[发明专利]一种固定床多相雾化喷嘴

说明书

技术领域

本发明属于固定床领域，特别涉及一种固定床多相雾化喷嘴。

背景技术

丙烯是重要的基础有机原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧 乙烷、丙烯酸等衍生化学品。长期以来，丙烯主要来源于炼油厂催化裂 化和烃类蒸汽裂解等，面对我国多煤少油的能源格局，将附加值低的煤 炭转化为附加值较高的丙烯衍生品具有重要的现实意义。甲醇制丙烯 (Methanol to Propylene，MTP)工艺是一种以煤基甲醇为原料，在ZSM-5 分子筛催化剂上进行反应，生产以丙烯为目标产物的工艺。

然而，在MTP反应器运行过程中，催化剂使用寿命和丙烯收率除与 催化剂的物理化学性质有关外，还受反应器内冷-热反应物分布的影响。 MTP反应器采用德国鲁奇公司提供的多段激冷式固定床，其冷-热反应物 经分布器由雾化喷嘴实现分配。其中雾化喷嘴的雾化性能(雾化角度、 雾化覆盖直径和雾化均匀性等)直接影响冷-热反应物的浓度分布，从而 共同制约雾化喷嘴覆盖区域内床层温度的可调控性。管路系统中存在的 杂质导致喷嘴频繁磨损或堵塞，进而使得反应器内反应物料偏流或进料 不畅，直接造成对应床层温度调节困难，影响反应转化效率，同时，雾 化喷嘴的拆卸次数与检维修工作量很大。此外，国内适用于煤基甲醇制 丙烯的固定床反应器内配套的雾化喷嘴基本依赖国外，供货周期、价格 因素和检修维护等诸多限制，均不利于MTP工艺“安、稳、长、满、优” 运行，限制着MTP工艺产品的生产效率和经济效益。

而传统的用于固定床的雾化喷嘴，如图1所示，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式，具体地，高速流动的气 相反应物在气相通道内呈射流状喷出，相对气相反应物而言，液相反应 物通过小尺寸液相喷口低速流出，最终气相反应物通过快速地膨胀实现 液相反应物的剪切、液滴的破碎，进而实现雾化过程。在工作过程中， 气相反应物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，从气相喷口高速喷出；液相反应物经旋流器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。

传统的用于固定床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，此种环隙 呈“缩小”式结构，此种结构中气相流对液相流的挤压作用非常明显， 尤其在高负荷气液比的情况下，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。另外，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。此 外，由于液相物料进料温度介于35℃～75℃，气相物料进料温度介于200℃ ～280℃，床层局部最高温度可达500℃～550℃，因此上述雾化喷嘴中，液 相喷嘴内外温差变化较大，所以液相喷嘴与安装端座的螺纹连接处，螺 纹受到热应力的作用易发生变形和咬死现象。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种固定床多相雾化喷嘴，该雾化喷 嘴雾化均匀性好。

本发明的第二个目的在于提供一种防螺纹咬死的用于固定床的多相 雾化喷嘴。

本发明的第三个目的在于提供一种防堵塞的用于固定床的多相雾化 喷嘴。

本发明的技术方案如下：

一种固定床多相雾化喷嘴，包括旋流器、内喷嘴和外喷嘴；所述旋 流器、内喷嘴和外喷嘴依次同轴设置；所述旋流器套装于所述内喷嘴内， 所述内喷嘴套装于所述外喷嘴内；

所述旋流器的头部设置有多个第一旋流槽；

所述旋流器的外壁与所述内喷嘴的内壁界定出一个液相通道；

所述内喷嘴的头部设置有液相喷孔；

所述液相通道通过所述第一旋流槽与所述液相喷孔相连通；

所述外喷嘴的头部端面的面积为所述内喷嘴的最大横截面处横截面 积的1.5-5倍，优选为3-5倍；

当所述内喷嘴的最大横截面处的直径为23mm，优选的外喷嘴的头部 端面直径为45mm、50mm或40mm；

所述外喷嘴的头部端面的中部设有用于固定所述内喷嘴头部的固定 孔；

所述内喷嘴的外壁与所述外喷嘴的内壁界定出一个气相通道；

所述外喷嘴的头部端面上环绕所述固定孔设置有多个旋流孔，所述 气相通道与所述旋流孔相连通；