具有液體入口延伸和擴散部的催化裂化噴霧噴嘴組件的制作方法
【專利說明】具有液體入口延伸和擴散部的催化裂化噴霧噴嘴組件
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本專利申請要求于2013年9月20日提交的申請?zhí)枮?1/880,308的美國臨時專利申請的權(quán)益，現(xiàn)通過引用將該美國臨時專利申請并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明一般涉及液體噴射噴嘴，且更具體地涉及特別適于將液體進料霧化和噴射到流體化的催化裂化立管反應(yīng)器的噴霧噴嘴組件。
【背景技術(shù)】
[0003]在專利號為5，921，472的美國專利中有示出和描述上述類型的噴霧噴嘴組件，現(xiàn)通過引用將該美國專利的公開內(nèi)容并入本文。這種噴霧噴嘴組件通常包括限定混合腔室的噴嘴主體，液態(tài)烴和壓縮氣體(如蒸汽)被引入到混合腔室內(nèi)，并且液態(tài)烴在混合腔室內(nèi)被霧化。為了增強在混合腔室內(nèi)的液體霧化，撞擊銷延伸到腔室內(nèi)，并且在混合腔室的中心線上限定與液體入口徑向相對的液體撞擊表面，加壓液體流撞擊到該液體撞擊表面上并橫向分散，以及來自氣體入口的加壓蒸汽橫跨液體撞擊表面被引導(dǎo)以便進一步相互作用以及將液體剪切成細小的液滴?；旌锨皇覂?nèi)的霧化液體在加壓蒸汽的力的作用下被引導(dǎo)通過細長的管狀筒體，該管狀筒體通常設(shè)置在催化反應(yīng)器立管的壁內(nèi)，以便從其在立管內(nèi)的下游端部處的噴嘴端頭排放。
[0004]這種噴霧噴嘴組件的噴嘴主體限定混合腔室并接收撞擊銷、液態(tài)烴入口和加壓蒸汽入口，是噴霧噴嘴組件中相對昂貴的部件。噴嘴主體通常由實心金屬原料進行加工。由于噴嘴主體的復(fù)雜性，該加工是費力和耗時的，并顯著地增加了噴嘴組件的成本。在噴嘴主體內(nèi)提供多個獨立的部件進一步增加了成本。
[0005]在這樣的噴霧噴嘴組件中，液態(tài)烴流動的流在它碰撞到撞擊銷之前也必須通過混合腔室直徑的一半。特別地，對于具有相對大直徑的混合腔室的噴霧噴嘴組件(諸如具有直徑為4英寸或以上的混合腔室的那些噴霧噴嘴組件)，可能存在一種傾向:被引入到混合腔室內(nèi)液態(tài)烴流動的流僅部分地碰撞撞擊銷的撞擊表面。這是因為液體流動的流在碰撞到撞擊表面之前必須通過混合腔室行進一個顯著的距離，而在混合腔室內(nèi)該液體流動的流經(jīng)受蒸汽的重的橫流。這趨于導(dǎo)致液體流動的流遠離撞擊表面中心的移位，該移位的大小取決于適于特定設(shè)置中的加壓蒸汽和液體流動流的速度。該移位防止液態(tài)烴流動流的一部分撞擊到撞擊銷而被細碎，從而導(dǎo)致對噴霧體積的一部分而言液滴尺寸的大小顯著增加，其對噴霧性能產(chǎn)生不利影響。為了克服被引入到混合腔室內(nèi)的液體流動流的這種移位，到目前為止一直需要靠增加液體壓力來克服蒸汽橫流的影響。這使得必需使用更大和更高壓力的處理栗，這些栗的操作成本較高且更容易出現(xiàn)故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個目的是提供適于更有效及更全面的液體霧化、因而在催化裂解反應(yīng)器中具有改善噴霧性能的一種液態(tài)烴噴霧噴嘴組件。
[0007]另一個目的是提供具有如上所述特征的噴霧噴嘴組件，其中被引入到噴霧噴嘴主體的混合腔室內(nèi)的液態(tài)烴流動流在撞擊到撞擊表面之前不受到加壓蒸汽橫流的不利影響(該液態(tài)烴流動流在撞擊到撞擊表面時會將混合區(qū)內(nèi)的液體破碎并橫向地進行引導(dǎo))。
[0008]另一個的目的是提供一種能夠可靠地操作而無需較高壓力和更昂貴處理栗的上述類型的噴霧噴嘴組件。
[0009]還有一個目的是提供一種在結(jié)構(gòu)上更簡單且使其更適于經(jīng)濟地制備的上述類型的噴霧噴嘴組件。一個相關(guān)的目的是提供這樣的一種噴霧噴嘴組件，其消除對于單獨的撞擊銷及其在噴嘴主體內(nèi)的安裝結(jié)構(gòu)的需求。
[0010]還有進一步的目的是提供一種使其容易對本領(lǐng)域內(nèi)的現(xiàn)有單元進行改裝(retrofitting)的上述類型的噴霧噴嘴組件設(shè)計。
【附圖說明】
[0011]在閱讀了以下的詳細描述并參照附圖之后，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將變得顯而易見，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明安裝在催化裂解反應(yīng)器的立管壁內(nèi)的噴霧噴嘴組件的示意圖；
圖2是圖1所示的噴霧噴嘴組件的放大縱向截面視圖；以及圖3是沿圖2的線3-3的平面所截取的放大橫截面視圖。
[0012]雖然本發(fā)明可具有各種變型和替代性的結(jié)構(gòu)，但在附圖中示出了并在下文中詳細描述了其特定的示例性實施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，在這里并不旨在將本發(fā)明限制到所公開的具體形式。相反，在這里旨在涵蓋落入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的所有變型、替代構(gòu)造和等同物。在這一點上，雖然所示的噴霧噴嘴組件特別適于在催化裂化系統(tǒng)中霧化和噴射液態(tài)烴，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，噴嘴組件的實用性并不局限于該用途。
【具體實施方式】
[0013]現(xiàn)在更具體的參照附圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的示例性噴霧噴嘴組件10，其以傳統(tǒng)的方式安裝在流體化催化反應(yīng)器的立管的絕緣壁11(以虛線示出)內(nèi)。噴霧噴嘴組件10被支撐在管狀套筒12內(nèi)，管狀套筒12以與垂直方向成一銳角的方式被固定在壁11內(nèi)，以用于將霧化液態(tài)烴向上排放到立管內(nèi)。在這種情況下，管狀套筒12具有向外延伸的凸緣14，固定到噴霧噴嘴組件10的支撐凸緣15可固定到凸緣14。
[0014]如在圖2中最好的顯示那樣，所示的噴霧噴嘴組件10基本上包括為不間斷的細長管狀構(gòu)件17形式的噴嘴主體，其限定混合區(qū)20和與混合區(qū)20連通的細長筒體延伸區(qū)24。混合區(qū)20具有液態(tài)烴入口 21和設(shè)置在立管壁11外側(cè)上的加壓蒸汽或其它氣體入口 22。細長筒體延伸區(qū)24設(shè)置在噴嘴支撐套筒12和立管壁11內(nèi)且延伸通過噴嘴支撐套筒12和立管壁11。具有一個或多個排放孔口 26的噴嘴端頭25被支撐在立管內(nèi)的管狀構(gòu)件17的下游端部處，以用于排放和引導(dǎo)霧化的液體噴霧。管狀構(gòu)件17可以是單一長度的管，諸如Schedule 80鋼管，其具有在約2英寸至8英寸之間的內(nèi)徑。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，噴霧噴嘴組件適于更有效和更可靠的噴霧性能，同時具有較簡單的結(jié)構(gòu)，其消除了對單獨撞擊銷和在噴嘴主體內(nèi)的安裝結(jié)構(gòu)的需求。在所示的實施例中，蒸汽入口22被安裝在管狀構(gòu)件17的上游端部，以及液體入口21相鄰于上游端部處安裝在管狀構(gòu)件17的側(cè)壁內(nèi)。蒸汽入口22包括裝配件30，其具有安裝凸緣31和下游圓柱形部段。安裝凸緣31用于固定到耦聯(lián)到蒸汽或其它氣體供給的供給管線32。下游圓柱形部段用于固定到管狀構(gòu)件17的上游軸向端部。蒸汽入口裝配件30和管狀構(gòu)件17的端部被倒角以便于通過焊件34固定。蒸汽入口裝配件30包括孔口構(gòu)件36，其用于限定適于加壓蒸汽的具有預(yù)定直徑的蒸汽入口通道38，該蒸汽入口通道38具有上游錐形部段39以用于將蒸汽引導(dǎo)進入并通過入口通道38。
[0016]液體入口 21，類似于蒸汽入口 22，包括入口裝配件40。液體入口裝配件40具有裝配在管狀構(gòu)件17開口42內(nèi)的直徑減小的埋頭孔部段41。在這種情況下，其形成有向內(nèi)漸縮的圓錐形側(cè)壁，以便于通過適當(dāng)?shù)沫h(huán)形焊接件將裝配件40固定到管狀構(gòu)件17。液體入口裝配件40具有用于將裝配件40固定到供給管線43的上游安裝凸緣44，供給管線43進而耦聯(lián)到適當(dāng)?shù)囊簯B(tài)烴供給。液體入口裝配件40接收內(nèi)部安裝的孔口構(gòu)件45，孔口構(gòu)件45限定具有預(yù)定直徑的液體入口流動通道46，進料液體通過其被引導(dǎo)。所示的孔口構(gòu)件45和裝配件40具有相應(yīng)的錐形入口部段48，49，以用于引導(dǎo)進料液體進入并通過孔口構(gòu)件45。
[0017]根據(jù)本實施例，液體入口 21具有突出到混合區(qū)20內(nèi)的液體入口延伸和擴散柱55，其具有在孔口構(gòu)件45和排放孔口 58之間連通的中央液體延伸通道56，排放孔口 58大體在混合區(qū)20的中心軸線59處橫向引導(dǎo)液體進入混合區(qū)20。在所示的實施例中，液體入口延伸和擴散柱55是單獨的管狀構(gòu)件，其以與液體孔口構(gòu)件45的下游端部鄰接的方式固定地安裝。在這種情況下，液體入口延伸和擴散柱55具有上游向外延伸的環(huán)形凸緣60，其被夾持在由裝配件40的內(nèi)側(cè)環(huán)形端部限定的臺肩部與孔口構(gòu)件45的下游端部之間。應(yīng)當(dāng)理解的是，備選地，孔口構(gòu)件45與液體入口延伸和擴散柱55可制成單個部件。在這種情況下，液體入口延伸和擴散柱55的中央延伸通路56的直徑將大于孔口構(gòu)件通道46的直徑，以用于允許液態(tài)烴暢通無阻地通過延伸和擴散柱55。
[0018]在實施