一种气泡雾化进料喷嘴的制作方法

1.本实用新型属于石油化工加工设备配件领域，涉及一种气泡雾化进料喷嘴。


背景技术：

2.在重油催化裂化加工过程中，由于原料比重大，黏度高，雾化困难，进料喷嘴直接影响重油进料的雾化效果。雾化良好的原料进料和高温催化剂在提升管内接触，发生催化裂化反应，能减少反应过程中的生焦量和干气量，提高轻质油收率，改善产品分布，能给企业带来巨大的经济效益。
3.用于催化装置的进料喷嘴有几种：第一种是内部结构采用收缩-扩张形式，利用气液两相的速度差，达到强化原料雾化的目的。这些喷嘴在出口处节流，使雾化气体和原料加速，实现二次雾化；第二种喷嘴是在第一种喷嘴基础上改进，在喷嘴出口前补充二次雾化蒸汽，以消除边壁引起油滴长大的影响。第三种是采用蒸汽注入原料油中，利用喷嘴内的压力高于与提升管反应器内的压力，使原料中的气泡在差压作用下膨胀并发生爆裂，达到原料雾化的目的，然而，这些喷嘴在催化裂化装置应用时的不足之处是：因原料喷出速度大，造成催化剂磨损破碎，催化剂单耗增加，或导致流动不稳定，引起提升管反应器共振而发生提升管反应器晃动的情况；有的进料喷嘴所需进油压力高、雾化介质耗量大、能耗高；补充二次雾化蒸汽的形式造成进料系统复杂，投资和操作费用增加。由于我国催化裂化装置的原料性质变化大，要求喷嘴具有一定的调节范围，而这些喷嘴的调节范围有限，在催化裂化装置进料量变化范围大时，其雾化效果变化很大，影响了产品质量的稳定。
4.本实用新型的目的在于提供一种气泡雾化进料喷嘴，能够大范围调节原料的进料量，在原料性质和处理量发生较大改变时，仍能保持良好的雾化效果，能有效提高催化裂化装置的产品质量和轻质油收率，从而提高经济效益。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中所存在的问题，本实用新型公开了一种气泡雾化进料喷嘴，采用的技术方案是，由喷口、喷头、喷嘴筒体、蒸汽分布管、原料油入口管、收缩段、混合段以及扩张段等部件组成，其特征在于：所述喷嘴筒体与所述蒸汽分布管同心布置，原料油从所述喷嘴筒体右端的下侧壁进入，与所述喷嘴筒体轴线垂直布置；通过采用单蒸汽控制进料喷嘴的雾化效果，原料雾化粒径均匀，原料油与雾化蒸汽调节互不干扰，操作简单，使用维护方便。
6.作为本实用新型的一种优选方案，所述混合段与所述蒸汽分布管同心布置，所述蒸汽分布管穿过所述混合段的中心，所述蒸汽分布管的右端与所述喷嘴筒体右端的端面通过所述喷嘴筒体堵板焊接在一起，所述蒸汽分布管右端的端面设置有所述蒸汽入口接管法兰；蒸汽分布管通过左端与所述混合段固定连接，右端与喷嘴筒体堵板焊接固定，这样实现蒸汽分布管与喷嘴筒体之间的固定连接，给原料油在喷嘴筒体内流动留出空间。
7.作为本实用新型的一种优选方案，所述原料油入口管位于所述喷嘴筒体右端下侧
壁，所述原料油入口管的下端口圆周设置有所述原料油接管法兰；原料油经过原料油入口进入喷嘴筒体内部，原料油接管法兰可以根据需要进行对接安装，操作便捷。
8.作为本实用新型的一种优选方案，所述喷嘴筒体内从右端到左端依次设有所述收缩段、所述混合段和所述扩张段，所述收缩段的锥度角为10～40
°
，所述扩张段的锥度角为20～55
°
；原料油经原料进入口进入喷嘴筒体，经收缩段时，来自蒸汽分布管中部的蒸汽高速喷入原料油中，原料油中形成许多水蒸汽的油水蒸汽两相汽泡流，此汽泡流经收缩段和混合段后形成均匀稳定的汽泡流体，在扩张段汽泡逐渐变大，确保两相汽泡流的速度保持不变。
9.作为本实用新型的一种优选方案，所述蒸汽分布管左端为球形管结构，所述球形管结构上均匀开第一喷孔，所述第一喷孔的直径为0.5～4mm；通过在球形管结构的球面上均匀开设第一喷孔，可以有效加速原料油液的雾化。
10.作为本实用新型的一种优选方案，所述蒸汽分布管位于所述收缩段左端的上下侧壁分别开设第二喷孔，沿所述蒸汽分布管的圆周均布，所述第二喷孔的直径为0.5～4mm，所述第二喷孔与水平方向呈30～45
°
的倾斜角度排列；通过对第二喷孔的喷射方向进行倾斜设计，可以有效加速原料油在喷嘴筒体内向左流动。
11.作为本实用新型的一种优选方案，所述喷口形状为长条型开口，其宽度和长度的比例为3：8。
12.作为本实用新型的一种优选方案，所述喷口形状为双层长条型开口，其宽度和长度的比例为2：10。
13.本实用新型的有益效果：
14.1、采用汽泡雾化和混合压缩稳定相结合的雾化原理，使高粘度原料油在喷嘴筒体中形成均匀的汽泡状流体，经过混合压缩整流，充分混合，再喷入雾化蒸汽充分雾化后由喷口喷出，形成细小的液滴，并能按喷口的形式均匀分布，雾化粒度分布良好，且喷口的喷射速度较低(喷口处的速度《60m/s)，这样能有效防止原料油对催化剂的冲击，减小了催化剂的消耗；
15.2、采用多点小孔高速喷入蒸汽的进入方法，喷嘴能够适应原料油变化量较大的情况，当原料油处理量低时，加大蒸汽的用量，此时通过蒸汽分布管的小孔水蒸汽速度增大，以高速注入原料油中，形成较大的汽泡流，再由喷口喷出，水蒸汽泡会发生较大的爆裂，弥补了原料油减少导致雾化效果差的现象，使喷嘴能适应原料油大幅度的波动，不影响喷嘴的雾化效果。当原料油处理加大，减少蒸汽的用量，原料油中的汽泡流变小，维持原料油正常出口速度加上小直径气泡爆裂，仍能保持原料油的良好雾化，通过货调节雾化蒸汽的用量，使喷嘴能适应原料油大幅度的波动，不影响喷嘴的雾化效果；
16.3、当原料油喷嘴的处理量减少时，提高雾化蒸汽的用量，保持扩张段(14)尾部的压力与正常操作压力相同，就能保持同样的雾化效果；当处理量大于设计处理量时，可将蒸汽减小，同样保持扩张段尾部的压力与正常操作压力相同，原料油仍能取得良好的雾化效果；这样所述气泡雾化进料喷嘴能适应处理量在70～130％的范围操作，而不影响目的产品分布。
附图说明
17.图1为本实用新型的整体结构示意图；
18.图2为本实用新型的气泡雾化进料喷嘴单层喷口示意图；
19.图3为本实用新型的气泡雾化进料喷嘴爽层喷口示意图。
20.图中：1-喷口，2-喷头，3-第一喷孔，4-球形管结构，5-喷嘴筒体，6-第二喷孔，7-蒸汽分布管，8-喷嘴筒体堵板，9-蒸汽入口接管法兰，10-原料油入口管，11-原料油接管法兰，12-收缩段，13-混合段，14-扩张段。
具体实施方式
21.实施例1
22.如图1至图3所示，本实用新型所述的一种气泡雾化进料喷嘴，采用的技术方案是，包括喷口1、喷头2、第一喷孔3、球形管结构4、喷嘴筒体5、第二喷孔6、蒸汽分布管7、喷嘴筒体堵板8、蒸汽入口接管法兰9、原料油入口管10、收缩段12、混合段13以及扩张段14；所述喷嘴筒体5左端为所述喷头2，所述喷头2前端开设有所述喷口1，所述喷嘴筒体5内部掏空，从右到左依次开设有所述收缩段12、混合段13以及扩张段14，所述喷嘴筒体5的内部空腔还设置有所述蒸汽分布管7，所述蒸汽分布管7右端与所述喷嘴筒体5右端的端面通过所述喷嘴筒体堵板8焊接在一起，所述喷嘴筒体5右端的下侧壁开设有所述原料油入口管10，所述原料油入口管10的下端口圆周设置有所述原料油接管法兰11。
23.所述混合段13与所述蒸汽分布管7同心布置，所述蒸汽分布管7穿过所述混合段13的中心。
24.所述收缩段12的锥度角为10
°
，所述扩张段14的锥度角为20
°
。
25.所述蒸汽分布管7的左端为球形管结构4，所述球形管结构4上均匀开第一喷孔3，所述第一喷孔3的直径为0.5mm。
26.所述蒸汽分布管7位于所述收缩段12左端的上下侧壁分别开设第二喷孔6，沿所述蒸汽分布管7的圆周均布，所述第二喷孔6的直径为0.5mm，所述第二喷孔6与水平方向呈30
°
的倾斜角度排列。
27.所述喷口1形状为双层长条型开口，其宽度和长度的比例为2：10。
28.实施例2
29.所述喷嘴筒体5左端为所述喷头2，所述喷头2前端开设有所述喷口1，所述喷嘴筒体5内部掏空，从右到左依次开设有所述收缩段12、混合段13以及扩张段14，所述喷嘴筒体5的内部空腔还设置有所述蒸汽分布管7，所述蒸汽分布管7右端与所述喷嘴筒体5右端的端面通过所述喷嘴筒体堵板8焊接在一起，所述喷嘴筒体5右端的下侧壁开设有所述原料油入口管10，所述原料油入口管10的下端口圆周设置有所述原料油接管法兰11。
30.所述混合段13与所述蒸汽分布管7同心布置，所述蒸汽分布管7穿过所述混合段13的中心。
31.所述收缩段12的锥度角为30
°
，所述扩张段14的锥度角为35
°
。
32.所述蒸汽分布管7的左端为球形管结构4，所述球形管结构4上均匀开第一喷孔3，所述第一喷孔3的直径为2mm。
33.所述蒸汽分布管7位于所述收缩段12左端的上下侧壁分别开设第二喷孔6，沿所述
蒸汽分布管7的圆周均布，所述第二喷孔6的直径为2mm，所述第二喷孔6与水平方向呈35
°
的倾斜角度排列。
34.所述喷口1形状为单层长条型开口，其宽度和长度的比例为3：8。
35.实施例3
36.所述喷嘴筒体5左端为所述喷头2，所述喷头2前端开设有所述喷口1，所述喷嘴筒体5内部掏空，从右到左依次开设有所述收缩段12、混合段13以及扩张段14，所述喷嘴筒体5的内部空腔还设置有所述蒸汽分布管7，所述蒸汽分布管7右端与所述喷嘴筒体5右端的端面通过所述喷嘴筒体堵板8焊接在一起，所述喷嘴筒体5右端的下侧壁开设有所述原料油入口管10，所述原料油入口管10的下端口圆周设置有所述原料油接管法兰11。
37.所述混合段13与所述蒸汽分布管7同心布置，所述蒸汽分布管7穿过所述混合段13的中心。
38.所述收缩段12的锥度角为40
°
，所述扩张段14的锥度角为55
°
。
39.所述蒸汽分布管7的左端为球形管结构4，所述球形管结构4上均匀开第一喷孔3，所述第一喷孔3的直径为4mm。
40.所述蒸汽分布管7位于所述收缩段12左端的上下侧壁分别开设第二喷孔6，沿所述蒸汽分布管7的圆周均布，所述第二喷孔6的直径为4mm，所述第二喷孔6与水平方向呈45
°
的倾斜角度排列。
41.所述喷口1形状为双层长条型开口，其宽度和长度的比例为2：10。
42.本实用新型的工作原理：原料油经原料进入口管10进入喷嘴筒体5，经收缩段12时，来自蒸汽分布管中部的蒸汽高速喷入原料，原料油中形成许多水蒸汽的油水蒸汽两相汽泡流，此汽泡流经收缩段12和混合段13后形成均匀稳定的汽泡流体，在扩张段14内汽泡逐渐变大，维持两相气泡流的速度保持不变，由蒸汽分布管7前端的第一喷孔3流出的蒸汽高速喷入原料油中，进一步增大原料油中的汽泡直径和数量，并提高扩张段14前端的压力，当原料油和蒸汽的混合汽泡流体从喷嘴的喷口1喷出时，由于喷嘴内外的压差，使水蒸汽泡膨胀爆裂，原料油随之膨胀爆裂雾化。
43.上述虽然对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。