一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构的使用方法技术

一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构的使用方法，喷嘴结构工作时，经加热的原料油通过原料油入口进入环形原料油分布室后，通过原料油喷口把原料油至少分为两股细射流，射入混合室，原料油高速通过喷口后，形成第一级雾化油；高压蒸汽通过一次蒸汽第一喷管和一次蒸汽第二喷管同时喷入混合室；一次蒸汽第二喷管引导油气混合气体与一次蒸汽第一喷管蒸汽气流之间夹带着油气混合气体加速进入内管中；二次蒸汽喷孔喷出，对再次雾化的油气混合气体加速通过喷头喷出油气混合的高度雾化气体，高度雾化气体的油气混合气体进入下一步加工；余一次蒸汽“由外向内”地进入混合室和内管，形成部分“汽包油”形式，强化了喷嘴的雾化效果。

【技术实现步骤摘要】
一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构的使用方法
本专利技术涉及石油炼制领域催化裂化进料的雾化喷嘴的使用，尤其是一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构的使用方法。
技术介绍
目前，进料雾化喷嘴是石油炼制领域重油催化裂化装置的一个重要设备，其作用是：在雾化蒸汽的作用下，将原料油破碎、雾化为大量的细小液滴，再将原料油滴喷入到催化裂化提升管反应器中，与提升管反应器内的催化剂混合、反应；近些年来，用于催化裂化装置的原料油进料雾化喷嘴，国内主要有采用二次雾化和蒸汽幕屏的CS型(200410010045.3)、喉管式的LPC型(90209410.6)、采用超音速雾化蒸汽双喉管式的KH型(89207961.9、200420066089.3)、具有旋流结构的BWJ型(98233035.9、)、具有多孔蒸汽分布器的UPC-α型(00109776.8)以及具有二次雾化结构的CCK型(99219391.5)等多种类型；国外同类技术则主要有S&W公司的靶式喷嘴、UOP公司开发的内设多孔蒸汽分布器的多喷孔式Optimix喷嘴、Mobile公司和Kellogg公司联合开发的内设多孔蒸汽分布器和挡板的ATOMAX喷嘴、ABBLummus公司开发的能够形成扁平射流的带有喷嘴盖的进料喷嘴以及Exxon公司开发的设有二次雾化蒸汽的喷嘴；然而，在实际使用过程中，上述喷嘴或多或少存在以下两方面的问题：一是原料油的雾化效果有待进一步提高，即雾化粒度可望进一步降低；二是雾化蒸汽和原料油在引入喷嘴的入口区域相互影响，甚至出现当雾化蒸汽(或原料油)压力波动时，原料油(或雾化蒸汽)无法引入喷嘴的情况。而原料油、雾化蒸汽的入口结构形式显然对这两方面均有直接的影响。值得注意的是，在以上所述的各种喷嘴中，对于原料油、雾化蒸汽的入口结构的设置却略显简单，通常采用雾化蒸汽沿喷嘴轴向引入而原料油以一定角度从喷嘴一侧进入(LPC、KH、BWJ、UPC-α、CCK等)；或者将原料油沿喷嘴轴向引入而雾化蒸汽以一定角度喷入进料喷嘴(UOP、Mobile和Kellogg等)；也有将原料油分为两股，雾化蒸汽与原料油均沿喷嘴轴向同向流动的形式(CS)；两相流的经典理论表明，雾化过程最为关键的是液滴的破碎，液滴在蒸汽中的破碎程度由无量纲参数韦伯数控制，该参数中有一项为蒸汽和液滴的速度矢量差，该数值越大，则雾化效果越好；在上述各种喷嘴的原料油、雾化蒸汽入口区域，油、汽两相大多以一定角度交叉流动，存在明显的速度矢量差，因此对原料油的整体雾化效果将产生重要影响。另一方面，申请者通过实验研究发现，在一支喷嘴中，在原料油和雾化蒸汽的入口区域，原料油和蒸汽“油、汽两相”的引入形式对原料油的雾化效果起到了相当关键的作用——实验数据表明，不合理的油、汽引入形式甚至可使原料油的平均粒径增大10～30μm左右；另一方面，在实际工业装置的催化裂化提升管反应器进料区，操作压力出现波动是难免的。例如，雾化蒸汽的压力通常略高于该处原料油压力，若喷嘴的油、汽引入结构不合理，则可能出现原料油无法进入喷嘴、进而无法引入反应器的情况——或者原料油流量较低，即使开阀至极限状态也无法增大流量，即出现工程中所谓“油、汽抢量”现象，严重影响生产的正常进行；本专利技术为专利技术人之一提出的200410010045.3专利申请，提出了一种多级雾化的喷嘴(CS喷嘴)。通过细致的实验研究发现，该种喷嘴的雾化效果仍未尽理想，且在实际应用中出现过原料油流量无法增大、即“油、汽抢量”的现象；鉴于上述原因，现专利技术出一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构的使用方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的石油炼制领域催化裂化进料的雾化喷嘴，在实际使用过程中，原料油的雾化喷嘴或多或少存在以下两方面的问题：一是原料油的雾化效果有待进一步提高，即雾化粒度可望进一步降低；二是雾化蒸汽和原料油在引入喷嘴的入口区域相互影响，甚至出现当雾化蒸汽“或原料油”压力波动时，原料油“或雾化蒸汽”无法引入喷嘴的情况；而原料油、雾化蒸汽的入口结构形式显然对这两方面均有直接的影响，通过合理设计，提供一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构的使用方法，强化了雾化效果以及增加了操作弹性，油汽初始接触时，通过设置在中心的长管的蒸汽起到引射夹带作用，其余一次蒸汽“由外向内”地进入混合室和内管，形成部分“汽包油”形式，一方面可将原料油“顺利地”夹带至内管中，抑制“油汽抢量”现象的产生，同时强化了喷嘴的雾化效果。本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构的使用方法，所述的重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，是由喷头、二次蒸汽喷孔、外管、环形二次蒸汽室、内管、外套管、原料油入口、原料油喷口、环形原料油分布室、一次蒸汽第一喷管、一次蒸汽第二喷管、混合室、一次蒸汽分布室、二次蒸汽入口、一次蒸汽入口构成；外管口端设置喷头，外管尾端设置一次蒸汽入口；外管中设置三段：中段设置混合室、前段中设置内管、后段设置一次蒸汽分布室；外管中段外侧设置外套管，外套管中设置环形原料油分布室，外套管一侧预留孔，孔中设置原料油入口管道链接环形原料油分布室；环绕中段外管的内管壁上均布设置至少两个原料油喷口，原料油喷口前倾的夹角β设置为20°～80°；外管中段与后段之间设置隔板，隔板中心预留孔，孔中设置一次蒸汽第二喷管，隔板中心孔的半径之间设置同心圆线，隔板的同心圆线上至少预留两个孔，孔中分别设置一次蒸汽第一喷管，一次蒸汽第二喷管和一次蒸汽第一喷管轴向设置；外管前段中设置内管，外管与内管之间设环形二次蒸汽室，环形二次蒸汽室的外管管壁预留孔，孔中设置二次蒸汽入口管道；喷头与混合室之间设置内管，喷头与内管之间设置孔板，孔板中部对应内管预留混合喷口，混合喷口周边与喷头之间预留二次蒸汽喷孔；当喷嘴结构工作时，经加热的原料油通过原料油入口进入环形原料油分布室后，通过原料油喷口把原料油至少分为两股细射流，射入混合室，原料油高速通过喷口后，压力陡降形成第一级雾化油；原料油第一级雾化的同时，一次蒸汽入口开通，高压蒸汽通过一次蒸汽入口进入一次蒸汽分布室中，通过一次蒸汽第一喷管和一次蒸汽第二喷管同时喷入混合室，对混合室中的雾化油冲击、破碎后，形成第二级油气混合气体；此时混合室中：后部是蒸汽气体、前部是油气混合气体；油气混合气体由一次蒸汽第二喷管和一次蒸汽第一喷管喷出的蒸汽携带向内管加速喷射，加速喷射时，中心的一次蒸汽第二喷管对油气混合气体引导，一次蒸汽第一喷管与一次蒸汽第二喷管的蒸汽气流之间夹带着油气混合气体加速进入内管中；油气混合气体被通过内管中部收缩加压，由出口的压降再次雾化；再次雾化的同时，二次蒸汽入口的蒸汽进入环形二次蒸汽室中，通过蒸汽通过二次蒸汽喷孔喷出，对再次雾化的油气混合气体加速，加速后通过喷头喷出油气混合的高度雾化气体，高度雾化气体的油气混合气体进入下一步加工。有益效果是：本专利技术的喷嘴原料油、雾化蒸汽入口结构将对其“下游”的雾化效果产生重要的影响，当油、汽混合物离开入口结构进入内管后，一次蒸汽对原料油进行进一步破碎、雾化，形成第三级雾化；根据两相流体力学能量平衡，在平衡状态下，相对密度较低的蒸汽趋于汇集于中心高速区域，相对密度较高的油滴则应向边壁低速区域汇集；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构的使用方法，所述的重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，是由喷头(1)、二次蒸汽喷孔(2)、外管(3)、环形二次蒸汽室(4)、内管(5)、外套管(6)、原料油入口(7)、原料油喷口(8)、环形原料油分布室(9)、一次蒸汽第一喷管(10)、一次蒸汽第二喷管(11)、混合室(12)、一次蒸汽分布室(13)、二次蒸汽入口(14)、一次蒸汽入口(15)构成；其特征在于：外管(3)口端设置喷头(1)，外管(3)尾端设置一次蒸汽入口(15)；外管(3)中设置三段：中段设置混合室(12)、前段中设置内管(5)、后段设置一次蒸汽分布室(13)；外管(3)中段外侧设置外套管(6)，外套管(6)中设置环形原料油分布室(9)，外套管(6)一侧预留孔，孔中设置原料油入口(7)管道链接环形原料油分布室(9)；环绕中段外管(3)的内管壁设置同纬度线，内管壁上均布设置至少两个原料油喷口(8)，原料油喷口(8)前倾的夹角β设置为20°～80°；外管(3)中段与后段之间设置隔板，隔板中心预留孔，孔中设置一次蒸汽第二喷管(11)，隔板中心孔的半径之间设置同心圆线，隔板的同心圆线上至少预留两个孔，孔中分别设置一次蒸汽第一喷管(10)，一次蒸汽第二喷管(11)和一次蒸汽第一喷管(10)轴向设置；外管(3)前段中设置内管(5)，外管(3)与内管(5)之间设环形二次蒸汽室(4)，环形二次蒸汽室(4)的外管(3)管壁预留孔，孔中设置二次蒸汽入口(14)管道；喷头(1)与混合室(12)之间设置内管(5)，喷头(1)与内管(5)之间设置孔板，孔板中部对应内管(5)预留混合喷口，混合喷口周边与喷头(1)之间预留二次蒸汽喷孔(2)；当喷嘴结构工作时，经加热的原料油通过原料油入口(7)进入环形原料油分布室(9)后，通过原料油喷口(8)把原料油至少分为两股细射流，射入混合室(12)，原料油高速通过喷口后，压力陡降形成第一级雾化油。...

【技术特征摘要】
1.一种重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构的使用方法，所述的重油催化裂化的原料油多级雾化喷嘴结构，是由喷头(1)、二次蒸汽喷孔(2)、外管(3)、环形二次蒸汽室(4)、内管(5)、外套管(6)、原料油入口(7)、原料油喷口(8)、环形原料油分布室(9)、一次蒸汽第一喷管(10)、一次蒸汽第二喷管(11)、混合室(12)、一次蒸汽分布室(13)、二次蒸汽入口(14)、一次蒸汽入口(15)构成；其特征在于：外管(3)口端设置喷头(1)，外管(3)尾端设置一次蒸汽入口(15)；外管(3)中设置三段：中段设置混合室(12)、前段中设置内管(5)、后段设置一次蒸汽分布室(13)；外管(3)中段外侧设置外套管(6)，外套管(6)中设置环形原料油分布室(9)，外套管(6)一侧预留孔，孔中设置原料油入口(7)管道链接环形原料油分布室(9)；环绕中段外管(3)的内管壁上均布设置至少两个原料油喷口(8)，原料油喷口(8)前倾的夹角β设置为20°～80°；外管(3)中段与后段之间设置隔板，隔板中心预留孔，孔中设置一次蒸汽第二喷管(11)，隔板中心孔的半径之间设置同心圆线，隔板的同心圆线上至少预留两个孔，孔中分别设置一次蒸汽第一喷管(10)，一次蒸汽第二喷管(11)和一次蒸汽第一喷管(10)轴向设置；外管(3)前段中设置内管(5)，外管(3)与内管(5)之间设环形二次蒸汽室(4)，环形二次蒸汽室(4)的外管(3)管壁预留孔，孔中设置二次蒸汽入口(14)管道；喷头(1)与混合室(12)之间设置内管(5)，喷头(1)与内管(5)之间设置孔板...

【专利技术属性】
技术研发人员：范怡恝，吴朝能，陈维，许栋五，许煜，
申请(专利权)人：洛阳森德石化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41