专利名称：：进料喷嘴组件的利记博彩app
技术领域：
：本发明涉及一个进料喷嘴组件，用来把一种气体和液体输入一个容器。具体地说是把水蒸汽和石油原料输入催化裂化反应器。许多石油精炼厂和化工厂设备利用喷嘴把液态的和/或气态原料分配给设备。在一些设备中，把原料分配给设备的喷嘴的性能对设备的生产能力来说极为重要。例如，催化裂化设备是把原油中发现的长链碳氢化合物分子裂化为较小的并且更具商业价值的产品，例如汽油范围内的碳氢化合物和柴油。典型地，真空馏份通过进料喷嘴被输入一个上流升降式反应器，在该处原料与还原的颗粒状固体催化剂接触。催化剂有助于所希望的特定裂化反应。为了获得反应器的最佳性能，喷嘴必须以细微喷雾的形式分配原料，细微的喷雾具有均匀的覆盖和很小的液滴。这种喷雾增加了原料液滴的面积，有利于原料液滴和催化剂微粒的接触。然而，现有的喷嘴难于获得理想的性能。一些喷嘴利用非常小的开口或复杂的头部设计，从而很容易被原料中的各种杂质堵塞。在修理这种堵塞的过程中停机和更换花费都是非常不利的。现有的喷嘴不能产生细小的液滴和/或理想的喷散型式。因此，具有这样一种喷嘴是非常有利的，它能获得细小液滴的精确分配，薄层喷雾，而不会产生堵塞。为此目的，用来把气体例如水蒸汽，液体例如重油碳氢化合物输入一个容器，例如催化裂化反应器的进料喷嘴组件包括(a)一个喷嘴体，它具有形成一个气体管道的大体上为圆柱形的内管，和围绕着内管的外管，其中内管的外表面和外管的内表面形成一个环形的液体管道，并且每个管都有一个入口端和一个相对的出口端；(b)一个第一喷嘴头，固连在内管的出口端，第一喷嘴头具有一个大体上为圆柱形的入口端连接到内管的出口端，并且还有一个相对的圆丘形的出口端，该圆丘形出口端至少具有一条通道；(c)一个第二喷嘴头，它固连到外管的出口端并围绕着第一喷嘴头，第二喷嘴头有一个大体上为圆柱形的入口端连接在外管的出口端，它还具有一个相对的圆丘形出口端，该出口端至少具有一个包含大体平行的壁的细长缝。第二喷嘴头的圆丘形出口端延伸超过了第一喷嘴头的圆丘形出口端。参照附图，下面通过例子对本发明进行详细的描述，其中图1显示本发明的进料喷嘴组件的纵向剖视图，图2以比图1放大了的比例显示了本发明的进料喷嘴组件上端的纵向剖视图；图3显示了沿图1III-III线的剖视图；图4A，4B、和4C显示了第一(“水蒸汽”)喷嘴的圆丘形出口端的正视图，沿着线IVB-IVB的剖视图和沿着线IVC-IVC的剖视图；图5A，5B和5C显示了第二(“原料”)喷嘴的圆丘形出口端的正视图，沿着线VB-VB和沿着线VC-VC的剖视图；图6显示了图5A所示圆丘形出口端的一种替换形式的正视图；图7以不同的比例显示了图4B所示的第一喷嘴的圆丘形出口端的一种替换形式的剖视图；图8以不同的比例显示了图5B所示的第二喷嘴的圆丘形出口端的一种替换形式的剖视图；图9没有按比例显示了侧面进料反应器的纵向局部剖视图；图10A和图10B显示了欧洲专利申请公告号423876的已知喷嘴；参照图1，2和3，这些附图显示了本发明的一个实施例。进料喷嘴组件100用来把气体，如水蒸汽，和液体，如重油碳氢化合物，输入一个容器(未显示)，例如一个催化裂化反应器。进料喷嘴组件包括一个喷嘴体101，该喷嘴体具有形成气体管道106的大体上为圆柱形的内管105和围绕着内管105的外管115，其中内管105的外表面和外管115的内表面形成一个环形液体管道116。内管105有一个入口端120和一个相对的出口端130，并且外管115有一个入口端125和一个相对的出口端135。内管105的纵向中心线用参考标号136表示。进料喷嘴组件100还包括固连于内管105的出口端130上的第一喷嘴头140。该喷嘴头140有一个大体上为圆柱形的入口端141和一个相对的圆丘形出口端142，该入口端141连接在内管105的出口端130上。圆丘形出口端142至少有一条通道145。进料喷嘴组件100进一步包括固连于外管115的出口端135上的第二喷嘴头150，该喷嘴头围绕第一喷嘴头140设置。第二喷嘴头150有一个大体为圆柱形的入口端151和一个相对的圆丘形出口端152，该入口端151连接在外管115的出口端135上，而圆丘形出口端152则至少具有一个包含大体平行的壁156的细长缝155(见图2)。第二喷嘴头150的圆丘形出口端152延伸超过第一喷嘴头140的圆丘形出口端142。内管105和外管115通过定位柱310固连在一起。现在参照图4A，4B和4C，它们显示了一些特殊的实施例，第一(“水蒸汽”)喷嘴头140的圆丘形出口端142。第一喷嘴头140有两排通道145。圆丘形出口端142呈半球形或半椭圆形状。一排通道145两端与圆丘形出口端142之中心所形成的夹角宜在45°至120°范围内，75°至105°的范围更好。可以理解，当出口端142是半球形时，该中心就是球心，当出口端是半椭圆形时该中心是椭圆体的中心。现在参照图5A，5B、和5C，它们显示了一些特殊的实施例，即第二(“碳氢化合物进料”)喷嘴头150的圆丘形出口端152。第二喷嘴头150具有两条平行的细长缝155。圆丘形出口端152呈半球形或半椭圆形。基本上是从第二喷嘴头150的圆丘形出口端152的中心通过细长缝155长度方向的角度接近于从第一喷嘴头140的圆丘形出口端142的中心通过排孔145的长度方向的角。可以理解，当出口端152是半球形时，该中心是球心，当出口端是半椭圆形时该中心是椭圆体的中心。这种进料喷嘴组件适用于重油碳氢化合物催化裂化的过程中。在此过程中，重油碳氢化合物被预热，与水蒸汽混和，并被送入升降式催化裂化反应器。然后重油碳氢化合物与裂化催化剂接触产生轻质烃和包覆有焦粉层的废催化剂。将轻质烃从反应器中排出。覆盖着薄焦粉层的一部分废催化剂被送到还原反应器。至少废催化剂上的一部分焦粉被燃烧掉，从而使催化剂还原。在根据本发明的进料喷嘴组件100正常工作中，水蒸汽通过基本上是圆柱形的内管105而重烃被送到外管115的入口端125，然后通过环形液体管道116。从通道145排出的水蒸汽进入碳氢化合物中，形成了一种从烃混合物中冒出的蒸汽泡的细的两相混合物，第二喷嘴头150的作用就是将水蒸汽和重油碳氢化合物的混合物送出进料喷嘴组件100。第二喷嘴头150用来大体均匀地使水蒸汽和重油碳氢化合物雾化地进入催化裂化反应器(未图示)。这样就使水蒸汽和重油碳氢化合物的混合物被送入了催化裂化反应器。气体管道106的出口端142上的通道145不会堵塞。由于重油原料绕气体管道106的出口端142流动而形成冷热转换的功能，因此避免了因重油原料结焦而堵塞。这样，通道142处的温度足够低，水蒸汽和重油接触不会导致结焦和堵塞通道142。本发明的一个方面是把重油碳氢化合物送入升降式催化裂化反应器的一个喷嘴组件。喷嘴体101通常水平，垂直，或倾斜地安装在升降式反应器中(未图示)。其它形式的定位也是可以的。当垂直安装时，喷嘴体101通常从反应器的底部或入口端向上延伸。当不是垂直安装时，喷嘴体101通常从介于垂直和水平之间的某一位置从反应器的壁中伸出。由于理想喷散型式有赖于喷嘴的方向，所以不同的定位通常需要不同的出口端设计。本发明的喷嘴组件100适合于所有这些定位，因为可以改变第二出口端150的细长缝155的形状来获得理想的喷散型式。典型地，对于垂直安装的喷嘴体101，细长缝155做成是半月形或月牙型或其它非线型的形状从而形成适合管道的喷射。在侧面进料喷嘴体101中，当直线观察时，细长缝155或基本直的线如图5A。如图4A-4C所示的第一喷嘴140具有两排通道145。在其它实施例中可能只有一条通道，或一排通道，根据需要而定。如图5A-5B所示的第二喷嘴头150具有两条平行细长缝155，在其它实施例中可能只有一个槽，这要根据要求而定。圆丘形出口端142通常至少有一条通道145与各细长缝155相对应，该细长缝在第二喷嘴头150的出口端152上。例如，如果第二喷嘴头150有两条细长缝155，那么第一喷嘴头140也至少有两个相应的开口通道145。可以用一条缝来代替一排通道145。典型地，第一喷嘴140上的通道145至少包括一排小孔，这排小孔与相应的第二喷嘴头150上的细长缝155对齐。然而，第一喷嘴头140可能有一排以上的孔与第二喷嘴150上的各细长缝155相对应。从第二喷嘴头150的圆丘形出口端中心通过细长缝155长度方向的夹角最好和从第一喷嘴头140的圆球形出口端142的中心通过通道145宽度方向的夹角大致接近。合适的外管115半径范围在0.05到0.25m(2-9英寸)，或0.1到0.25m(4-9英寸)，或0.12到0.2m(5-7英寸)。第二喷嘴头150的圆丘形出口端152延伸超过第一喷嘴头140的圆丘形出口端142一段距离，该距离适合于大体均匀雾化地把水蒸汽和重油碳氢化合物喷入催化裂化反应器。第二喷嘴头150的圆丘形出口端152与第一喷嘴头140的圆丘形出口端142之间的合适距离通常是约0.006到0.030m(0.21-1.25英寸)。第一喷嘴头140固连在内管105的出口端130上，该连接是各种常规手段如螺纹连接或焊接。这种连接也适用于第二喷嘴头150与外管115连接。可选择地，在第二喷嘴头150的细长缝155和出口端152的磨损敏感区用抗磨损材料作为涂覆层。典型地，这种区域是细长缝155和出口端152与催化剂颗粒接触的部分。这种颗粒是磨损性的，因此利用抗磨损的涂覆层延长了出口端的寿命。这种抗磨损材料是商业名称为STELLITE的一系列合金，这些合金含有不同比例的钴，铬，钨和钼。下面参见图6，其中表示了图5C中所示的圆丘形出口端150的另一种形式的正视图。在该实施例中，各细长缝155为提供结构强度沿着其各自已的壁连接于一点157。参照图1-6所述的进料喷嘴组件，一排通道145形成的平面(未图示)基本上平行于内管105纵向中心线136(见图1)。细长缝155形成的平面(未图示)也基本上平行于内管105的纵向中心线136。然而，在有些应用中，例如具备现有喷嘴结构的升降式反应器，调整进料喷射角需要对设备进行高成本的改进。因而理想情况是，为了调整进料喷射角只要更换进料喷嘴就可以了，而不必对其它装置进行改动。现在参照图7，它以不同的比例显示了图4B所示的第一喷嘴的圆丘形出口端140的一种替换形式的剖视图。在所示的实施例中，由一排通道145形成的平面146和内管(未图示)的纵向中心线136之间的夹角范围是3°到60°。当喷嘴组件是从侧面进入反应器时，该角度为0°或约3°到约45°。当进料喷嘴组件是从底部进入时，该角度会大一些，例如，从大约0°到60°，或最好是从大约15°到约45°，或者从约20°到大约40°，或者从大约25°到约35°。对于底部进入结构，该角通常从蒸汽管道的纵向轴线指向升降式反应器的中心。第一喷嘴头通道在出口端的这个角基本上等于第二喷嘴头的出口端的细长缝的角度。参照图8，它显示了图5B所示第二喷嘴150的圆丘形出口端的一种替换形式的剖面图，其中细长缝155形成的平面156和内管(未图示)的纵向中心线136之间的夹角在3°到60°之间。当喷嘴组件从侧面进入反应器时这个角在大约0°，或约3°到大约45°之间。当进料喷嘴组件从底部进入时，该角会大一些，例如，从大约0°到约60°，或最好从大约15°到大约45°。或从大约20°到约40°或从大约25°到约35°。对于底部进入结构，该角通常从蒸汽管道的纵向轴线指向升降式反应器的中心。第二喷嘴头细长缝在出口端的角度与第一喷嘴头的出口端上的通道的该角度大致相等。通常，当喷嘴组件是从侧面进入反应器时，内管的纵向中心线和反应器的纵向中心线之间的夹角在大约0°，或约3°到约45°之间。参照图9，它显示了一种从侧面进入反应器的结构的纵向局部剖视图。根据本发明的进料喷嘴组件100安装在反应器390的侧壁380上，该侧壁内部衬有绝热材料395。进料喷嘴组件100包括一个支承座400，支承座里面安装着外管115和内管105。在所示的实施例中，内管105的纵向中心线136和反应器390的纵向中心线410之间的夹角是45°，由一排通道145和细长缝155分别形成的平面146和156和内管105的纵向中心线136的夹角是30°。由一排通道145形成的平面146和内管105的纵向中心线136之间的夹角大致接近于由细长缝155形成的平面156和内管105的纵向中心线136之间的夹角，这样，在正常的工作中，流体离开通道145的方向指向了细长缝155。本发明的进料喷嘴组件对底部进入和侧面进入结构的升降式反应器都适用。在侧面进料结构升降式反应器的更新过程中，可选择地，只有喷嘴和相关的蒸汽和进料管道被更换了。在底部进入式结构中，本发明的喷嘴尤其有利于节约开支。把底部进入升降式反应器更新为侧面进入升降式反应器需要很高的成本。如果侧面进入式反应器性能改进被很高的更新成本抵消了许多，那么这种更新就不经济了。运用本发明的喷嘴可以克服这类经济问题。一个底部进入升降式反应器可以保留并具有侧面进入升降式反应器的优点。在本发明的这个实施例中，原料和蒸汽管道可以沿着升降式反应器内部的外圆，平行于壁任意升高。具有一定角度出口的喷嘴连结在相应的蒸汽和原料管道上。结果，仿造了一个不需要很高成本而又确实具有侧面进入的侧面进入升降式反应器。现在参照图10A和10B，它显示了欧洲专利申请公告号423876的已知喷嘴3。该喷嘴3运用在下面剖视图所示的实施例中讨论的试验中，用来与本发明的进料喷嘴组件的实施例进行比较。如图10A和10B所示，已知的喷嘴3有容纳碳氢化合物原料的端部开口的管道7和围绕着管道7容纳蒸汽的外部空间10，并且喷嘴3的下游端是封闭的。外管道7有多侧入口8作为蒸汽从外部空间10进入的通道。在下面图示的实施例中进一步对本发明进行描述。图示的实施例只是图示的目的并不限制本发明的范围。在下面图示的实施例中，进行一个实验来对图1-5所示的本发明的进料喷嘴组件的一个实施例工作产生的几个性能因素，与欧洲专利申请公告号423876，如图10A和10B所示的已知喷嘴的实施例工作产生的几个性能因素进行比较。为简化实验，用空气和水代替了水蒸汽和重油碳氢化合物。空气被输入水蒸汽管道而水被输入重油环形管道。进料速率，进料压力，和温度对每个喷嘴来说大致相同。表1给出了实验结果。表1.已知的进料喷嘴组件和参照图1-5所描述的进料喷嘴组件之间比较的结果。如上面的结果所示，本发明的进料喷嘴组件在9个项目中有8项优越的性能。对参照图7和8所描述的进料喷嘴做同样的实验。表2给出了实验的结果。表2.已知的进料喷嘴组件和参照图7和8所描述的进料喷嘴组件的比较结果。</tables>如上述结果所示，本发明的进料喷嘴组件在9个项目中有8项性能优越，而且本发明的进料喷嘴组件的离轴喷射是可能的。由于表面增加，因而具有较小液滴尺寸是重要的。希望均匀喷散是因为它能使催化剂被均匀利用。反应器中喷散的覆盖率是很重要的，因为覆盖率越大与催化剂接触就越多。需要使喷雾迅速扩展是为了获得与催化剂更多的接触。为了控制催化剂与原料的接触时间，喷雾与催化剂具有单一的接触区是重要的。“操作窗口”指的喷嘴能有效工作的水蒸汽与碳氢化合物之间的比率的范围。因为在正常的精炼操作中水蒸汽的利用率会产生定期升降，所以希望较大的比率范围。在全部水蒸汽停止供应的情况下没有水蒸汽流动的工作是有用的。它有利于减少检修周期和停机从而能迅速的通到水蒸汽管入口，因为有时候这些水蒸汽管会阻塞。而且希望原料和催化剂迅速混和来使原料汽化。细微的两相混合物通过进料喷嘴出口端进入催化裂化反应器。本发明的喷嘴组件的一个优点就在于，例如，当使用两个出口细长缝时，可能是由两细长缝之间真空的影响，会产生层状扇形的喷雾，在极接近于头端或出口端的地方会聚为一层。这样，在实现理想的喷散型式的同时又获得了良好的雾化，即，当喷嘴出口是直线时为平的一层。值得注意的是，产生单层喷雾作为科学原理的推理并不意味着会对本发明有所限制，也可应用其它的扩散型式。权利要求1.一个进料喷嘴组件，用来把气体，如水蒸汽，和液体，如重油碳氢化合物输入一个容器，例如催化裂化反应器，所述的进料喷嘴组件包括(a)一个喷嘴体，具有一个大体圆柱形内管，该内管形成一条气体管道，和一个围绕着内管的外管，其中内管的外表面和外管的内表面形成一环形液体管道，并且每根管都有一个入口端和一个相对的出口端；(b)一个第一喷嘴头，固连在内管的出口端，该喷嘴头有一个与内管的出口端连接在一起的大体为圆柱形的入口端和一个相对的圆丘形出口端，该圆丘形出口端至少具有一条通道；(c)一个第二喷嘴头，固连在外管的出口端并且围绕着第一喷嘴头，该第二喷嘴头有一个与外管的出口端连接的大体为圆柱形的入口端和一个相对的圆丘形出口端，圆丘形出口端至少有一个具有大致平行的壁的细长缝，第二喷嘴头的圆丘形出口端延伸超过第一喷嘴头的圆丘形出口端。2.如权利要求1所述的进料喷嘴组件，其特征在于，第一喷嘴头至少有排成一排的许多通道，其中大致从圆丘形出口端的中心通过排孔长度方向的角度在45°到120°之间，而大致从第二喷嘴头的中心通过细长缝长度方向的角度与从第一喷嘴头的圆丘形出口端的中心通过排孔长度方向的角度基本相等。3.如权利要求2所述的进料喷嘴组件，其特征在于，从圆丘形出口端的中心通过排孔长度方向形成的角度在75°到105°之间。4.如权利要求2或3所述的进料喷嘴组件，其特征在于，第一喷嘴上的通道设置为两排或多排，第二喷嘴头的出口端设置有两个或多个长口。5.如权利要求2-4中任何一个所述的进料喷嘴组件，其特征在于，由一排通道形成的平面大致平行于内管的纵向中心线。6.如权利要求2-4中的任何一个所述的进料喷嘴组件，其特征在于，由一个细长缝形成的平面大致平行于内管的纵向中心线。7.如权利要求2-4中任何一个所述的进料喷嘴组件，其特征在于，由一排通道形成的平面和内管的纵向中心线之间的夹角在3°到60°之间，而且合适的范围在15°到45°，由细长缝形成的平面和内管的纵向中心线之间的夹角在3°到60°范围内，而且合适的范围在15°到45°。8.如权利要求7所述的进料喷嘴组件，其特征在于，由一排通道形成的平面和内管的纵向中心线形成的夹角与由细长缝形成的平面和内管的纵向中心线形成的夹角大致接近。9.如权利要求1-8中任何一个所述的进料喷嘴组件，其特征在于，第一喷嘴头的通道实质上包括一些孔。10.如权利要求2-9中任何一个所述的进料喷嘴组件，其特征在于，每一排孔包括一系列通道，通道数量的适合范围是7到15。11.如权利要求1-10中任何一个所述的进料喷嘴组件，其特征在于，第二喷嘴头有一涂覆层，该涂覆层是由耐磨损材料组成的，并且处于第二喷嘴头的细长缝和出口端的磨损敏感区。全文摘要一个进料喷嘴组件(100),用来把水蒸汽和重油碳氢化合物输入一个催化裂化反应器,它包括:(a)一个喷嘴体(101),它具有形成一个气体管道(106)的内管(105)和一个外管(115),其中内管(105)和外管(115)形成一个环形液体管道(116),每个管(105,115)都有一个入口端(120,125)和一个相对的出口端(130,135);(b)一个第一喷嘴头(140)固连在出口端(130)上并且有一个圆丘形出口端(142),该圆丘形出口端至少有一条通道(145);(c)一个第二喷嘴头(150)固连在出口端(135)上并且有一圆丘形出口端(152),该圆丘形出口端152)至少有一个细长缝(155),第二喷嘴头(150)的圆丘形出口端(152)延伸超过了第一喷嘴头(140)的圆丘形出口端(142)。文档编号C10G11/20GK1177972SQ96192423公开日1998年4月1日申请日期1996年3月6日优先权日1995年3月7日发明者大卫·J·布罗斯坦,陈岳孟,托马斯·S·德维茨,詹姆斯·W·尼尔森申请人:国际壳牌研究有限公司