雾化喷嘴
阅读：594发布：2020-05-11
专利汇可以提供雾化喷嘴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 公开了一种 雾化 喷嘴 ，包括：内喷嘴和外喷嘴，所述内喷嘴套设于所述外喷嘴中，其中，所述内喷嘴的外壁与所述外喷嘴的内壁之间，形成外喷嘴腔；所述内喷嘴具有内喷嘴腔；在所述内喷嘴腔的一端具有第一喷孔，在所述外喷嘴腔的一端具有多个第二喷孔，多个所述第二喷孔环绕所述第一喷孔形成，并且所述第二喷孔的喷射方向朝靠近所述第一喷孔的方向倾斜本 发明 的 雾化喷嘴 可以直接对液体雾化，不需要旋流器，避免了 现有技术 中旋流器容易堵塞的问题。并且雾化过程简洁能够提高设备的工作效率。，下面是雾化喷嘴专利的具体信息内容。
1.一种雾化喷嘴，其特征在于，包括：内喷嘴和外喷嘴，所述内喷嘴套设于所述外喷嘴中，其中，
所述内喷嘴的外壁与所述外喷嘴的内壁之间，形成外喷嘴腔；
所述内喷嘴具有内喷嘴腔；
在所述内喷嘴腔的一端具有第一喷孔，在所述外喷嘴腔的一端具有多个第二喷孔，多个所述第二喷孔环绕所述第一喷孔形成，并且所述第二喷孔的喷射方向朝靠近所述第一喷孔的方向倾斜，所述第二喷孔的喷射方向所在的直线与所述第一喷孔的喷射方向所在的直线相交，
在所述内喷嘴上形成有混合通道，所述混合通道贯通所述内喷嘴的壁面，所述混合通道与所述内喷嘴腔直接连通。
2.根据权利要求1所述的雾化喷嘴，其特征在于，
所述混合通道的直径小于所述第二喷孔的直径。
3.根据权利要求1所述的雾化喷嘴，其特征在于，
在所述外喷嘴腔的一端还具有多个第三喷孔；
连接多个所述第二喷孔，形成第一环形，所述第三喷孔环绕所述第一环形设置。
4.根据权利要求3所述的雾化喷嘴，其特征在于，
所述第三喷孔的喷射方向，与第一喷孔的喷射方向相同，或者，
所述第三喷孔的喷射方向朝远离第一喷孔的方向倾斜。
5.根据权利要求1所述的雾化喷嘴，其特征在于，
所述外喷嘴腔的另一端形成有进气通道；
所述内喷嘴的另一端形成进液通道。
6.根据权利要求5所述的雾化喷嘴，其特征在于，
所述外喷嘴腔的另一个端面具有封闭所述外喷嘴腔的密闭端面，所述进气通道形成在所述密闭端面上。
7.根据权利要求5所述的雾化喷嘴，其特征在于，
所述雾化喷嘴设置于端座上，所述进气通道与所述端座上的输气通道匹配，所述进液通道与所述端座上的输液通道匹配。
8.根据权利要求7所述的雾化喷嘴，其特征在于，
所述内喷嘴和所述外喷嘴还具有连接部，用于与所述端座密闭连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的雾化喷嘴，其特征在于，
所述内喷嘴和所述外喷嘴的连接处，密闭设置；或者
所述内喷嘴和所述外喷嘴为一体结构件。
雾化喷嘴
技术领域
背景技术
[0002] 丙烯是仅次于乙烯的最重要的基本有机原料。随着其衍生物应用领域的逐年扩展，需求量与日俱增，据《烯烃工业“十二五”发展规划》预测到2015年，我国丙烯当量需求量约2800万吨/年，但产能仅为2400万吨/年，丙烯市场将长期处于供不应求的局面。另一方面，石油资源的匾乏，迫切需要发展非石油基的丙烯制备工艺。丙烷脱氢制丙烯和乙烯与丁烯歧化制丙烯由于具有很高的丙烯选择性而倍受关注，但前者以富丙烷天然气为原料，地域受限，后者需要消耗乙烯资源，均不符合我国的能源结构。以煤或天然气为原料生产甲醇已大规模生产，因此以甲醇制低碳烯烃(MTO/MTP)具有原料广泛、成本低等优点，适合我国缺油多煤的实际情况。
[0003] 目前，已经实现工业化的甲醇制烯烃技术有UOP/Hydro的MTO工艺和中国科学院大连化学物理研究所的DMTO技术及德国Lurgi公司MTP工艺。MTO及DMTO工艺均以低碳烯烃为目标产物，无法实现高选择性生产丙烯的目标，而MTP工艺以生产丙烯为主，且在国内工业化，实现了以煤为原料高选择性地生产丙烯的目标，适合我国多煤少油的碳资源结构，是满足我国丙烯需求快速增长的理想方案。因此，发展MTP工艺及催化剂是我国煤化工领域重点方向之一。
[0005] MTP工艺过程主要是来自甲醇中间罐区的新鲜甲醇和由甲醇回收塔返回的循环甲醇经过一系列换热设备，加热到275℃。混合物料先在DME反应器中于275℃，1.6MPa，在氧化铝基催化剂的作用下反应生产二甲醚。之后，生成的二甲醚与循环回的C2/C4/C5/C6混合进入MTP反应器(3台，2开1备)，于480℃，0.13MPa下，在沸石基催化剂的作用下进行反应，生成以丙烯为主要产品的各种烃类，送到下一单元－气体冷却和分离单元。
[0006] 2CH3OH→CH3OCH3(DME)+H2O+Q
[0007] nCH3OCH3→2CnH2n+nH2O+Q(n＝2,3,4….)
[0008] 从反应方程可以看出，整个过程属于放热反应过程，由于催化剂的最佳温度是480℃，因此，要产生高效转化率就需要保证炉内的温度与最佳反应温度基本一致。为此，在反应器内设置一系列的工艺喷嘴将低温的二甲醚物质(分为液相和气相两种介质)喷入反应器中，进行温度调节。这个过程要求所控制的反应区间温度分布均匀而且与最佳反应温度基本一致，因此，对喷嘴的雾化方式、雾化粒度和雾化角度以及调节比、喷嘴数量和位置的布置就有了较高的要求。
[0010] 鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种雾化喷嘴，包括：内喷嘴和外喷嘴，所述内喷嘴套设于所述外喷嘴中，其中，所述内喷嘴的外壁与所述外喷嘴的内壁之间，形成外喷嘴腔；所述内喷嘴具有内喷嘴腔；在所述内喷嘴腔的一端具有第一喷孔，在所述外喷嘴腔的一端具有多个第二喷孔，多个所述第二喷孔环绕所述第一喷孔形成，并且所述第二喷孔的喷射方向朝靠近所述第一喷孔的方向倾斜。
[0011] 可选地，在所述内喷嘴上形成有混合通道，所述混合通道贯通所述内喷嘴的壁面，连通于所述内喷嘴腔。
[0012] 可选地，所述混合通道的直径小于所述第二喷孔的直径。
[0013] 可选地，在所述外喷嘴腔的一端还具有多个第三喷孔；连接多个所述第二喷孔，形成第一环形，所述第三喷孔环绕所述第一环形设置。
[0014] 可选地，所述第三喷孔的喷射方向，与第一喷孔的喷射方向相同，或者，所述第三喷孔的喷射方向朝远离第一喷孔的方向倾斜。
[0015] 可选地，所述外喷嘴腔的另一端形成有进气通道；所述内喷嘴的另一端形成进液通道。
[0016] 可选地，所述外喷嘴腔的另一个端面具有封闭所述外喷嘴腔的密闭端面，所述进气通道形成在所述密闭端面上。
[0017] 可选地，所述雾化喷嘴设置于端座上，所述进气通道与所述端座上的输气通道匹配，所述进液通道与所述端座上的输液通道匹配。
[0018] 可选地，所述内喷嘴和所述外喷嘴还具有连接部，用于与所述端座密闭连接。
[0019] 可选地，所述内喷嘴和所述外喷嘴的连接处，密闭设置；或者所述内喷嘴和所述外喷嘴为一体结构件。
[0022] 图1为本发明雾化喷嘴的整体结构的剖视图；
[0023] 图2为本发明雾化喷嘴的内喷嘴的径向截面图；
[0024] 图3为本发明雾化喷嘴右视图；
[0025] 图4为本发明雾化喷嘴的外喷嘴的剖视立体图；
[0026] 图5为本发明雾化喷嘴的端座；
[0027] 图6为本发明雾化喷嘴的端座与内喷嘴、外喷嘴配合的示意图。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0029] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0030] 本发明公开一种雾化喷嘴，如图1所示，包括内喷嘴1和外喷嘴2，内喷嘴1套设在外喷嘴2中，显然，内喷嘴和外喷嘴之间会形成一个空腔，该空腔为外喷嘴腔，即内喷嘴的外壁与外喷嘴的内壁之间形成外喷嘴腔21，对应的，内喷嘴具有内喷嘴腔11，显然该内喷嘴腔11是由内喷嘴的内壁形成的。进一步，既然是喷嘴那就还具有喷孔，在内喷嘴腔11的一端具有第一喷孔12，外喷嘴腔21的一端具有多个第二喷孔22，第一喷孔12和第二喷孔22在整个雾化喷嘴的同一侧，多个第二喷孔22环绕第一喷孔12，并且第二喷孔22的喷射方向向靠近第一喷孔12的方向倾斜。
[0031] 上述第二喷孔22如果是均匀的环绕设置，那么沿着第二喷孔22的喷射方向做延长线，最终所有延长线在一点重合，可以将这个由多个延长线组成的形状理解为圆锥体，那么第一喷孔12的喷着方向做的延长线，就是该圆锥体的轴线。
[0032] 当然，上述仅是作为例子说明，第二喷孔22并不一定是均匀的环绕，均匀环绕是最优的实施方式，并且，上述第二喷孔22的喷射方向向靠近第一喷孔12的方向倾斜，可以理解为沿第二喷孔22的喷射做延长线，能够与沿第一喷孔喷射方向做的延长线重合。
[0033] 在使用时，外喷嘴腔21内一般充有气态的待喷射物，内喷嘴腔11内充有液态的带喷射物，为了方便说明，下面直接说“气体”和“液体”，液体从第一喷孔喷出后，气体从第二喷孔22朝液体喷出，通过气压打散液体，使其雾化。
[0034] 需要理解，本发明的雾化喷嘴使用范围广泛，需要雾化功能的场合都可以使用，尤其是在甲醇制丙烯(Methanol to Propylene，MPT)更是可以使用，以MTP为例，那么上述举例时，气体可以是空气、氮气、甲醇、二甲醚等气体，液体可以是水、低碳烯烃(如C4-C6)、甲醇、二甲醚、甲醇与二甲醚的混合等。
[0036] 在另一种实施方式中，内喷嘴上还形成有混合通道，该混合通道主要是将气体导入到内喷嘴腔内，在一种实施方式中，该混合通道连通外喷嘴腔21和内喷嘴腔11，气体可以直接从外喷嘴腔进入内喷嘴腔，当然，混合通道也可以不与外喷嘴腔连通，而是可以直接连通给外喷嘴腔供应气体的气源，这种方式后面会详细说明。
[0037] 上述混合通道连通内喷嘴腔和外喷嘴腔的情形，如图1中标号13a所示，而混合通道未直接连通内喷嘴腔和外喷嘴腔的情形，如图1中标号13b所示。
[0038] 优选的，混合通道的直径小于所述第二喷孔22的直径。这样，气体可以从混合通道进入内喷嘴腔11，在液体没有喷出前，就提前对其进行“打散”，初步混合雾化。
[0039] 以喷射方向作为“前”，相对另一个方向为“后”，混合通道设置在内喷嘴腔11的后部，使液体有足够的空间初步雾化。
[0040] 关于混合通道的设置方式，可以有很多种，参见图1和图2，从内喷嘴腔11的径向截面为基准，说明优选的两种设置方式：
[0041] 第一种，偏心式(如图2中标号13)
[0042] 每个混合通道的朝向，都偏离内喷嘴的轴心线，并且混合通道的喷射方向能在内喷嘴腔11内形成定向的气流，就可以形成顺时针的气流。当然，以上说明和图1只是示例性的设置方式，并不用于限定混合通道一定这样设置。
[0043] 第二种，对心式(图2中未示出)
[0044] 每个混合通道的喷射方向都对准内喷嘴的轴心线。
[0045] 再以内喷嘴腔轴向截面为基准，说明两种混合通道的设置方式：
[0046] 第三种，竖直式(图1中标号13a)
[0047] 在轴向截面上，以竖直设置的方式形成在内喷嘴上。
[0048] 第四中，倾斜式(图1中标号13b)
[0049] 在轴向截面上，以倾斜设置的方式形成在内喷嘴上，倾斜方向朝向第一喷孔，保证不会阻碍液体流向第一喷孔。
[0050] 以上四种方式可以单独实施在本发明中，也可以同时实施于本发明，第一种和第二种方式，分别与第三种第四种结合，例如在径向界面是偏心式，同时在轴向截面是竖直式。需要理解，以上也只是举例的四种设置方式，其他方式，能够实现液体初步雾化同样可以用于本发明。上述四种还可以与是否连通外喷嘴腔的结构组合，形成更多可能的方案。需要理解的是，上述混合通道是否连通外喷嘴腔，这也可以理解为混合通道在内喷嘴轴向方向的设置位置，更靠前就会连通外喷嘴腔。
[0051] 在一种可选的实施方式中，外喷嘴腔21的一端还具有多个第二喷孔23；如图3和图4所示，第二喷孔23环绕第二喷孔22设置。即连接多个所述第二喷孔22，形成第一环形，第二喷孔23环绕所述第一环形设置。
[0052] 第二喷孔23的喷射方向，与第一喷孔的喷射方向相同，或者，第二喷孔23的喷射方向朝远离第一喷孔的方向倾斜。
[0053] 例如在MTP工艺中，液体并不是一直需要喷出雾化，在内喷嘴不需要工作时，可以只有外喷嘴工作，为了保证外喷嘴喷出气体的范围，因此第二喷孔23采用以上方式设置，第二喷孔22主要功能是使液体雾化，因此其喷射的效果不如第二喷孔好。
[0054] 需要注意的是，图4是外喷嘴的剖视，其中A所指的位置不是内喷嘴的第一喷孔，其一般可以为内喷嘴安装时的安装孔。
[0055] 在一种的可选的实施方式中，外喷嘴腔21的另一端形成有进气通道25；内喷嘴的另一端形成进液通道(图中未标号)。优选的，外喷嘴腔21的另一个端面具有封闭所述外喷嘴腔21的密闭端面24，所述进气通道25形成在密闭端面24上。
[0056] 以MTP为例，使用时，需要将雾化喷嘴安置在端座4上，进气通道25和进液通道与端座上的通道相匹配。即端座上具有输气通道41和输液通道42，分别向进气通道和进液通供料，可以参见图5，示出了端座的结构，图6示出了端座4与内喷嘴和外喷嘴配合的示意图。
[0057] 结合上述端座继续说明混合通道的设置方式，即混合通道没有直接连通内喷嘴腔和外喷嘴腔的情形，如图1中标号13b所示，混合通道13b连通了输气通道41和内喷嘴腔，可以理解，混合通道是将气体引入内喷嘴腔，其与外喷嘴腔连通还是与端座的输气通道连通都可以实现本发明。
[0058] 为了雾化喷嘴与端座的固定，内喷嘴和外喷嘴还具有连接部，用于与端座密闭连接。上述端座可以固定雾化喷嘴，还可以为雾化喷嘴单独的提供气体和液体。在一种可选的实施方式中，如图1中所示出的，内喷嘴的连接部为外螺纹14，外喷嘴的连接部为外螺纹26。相应的端座上也具有与之匹配的内螺纹，如图6所示，端座与内喷嘴外喷嘴螺纹配合。需要注意的是，图1和图6中示出的连接部仅作为示意，并不用于限制本发明，并且以外螺纹作为连接部也只是一种可选的方式，其他能够使二者连接的同样能够用于本发明。
[0059] 基于本发明以上的说明，本发明雾化喷嘴不需要旋流器，避免了现有技术中旋流器容易堵塞的问题。并且雾化过程简洁能够提高设备的工作效率。即使本发明雾化喷嘴堵塞也非常容易清理，需要明白，一般堵塞都是第一喷孔堵塞，因为液体中含有杂质，而第二和第三喷孔是用于喷气的不容易堵塞，同时，第二和第三喷孔的孔径也比第一喷孔的孔径大，也不会轻易堵塞。这里主要说明第一喷孔堵塞的处理，使用清堵针疏通是一个方式，另外就是可以借助混合通道，在第一喷孔堵塞时，有混合通道导入的气体，可以在气压的作用下疏通堵塞。
[0060] 本发明还提供一种雾化喷嘴清堵方法，包括：检测步骤，检测喷嘴，如果发生堵塞则进入疏通步骤，疏通步骤为加大气体的输送量，以气压疏通喷孔。
[0061] 上述的检测步骤可以有电子元件自动完成，也可以由工作人员自行确定。检测的方法可以有两种，例如：
[0062] A.雾化喷嘴区域出现高点温度，在提高液相流量后(增加输液通道输送量)，温度仍然不能降低，初步判断该区域的喷嘴发生堵塞，及早发现，及早吹扫，解决堵塞。
[0063] B.在装置外部，对液相支管进行测温，一般液相支管温度偏高的话(大约高于50度)，就认为可能发生堵塞。液相支管，可以为向输液通道输送液体的管路。
[0064] 为了防止出现堵塞吹扫不通，可以设置定时定次吹扫、固定时间间隔吹扫和人工判断吹扫相结合。
[0065] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
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