一种重油催化裂化进料雾化喷嘴制造技术

本发明专利技术公开了一种重油催化裂化进料雾化喷嘴，所述雾化喷嘴包括依次连通且同轴设置的蒸汽腔、预混腔、文丘里管和喷口，所述蒸汽腔与雾化蒸汽入口相连通，所述蒸汽腔与预混腔之间设有固定板，所述固定板上开设有若干通孔，所述通孔上固定连接有布气管，所述预混腔外侧设置有切向的原料油入口，所述预混腔内沿轴线方向上设置有螺旋板，所述布气管贯穿所述螺旋板，所述布气管中的至少两根延伸至所述文丘里管的扩径段末端。本发明专利技术提供重油催化裂化进料雾化喷嘴，该喷嘴能实现对重油的多级雾化，有效的消除大直径液滴，同时从喷嘴喷出的得油雾滴尺寸分布得到明显改善，继而改善得油与催化剂的接触，优化催化裂化的产品分布。优化催化裂化的产品分布。优化催化裂化的产品分布。

【技术实现步骤摘要】
一种重油催化裂化进料雾化喷嘴


[0001]本专利技术属于催化裂化装置
，具体涉及一种重油催化裂化进料雾化喷嘴。

技术介绍

[0002]原料油进料雾化喷嘴是石油炼制领域催化裂化装置的一个重要设备，其作用是：将原料油破碎、雾化为大量的细小液滴，雾化后的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。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。雾化良好的原料与高温催化剂接触，能够使得原料油迅速汽化，减少“湿催化剂”(未汽化油粘附在催化剂表面)的形成，改善产品分布，降低催化裂化反再系统中的结焦现象，带来可观的经济效益。
[0003]目前，催化裂化进料喷嘴大体分为以下几类：1.喉管式雾化喷嘴，其利用收缩
‑
扩张型喉道提高气体和液体的相对速度，依靠气液两相的速度差实现原料的雾化；2.靶式喷嘴，其原料在高压作用下垂直撞击金属靶，再与横向气流作用进行第一次雾化，形成气液两相流，后在喷嘴出口处加速，实现二次雾化，该喷嘴的雾化效果较好，但是需要较高的进料压力和较多的雾化介质，能耗较高，设备及运行成本较高；3.旋流式喷嘴，气液混合物在气液两相旋流器中快速回旋作用，实现一次雾化，后在喷嘴喷口处实现二次雾化；4.气泡雾化喷嘴，高压雾化蒸汽经多个小孔注入流动的原料油中，使原料中含有大量的气泡，形成均匀的气泡流，用气泡作为动力，利用气泡的产生、运动、变形直到从喷嘴出口喷出、气泡爆破，从而实现原料的雾化。以上各类喷嘴存在雾化粒径较大、喷出速度大、雾化不均匀、能耗高等问题。
[0004]专利201610537088.X公布了一种催化原料油预处理方法，其利用乳化管(孔道孔径为1
‑
60000nm)将乳化水分散到原料油中进行油包水型乳化，使所得乳化原料油中油滴的粒径小于50微米，后经喷嘴喷出，其可使原料油得到有效雾化，该方法简单，但该方法中增加了乳化水的使用，继而增加了进入提升管反应器中的水含量，会造成催化裂化催化剂的水热失活，不利于催化裂化反应。且该专利增加了原料油的预处理过程，增加了设备投资。
[0005]基于以上问题，本专利技术提出一种重油的进料雾化喷嘴，以解决现有喷嘴雾化粒径大、雾化不均匀、喷出速度大、能耗高等问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种重油催化裂化进料雾化喷嘴，该喷嘴能实现对原料油的多级雾化，有效的消除大直径液滴，同时从喷嘴喷出的原料油雾滴尺寸分布得到明显改善，继而改善原料油与催化剂的接触，优化催化裂化的产品分布。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种重油催化裂化进料雾化喷嘴，所述雾化喷嘴包括依次连通且同轴设置的蒸汽腔、预混腔、文丘里管和喷口，所述蒸汽腔与雾化蒸汽入口相连通，所述蒸汽腔与预混腔之间设有固定板，所述固定板上开设有若干通孔，所述通孔上固定连接有布气管，所述预混腔
外侧设置有切向的原料油入口，所述预混腔内沿轴线方向上设置有螺旋板，所述布气管贯穿所述螺旋板，所述布气管中的至少两根延伸至所述文丘里管的扩径段末端。
[0009]优选的，所述螺旋板与预混腔轴线之间的夹角设置为β，且β＝5
°‑
60
°
。
[0010]优选的，所述文丘里管由从右至左依次由缩径段、直管段和扩径段组成，所述扩径段和缩径段的锥度为4
°‑
15
°
。
[0011]优选的，所述原料油入口为圆形或矩形，所述原料油入口与预混腔轴线的夹角设置为α，且α＝30
°‑
90
°
。
[0012]优选的，所述螺旋板的起始位置设置在所述原料油入口的前端，终止位置设置于所述布气管远离所述固定板的一端；所述螺旋板的旋转方向与原料油进入预混腔后流向所述文丘里管的方向一致，所述螺旋板上设有若干平衡孔。
[0013]优选的，所述布气管为微孔管，所述微孔管的孔径为100
‑
1000μm，所述微孔管的管壁厚度为5
‑
20mm。
[0014]优选的，所述喷口与扩径段之间的空腔形成再混室。
[0015]本专利技术还保护一种所述重油催化裂化进料雾化喷嘴在重油催化裂化中的应用。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0017](1)本专利技术提供的重油催化裂化进料雾化喷嘴，在预混腔内通过布气管、螺旋板的设置，使得微纳米气泡快速均匀地分散到原料油中，原料油与雾化蒸汽快速均匀混合，均匀分散有雾化蒸汽的气液混合物进入文丘里管的缩径段、直管段和扩径段后，气液两相再次混合均匀，经再混室后从喷口喷出；布气管、螺旋板、文丘里管、再混室的综合作用使得喷嘴的雾化效果被大大增强，原料油的出雾粒径(索泰尔平均粒径和质量中位径)达30μm左右。
[0018](2)本专利技术提供的重油催化裂化进料雾化喷嘴，通过切向原料油入口以及螺旋板的设置使得原料油螺旋进入预混腔中，原料油受到自身表面张力和外力的作用，当原料油流速达到一定值时，原料油受到的外力大于表面张力，使得螺旋板以及原料油主体周边被抛出大量液滴，实现原料油的一次分散；通过布气管和螺旋板的设置使得微纳米级别的小气泡垂直射入原料油中，对原料油产生冲击，实现原料油的二次分散；均匀分散有小气泡的原料油进入缩径段，随着气泡流进入到缩径段中，气液两相速度增加，螺旋作用增加，在螺旋作用下原料油被展成薄膜，增大了原料油的表面积，实现原料油的三次分散；气液混合物继续向前流动，在直管段内，由于气液两相速度差，雾化蒸汽对原料油产生强烈的撕裂与剪切作用，实现原料油的四次分散。与此同时，气液混合物经过直管段时，雾化蒸汽被压缩，当雾化蒸汽从直管段流入扩径段时，雾化蒸汽体积膨胀，挤压原料油，再次增加了雾化蒸汽对原料油的分散作用；气液混合物自扩径段流出后进入再混室掺混，气液混合物掺混均匀后经喷口喷出喷嘴，由于喷嘴外部环境压力低于喷嘴内部压力，小气泡雾化蒸汽在喷嘴的喷口处快速膨胀破裂将原料油破碎成液滴，实现原料油的五次分散，原料油被雾化。同时由于延伸至整个文丘里管的缩径段、直管段和扩径段的布气管持续进气，加速了缩径段内的气液混合速率，使原料油分散更均匀。原料油经过五次分散混合，原料油的雾滴尺寸分布得到明显改善，继而改善了原料油与催化剂的接触，优化催化裂化的产品分布。
[0019](3)本专利技术提供的重油催化裂化进料雾化喷嘴，原料油经原料油入口和螺旋板进入预混腔中，雾化蒸汽经过布气管进入预混腔中，螺旋板的设置使得原料油沿着直段做切向运动，并与布气管出来的雾化蒸汽方向垂直，原料油对雾化蒸汽的垂直切割作用促进微
纳米小气泡的形成，继而使得雾化蒸汽均匀快速分散在原料油中；与此同时，螺旋板的设置，增长了气液混合物在预混腔中的运动轨迹，继而增加了气液混合物在预混腔中的停留时间，有利于雾化蒸汽和原料油在预混腔中的充分混合，而且螺旋板的设置增加了气液混合物之间的扰动，有利于雾化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重油催化裂化进料雾化喷嘴，其特征在于，所述雾化喷嘴包括依次连通且同轴设置的蒸汽腔(13)、预混腔(8)、文丘里管(3)和喷口(1)，所述蒸汽腔(13)与雾化蒸汽入口(12)相连通，所述蒸汽腔(13)与预混腔(8)之间设有固定板(10)，所述固定板(10)上开设有若干通孔，所述通孔上固定连接有布气管(7)，所述预混腔(8)外侧设置有切向的原料油入口(9)，所述预混腔(8)内沿轴线方向上设置有螺旋板(11)，所述布气管(7)贯穿所述螺旋板(11)，所述布气管(7)中的至少两根延伸至所述文丘里管(3)的扩径段(4)末端。2.根据权利要求1所述的一种重油催化裂化进料雾化喷嘴，其特征在于，所述螺旋板(11)与预混腔(8)轴线之间的夹角设置为β，且β＝5
°‑
60
°
。3.根据权利要求1所述的一种重油催化裂化进料雾化喷嘴，其特征在于，所述文丘里管(3)由从右至左依次由缩径段(6)、直管段(5)和扩径段(4)组成，所述扩径段(4)和缩径段(6)的锥度为4
°‑
15
°
。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国智，王松江，崔凌云，张振千，刘璐，付春龙，孔令胜，王长岭，夏金法，
申请(专利权)人：中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：