[发明专利]喷嘴

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2005年11月29日的美国临时申请 No.60/741,022的优先权，上述申请的全部内容作为本公开的一部分引 用于此作为参考。

技术领域

本发明涉及喷嘴，尤其涉及将液体和气体混合成雾化射流的喷嘴。

背景技术

流化催化裂化(FCC)是用于炼油工业中的主要精炼方法之一。 FCC工艺用于裂化基本由石油类的烃组成的材料以生产例如用于内 燃机的燃油和取暖用油之类的产品。通常在形成FCC系统的一部分 的、包括反应容器的竖直定向管道或提升管中执行裂化工艺。在该工 艺期间，处于充气(流化)状态的热催化剂粒子典型地被引入提升管 的底部中并且导致向上流动。烃原料与蒸汽混合以变得部分地流化并 且当催化剂穿过提升管时被注入催化剂流中，这产生裂化反应，所述 裂化反应将烃原料裂解成更简单的(更轻的)分子形式。

FCC工艺中的最佳裂化条件需要催化剂和烃原料的基本即时和 均匀的混合。然而这样的混合难以实现，并且热催化剂和冷烃原料的 分层区域典型地出现在催化剂-烃流内。烃分子的过度裂化和热裂化 典型地发生在所述流的催化剂富积区域。相反地，烃分子的不完全裂 化通常发生在烃富积区域。这些因素会显著减小FCC工艺的总产量。 另外，过度裂化、热裂化和不完全裂化具有不良副作用，例如由于焦 炭沉积引起的提升管内催化剂的减活，由于空气和残余焦炭的燃烧引 起的再生器内催化剂的再生，和过量低沸程气体反应产物例如丙烷和 丁烷气体的产生。

因此，用于在反应容器内混合催化剂和烃原料的有效方法对于裂 化工艺来说是关键的。为了保证正确混合，设计了将烃蒸汽混合物引 入向上流动的催化剂中的喷嘴；然而，目前可用于FCC单元中的喷嘴 具有显著缺点。首先，喷嘴会产生减小烃蒸汽混合物和催化剂之间的 液体接触的不均匀的射流型式，这转而阻碍了均匀混合，导致烃分子 的过度裂化、热裂化和/或不完全裂化。其次，喷嘴盖从容器内壁突出 到催化剂流中，这导致喷嘴部件的过早腐蚀和喷嘴的寿命周期减小； 另外，当喷嘴盖腐蚀时，喷嘴的内部流动通道的几何形状会变化，导 致射流型式改变，这会转而减小FCC工艺的一致性和总产量。进一步 地，突出的喷嘴盖减小了催化剂的流动面积并且在容器中产生下游低 压区，该低压区产生促进喷嘴盖腐蚀的涡流。更进一步地，由于FCC 容器内总是有温度变动，所以喷嘴盖易受热冲击，这导致进一步促进 喷嘴盖寿命周期减小的破裂。类似缺点存在于利用喷嘴将流体引入混 合容器中的其它精炼工艺中，例如常压重油转化(RCC)工艺。

在一些喷嘴应用中，使用陶瓷喷嘴盖代替标准金属合金盖。尽管 陶瓷盖可以提供许多优点，但是将金属接合到陶瓷是一个难题，原因 是陶瓷具有极高的熔点并且在化学上相对不活泼，从而阻止它们被直 接焊接或胶合；因此，利用多种类型的机械接合。然而，由于喷嘴应 用中的温度变化所导致的热膨胀和热收缩变动目前可用的机械接合常 常过早地并且无征兆地损坏。

因此，为了提高FCC和其它精炼工艺的产量并且减小与经常替换 喷嘴盖和接头相关的维护费用，需要一种喷嘴，该喷嘴产生始终平的 射流型式以用于提高均匀混合、减小下游低压区和涡流以最小化催化 剂腐蚀，和/或利用一种喷嘴盖，该喷嘴盖具有减小的外形以最小化突 出到催化剂流中，转而减小盖腐蚀和最大化催化剂的流动面积，所述 盖由耐腐蚀材料构成，并且具有足够的延展性以避免热冲击。进一步 地，需要一种接合/联接装置，该装置能够保持喷嘴盖(出口)和流体 入口之间的紧密密封并且可以耐受由恒有的温度变动导致的热冲击。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种喷嘴，该喷嘴用于将至少一种流 体以雾化射流排放到容器中。所述喷嘴包括限定至少一个出口孔的陶 瓷盖或出口和限定至少一个用于接收所述至少一种流体的入口管道的 金属入口部分。所述喷嘴进一步包括金属连接器，所述连接器将陶瓷 出口或盖连接到金属入口并且将压缩预载荷提供给陶瓷出口，以防止 差热膨胀和收缩之后金属入口和陶瓷出口之间的松动。