汽分布管4和锥头管3与嘴体10之间形成混合腔5。采用本实用新型，具有如下的有益效果本实用新型在操作过程中，原料经进料管沿旋流段圆管的切向注入旋流腔，使其在进料管出口处的湍动和扰动程度减弱，能量损耗降低。进料在旋流腔内进行旋转流动，并在旋流段锥管处利用圆锥的收缩使旋转速度増大，离心カ场得到強化；之后进入混合腔，在混合腔内继续旋转流动，并与蒸汽分布孔喷出的雾化蒸汽(水蒸汽)混合。进料在离心カ的作用下被展成薄膜，増大了液体的表面积、降低了液体的粘性和表面张カ；同时，进料在湍流脉动产生的瞬时随机剪切力作用下破碎。另外，旋转运动使进料在混合腔内的运动轨迹延长，増加了与雾化蒸汽的混合时间，提高了水蒸汽的利用率和雾化效果。蒸汽分布管和锥头管上的各圈蒸汽分布孔一般是沿喷嘴轴心线的方向均匀分布，所以可使水蒸汽均匀地与进料混合，形成稳定的气液两相泡状流。水蒸汽由倾斜的蒸汽分布孔喷出时与喷嘴轴心线保持一定的角度，使其流动阻カ减小，喷嘴的压降降低。气液两相泡状流最后进入喷头内的空腔，然后在喷ロ处加速并由喷ロ喷出，喷出后，由于压カ降低，泡状流中的气体迅速膨胀爆炸，将进料雾化成非常细小的液滴。经环形喷ロ喷出的射流层密度小，有利于催化剂的穿透，可提高原料与催化剂的接触面积，从而改善催化裂化装置的反应状况，提高装置的轻质油产率并降低生焦量。同时，也可以避免双矩形喷ロ，催化剂颗粒在狭缝开ロ之间的间隙高速运动可能发生的侵蚀等问题。本实用新型催化裂化雾化进料喷嘴经测试表明，在气液比为7. 5%吋，进料雾化粒径(索太尔直径)一般在60微米左右，雾化颗粒的喷射速度< 38. 2米/秒。雾化均匀，均匀指数在3以上。并且，只需使用较低的进料压力(一般为0. 3 0. 6MPa)即可得到很好的雾化效果，这样就降低了喷嘴的能耗。此外，前述水蒸汽与进料在混合腔内的混合雾化方式，当进料量有所增减变化吋，油汽两相流的体积流量变化相对较小，不会明显影响雾化质量，因而使本实用新型的操作弾性好、可靠性高。本实用新型还具有结构简单、使用方便、易于推广的优点。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进ー步详细的说明。附图和具体实施方式
并不限制本实用新型要求保护的范围。
[0017]图I是本实用新型催化裂化雾化进料喷嘴沿轴向的剖视图。图2是本实用新型催化裂化雾化进料喷嘴喷ロ示意图。图3是图I中的A-A旋转剖视图。其中I.喷ロ，2.喷头，3.锥头管，4.蒸汽分布管，5.混合腔，6.进料管，7.蒸汽入口，8.旋流段圆管，9.旋流腔，10.嘴体，11.蒸汽分布孔，12.封堵板，13. T型构件，14.旋
流段锥管。
具体实施方式
图I为本实用新型催化裂化雾化进料喷嘴，图2为本实用新型催化裂化雾化进料喷嘴喷ロ示意图，图3为图I中的A-A旋转剖视图。所示的本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴，包括喷ロ I、喷头2、锥头管3、蒸汽分布管4、进料管6、蒸汽入口 7、旋流段圆管8、嘴体10、旋流段锥管14，嘴体10的一端设置喷头2，另一端与旋流段锥管14和旋流段圆管8连接，喷头2上设有喷ロ 1，喷ロ I内部嵌入T型构件13 —端，T型构件13的另一端与锥头管3相连。嘴体10的另一端依次与嘴体10同轴设置有旋流段锥管14和旋流段圆管8 ;其中的旋流段锥管14为圆锥面形。嘴体10内腔为圆柱形，蒸汽分布管4与嘴体10、旋流段锥管14和旋流段圆管8同轴。蒸汽分布管4在靠近喷头2的一端设有锥头管3，另一端为蒸汽入口 7。旋流段圆管8的端部设有封堵板12 ;蒸汽分布管4与封堵板12相连，其端部的蒸汽入ロ 7位于封堵板12的外側。锥头管3为圆锥面形，一端敞ロ、与蒸汽分布管4相连，另一端为平板结构封闭端，封闭端与T型构件13的一端相连。蒸汽分布管4和锥头管3上分別至少设置I圈向喷头2的方向倾斜的蒸汽分布孔
11。进料管6的轴心线与喷嘴轴心线的夹角5为60度，旋流段锥管82的锥角0为80度，旋流段圆管8的内径与嘴体10的内径之比为I. 8。蒸汽分布管4上设有40圈蒸汽分布孔11，每圈设有20个蒸汽分布孔U。蒸汽分布管4上的蒸汽分布孔11的轴心线与喷嘴轴心线的夹角Y为60度。锥头管3的锥角角度a为50度；锥头管3上设有15圈蒸汽分布孔11，每圈设有18个蒸汽分布孔11。锥头管3上的蒸汽分布孔11的轴心线与喷嘴轴心线的夹角3为45度。蒸汽分布孔11的直径为8毫米。在蒸汽分布管4和锥头管3上设置蒸汽分布孔11，相邻两圈蒸汽分布孔11之间的间距s 一般为10 60毫米。该间距s是指以相邻两圈蒸汽分布孔11的轴心线为母线绕喷嘴轴心线旋转所形成的两个相邻的虚拟圆锥面之间的距离。本实用新型其它未说明的结构參数需要根据实际使用情况来确定。例如，嘴体10的直径和蒸汽分布管4的直径根据进料量和雾化蒸汽用量确定，喷嘴的总长度根据现场的具体情况确定。蒸汽分布管4和锥头管3上的各圈蒸汽分布孔11 一般是沿喷嘴轴心线的方向均匀分布，以使由各蒸汽分布孔11喷出的水蒸汽能够均匀地与进料混合。锥头管3上的各圈蒸汽分布孔11自锥头管3的封闭端开始布置，布置范围为锥头管3的全长度。蒸汽分布管4上的各圈蒸汽分布孔11自蒸汽分布管4与锥头管3相连的一端开始布置，布置极限位置在蒸汽分布管4对应于嘴体10与旋流段锥管82连接处的位置。为使由蒸汽分布孔11喷出的水蒸汽能够在混合腔5内分布得更为均匀并与进料更加充分地混合，蒸汽分布管4和锥头管3上所有相邻两圈的蒸汽分布孔11最好是错开布置，如图I所示。这是本实用新型的一种优选方案。本实用新型各部件的连接，一般均是采用焊接。本实用新型一致催化裂化雾化进料喷嘴在实际用于过程中的操作过程如下各种催化裂化原料油，例如VG0、焦化蜡油、常压渣油、减压渣油或其混合原料等沿旋流段圆管8的切向注入旋流腔9，在旋流腔9内进行旋转流动，并在旋流段锥管14处利用圆锥的收缩使旋转速度増大后进入混合腔5，继续旋转流动。进料在混合腔5内形成高強度湍流场，在离心カ的作用下被展成薄膜，并在湍流脉动产生的瞬时随机剪切力作用下破碎，实现第一次雾化。水蒸汽由蒸汽入口 7进入蒸汽分布管4以及锥头管3，通过 各圈蒸汽分布孔11喷入混合腔5，与进入混合腔5内的进料混合，形成稳定的气液两相泡状流。气液两相泡状流最后在喷ロ I处加速，并经喷ロ I喷出；喷出后，由于压カ降低，泡状流中的气体迅速膨胀爆炸，使进料液滴进ー步破碎，实现最终雾化。雾化后的进料继而进入提升管反应器进行反应。
权利要求1.一种催化裂化雾化进料喷嘴，包括喷ロ(I)、喷头(2)、锥头管(3)、蒸汽分布管(4)、进料管(6)、蒸汽入口(7)、旋流段圆管(8)、嘴体(10)、旋流段锥管(14)，其特征在于嘴体(10的一端设置喷头(2，另一端与旋流段锥管(14)和旋流段圆管(8)连接，喷头(2)上设有喷ロ(1)，喷ロ⑴内部嵌入T型构件(13—端，T型构件(13)的另一端与锥头管(3)相连。
2.依照权利要求I所述的ー种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于所述的嘴体(10)内腔为圆柱形，所述的蒸汽分布管(4)与嘴体(10)、旋流段锥管(14)和旋流段圆管(8)同轴。
3.依照权利要求I所述的ー种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于所述的锥头管(3)另一端连接蒸汽入口(7)。
4.依照权利要求I所述的ー种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于所述的蒸汽分布管(4)上设置I 60圈蒸汽分布孔(11)，每圈设置5 30个蒸汽分布孔(11)，相邻两圈蒸汽分布孔(11)之间的轴心间距为10 60毫米。
5.依照权利要求I所述的ー种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于蒸汽分布孔(11)的轴心线与嘴体(10)轴心线的夹角Y为10 80度。
6.依照权利要求I所述的ー种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于所述的蒸汽分布孔(11)的直径为I 10毫米。
7.依照权利要求I所述的ー种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于所述的锥头管(3)的锥角a为10 90度；锥头管(3)上设置I 30圈蒸汽分布孔(11)，每圈设置I 30个蒸汽分布孔(11)，蒸汽分布孔(11)的轴心线与喷嘴轴心线的夹角P为10 80度。
8.依照权利要求I所述的ー种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于所述的进料管(6)的轴心线与嘴体(10)轴心线的夹角5为30 90度。
9.依照权利要求I所述的ー种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在干所述的旋流段锥管(14)的锥角0为30 130度。
10.依照权利要求I所述的ー种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在干旋流段圆管(8)的内径与嘴体(10)的内径之比为I. I 2. 5。
专利摘要本实用新型公开了一种催化裂化雾化进料喷嘴，包括喷口(1)、喷头(2)、锥头管(3)、蒸汽分布管(4)、进料管(6)、蒸汽入口(7)、旋流段圆管(8)、嘴体(10)、旋流段锥管(14)，嘴体(10)的一端设置喷头(2)，另一端与旋流段锥管(14)和旋流段圆管(8)连接，喷头(2)上设有喷口(1)，喷口(1)内部嵌入T型构件(13)一端，T型构件(13)的另一端与锥头管(3)相连，该喷嘴在较低的进料压力可得到很好的雾化效果，降低了喷嘴的能耗，提高雾化效果。
文档编号C10G11/20GK202595047SQ201220144779
公开日2012年12月12日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者叶安道, 王绍才, 翁甲壮, 侯玉兰, 王长岭, 刘丹, 黄文水, 苏秦豫 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团洛阳石油化工工程公司