CN202705312U - 一种重油雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种重油雾化喷嘴，其中，所述重油雾化喷嘴包括喷射管和套管，沿着所述喷射管内的物流流向，所述喷射管依次包括混合段、输送段和喷头，所述混合段的内径大于所述输送段的内径，所述输送段和所述喷头容纳在所述套管内，并且所述套管的内壁与所述输送段和所述喷头的外壁之间具有间隙，所述混合段设置有蒸汽入口和重油入口，所述喷头的侧部和顶部均设置有开口，所述套管的侧部设置有蒸汽入口，所述套管的顶部设置有喷嘴开口。根据本实用新型的所述重油雾化喷嘴，不仅能够防止重油的温度升高而发生结焦，而且还能够改善重油雾化效果。

Description

一种重油雾化喷嘴

技术领域

本实用新型涉及一种重油雾化喷嘴。

背景技术

在炼油设备中，进料喷嘴的作用是将装置的原料油雾化成细小的液滴喷入反应器，与固体颗粒热载体相接触，升温并发生反应。喷嘴雾化效果的好坏直接影响着重油裂解效果，针对工业装置重油雾化喷嘴已开发出各种结构型式的喷嘴。工业催化裂化装置的喷嘴在装置上不深入催化剂床层内，而这些喷嘴在设计成进行重油加工量为2-10kg/h时的结构，进行中型装置实验时，由于实验装置较小的缘故，重油喷嘴一般从装置底部伸进床层与高温催化剂接触，而非将喷嘴装在装置的侧壁上，避免重油喷到反应器器壁上。在中型连续装置内，喷嘴伸进反应器床层有一段距离，由于重油粘度高，重油在蒸汽夹带流动时，部分重油贴壁流动，长时间下去由于喷嘴外壁接触高温催化剂易造成重油温度升高发生结焦现象，进而堵塞喷嘴，导致装置无法运转下去。在重油中型实验装置内，尤其在加工高粘度劣质重油时，保证喷嘴不结焦堵塞显得尤其重要。对于需要将喷嘴伸进流化床床层的重油加工工艺，也要求对喷嘴入口段进行保护，以防止喷嘴与高温催化剂接触造成喷嘴内流体温度升高而结焦。因此，开发一种适合重油催化裂化/裂解的喷嘴具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有的重油雾化喷嘴容易造成结焦堵塞的缺陷，提供一种改进的重油雾化喷嘴。

本实用新型提供了一种重油雾化喷嘴，其中，所述重油雾化喷嘴包括喷射管和套管，沿着所述喷射管内的物流流向，所述喷射管依次包括混合段、输送段和喷头，所述混合段的内径大于所述输送段的内径，所述输送段和所述喷头容纳在所述套管内，并且所述套管的内壁与所述输送段和所述喷头的外壁之间具有间隙，所述混合段设置有蒸汽入口和重油入口，所述喷头的侧部和顶部均设置有开口，所述套管的侧部设置有蒸汽入口，所述套管的顶部设置有喷嘴开口。

优选地，所述喷射管还包括缩径段，所述缩径段设置在所述混合段和所述输送段之间。

优选地，所述混合段内设置有分散装置，所述分散装置将所述混合段分成两个相互连通的区域。所述分散装置优选为旋流喷头。对于所述旋流喷头，所述旋流喷头的中部优选设置有拉瓦尔孔，所述旋流喷头的侧部优选设置有螺旋凹槽。

更优选地，在所述混合段内，所述分散装置靠近所述输送段的一端。

在所述喷射管中，所述混合段的内径与所述输送段的内径之比优选为2-20：1。

对于所述喷头，沿着所述喷射管内的物流流向，所述喷头优选依次包括扩径区域和缩径区域，喷头侧部的开口优选设置在所述扩径区域的侧壁上。

更优选地，沿着所述喷射管内的物流流向，所述扩径区域的高度占所述喷头的总高度的30-60%。

更优选地，沿着所述喷射管内的物流流向，所述套管的顶部为缩径段，而且所述缩径区域的侧壁与所述套管的顶部的侧壁平行。

根据本实用新型的所述重油雾化喷嘴，在使用的过程中，通过套管侧部的蒸汽入口注入的蒸汽可以对喷射管的输送段和喷头内的重油起保护作用，从而能够防止重油温度升高而发生结焦。

而且，根据本实用新型的所述重油雾化喷嘴能够改善重油雾化效果，使得喷出的雾滴更加细小和均匀，其工作原理是：通过套管侧部的蒸汽入口注入的一部分蒸汽可以经由喷头侧部的开口进入喷头，对其中的油气混合物进行冲击，同时另一部分蒸汽在设置于套管顶部的喷嘴开口处对通过喷头顶部的开口喷出的油气混合物进行进一步冲击，使得重油的液滴经过两次冲击之后显著变小；而且，在所述喷射管内，蒸汽和重油的混合物由大直径的混合段进入小直径的输送段，使得蒸汽和重油的油气混合物的压力增大，接着油气混合物通过设置于套管顶部的喷嘴开口喷出，油气混合物的压力突然降低，体积突然膨胀，重油的液滴会发生破裂，从而产生细小且均匀的雾滴。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的重油雾化喷嘴的结构示意图；

图2是本实用新型的重油雾化喷嘴的一种优选实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型的重油雾化喷嘴的顶部的局部示意图。

附图标记说明

1喷射管     2套管       3分散装置     11混合段

12输送段    13喷头      14蒸汽入口    15重油入口

16开口      17开口      18缩径段      19扩径区域

20缩径区域  31拉瓦尔孔  32螺旋凹槽

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，“底部”、“顶部”和“侧部”均是基于喷射管内的物流流向而言的，其中，“底部”是指沿着喷射管内的物流流向的上游的端部，“顶部”是指沿着喷射管内的物流流向的下游的端部，“侧部”是指顶部和底部之间的部分。

如图1和2所示，本实用新型的重油雾化喷嘴包括喷射管1和套管2，沿着所述喷射管1内的物流流向，所述喷射管1依次包括混合段11、输送段12和喷头13，所述混合段11的内径大于所述输送段12的内径，所述输送段12和所述喷头13容纳在所述套管2内，并且所述套管2的内壁与所述输送段12和所述喷头13的外壁之间具有间隙，所述混合段11设置有蒸汽入口14和重油入口15，所述喷头13的侧部设置有开口16，所述喷头13的顶部设置有开口17，所述套管2的侧部设置有蒸汽入口21，所述套管2的顶部设置有喷嘴开口22。

在所述重油雾化喷嘴中，通过使所述混合段11的内径大于所述输送段12的内径，使得来自所述混合段11的重油和蒸汽的油气混合物在进入所述输送段12之后，压力和流动速度会增大，从而能够促使油气混合物中的重油和蒸汽均匀混合。在优选情况下，所述混合段11的内径与所述输送段12的内径之比为2-20：1，更优选为2-10：1。

在所述重油雾化喷嘴中，对于所述混合段11和所述输送段12的连接，例如可以如图1所示，直接将所述混合段11与所述输送段12连接。然而，在这种情况下，所述混合段11与所述输送段12的连接处存在死角，重油在该死角处会发生聚集。因此，为了避免重油在混合段11内的聚集，优选地，如图2所示，在所述混合段11和所述输送段12之间设置缩径段18。所述缩径段18的高度（也即所述混合段11的顶部到所述输送段12的底部之间的距离）与所述混合段11的内径之比可以为1：0.1-10，优选为1：0.5-5。

当所述混合段11和所述输送段12之间设置有缩径段18时，所述套管的底端优选固定连接在所述缩径段18的外壁上，所述固定连接的方式例如可以为焊接。

在所述重油雾化喷嘴中，为了促使重油和蒸汽的油气混合物均匀混合，从而进一步改善雾化效果，所述混合段11内优选设置有分散装置3，所述分散装置3将所述混合段11分成两个相互连通的区域。在优选情况下，所述分散装置3旋流喷头。更优选地，所述旋流喷头的中部设置有拉瓦尔孔31，所述旋流喷头的侧部设置有螺旋凹槽32。所述旋流喷头的中部是指在所述旋流喷头中与所述喷射管1的中心轴线（沿着所述喷射管1内的物流流向）平行或重叠的中心轴线周围的部分。当所述旋流喷头的中部设置有拉瓦尔孔31且所述旋流喷头的侧部设置有螺旋凹槽32时，所述拉瓦尔孔31和所述螺旋凹槽32可有效地将液体重油形成液膜，通过蒸汽入口14注入的高速蒸汽可以将液膜撕裂成液柱和/或液滴，从而使重油与蒸汽均匀混合。在所述旋流喷头中，所述螺旋凹槽32的条数可以为2-6。所述拉瓦尔孔31的大小可以由重油的处理量决定。优选地，所述拉瓦尔孔31的最小孔径与所述混合段11的内径之比为1：5-100，更优选为1：10-50；所述拉瓦尔孔31的最大孔径与所述混合段11的内径之比为1：1.5-10，更优选为1：2-5。

进一步优选地，在所述混合段11内，所述分散装置3靠近所述输送段12的一端。更优选地，所述分散装置3到所述混合段11的底部的距离占所述混合段11的总高度（即所述混合段11从底部到顶部的距离）的50-80%。

在所述重油雾化喷嘴中，所述输送段12和喷头13容纳在所述套管2内。所述输送段12的外径与所述套管2的内径之比可以为1：1.1-2，优选为1：1.1-1.5。

如图1-3所示，对于所述喷头13，沿着所述喷射管1内的物流流向，所述喷头13优选依次包括扩径区域19和缩径区域20，喷头13侧部的开口16设置在所述扩径区域19的侧壁上。在这种情况下，来自所述输送段12的油气混合物先在所述扩径区域19内进行减压和降速，再在所述缩径区域20内进行加压和加速，可以提高重油与蒸汽的速度差，从而促使重油与蒸汽均匀混合和雾化。

为了进一步促使重油均匀雾化，喷头13侧部的开口16优选为多个，更优选为2-20个，进一步优选为3-15个。当喷头13侧部的开口16为多个时，喷头13侧部的开口16优选均匀分布在所述扩径区域19的侧壁的四周。所述扩径区域19的高度（即沿着所述喷射管1内的物流流向从所述扩径区域19的上游端到下游端之间的距离）优选占所述喷头13的总高度（即沿着所述喷射管1内的物流流向从所述喷头13的上游端到喷头13顶部的开口17之间的距离）的10-80%，更优选为30-60%。进一步地，如图3所示，所述扩径区域19的侧壁与水平方向的夹角β可以为1-45°，优选为10-45°。

如图3所示，沿着所述喷射管1内的物流流向，所述套管2的顶部优选为缩径段。该缩径段可以提高由蒸汽入口21注入的蒸汽流的速度，使得该蒸汽流以较高的速度冲击通过喷头13顶部的开口17喷出的油气混合物，从而能够进一步改善重油的雾化效果，并提高重油与蒸汽的混合均匀性。更进一步优选地，所述缩径区域20的侧壁与所述套管2的顶部的侧壁平行。所述套管2的顶部的缩径区域20的侧壁与水平方向的夹角α可以为10-70°，优选为20-70°，更优选为30-60°。

根据本实用新型的所述重油雾化喷嘴，在一种优选实施方式中，如图1所示，所述重油雾化喷嘴包括喷射管1和套管2，沿着所述喷射管1内的物流流向，所述喷射管1依次包括混合段11、输送段12和喷头13，所述混合段11的内径大于所述输送段12的内径。所述混合段11内设置有旋流喷头3，所述旋流喷头3的中部设置有拉瓦尔孔31，所述旋流喷头3的侧部设置有螺旋凹槽32，所述旋流喷头3靠近所述输送段12的一端。所述输送段12与所述混合段11直接连接，所述套管2的底端与所述混合段11的顶部的外壁焊接。所述混合段11设置有蒸汽入口14和重油入口15。所述输送段12和所述喷头13容纳在所述套管2内，并且所述套管2的内壁与所述输送段12和所述喷头13的外壁之间具有间隙。所述喷头13的侧部设置有开口16，所述喷头13的顶部设置有开口17。沿着所述喷射管1内的物流方向，所述喷头13依次包括扩径区域19和缩径区域20，喷头13侧部开口16设置在所述扩径区域17的侧壁上，所述套管2的顶部为缩径段。在该优选实施方式中，在所述重油雾化喷嘴使用的过程中，重油以较低的速度由重油入口15注入所述混合段11，蒸汽以较高的速度由蒸汽入口14注入所述混合段11，所述拉瓦尔孔31和所述螺旋凹槽32可有效地将重油形成液膜，高速蒸汽可以将液膜撕裂成液柱/液滴。接着，重油和蒸汽的油气混合物进入所述输送段12，由于输送段12的内径相对较小，油气混合物的压力和流速增大，使得液柱/液滴撕碎成细小的液滴。同时，通过蒸汽入口21注入蒸汽，蒸汽通过喷头侧部的开口16进入所述喷头13，对来自输送段12的油气混合物进行冲击；而且，来自输送段12的油气混合物通过依次经过扩径区域和缩径区域，能够提高重油与蒸汽的速度差，从而促使液柱/液滴进行破碎，使得重油与蒸汽均匀混合和雾化。然后，油气混合物通过喷头13顶部的开口17喷出，与由蒸汽入口21注入的蒸汽流汇集，并通过喷嘴开口22喷出。

在一种更优选实施方式中，如图2所示，所述重油雾化喷嘴还包括缩径段18，所述缩径段18设置在所述混合段11和所述输送段12之间；所述套管2的底端与所述缩径段18的外壁焊接。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种重油雾化喷嘴，其特征在于，所述重油雾化喷嘴包括喷射管（1）和套管（2），沿着所述喷射管（1）内的物流流向，所述喷射管（1）依次包括混合段（11）、输送段（12）和喷头（13），所述混合段（11）的内径大于所述输送段（12）的内径，所述输送段（12）和所述喷头（13）容纳在所述套管（2）内，并且所述套管（2）的内壁与所述输送段（12）和所述喷头（13）的外壁之间具有间隙，所述混合段（11）设置有蒸汽入口（14）和重油入口（15），所述喷头（13）的侧部设置有开口（16），所述喷头（13）的顶部设置有开口（17），所述套管（2）的侧部设置有蒸汽入口（21），所述套管（2）的顶部设置有喷嘴开口（22）。

2.根据权利要求1所述的重油雾化喷嘴，其特征在于，所述喷射管（1）还包括缩径段（18），所述缩径段（18）设置在所述混合段（11）和所述输送段（12）之间。

3.根据权利要求1或2所述的重油雾化喷嘴，其特征在于，所述混合段（11）内设置有分散装置（3），所述分散装置（3）将所述混合段（11）分成两个相互连通的区域。

4.根据权利要求3所述的重油雾化喷嘴，其特征在于，所述分散装置（3）为旋流喷头。

5.根据权利要求4所述的重油雾化喷嘴，其特征在于，所述旋流喷头的中部设置有拉瓦尔孔（31），所述旋流喷头的侧部设置有螺旋凹槽（32）。

6.根据权利要求3所述的重油雾化喷嘴，其特征在于，在所述混合段（11）内，所述分散装置（3）靠近所述输送段（12）的一端。

7.根据权利要求1或2所述的重油雾化喷嘴，其特征在于，所述混合段（11）的内径与所述输送段（12）的内径之比为2-20：1。

8.根据权利要求1或2所述的重油雾化喷嘴，其特征在于，沿着所述喷射管（1）内的物流流向，所述喷头（13）依次包括扩径区域（19）和缩径区域（20），喷头（13）侧部的开口（16）设置在所述扩径区域（19）的侧壁上。

9.根据权利要求8所述的重油雾化喷嘴，其特征在于，沿着所述喷射管（1）内的物流流向，所述扩径区域（19）的高度占所述喷头（13）的总高度的30-60%。

10.根据权利要求8所述的重油雾化喷嘴，其特征在于，沿着所述喷射管（1）内的物流流向，所述套管（2）的顶部为缩径段，而且所述缩径区域（20）的侧壁与所述套管（2）的顶部的侧壁平行。

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