一种催化裂化雾化进料喷嘴的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种催化裂化雾化进料喷嘴，由嘴体(10)、进料管(6)、喷头(2)和蒸汽入口(7)组成，其特征在于：嘴体(10)一端端与喷头(2)连通，喷头(2)上设有喷口(1)，嘴体(10)另一端蒸汽入口(7)连通，进料管(6)设置在嘴体(10)上与嘴体(10)轴心线的夹角为30～90°，该喷嘴操作弹性好、可靠性高、结构简单、使用方便。
【专利说明】一种催化裂化雾化进料喷嘴
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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、催化剂上液体携带量降低，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一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，其特点是利用收敛一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，参见CN2069757U ;第二类是靶式喷嘴参见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，最后在喷头喷口处加速，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，增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参见CN2054461U ;第四类是双流体离心式喷嘴参见CN2356752Y，其中采用了两相旋流器。
[0003]催化裂化进料喷嘴均为偶数，呈对称分布，扁口喷嘴在安装时，要求喷口必需处于水平位置，由于进料的对冲作用，充分降低进料的径向速度，避免物料对反应器壁的冲击，影响装置的正常运行。以上各类喷嘴的喷口均为扁口形式，安装过程进行水平调节时，需要在反应器内操作，比较困难。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种催化裂化雾化进料喷嘴，以解决现有技术各种扁口形式的进料喷嘴，安装过程进行水平调节时，在反应器内操作的困难的问题。
[0005]本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴，由嘴体10、进料管6、蒸汽入口 7组成，其特征在于:嘴体10—端端与喷头2连通，喷头2上设有喷口 1，嘴体10另一端蒸汽入口 7连通，进料管6设置在嘴体10上，进料管6的轴心线与嘴体10轴心线的夹角δ为30?90度。
[0006]所述的嘴体10另一端与嘴体10同轴设置有旋流段锥管8和旋流段圆管9，旋流段锥管8和旋流段圆管9连通，进料管6与旋流段圆管9连接，蒸汽分布管4设置在嘴体10、旋流段锥管8和旋流段圆管9内，与其同轴，旋流段圆管9的端部设有封堵板12，蒸汽分布管4与封堵板12连通。
[0007]所述的旋流段圆管9外部设有水平杆13，水平杆13与喷口 I平行。
[0008]所述的蒸汽分布管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，蒸汽入口 7位于封堵板12的外侧。
[0009]所述的锥头管3为圆锥形，一端敞口与蒸汽分布管4连通，另一端封闭，锥头管3的封闭端为平板结构、锥尖结构、圆头结构一种。
[0010]所述的蒸汽分布管4和锥头管3上分别至少设置I圈向喷头2的方向倾斜的蒸汽分布孔11，蒸汽分布孔11为圆形孔。所述的进料管6沿旋流段圆管9的切向连接于旋流段圆管9上。蒸汽分布管4与旋流段圆管9和旋流段锥管8之间形成旋流腔15，蒸汽分布管4和锥头管3与嘴体10之间形成混合腔5，旋流腔15和混合腔5的横截面形状均为圆环形。
[0011]所述的蒸汽分布管4和锥头管3上分别设置至少2排蒸汽分布孔11，相邻两排蒸汽分布孔11之间的间距S为10?60mm，S是指以相邻两排蒸汽分布孔11的轴心线为母线绕与嘴体10轴心线的夹角为30?90°轴心线旋转所形成的两个相邻的虚拟圆锥面之间的距离。
[0012]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最好是错升布置。
[0013]本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴的结构参数一般如下:旋流段锥管82的锥角Θ为30?130度，旋流段圆管81的内径与嘴体10的内径之比为1.1?2.5。蒸汽分布管4上设有I?60圈蒸汽分布孔11，每圈设有5?30个蒸汽分布孔11。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10?80度。锥头管3的锥角角度α为10?90度；锥头管3上设有I?30圈蒸汽分布孔11，每圈设有I?30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β为10?80度。蒸汽分布孔11的直径为I?10毫米。上述的夹角Y与夹角β可取相同或不同的数值。
[0014]本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴其它结构参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。
[0015]与现有技术相比，本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴具有如下的有益效果:在安装过程时，安装人员只需在反应器外部调节水平杆，使其与地面保持水平，即可完成喷口的水平调节。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增大，离心力场得到强化；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。进料在离心力的作用下被展成薄膜，增大了液体的表面积、降低了液体的粘性和表面张力；同时，进料在瑞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，增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，使其流动阻力减小，喷嘴的压降降低。气液两相泡状流最后进入喷头内的空腔，然后在喷口处加速并由喷口喷出，喷出后，由于压力降低，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。这样，就可提高进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。[0016]经测试本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴，在气液比为7.5%时，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时，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弹性好、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。
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。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。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴主视图
[0019]图2本实用新型催化裂化雾化进料雾化喷嘴的结构图。
[0020]图3是图2中的A-A旋转剖视图。
[0021]其中:1.喷口，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.流段锥管，9.旋流段圆管，10.嘴体，11.蒸汽分布孔，12.封堵板，13.水平杆，15.旋流腔。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
[0023]一种催化裂化雾化进料喷嘴，由嘴体10、进料管6、蒸汽入口 7组成，嘴体10 —端端与喷头2连通，喷头2上设有喷口 1，嘴体10另一端蒸汽入口 7连通，进料管6设置在嘴体10上，进料管6的轴心线与嘴体10轴心线的夹角为60°，嘴体10另一端与嘴体10同轴设置有旋流段锥管8和旋流段圆管9，旋流段锥管8和旋流段圆管9连通，进料管6与旋流段圆管9连接，旋流段圆管9外部设有水平杆13，水平杆13与喷口 I平行，蒸汽分布管4设置在嘴体10、旋流段锥管8和旋流段圆管9内，与其同轴，旋流段圆管9的端部设有封堵板12，蒸汽分布管4与封堵板12连通，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，蒸汽入口 7位于封堵板12的外侧，锥头管3为圆锥形，一端敞口与蒸汽分布管4连通，另一端封闭，锥头管3的封闭端为平板结构，进料管6沿旋流段圆管9的切向连接于旋流段圆管9上，汽分布管4与旋流段圆管9和旋流段锥管8之间形成旋流腔15，蒸汽分布管4和锥头管3与嘴体10之间形成混合腔5，旋流腔15和混合腔5的横截面形状均为圆环形，旋流段锥管8的锥角为60°，旋流段圆管9的内径与嘴体10的内径之比为
1.1，蒸汽分布管4上设有20圈蒸汽分布孔11，每圈设有15个蒸汽分布孔11，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为30°，锥头管3的锥角角度为60°，锥头管3上设有40圈蒸汽分布孔11，每圈设有15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为40°，蒸汽分布孔11的直径为4mm，相邻两排蒸汽分布孔11之间的间距S为25mm，S是指以相邻两排蒸汽分布孔11的轴心线为母线绕与嘴体10轴心线的夹角为40°轴心线旋转所形成的两个相邻的虚拟圆锥面之间的距离。
[0024]实施例2[0025]一种催化裂化雾化进料喷嘴，由嘴体10、进料管6、蒸汽入口 7组成，嘴体10 —端端与喷头2连通，喷头2上设有喷口 1，嘴体10另一端蒸汽入口 7连通，进料管6设置在嘴体10上，进料管6的轴心线与嘴体10轴心线的夹角为70°，嘴体10另一端与嘴体10同轴设置有旋流段锥管8和旋流段圆管9，旋流段锥管8和旋流段圆管9连通，进料管6与旋流段圆管9连接，旋流段圆管9外部设有水平杆13，水平杆13与喷口 I平行，蒸汽分布管4设置在嘴体10、旋流段锥管8和旋流段圆管9内，与其同轴，旋流段圆管9的端部设有封堵板12，蒸汽分布管4与封堵板12连通，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，蒸汽入口 7位于封堵板12的外侧，锥头管3为圆锥形，一端敞口与蒸汽分布管4连通，另一端封闭，锥头管3的封闭端为平板结构，所述的进料管6沿旋流段圆管9的切向连接于旋流段圆管9上，汽分布管4与旋流段圆管9和旋流段锥管8之间形成旋流腔15，蒸汽分布管4和锥头管3与嘴体10之间形成混合腔5，旋流腔15和混合腔5的横截面形状均为圆环形，旋流段锥管8的锥角为30°，旋流段圆管9的内径与嘴体10的内径之比为2.1，蒸汽分布管4上设有50圈蒸汽分布孔11，每圈设有25个蒸汽分布孔11，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为30°，锥头管3的锥角角度为40°，锥头管3上设有40圈蒸汽分布孔11，每圈设有30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为50°，蒸汽分布孔11的直径为2mm，相邻两排蒸汽分布孔11之间的间距S为20mm，S是指以相邻两排蒸汽分布孔11的轴心线为母线绕与嘴体10轴心线的夹角为60°轴心线旋转所形成的两个相邻的虚拟圆锥面之间的距离。
[0026]实施例3
[0027]一种催化裂化雾化进料喷嘴，由嘴体10、进料管6、蒸汽入口 7组成，嘴体10 —端端与喷头2连通，喷头2上设有喷口 1，嘴体10另一端蒸汽入口 7连通，进料管6设置在嘴体10上，进料管6的轴心线与嘴体10轴心线的夹角为30°，嘴体10另一端与嘴体10同轴设置有旋流段锥管8和旋流段圆管9，旋流段锥管8和旋流段圆管9连通，进料管6与旋流段圆管9连接，旋流段圆管9外部设有水平杆13，水平杆13与喷口 I平行，蒸汽分布管4设置在嘴体10、旋流段锥管8和旋流段圆管9内，与其同轴，旋流段圆管9的端部设有封堵板12，蒸汽分布管4与封堵板12连通，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，蒸汽入口 7位于封堵板12的外侧，锥头管3为圆锥形，一端敞口与蒸汽分布管4连通，另一端封闭，锥头管3的封闭端为平板结构，进料管6沿旋流段圆管9的切向连接于旋流段圆管9上，汽分布管4与旋流段圆管9和旋流段锥管8之间形成旋流腔15，蒸汽分布管4和锥头管3与嘴体10之间形成混合腔5，旋流腔15和混合腔5的横截面形状均为圆环形，旋流段锥管8的锥角为30°，旋流段圆管9的内径与嘴体10的内径之比为
1.1，蒸汽分布管4上设有10圈蒸汽分布孔11，每圈设有15个蒸汽分布孔11，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为10°，锥头管3的锥角角度为30°，锥头管3上设有10圈蒸汽分布孔11，每圈设有10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为20°，蒸汽分布孔11的直径为2mm，相邻两排蒸汽分布孔11之间的间距S为20mm，S是指以相邻两排蒸汽分布孔11的轴心线为母线绕与嘴体10轴心线的夹角为40°轴心线旋转所形成的两个相邻的虚拟圆锥面之间的距离。
[0028]实施例4
[0029]一种催化裂化雾化进料喷嘴，由嘴体10、进料管6、蒸汽入口 7组成，嘴体10 —端端与喷头2连通，喷头2上设有喷口 1，嘴体10另一端蒸汽入口 7连通，进料管6设置在嘴体10上，进料管6的轴心线与嘴体10轴心线的夹角为45°，嘴体10另一端与嘴体10同轴设置有旋流段锥管8和旋流段圆管9，旋流段锥管8和旋流段圆管9连通，进料管6与旋流段圆管9连接，旋流段圆管9外部设有水平杆13，水平杆13与喷口 I平行，蒸汽分布管4设置在嘴体10、旋流段锥管8和旋流段圆管9内，与其同轴，旋流段圆管9外部设有水平杆13，水平杆13与喷口 I平行，旋流段圆管9的端部设有封堵板12，蒸汽分布管4与封堵板12连通，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，蒸汽入口 7位于封堵板12的外侧，锥头管3为圆锥形，一端敞口与蒸汽分布管4连通，另一端封闭，锥头管3的封闭端为平板结构，进料管6沿旋流段圆管9的切向连接于旋流段圆管9上，汽分布管4与旋流段圆管9和旋流段锥管8之间形成旋流腔15，蒸汽分布管4和锥头管3与嘴体10之间形成混合腔5，旋流腔15和混合腔5的横截面形状均为圆环形，旋流段锥管8的锥角为50度，旋流段圆管9的内径与嘴体10的内径之比为1.5，蒸汽分布管4上设有20圈蒸汽分布孔11，每圈设有20个蒸汽分布孔11，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为30°，锥头管3的锥角角度为40°，锥头管3上设有20圈蒸汽分布孔11，每圈设有30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为40°，蒸汽分布孔11的直径为3mm，相邻两排蒸汽分布孔11之间的间距S为30mm，S是指以相邻两排蒸汽分布孔11的轴心线为母线绕与嘴体10轴心线的夹角为45°轴心线旋转所形成的两个相邻的虚拟圆锥面之间的距离。
[0030]本实用新型一种催化裂化雾化进料喷嘴的操作过程为，催化裂化原料油经进料导管通过磁化机构形成的磁场后进入进料管6原料沿旋流段圆管9的切向注入旋流腔15，在旋流腔15内进行旋转流动，并在旋流段锥管8处利用圆锥的收缩使旋转速度增大后进入混合腔5，继续旋转流动，进料在混合腔5内形成高强度湍流场，在离心力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口 I处加速，并经喷口 I喷出；喷出后，由于压力降低，泡状流中的气体迅速膨胀爆炸，使进料液滴进一步破碎，实现最终雾化。
【权利要求】
1.一种催化裂化雾化进料喷嘴，由嘴体(10)、进料管(6)、喷头(2)和蒸汽入口(7)组成，其特征在于:嘴体(10) —端端与喷头(2)连通，喷头(2)上设有喷口(1)，嘴体(10)另一端蒸汽入口(7)连通，进料管(6)设置在嘴体(10)上与嘴体(10)轴心线的夹角为30~90。。
2.依照权利要求1所述一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于:所述的蒸汽入口(J)与旋流段锥管⑶和旋流段圆管(9)连接，旋流段锥管⑶和旋流段圆管(9)与嘴体(10)同轴设置，进料管(6)与旋流段圆管(9)连接，在嘴体(10)内同轴设置蒸汽分布管(4)，旋流段圆管(9)的端部设有封堵板(12)，蒸汽分布管(4)与封堵板(12)连通。
3.依照权利要求1所述一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于:所述的旋流段圆管(9)外部设有水平杆(13)，水平杆(13)与喷口(I)平行。
4.依照权利要求1所述一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)在靠近喷头(2)的一端设有锥头管(3)，另一端为蒸汽入口(7)，蒸汽入口(7)位于封堵板(12)的外侧。
5.依照权利要求1所述一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于:所述的锥头管(3)为圆锥形，一端与蒸汽分布管(4)连通，锥头管(3)的另一端为封闭端，封闭端结构平板、锥尖、圆头一种。
6.依照权利要求1所述一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)设有I~60圈蒸汽分布孔 (11)，每圈设有5~30个蒸汽分布孔(11)，蒸汽分布孔(11)的轴心线与嘴体(10)轴心线的夹角为10~80°，锥头管⑶的锥角角度为10~90度。，锥头管(3)上设有I~30圈蒸汽分布孔(11)，每圈设有I~30个蒸汽分布孔(11)，锥头管⑶上的蒸汽分布孔(11)的轴心线与嘴体(10)轴心线的夹角为10~80度，旋流段锥管(8)的锥角为30~130°度，旋流段圆管(9)的内径与嘴体(10)的内径之比为1.1~2.5o
7.依照权利要求1所述一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))和锥头管(3)上分别设置至少2排蒸汽分布孔(11)，相邻两排蒸汽分布孔(11)之间的间距S为10~60mm，S为相邻两排蒸汽分布孔(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。
8.依照权利要求1所述一种催化裂化雾化进料喷嘴，其特征在于:汽分布管(4)与旋流段圆管(9)和旋流段锥管(8)之间形成旋流腔(15)，蒸汽分布管(4)和锥头管(3)与嘴体(10)之间形成混合腔(5)，旋流腔(15)和混合腔(5)的横截面形状均为圆环形。
【文档编号】C10G11/20GK203820720SQ201420140701
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】王长岭, 叶安道, 高有飞, 赵敏洁, 翁甲壮, 黄文水, 侯玉兰 申请人:中石化洛阳工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司