[发明专利]雾化喷嘴及固定床

说明书

技术领域

本发明涉及一种雾化喷嘴及包括该雾化喷嘴的固定床。

背景技术

丙烯是重要的基本有机原料。长期以来，丙烯的来源主要来自炼油厂催化裂化和烃类蒸汽裂解等，面对我国多煤少油缺气的能源格局以及日益增长的丙烯需求，迫切需要开发以丙烯为目标产物的新工艺。以煤或天然气为原料生产甲醇制备丙烯(MTP)的生产路线越来越受到人们的关注，也是我国煤化工产业发展的重点领域。

目前，在MTP反应工艺过程中，要保证每个床层催化剂区间内温度调节精确，在给定负荷条件下就要求雾化粒径很细而且分布均匀，为此所需要布置的喷嘴数量较多的情况下，每个喷嘴的流量较小，出口孔径较小且精度要求严格。由于管路系统中存在杂质，导致喷嘴经常性堵塞或者磨损，造成催化剂床层温度调节不准，影响转化效率，增加了喷嘴的更换次数和工作量。此外，对于用于固定床的雾化喷嘴，国内的厂家目前基本都依赖国外产品，其供货周期长，维护不方便，不利于MTP工艺的长周期稳定运行。这些问题一直限制着MTP工艺产品的生产效率和经济效益。

图1是一种传统的用于固定床的雾化喷嘴。如图1所示，传统的雾化喷嘴主要包括液相喷嘴1、旋流器2和气相喷嘴3，其中，整体结构以旋流器2为中心，旋流器2与液相喷嘴1依靠螺纹结构进行连接，气相喷嘴3与液相喷嘴1相互配合定位连接。这种传统的雾化喷嘴为气液外混合的形式，具体地，高速流动的气体在气相通道内呈射流状喷出，相对气体而言，液体通过喷口低速流出，最终气体通过快速地膨胀实现液体的剪切、液滴的破碎，进而实现雾化过程。在工作过程中，气体流入两个喷嘴之间的环隙通道，经液相喷嘴外壁上的旋流槽实现旋转，从喷口高速喷出；液体经旋流器2旋转喷出后在外部与高速旋转的气体混合，最终形成气液混合均匀的锥形喷雾场。

但是，图1中所示出的雾化喷嘴存在以下缺陷：首先，传统的雾化喷嘴的气相通道是由液相喷嘴与气相喷嘴之间的环隙所形成的，这种结构中气相流对液相流的挤压作用非常明显，其雾化角度甚至不到15°，液相分布呈现中间高两边低的状态，从而使床层表面形成的雾化范围非常有限，甚至不足要求覆盖范围的1/3，雾化均匀性差。此外，由于MTP反应系统中液相管路存在尺寸不均的固体杂质，非常易于产生堵塞与磨损问题。

因此，非常有必要设计一种雾化均匀性好、防堵塞、耐磨损的雾化喷嘴及固定床。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种雾化均匀性好、防堵塞、耐磨损的雾化喷嘴及固定床，旨在克服现有技术中所存在的缺陷。

本发明提供了一种雾化喷嘴，所述雾化喷嘴包括旋流器、内喷嘴和外喷嘴，所述内喷嘴穿设于所述外喷嘴中，所述旋流器穿设于所述内喷嘴中；所述外喷嘴的内壁与所述内喷嘴的外壁界定出一个环形的气相通道，所述旋流器的外壁与所述内喷嘴的内壁界定出一个环形的气液混合通道，所述气液混合通道与外部的液相通道相通；所述内喷嘴的侧壁开设有多个气流孔，所述气液混合通道通过所述气流孔与所述气相通道连通；所述旋流器的头部设置有一个或多个第一旋流槽，所述内喷嘴的端部开设有喷雾出口，所述外喷嘴的端部开设有一个或多个旋流孔，所述气液混合通道经所述第一旋流槽、所述喷雾出口和所述旋流孔与外部相通；所述内喷嘴上开设有一个或多个第二旋流槽，所述气相通道通过所述第二旋流槽和所述旋流孔与外部相通。

优选地，所述雾化喷嘴还包括：安装端座，沿所述安装端座的轴向设置有第一通孔，所述安装端座上绕所述第一通孔设置有环形的第二通孔；连接件，沿所述连接件的轴向设置有第三通孔，所述连接件的第一端与所述安装端座的端部连接，并且所述第三通孔与所述第一通孔对齐，所述第一通孔和所述第三通孔共同形成所述液相通道。

优选地，所述内喷嘴上设置有容纳槽，所述容纳槽的槽口位于所述内喷嘴的第一端的端面，所述内喷嘴的第一端与所述连接件的第二端连接，并且所述容纳槽的槽口与所述第三通孔对齐；所述旋流器固定在所述容纳槽中，并且所述旋流器的头部朝向所述容纳槽的槽底；所述容纳槽的槽面与所述旋流器的外轴面界定出环形的所述气液混合通道。

优选地，所述外喷嘴是一端开口的槽型结构，所述外喷嘴套设在所述内喷嘴的外部，并且所述外喷嘴的槽口朝向所述安装端座设置，所述外喷嘴上槽口所在的端部与所述安装端座连接，所述容纳槽上的喷雾出口位于所述外喷嘴的槽底；所述气相通道与所述第二通孔对齐。

优选地，所述连接件与所述内喷嘴之间设置有环形的垫片。

优选地，所述垫片是紫铜垫片。

优选地，所述旋流器、所述内喷嘴、所述连接件和所述外喷嘴共轴设置。