[发明专利]气液液三相进料喷嘴、原料油进料方法及应用

说明书

本发明提供了一种气液液三相进料喷嘴、原料油进料方法及应用。该进料喷嘴包括进料混合段和喷射段。进料混合段中原料油入口和乳化液入口均与静态混合器连通，用于将原料油和乳化液混合均匀，静态混合器与气液液混合室连通，气体入口通过气体喷孔与气液液混合室连通，气液液混合室远离静态混合器的一端与喷射段连通。通过静态混合器将乳化液分散在原料油中形成“油包水”型液液混合物，再通过气体喷孔将蒸汽通入液液混合物中，形成“油包气‑油包水”型气液液混合物，其中的“油包气‑油包水”结构在喷射段受温度、压力的影响，水和蒸汽膨胀爆破剪切原料油，使得原料油被雾化。

技术领域

本发明涉及石油化工设备制造技术领域，具体而言，涉及一种气液液三相进料喷嘴、原料油进料方法及应用。

背景技术

在石油化工加工过程中，原料油进料喷嘴性能的优劣对反应过程及产品分布起着重要作用，例如催化裂化、重油裂解制烯烃等过程。雾化良好的原料与高温催化剂接触，能够使得原料油迅速汽化，减少“湿催化剂”(即未汽化的原料油粘附在催化剂表面)的形成，改善产品分布，降低反应再生系统中的结焦现象，带来可观的经济效益。

目前进料喷嘴主要有靶式喷嘴、喉管式雾化喷嘴、旋流式喷嘴和气泡雾化喷嘴几种，靶式喷嘴是在高压作用下，将原料油垂直撞击金属靶，再与横向气流作用进行雾化，形成气液两相流，后在喷嘴出口处加速，再次雾化，该装置需要较高的进料压力和较多的雾化介质，能耗较高，设备及运行成本较高。此外，现有的喉管式雾化喷嘴、旋流式喷嘴和气泡雾化喷嘴容易出现雾化粒径较大、喷出速度大以及雾化不均匀等问题，影响原料油的反应过程及产品分布。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气液液三相进料喷嘴、原料油进料方法及应用，将乳化液与原料油混合形成液液混合物，再通入蒸汽加热液液混合物，并形成“油包气-油包水”型气液液混合物，通过乳化液中水对原料油的挤压、剪切以及蒸汽对原料油的剪切，能够使得原料油被彻底分散和雾化，有利于后续反应的进行。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种气液液三相进料喷嘴，包括依次连接的进料混合段和喷射段。进料混合段包括进液段和进气段，进液段包括原料油入口、乳化液入口和静态混合器，原料油入口和乳化液入口均与静态混合器连通，用于将原料油和乳化液混合均匀；进气段包括气体入口、气体喷孔和气液液混合室，静态混合器与气液液混合室连通，气体入口通过气体喷孔与气液液混合室连通，气液液混合室远离静态混合器的一端与喷射段连通。

目前的进料喷嘴主要存在雾化粒径较大、喷出速度大以及雾化不均匀等问题。因此，发明人提出一种气液液三相进料喷嘴，通过设置乳化液入口，将乳化液通入原料油中，并在静态混合器的作用下混合，使得原料油初步分散，形成“油包水”的结构，再通过气体喷孔的设置，将气体混入“油包水”型液液混合物中，分散液液混合物，形成“油包气-油包水”的结构，在气液液混合室内混合好的原料油、乳化液和蒸汽混合物进入喷射段，通过乳化液和蒸汽对原料油的破碎作用以及喷口外环境温度和压力的影响，使得得到的原料油雾化粒径显著减小，雾化均匀，增加了原料油与催化剂的传质传热面积，有利于后续催化反应的进行。

在可选的实施方式中，本发明提供的气液液三相进料喷嘴，沿进料喷嘴的轴向依次包括乳化液入口、液液混合室、静态混合器、气液液混合室和喷射段，原料油入口的进料方向与进料喷嘴的轴向呈一定角度30～90°，优选为90°。

在其他实施方式中，原料油入口和乳化液入口的位置也可以根据需要常规变化，例如，原料油入口的进料方向为进料喷嘴的轴向，乳化液入口的进料方向与进料喷嘴的轴向呈一定角度，优选为90°。本发明对原料油入口和乳化液入口的位置不做限定，只要其能够与静态混合器连通，完成液液混合即可。

在可选的实施方式中，为了保证气体均匀进入气液液混合室中，气体喷孔为多个，多个气体喷孔均匀间隔分布于气液液混合室的壁面。