一种固定床多相雾化喷嘴制造技术

本发明专利技术提供一种固定床多相雾化喷嘴，包括依次同轴设置的旋流器、内喷嘴和外喷嘴；旋流器头部设置有多个第一旋流槽；旋流器外壁与内喷嘴内壁界定出一个液相通道；内喷嘴头部设置有液相喷孔；液相通道通过第一旋流槽与液相喷孔相连通；外喷嘴头部端面的面积为内喷嘴最大横截面处横截面积的1.5-5倍；外喷嘴的头部端面中部设有固定孔；内喷嘴的外壁与外喷嘴的内壁界定出一个气相通道；外喷嘴的头部端面上环绕固定孔设置有多个旋流孔，气相通道与旋流孔相连通；在外喷嘴的头部端面上、在旋流孔的外侧环绕固定孔还设置有多个气相喷孔，多个气相喷孔与气相通道相连通。本发明专利技术的雾化喷嘴，雾化角度和雾化直径均有较大的提高，雾化效果更好，雾化范围更大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固定床领域，特别涉及一种固定床多相雾化喷嘴。
技术介绍
丙烯是重要的基础有机原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧乙烷、丙烯酸等衍生化学品。长期以来，丙烯主要来源于炼油厂催化裂化和烃类蒸汽裂解等，面对我国多煤少油的能源格局，将附加值低的煤炭转化为附加值较高的丙烯衍生品具有重要的现实意义。甲醇制丙烯(MethanoltoPropylene，MTP)工艺是一种以煤基甲醇为原料，在ZSM-5分子筛催化剂上进行反应，生产以丙烯为目标产物的工艺。然而，在MTP反应器运行过程中，催化剂使用寿命和丙烯收率除与催化剂的物理化学性质有关外，还受反应器内冷-热反应物分布的影响。MTP反应器采用德国鲁奇公司提供的多段激冷式固定床，其冷-热反应物经分布器由雾化喷嘴实现分配。其中雾化喷嘴的雾化性能(雾化角度、雾化覆盖直径和雾化均匀性等)直接影响冷-热反应物的浓度分布，从而共同制约雾化喷嘴覆盖区域内床层温度的可调控性。管路系统中存在的杂质导致喷嘴频繁磨损或堵塞，进而使得反应器内反应物料偏流或进料不畅，直接造成对应床层温度调节困难，影响反应转化效率，同时，雾化喷嘴的拆卸次数与检维修工作量很大。此外，国内适用于煤基甲醇制丙烯的固定床反应器内配套的雾化喷嘴基本依赖国外，供货周期、价格因素和检修维护等诸多限制，均不利于MTP工艺“安、稳、长、满、优”运行，限制着MTP工艺产品的生产效率和经济效益。而传统的用于固定床的雾化喷嘴，如图1所示，包括液相喷嘴1、旋流器2和气相喷嘴3，其中，整体结构以旋流器2为中心，旋流器2与液相喷嘴1依靠螺纹结构进行连接，气相喷嘴3与液相喷嘴1相互配合定位连接。这种传统的雾化喷嘴为气液外混合式，具体地，高速流动的气相反应物在气相通道内呈射流状喷出，相对气相反应物而言，液相反应物通过小尺寸液相喷口低速流出，最终气相反应物通过快速地膨胀实现液相反应物的剪切、液滴的破碎，进而实现雾化过程。在工作过程中，气相反应物流入两个喷嘴之间的环隙通道，经液相喷嘴外壁上的旋流槽实现旋转，从气相喷口高速喷出；液相反应物经旋流器2旋转喷出后在外部与高速旋转的气体混合，最终形成气液混合均匀的锥形喷雾场。传统的用于固定床的雾化喷嘴存在以下缺陷：首先，传统的雾化喷嘴的气相通道是由液相喷嘴与气相喷嘴之间的环隙所形成的，此种环隙呈“缩小”式结构，此种结构中气相流对液相流的挤压作用非常明显，尤其在高负荷气液比的情况下，其雾化角度甚至不到15°，液相分布呈现中间高两边低的状态，从而使床层表面形成的雾化范围非常有限，甚至不足要求覆盖范围的1/3，雾化均匀性差。另外，由于MTP反应系统中液相管路存在尺寸不均的固体杂质，非常易于产生堵塞与磨损问题。此外，由于液相物料进料温度介于35℃～75℃，气相物料进料温度介于200℃～280℃，床层局部最高温度可达500℃～550℃，因此上述雾化喷嘴中，液相喷嘴内外温差变化较大，所以液相喷嘴与安装端座的螺纹连接处，螺纹受到热应力的作用易发生变形和咬死现象。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种固定床多相雾化喷嘴，该雾化喷嘴雾化均匀性好。本专利技术的第二个目的在于提供一种防螺纹咬死的用于固定床的多相雾化喷嘴。本专利技术的第三个目的在于提供一种防堵塞的用于固定床的多相雾化喷嘴。本专利技术的技术方案如下：一种固定床多相雾化喷嘴，包括旋流器、内喷嘴和外喷嘴；所述旋流器、内喷嘴和外喷嘴依次同轴设置；所述旋流器套装于所述内喷嘴内，所述内喷嘴套装于所述外喷嘴内；所述旋流器的头部设置有多个第一旋流槽；所述旋流器的外壁与所述内喷嘴的内壁界定出一个液相通道；所述内喷嘴的头部设置有液相喷孔；所述液相通道通过所述第一旋流槽与所述液相喷孔相连通；所述外喷嘴的头部端面的面积为所述内喷嘴的最大横截面处横截面积的1.5-5倍，优选为3-5倍；当所述内喷嘴的最大横截面处的直径为23mm，优选的外喷嘴的头部端面直径为45mm、50mm或40mm；所述外喷嘴的头部端面的中部设有用于固定所述内喷嘴头部的固定孔；所述内喷嘴的外壁与所述外喷嘴的内壁界定出一个气相通道；所述外喷嘴的头部端面上环绕所述固定孔设置有多个旋流孔，所述气相通道与所述旋流孔相连通；在所述外喷嘴的头部端面上、在所述旋流孔的外侧环绕所述固定孔还设置有多个气相喷孔，所述多个气相喷孔与所述气相通道相连通。优选地，所述固定孔设置于所述外喷嘴的头部端面的中心位置，所述旋流孔为与所述固定孔的中心轴线成30-45°角度的孔。优选地，所述固定孔设置于所述外喷嘴的头部端面的中心位置，所述气相喷孔为与所述固定孔的中心轴线成45-60°角度的孔。优选地，在所述外喷嘴4的头部端面43上，所述旋流孔41与所述固定孔10之间的孔距为2-6mm，优选4mm；所述气相喷孔42与所述固定孔10之间的孔距为20-30mm，优选24mm。优选地，所述气相通道沿着气体的流动方向横截面逐渐增大。优选地，所述气相喷孔为4-8个，优选为6个。优选地，所述旋流孔为3-7个，优选为5个。优选地，所述雾化喷嘴还包括安装端座，所述安装端座用于与所述内喷嘴和外喷嘴以可拆卸方式连接，所述安装端座具有与所述液相通道连通的第一通孔和与所述气相通道连通的多个第二通孔，所述第一通孔和所述多个第二通孔之间不连通。所述第一通孔沿中心轴设置，所述多个第二通孔均与所述第一通孔平行设置，所述多个第二通孔之间不连通。所述内喷嘴通过内连接件与所述安装端座可拆卸连接，所述内喷嘴与所述内连接件之间通过设置密封垫密封接触连接，所述内连接件具有与所述第一通孔和所述液相通孔连通的第三通孔；所述内连接件未与所述安装端座连接的部分的外壁与所述内喷嘴的外壁一起与所述外喷嘴的内壁界定出所述气相通道。所述安装端座为圆柱形。所述外喷嘴为具有所述头部端面的中空腔体，所述中空腔体由两个直径不同的中空圆柱体构成，其中，直径小的圆柱体的外部设有螺纹用于与所述安装端座的内壁通过螺纹连接；直径大的圆柱体的直径与所述安装端座相同。所述内连接件由两部分构成，第一部分为外部具有螺纹的中空圆柱体，第二部分为中空腔体，所述中空圆柱体的通道和所述中空腔体的通道构成了所述第三通孔；所述第一部分与所述安装端座的第一通孔通过螺纹连接；所述第二部分的直径大于所述第一部分的直接而小于所述外喷嘴的所述直径小的圆柱体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定床多相雾化喷嘴，其特征在于，包括旋流器(1)、内喷嘴(2)和外喷嘴(4)；所述旋流器(1)、内喷嘴(2)和外喷嘴(4)依次同轴设置；所述旋流器(1)套装于所述内喷嘴(2)内，所述内喷嘴(2)套装于所述外喷嘴(4)内；所述旋流器(1)的头部(111)设置有多个第一旋流槽(11)；所述旋流器(1)的外壁与所述内喷嘴(2)的内壁界定出一个液相通道(8)；所述内喷嘴(2)的头部设置有液相喷孔(21)；所述液相通道(8)通过所述多个第一旋流槽(11)与所述液相喷孔(21)相连通；所述外喷嘴(4)的头部端面(43)的面积为所述内喷嘴(2)的最大横截面处横截面积的1.5‑5倍，优选为3‑5倍；所述外喷嘴(4)的头部端面(43)的中部设有用于固定所述内喷嘴(2)头部的固定孔(10)；所述内喷嘴(2)的外壁与所述外喷嘴(4)的内壁界定出一个气相通道(6)；所述外喷嘴(4)的头部端面(43)上环绕所述固定孔(10)设置有多个旋流孔(41)，所述气相通道(6)与所述旋流孔(41)相连通；在所述外喷嘴(4)的头部端面(43)上、在所述旋流孔(41)的外侧环绕所述固定孔(10)还设置有多个气相喷孔(42)，所述多个气相喷孔(42)与所述气相通道(6)相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种固定床多相雾化喷嘴，其特征在于，包括旋流器(1)、内喷
嘴(2)和外喷嘴(4)；所述旋流器(1)、内喷嘴(2)和外喷嘴(4)依
次同轴设置；所述旋流器(1)套装于所述内喷嘴(2)内，所述内喷嘴
(2)套装于所述外喷嘴(4)内；
所述旋流器(1)的头部(111)设置有多个第一旋流槽(11)；
所述旋流器(1)的外壁与所述内喷嘴(2)的内壁界定出一个液相
通道(8)；
所述内喷嘴(2)的头部设置有液相喷孔(21)；
所述液相通道(8)通过所述多个第一旋流槽(11)与所述液相喷孔
(21)相连通；
所述外喷嘴(4)的头部端面(43)的面积为所述内喷嘴(2)的最
大横截面处横截面积的1.5-5倍，优选为3-5倍；
所述外喷嘴(4)的头部端面(43)的中部设有用于固定所述内喷嘴
(2)头部的固定孔(10)；
所述内喷嘴(2)的外壁与所述外喷嘴(4)的内壁界定出一个气相
通道(6)；
所述外喷嘴(4)的头部端面(43)上环绕所述固定孔(10)设置有
多个旋流孔(41)，所述气相通道(6)与所述旋流孔(41)相连通；
在所述外喷嘴(4)的头部端面(43)上、在所述旋流孔(41)的外
侧环绕所述固定孔(10)还设置有多个气相喷孔(42)，所述多个气相喷
孔(42)与所述气相通道(6)相连通。
2.根据权利要求1所述的雾化喷嘴，其特征在于，所述固定孔(10)
设置于所述外喷嘴(4)的头部端面(43)的中心位置，所述旋流孔(41)
为与所述固定孔(10)的中心轴线成30-45°角度的孔。
3.根据权利要求1所述的雾化喷嘴，其特征在于，所述固定孔(10)
设置于所述外喷嘴(4)的头部端面(43)的中心位置，所述气相喷孔(42)

\t为与所述固定孔(10)的中心轴线成45-60°角度的孔。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的雾化喷嘴，其特征在于，在
所述外喷嘴(4)的头部端面(43)上，所述旋流孔(41)与所述固定孔
(10)之间的孔距为2-6mm，优选4mm；所述气相喷孔(42)与所述固
定孔(10)之间的孔距为20-30mm，优选24mm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的雾化喷嘴，其特征在于，所
述气相通道(6)沿着气体的流动方向横截面逐渐增大。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的雾化喷嘴，其特征在于，所
述气相喷孔(42)为4-8个，优选为6个。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的雾化喷嘴，其特征在于，所
述旋流孔(41)为3-7个，优选为5个。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的雾化喷嘴，其特征在于，
所述雾化喷嘴还包括安装端座(9)，所述安装端座(9)用于与所述
内喷嘴(2)和外喷嘴(4)以可拆卸方式连接，所述安装端座(9)具有
与所述液相通道(8)连通的第一通孔(91)和与所述气相通道(6)连
通的多个第二通孔(92)，所述第一通孔(91)和所述多个第二通孔(92)
之间不连通。
9.根据权利要求8所述的雾化喷嘴，其特征在于，所述第一通孔(91)
沿中心轴设置，所述多个第二通孔(92)均与所述第一通孔(91)平行
设置，所述多个第二通孔(92)之间不连通。
10.根据权利要求8或9所述的雾化喷嘴，其特征在于，所述内喷
嘴(2)通过内连接件(3)与所述安装端座(9)可拆卸连接，所述内喷
嘴(3)与所述内连接件(3)之间通过设置密封垫(5)密封接触连接，
所述内连接件(3)具有与所述第一通孔(91)和所述液相通孔(8)连
通的第三通孔(31)；所述内连接件(3)未与所述安装端座(9)连接的
部分的外壁与所述内喷嘴(2)的外壁一起与所述外喷嘴(4)的内壁界
定出所述气相通道(6)。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的雾化喷嘴，其特征在于，
所述安装端座(9)为圆柱形。
12.根据权利要求11所述的雾化喷嘴，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄壮，匡建平，罗春桃，梁健，雍晓静，张世程，魏旭礼，王峰，张伟，江永军，苏慧，王亮，杜正平，梁吉宝，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，神华宁夏煤业集团有限责任公司，中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11