[发明专利]使流化床催化裂化的料油雾化的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体雾化的方法和装置，即与要求具有高过流量和低压力降的流化床催化裂化(FCC)过程一同使用的方法和装置。该方法包括形成热料油和分散气体例如蒸汽的两相流体混合物，将流体混合物分成两个独立的流，它们在压力下流经冲击混合区、剪切混合区，将两个流重新汇聚成单一流，流入一低压雾化区，在此发生雾化，形成雾化液滴的喷射。

背景技术

流体雾化是众所周知的技术，用于多种应用和工艺中，包括气溶胶喷射，施用杀虫剂和涂层，喷雾脱水，加湿、混合、空调，化学以及石油精炼工艺等。在许多应用中，加压流体(含或者不合雾化剂)被强制通过具有相对较小的孔口的雾化喷嘴，在孔口的下游侧发生雾化，雾化的程度由孔口尺寸、通过孔口的压力降、流体的密度、速度和表面张力等因素所决定。孔口尺寸越小，压力降越大，雾化程度就越高，液滴尺寸越小。

提高以高流速流动的相对粘稠的流体的雾化程度尤其具有挑战性，特别是对于可能用在流化床催化裂化工艺中的重石油原料。流化床催化裂化工艺广泛地应用于石油精炼工业，主要用于将高沸点石油转换成更具有价值的低沸点产品，包括汽油和中间馏出物例如煤油、喷气燃料、柴油和燃料油。

在流化床催化裂化过程中，经常将预热的原料与雾化增进流体例如蒸汽相混合以促进原料的雾化。雾化了的原料与向上流经一提升管的颗粒状的、热的裂化催化剂相接触，该提升管包括流化床催化裂化反应区。在反应区内，原料油滴的尺寸越小，就会导致更多的原料转换成有价值的产品，尤其是在流化床催化裂化原料中混合有重原料例如残油时。有时，不与上升的催化剂颗粒相接触的原料主要热裂化成甲烷和焦炭-一般是我们所不期望得到的产品。因此，已经有不断的努力去尝试发现更为经济可行的方法来降低雾化油的液滴尺寸，最好在通过喷雾器或喷嘴时不会产生不可接受的高压力降，并/或不会增加蒸汽或者其它雾化增进剂的用量。尝试这种努力的例子见于美国专利US5289976和US5173175，它们公开了一种原料尺寸的平均值，范围大约在400～1000微米。但是仍有必要对用于流化床催化裂化工艺的重原料油和用于其它工艺的其它流体进行更细的雾化。如果雾化的液滴尺寸能够降低到小于300微米的话，那么将是极为有利的。

发明内容

本发明的一个实施例包括一种液体雾化装置，该装置包括具有流体入口和流体出口的本体，并设计成限定一冲击混合区和一剪切混合区。这些区域位于入口和出口之间。流体入口包括一分离器，它能够将进入流分成至少两个流。冲击混合区包括至少一个冲击表面，它成形为使一个流体流的至少一部分与另一个冲击流相撞击，其中两冲击流之间的夹角在120°到240°之间。剪切混合区具有由第一尺寸和第二尺寸确定的横截面积，其中第一尺寸沿通过本体的纵轴线朝向流体出口的方向减小。

本发明的另一实施例包括一种液体雾化装置，该装置包括具有至少一个流体入口和至少一个流体出口，以及在入口和出口之间延伸的流体通道的本体。该通道限定一个冲击混合区和在该冲击混合区下游的剪切混合区。该通道还限定至少一个冲击表面，它成形为基本上垂直于通过本体延伸的纵轴线。冲击表面成形为使流经通道的流体的一部分径向向内流动(沿垂直于总体流动方向的方向)。剪切混合区具有由第一尺寸和第二尺寸确定的横截面积，其中第一尺寸沿通过本体的纵轴线朝向流体出口的方向减小。

本发明的另一实施例包括一种用于形成液滴喷雾的方法，该方法包括以下步骤：(a)形成包括气相和液相的两相流体的至少两个流；(b)使所述流到达冲击混合区，该混合区里，每个流的至少一部分与另一流的至少一部分相撞击以形成单一混合流，撞击流之间的夹角大约在170°到190°之间；(c)使所述单一混合流到达剪切混合区，将剪切混合力施加给单一混合流，以形成剪切混合流；以及(d)使剪切混合流到达一雾化区，在该区中，气相发生膨胀，液相的表面积增加，因此产生液滴的雾化。

本发明的另一实施例是一种用于形成液滴喷雾的方法，该方法包括以下步骤：(a)形成包括气相和液相的两相流体的一系列流；(b)使每个流的至少一部分与另一个流的至少一部分相撞击，以形成单一混合流，其中在撞击流之间的夹角大约在120°和240°之间；(c)使单一混合流承受剪切混合力，从而形成剪切混合流；(d)使剪切混合流中的气相进行膨胀，从而产生原料液滴的雾化。