催化裂化进料雾化喷嘴制造技术

本发明专利技术涉及一种催化裂化进料雾化喷嘴，适用于炼油厂的催化裂化装置上。它由一级雾化蒸汽进口，原料进口，外壳体，螺旋雾化蒸汽生成器，蒸汽螺旋分布槽，缓冲汽液混合雾化腔，转入二级雾化的喷嘴，二级雾化区壳体，二级蒸汽进口，二级蒸汽螺旋生成器，蒸汽螺旋分布槽，喷头，喷出口，防磨损保护装置等组成。本发明专利技术的优点在于：雾化颗粒均细，平均粒径小，３－４倍于平均粒径的大颗粒少，操作弹性好。喷雾形状更适合于提升管反应器的分布要求，压降低，蒸汽用量小，耐磨损，确保长周期运行。重要的一点是可以改善产品分布，提高总液收，提高轻质产品的收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油炼制
，具体涉及一种用于炼油厂催化裂化装置的进料雾化喷嘴。
技术介绍
催化裂化进料雾化喷嘴的作用是将催化裂化装置的原料(重油或渣油、油浆、回炼油或是其混合物)，在雾化蒸汽的辅助下，雾化为微细的小颗粒喷入提升管反应器，使原料在与催化剂接触时完成汽化并进行裂化反应。这是一个传质传热的过程，所以雾化颗粒越细越小，粒径分布越窄，越容易完成这一过程。随着炼油工艺的发展，为适应“三快”即“快速反应、快速分离、快速引出”工艺的要求。对雾化喷嘴的要求也越来越高，即雾化颗粒越细越小，粒径分布尽可能的窄；而且要求喷出速度要尽可能的低，从而减少雾化射流对催化剂的破碎，减少雾化射流带来的震动，达到降低催化剂损耗的目的。还必须保证喷嘴磨损要小，保证长周期(以前为一年半为一周期，现在要求为三年)安全运行的要求。进入上世纪九十年代后，国外的石油公司加大了对于进料喷嘴的研究力度，Mobil和Kellog公司于1990年开始进料新型进料雾化喷嘴的开发研究工作，于1994年开发一种新型进料喷嘴Atomax；UOP公司于1995年开发出一种新型进料喷嘴Optimix；这些喷嘴在其混合腔采用了各自不同的蒸汽分布结构和不同的喷口形式，其雾化平均粒径在60μm左右；Shell公司于1998年开发出一种新型进料喷嘴，并在中国申请了专利技术专利98192423.3，这种喷嘴是一种外混式的进料喷嘴，在这种喷嘴内蒸汽与原料油在喷口处混合，利用蒸汽的高速带动原料油从喷口喷出；上述的喷嘴可以产生催化工艺所需的扁平扇形的喷雾射流，成为新一代雾化进料喷嘴。现在国内的同类产品，雾化平均粒径多为(60μm-80μm)，极少的能做到(40μm-50μm)。由于极大的汽液两相速度差，从而达到撕裂和破碎液体的效果，所以汽相的速度极大，有些以达到甚或超过音速，能耗大，震动大，波动大。如果达不到这一速度，喷嘴即不能达到雾化效果，且效果急剧下降，这势必影响操作弹性，同时由于速度大对催化剂的破碎很严重，影响单剂耗的指标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：1)提供一种能够产生超细雾化颗粒的雾化喷嘴；2)适当降低喷出口速度，从而减少对催化剂的破碎；3)设计出口保护装置，减少甚至避免喷出口的磨损；4)广角多层雾化进料更适于提升管反应器的反应要求。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种催化裂化进料雾化喷嘴，包括一级雾化区的一级雾化蒸汽进口、原料进口、-->外壳、螺旋雾化蒸汽生成器、蒸汽螺旋槽、缓冲汽液混合雾化腔、转入二级雾化区的二级雾化喷嘴、二级雾化区壳体、二级蒸汽进口、二级蒸汽螺旋生成器、蒸汽螺旋槽、喷头、喷出口、防磨损保护装置等组成。螺旋雾化蒸汽生成器的前部为以螺旋升角γ和导程L分布的狭蒸汽螺旋槽，它可以是连续的也可以是分段的。蒸汽螺旋槽可以是单头的，也可以是多头的。螺旋雾化蒸汽生成器的圆管段上，沿轴线方向可分布(1-5)多段狭细蒸汽螺旋槽。狭细蒸汽螺旋槽螺旋升角γ＝(5°-60°)。狭细蒸汽螺旋槽导程L＝(0.1D-8D)。D为螺旋雾化蒸汽生成器芯管直径。狭细蒸汽螺旋槽槽宽为：(0.5mm-10mm)。狭细蒸汽螺旋槽的面积之和与螺旋雾化蒸汽生成器芯管截面积比在(5％-50％)之间。螺旋雾化蒸汽生成器顶部垂直于轴线的平面上开有(2-30)个微细孔。螺旋雾化蒸汽生成器顶部的微细孔的轴线与螺旋雾化蒸汽生成器的轴线平行。螺旋雾化蒸汽生成器的顶部的微细孔的直径d＝(0.2mm-5mm)。螺旋雾化蒸汽生成器芯管与的一级雾化外管3直径比为(10％-80％)之间。转入二级雾化的喷嘴为与二级雾化区外管轴线成角度α的多个斜窄槽，α＝(5°-80°)。转入二级雾化的喷嘴可以是(2-20)个沿二级雾化区外管8轴线分布斜窄槽，斜窄槽宽度为(0.5mm-10mm)。转入二级雾化的喷嘴的斜窄槽面积之和与一级雾化外管截面积之比为(10％-90％)。螺旋雾化蒸汽生成器的前部为以螺旋升角β和导程M分布的狭细螺旋槽，它可以是连续的也可以是分段的。螺旋槽可以是单头的，也可以是多头的。螺旋雾化蒸汽生成器的圆管段上，沿轴线方向可以分布(1-5)多段狭细蒸汽螺旋槽。狭细蒸汽螺旋槽螺旋升角β＝(5°-60°)。狭细蒸汽螺旋槽其导程M＝(0.1B-8B)。B为二级蒸汽螺旋生成器芯管直径。狭细蒸汽螺旋槽的槽宽为：(0.5mm-10mm)。狭细蒸汽螺旋槽的面积之和与二级蒸汽螺旋生成器芯管截面积比在(5％-50％)之间。螺旋雾化蒸汽生成器的顶部垂直于轴线的平面上开有(2-30)个微细孔。螺旋雾化蒸汽生成器的顶部的微细孔的轴线与螺旋雾化蒸汽生成器的轴线平行。螺旋雾化蒸汽生成器的顶部的微细孔的直径d＝(0.2mm-5mm)。二级螺旋雾化蒸汽生成器芯管与二级雾化区外管8的直径比为(10％-80％)之间。螺旋雾化蒸汽生成器顶部与喷出口之间的距离为(0-5)倍于二级雾化区外管的直径。-->喷头可以是球形的，也可以是椭球形的，也可以是方形的。喷出口可以是2n个，n为正整数如1，2，3……。喷出口形状为三角形的，或扇形的。喷出口为狭长的，长宽比为(3-10)。喷出口的顶角为(20°-150°)，宽度为δ＝(1mm-10mm)。喷出口为呈一定角度排列的，角度为(5°-30°)。喷出口顶角中心线与二级雾化区外管的轴线之间的夹角为(0°-30°)。原料进口与一级雾化外管之间的夹角为(10°-150°)。一级雾化外管与缓冲汽液混合雾化腔之间的夹角为(30°-150°)。缓冲汽液混合雾化腔与二级雾化区外管之间的直径比为(10％-80％)之间。防磨损保护装置在水平剖面上为梯形。防磨损保护装置在垂直剖面上为梯形。防磨损保护装置水平面顶角为(30°-165°)。防磨损保护装置垂直面顶角为(10°-45°)。防磨损保护装置与喷出口12之间的距离为：(0.5-10)倍的喷出口壁厚。本专利技术提供的是一种新型的多段多次雾化的内混式雾化喷嘴，在其混合腔内部具有特殊的气体分配器，通过这种气体分配器，气、液两相在混合腔中以较好的方式接触、破碎，能够合理地利用雾化蒸汽的能量，蒸汽不必具有很大的速度，蒸汽经过这种特殊设计的分布器时产生很小的压降，就可以在喷嘴混合腔内部形成匀细的汽液两相流，汽相以小气泡的形式存在于液相之中；在混合腔中形成的匀细的汽液两相流；在喷嘴的喷出段具有数个狭长的喷口。通过喷口加速喷出，汽液两相在很小的区域产生非常大的剪切，使液滴更细小；同时由于喷出口后的泄压，气液两相流内气泡体积迅速膨胀(爆破)，进一步细化了液滴的粒径。并且这种喷嘴运行平稳，不会产生脉动。由于特殊的气体分配器，可以降低蒸汽用量，使得蒸汽用量根据不同的工况在(0.1％-5％)WT内变化.由于喷口处设计有独特防磨损装置，从而保证了长周期运行的要求(三年)，并且由于出口形状使得射流形状更能符合提升管反应器的要求，达到快速反应的效果。减少二次反应，降低干气和焦炭产率，最终实现提高总液收的的目的，而且使得其中高附加值的轻组分产率提高，具有良好的经济价值。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2、图3为本专利技术的螺旋雾化蒸汽生成器5的结构示意图；图4为本专利技术的螺旋雾化蒸汽生成器5顶部微细孔排列示意图；图5、图6为本专利技术的二级蒸汽螺旋生成器10的结构示意图；图7为本专利技术的二级螺旋雾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化裂化进料雾化喷嘴，包括一级雾化区和二级雾化区，其特征在于：所述的一级雾化区以螺旋雾化蒸汽生成器（５）为主体结构，螺旋雾化蒸汽生成器（５）的外层包有一级雾化外管（３），螺旋雾化蒸汽生成器（５）的后端连接一级雾化蒸汽进口（１），侧面有原料进口（２），螺旋雾化蒸汽生成器（５）的前部分布有蒸汽螺旋槽（４）；一级雾化区和二级雾化区共用缓冲汽液混合雾化腔（６），缓冲汽液混合雾化腔（６）中有二级雾化的喷嘴（７），二级雾化区以二级蒸汽螺旋生成器（１０）为主体结构，二级蒸汽螺旋生成器（１０）的外层包有二级雾化外管（８），二级蒸汽螺旋生成器（１０）的前部分布有蒸汽螺旋槽（９），二级雾化区前部、缓冲汽液混合雾化腔（６）的前端有二级蒸汽进口（１４），二级雾化外管（８）的末端连接有喷头（１１）和喷出口（１２），尾端装有防磨损保护装置（１５）。

【技术特征摘要】
1.一种催化裂化进料雾化喷嘴，包括一级雾化区和二级雾化区，其特征在于：所述的一级雾化区以螺旋雾化蒸汽生成器(5)为主体结构，螺旋雾化蒸汽生成器(5)的外层包有一级雾化外管(3)，螺旋雾化蒸汽生成器(5)的后端连接一级雾化蒸汽进口(1)，侧面有原料进口(2)，螺旋雾化蒸汽生成器(5)的前部分布有蒸汽螺旋槽(4)；一级雾化区和二级雾化区共用缓冲汽液混合雾化腔(6)，缓冲汽液混合雾化腔(6)中有二级雾化的喷嘴(7)，二级雾化区以二级蒸汽螺旋生成器(10)为主体结构，二级蒸汽螺旋生成器(10)的外层包有二级雾化外管(8)，二级蒸汽螺旋生成器(10)的前部分布有蒸汽螺旋槽(9)，二级雾化区前部、缓冲汽液混合雾化腔(6)的前端有二级蒸汽进口(14)，二级雾化外管(8)的末端连接有喷头(11)和喷出口(12)，尾端装有防磨损保护装置(15)。2.根据权利要求1所述的催化裂化进料雾化喷嘴，其特征在于：所述螺旋雾化蒸汽生成器(5)的前部为以螺旋升角γ和导程L分布有狭细的蒸汽螺旋槽(4)，该螺旋升角γ＝(5°-60°)，导程L＝(0.1D-8D)，D为螺旋雾化蒸汽生成器(5)芯管的直径；蒸汽螺旋槽(4)的槽宽为0.5mm-10mm；该狭细的蒸汽螺旋槽(4)可以是连续的也可以是分段的；该狭细的蒸汽螺旋槽(4)可以是单头的，也可以是多头的；可在螺旋雾化蒸汽生成器(5)的圆管段上，沿轴线方向可以分布1—5段狭细蒸汽螺旋槽(4)。3.根据权利要求1所述的催化裂化进料雾化喷嘴，其特征在于：螺旋雾化蒸汽生成器(5)顶部有多个微细孔，与狭细的蒸汽螺旋槽(4)组成雾化蒸汽的组合分布；螺旋雾化蒸汽生成器(5)顶部、垂直于轴线的平面上开有多个微细孔；螺旋雾化蒸汽生成器(5)顶部微细孔的轴线与螺旋雾化蒸汽生成器(5)的轴线平行；螺旋雾化蒸汽生成器(5)顶部微细孔的直径d＝(0.2mm-5mm)。狭细的蒸汽螺旋槽(4)的面积之和与螺旋雾化蒸汽生成器(5)的芯管截面积之比在(5％-50％)之间；螺旋雾化蒸汽生成器(5)之芯管与一级雾化外管(3)的直径比在(10％-80％)之间；螺旋雾化蒸汽生成器(5)的顶端与二级雾化区外管(8)之间的距离为(0-5)倍二级雾化区外管(8)的直径。4.根据权利要求1所述的催化裂化进料雾化喷嘴，其特征在于：所述的二级雾化喷嘴(7)为与二级雾化区外管(8)轴线成角度α的多个斜窄槽，二级雾化的喷嘴(7)可以是(2-20)个沿二级雾化区外管(8)轴线分布斜窄槽，二级雾化的喷嘴(7)的斜角α＝(5°-80°)，转入二级雾化的喷嘴(7)的斜窄槽宽度为(0.5mm-10mm)，转入二级雾化的喷嘴(7)的斜窄槽面积之和与一级雾化外管(3)的截面积之比为(10％-90％)。5.根据权利要求1所述的催化裂化进料雾化...

【专利技术属性】
技术研发人员：马同波，
申请(专利权)人：马同波，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]