重油催化原料油雾化喷嘴-共19页PPT资料

重油催化原料油雾化喷嘴姓名：陈晓慧班级：化工过程机械任课老师：孙国刚2019.10.30目录一、雾化基础知识二、FCC喷嘴类型及雾化机理三、高效喷嘴在RFCC中的应用1.1雾化的定义及目的什么是雾化？雾化通常指通过物理方法将一定体积的液体在气体的冲击作用下破碎为弥散微细液滴群的过程。雾化的目的？雾化的主要目的是使液体产生高的表面积与质量比，雾化产生的条件是液体与周围气体之间存在较高的相对速度。1.2雾化的基本原理液体雾化主要方式有：压力式，旋转式，气力式▲压力式：使液体在一定的压力下通过一个一定形状的小孔而雾化，适用于水溶液的喷洒。▲旋转式：离心式液化利用很低的压力，主要用于液体供应，使液体在一个高速旋转的园盘上沿径向流动，最后从园盘的边缘飞出形成液滴。▲气力式：应用高速气流冲击液体使其雾化。1.3雾化过程雾化过程大致分为三种类型：液滴破碎，液柱破碎，液膜破碎。这三种破碎形式在同一雾化过程中同时存在。◆液滴破碎：液滴破碎可分两个过程即变形过程和破碎过程。最基本的液滴变形过程的方式主要有三种：双凸透镜状变形，雪茄状变形和凸起变形。◆液柱破碎：液柱破碎可归纳为下列四种形式，瑞利破碎、第一类风生破碎、第二类风生破碎和雾化。这四种破碎形式的转变条件和主要机理都有所不同。1.3雾化过程雾化过程大致分为三种类型：液滴破碎，液柱破碎，液膜破碎。这三种破碎形式在同一雾化过程中同时存在。◆液膜破碎：液膜的破碎机理大致有三类：轮缘形破碎、多孔形破碎和波动形破碎。2.1RFCC进料喷嘴优良的进料喷嘴应具备下列条件：（1）对不同进料具有包容性，能适应各种装置需求；（2）喷出油滴分散性好，雾化细密，与流动的催化剂均匀接触，迅速气化、反应；（3）喷出的油滴稳定，具有相当穿透力(即出口要有一定速度)，但不能喷到对壁；扩散角要适宜，减少、消除涡流磨损和侧壁区形成死角而结焦；（4）较小压力降，即进料油压不能太高，以免增加进料泵压头；（5）汽液比适当，即雾化蒸汽量不要太多，以降低能耗及后部冷却水、冷却设备；（6）结实耐用、抗干扰，能适应长周期使用；（7）在较宽的可操作范围内保持良好的雾化效果，即有一定的操作弹性；（8）结构简单、价廉物美，得到长周期工业应用认可。2.2FCC进料喷嘴类型催化裂化装置采用的进料喷嘴按雾化机理的不同大体上可以分为四大类：喉管类雾化喷嘴（LPC型、KH-Ⅱ型）、靶式类进料雾化喷嘴（BX-Ⅱ型）、气泡雾化喷嘴（石油大学UPC型）和旋转式雾化喷嘴（BWJ型）。2.2.1喉管类雾化喷嘴雾化机理是利用收缩-扩张的喉道形结构,尽可能大地提高气体流速和气液两相的速度差,撕裂液体薄膜,利用气体的能量克服原料油的表面张力和粘度约束,使原料油破碎成微油颗粒。这类喷嘴的雾化效果随雾化介质流速的加快而提高,流速过大会对催化剂有冲击粉碎作用,甚至引起设备或管线的振动,因而雾化效果的进一步提高受到雾化介质流速的制约。2.2.2靶式类进料喷嘴这类喷嘴的雾化机理是原料油在压力作用下,在垂直方向上高速撞击金属靶使之形成破碎的液滴,在靶柱上形成液膜,再与横向的雾化气流作用进行第一次雾化,形成汽雾两相流,最后在喷嘴头出口处加速,实现第二次雾化。这类喷嘴要求有较高的油压和较多的雾化介质,而且喷嘴本身的压力降也较大。2.2.3气泡雾化喷嘴（UPC型）这类喷嘴的雾化机理是原料油从外腔流入,雾化蒸汽由喷嘴内腔流入,内腔出口板有多个小孔,蒸汽经由小孔进入原料油所在的外腔,使原料油中含有大量气泡,再从出口喷出,气泡爆破使原料油得以充分雾化。该类喷嘴雾化效果较好,雾化粒径接近催化剂粒径。目前此类喷嘴在国内催化裂化装置上的应用还不够普及,对大处理量喷嘴的使用还有待于考察。2.2.3气泡雾化喷嘴（UPC型）UPC型喷嘴其技术特点如下：操作压降:0.4～0.55MPa;液滴粒径:40～50um;喷雾形状为扁平扇面,呈锥形;液滴粒径分布较窄,5倍于SMD的液滴几乎完全消除;操作弹性较大,可在正常处理±15%内操作。2019年中原石油勘探局石油化工总厂的使用情况：⑴采用改喷嘴后,总液收提高了1.15%,每年可创直接经济效益453万元。⑵提升管喷嘴改造后,使催化装置的产品收率达到了较高水平,解决了因原进料喷嘴生焦率偏高,产品收率不理想的状况,达到了投资少见效快的目的。⑶该喷嘴值得推广的进料喷嘴之一。2.2.4旋流式雾化喷嘴（BWJ型）该喷嘴的雾化机理是,原料油从混合室侧面进入,雾化蒸汽沿轴线进入混合室,混合腔内的气液两相流体,在一定压力作用下进入涡流的螺旋通道,快速回旋激烈掺混,使液体的粘度和表面张力进一步下降,随着旋流室直径的减小,切向速度相应增大,液体在离心力作用下展成薄膜,在与气体介质的作用下实现第一次破碎雾化。之后,汽液两相雾流再通过加速段和稳定段形成汽液两相稳定的雾化流,在半球形喷头内进一步加速经扁槽外喷口喷出,实现第二次雾化。2.2.4旋流式雾化喷嘴2019年中国石化工程建设公司(SEI)和西北工业大学以航空发动机中的旋流雾化技术为基础,联合研制重油催化裂化新型雾化进料喷嘴。经过不断地研究、应用和改进,相继开发出了BWJ一Ⅰ型、BWJ一Ⅱ型、BWJ一Ⅲ型、BWJ一ⅢA型、BWJ一ⅢB型，BWJ一Ⅵ型。2.3高效喷嘴在RFCC中的应用LPH-l型重油进料雾化喷嘴是中国石化集团洛阳石油化工工程公司(LPEC)在LPC喷嘴基础上开发出的新一代高效进料雾化喷嘴,该喷嘴操作弹性大、压力降低、喷射速度适中,雾化效果好。改进方法：实现了三次雾化。喷嘴出口设计成扁平型,可将油雾呈薄扇形喷出,在提升管横截面上覆盖面积大,油气与催化剂接触充分、均匀。使用效果：在沧州分公司重油催化裂化装置(MIP一CGP工艺)工业应用结果表明,采用该喷嘴后,装置干气、焦炭产率降低了0.5个百分点,轻液体收率可增加1.93个百分点,催化剂消耗降低了1.83%。2.3高效喷嘴在RFCC中的应用CS-Ⅱ喷嘴的结构通过优化喉管结构尺寸，采用低压降设计，属于低流速喷嘴，能较好地减小催化剂破损，操作弹性大，不易结焦，运行平稳；增加二次雾化蒸汽，消除喷头处气液分布不均的现象，改善夜雾区状况。喷嘴的改进是在喷头处增加一圈蒸汽孔，在喷头球面形成蒸汽幕，用来屏蔽喷嘴射流形成的低压区，消除原料油的返混。2.3高效喷嘴在RFCC中的应用洛阳高新柯恒石化技术有限公司研发的CCK-ⅣA特点：①结合国内外雾化喷嘴的优点，更适合原油不断变重的趋势。②充分利用雾化蒸汽的能量，适用于蒸汽压力波动较大的装置。③采用多级雾化，雾化后原料油平均粒度45um左右，雾化粒径衰减快。④节约蒸汽用量，减低催化剂和蒸汽的单耗。⑤经过特殊工艺的处理，耐磨性大大优于渗硼工艺处理的喷嘴。请各位批评指教!陈晓慧中国石油大学（北京）化学工程学院化工过程机械