[发明专利]液相轻烃进入催化裂化提升管反应器的装置以及雾化喷嘴

说明书

一种液相轻烃进入催化裂化反应器的装置以及雾化喷嘴，该雾化喷嘴包括：喷头和喷头本体，喷头凸设喷嘴，且在喷头开设多个喷口，喷口在水平方向上呈扩散交错方式布置，喷口为一喉管式喷口；喷头本体，与喷头连接，喷头本体具有一喷头内腔，喷头内腔为具有旋流变径功能的旋流变径管，旋流变径管沿着物流方向具有多组旋流段，每一组旋流段包括形成物流加速、减速的扩张旋流段、喉口段和收缩旋流段，扩张旋流段、喉口段和收缩旋流段为截面面积不同的椭圆形的内腔依次连接构成，扩张旋流段、收缩旋流段位于喉口段的两侧。采用本设备进行轻烃回炼时对催化裂化反应器改造少，同时强化了轻烃与催化剂的接触与反应，减少预提升蒸汽的使用量。

技术领域

本发明是关于液相轻烃进入催化裂化反应器的设备，具体地说，是关于一种将炼厂轻烃输入催化裂化反应器的装置以及雾化喷嘴。

背景技术

催化裂化重油进料喷嘴大体上分为：喉管式喷嘴、靶式喷嘴、双喉道内混合式进料喷嘴、双流体离心喷嘴，上述喷嘴主要针对催化裂化重质油原料，包括蜡油、渣油等，由于催化原料的内聚力、表面张力和黏度较大，此类喷嘴需要蒸汽、重油两股进料；此类喷嘴也可以用于轻烃进料，只是所需雾化蒸汽量可以相对较小，但是此类喷嘴进料部分复杂、体积大，需要在提升管外壁对称安装，所需安装空间大。

炼化企业为了提高经济效益、挑战产品结构或产品性质，对炼厂轻烃返回提升管反应器进行回炼，在本发明人前期申请专利CN201711419457.6，以及USP5043522、USP5846403、CN1160746A、CN1069054A和USP378446均介绍了各轻烃回炼的方法和设备。经调研及实验研究发现较优的轻烃回炼方式应具备以下特征：若以轻烃进一步裂解为目的，则宜单独与高温催化剂优先接触，采用轻烃在提升管底部进料或专门的轻烃反应器均可；轻烃进料与催化剂接触后所生成的分子相对较小，体积膨胀明显，对催化裂化提升管反应器上部重油进料及重油与催化剂的接触产生影响；轻烃应采用雾化颗粒或以气相进料，以防止大颗粒液滴与催化剂接触造成局部温度过低或催化剂“热崩”。

相当一部分催化裂化装置设计建造之初，没有在提升管底部设立单独轻烃进料喷嘴。这是由于轻烃回炼在一定程度上影响其上部的重油反应，轻烃特别是小于C8的轻烃若没能与催化剂进行充分接触，一般其转化率很低，很多工艺操作人员认为轻烃在催化裂化装置回炼的意义不大，还带来了能耗的增加。本发明人通过研究发现，从轻烃深加工装置流出未反应的轻烃物流仍然含有大量可进行进一步反应烃类，关键是轻烃与再生催化剂接触充分。因此根据需要，在提升管底部新建轻烃进料设备用于轻烃进料。但是已经建好的提升管，有的预提升段相对较短，有的装置现场没有足够安装空间在提升管圆筒形外壁再安装一组轻烃进料系统。因此，本发明人提出了采用机械喷嘴装在预提升蒸气管道的方案。

机械雾化是指借助于外界动力(油泵增压或电机增速)雾化液体，当液体加压，由喷嘴以高速射入静止或低速气流中，当液体压力足够高，在液体表面张力、黏性及低速气流气体阻力相互作用下，液体由滴落、平滑流、波状流转变为喷雾状。一般黏度低的液体易于机械雾化，如水、乳浊液的农药，本发明所述的炼厂轻烃。常见的机械雾化有压力式和旋转式两类，压力式喷嘴主要通过收缩的喉管实现管内外的压力变化。在各种雾化方法中，压力雾化因其具有能量效率较高、雾化粒度均匀、雾炬张角适中、所需雾化气体或不需雾化气体等优点，在各种雾化方法中占有不可替代的地位。研究单纯依靠压力通过小孔喷射不能达到雾化要求，实用的雾化喷嘴一般采用加压与流体旋转运动相结合，使高速喷出的液体形成锥形薄片，随后碎裂成为雾粒，此类则成为压力旋转式喷嘴。常用的压力旋转式雾化喷嘴，如专利CN2474220Y、UK1131242等，所采用的可拆卸零件多，采用弹性密封圈等，喷头相对于液体输送管体积增大，难于适应于催化裂化提升管反应器内高温、多固态粉末的环境中。本发明的目的提供一种结构简单、雾化效果好、所需安装空间小，适用于催化裂化提升管反应器的的轻烃进料设备。

发明内容

本发明提出的轻烃进料设备的机械雾化喷嘴不借助介质进行雾化，为了使雾化颗粒更为均匀和细小。

本发明提供的雾化喷嘴，包括：