可控粒径沥青残渣喷雾造粒喷嘴

摘要

一种新型的喷雾造粒进料喷嘴，内部设有一个旋流内构件，利用内构件在喷嘴内产生不同的旋转效应，在喷嘴出口产生不同的扩散和剪切作用，可以控制喷雾过程喷雾液滴的粒径大小，从而控制造粒过程所产生的固体颗粒的直径。

说明书

所属技术领域

本发明属于石油化工机械设备，特别是涉及一种喷雾造粒塔的喷雾造粒技术，能够控制所造成颗粒的粒径，可以应用于重油梯级分离工艺中沥青残渣的喷雾造粒和分离过程以及其他用到液体雾化技术领域。

背景技术

在重油梯级分离工艺中，脱沥青油等优质组分分离之后，需将剩余的沥青和胶质等残渣喷雾造粒，以便后续的处理和应用。由于后续应用场合不同，对沥青和胶质等残渣颗粒的粒径有不同要求，本发明提出一种沥青残渣喷雾造粒进料喷嘴，能够控制喷雾粒径的大小，从而可以控制生成的沥青颗粒的粒径。

发明内容

为了克服现有的喷雾造粒塔技术只能产生单一粒径的局限，根据需要产生所需粒径的固体颗粒，本发明提出一种新型的喷雾造粒进料喷嘴。该喷嘴结构简单，利用内构件在喷嘴内产生不同的旋转效应，在喷嘴出口产生不同的扩散和剪切作用，可以控制喷雾过程喷雾液滴的粒径大小，从而控制造粒过程所产生的固体颗粒直径。这种新的喷雾造粒喷嘴结构简单，在不增加任何能耗和附加操作难度的条件下，可以根据需要控制造粒过程产生的颗粒直径，满足后续应用过程的需要。

本发明解决这个技术问题所采用的技术方案是：在喷嘴内部，设计了新型的可以使物料产生旋转运动的内构件，在喷嘴内产生不同强度的旋转，控制物料的扩散以及与周围介质的剪切作用，从而控制雾化过程产生的液滴粒径，从而控制所产生的固体颗粒的粒径。这种可以控制所产生的固体颗粒粒径的过程，不增加过程的操作难度，在喷雾造粒系统不增加任何其他设备。

本发明包括一种可控粒径的喷雾造粒喷嘴，其结构主要包含有：喷头1，物料旋流器2和进料管3。

所述的喷头1，其特征是：这个喷头1顶部开有喷口10，喷口的直径为D1，长度为L1；喷头1底部与进料管3连接，喷头1中间有圆柱形空腔，空腔的直径为D2，长度为L2。其中喷口10的长度L1的范围在0.3D1～20D1，空腔的直径D2的变化范围在1.1D1～10D1，空腔的长度L2的范围在2D1～50D1。

所述的物料旋流器2，其特征是：它的整体形状为圆柱形，装在喷头1的内部，其上部有一个旋流腔9，旋流腔9上开有两个切向通道8；下部有一个流体分配腔6，流体分配腔6上开有两个径向通道5；旋流器2两侧铣各去b3高的部分形成两个平面。

所述的物料旋流器2，其特征是：物料旋流器2的直径D2变化范围在1.1D1～10D1，高度H变化范围在2D1～50D1；旋流腔9的直径D5的变化范围在2D1～20D1，旋流腔9的深度H1的变化范围在1.5D1～20D1；切向通道8的宽度b1的范围在0.2D1～5D1，切向通道8的深度的变化范围在1.5D1～20D1；流体分配腔6的直径D4的变化范围在2D1～20D1，流体分配腔6的深度H2的变化范围在1.5D1～20D1，径向通道5的宽度b2的范围在0.2D1～5D1，径向通道5的深度的变化范围在1.5D1～20D1；旋流器2两侧各铣去的高度b3，即直流通道7的宽度b3的变化范围在0.1D1～10D1。

所述的进料管3，其特征是：其顶部与喷头1的底部通过螺纹密封连接，并压紧物料旋流器2，其内管与物料旋流器2底部的流体分配腔6连通。

附图说明

本发明涉及的新型喷雾造粒喷嘴结构如图所示：

图1是本发明的喷雾造粒喷嘴组合图。

图2是本发明的喷雾造粒塔喷雾喷嘴喷头图。

图3是本发明的喷雾造粒塔喷雾喷嘴内旋流器图。

图中：1——喷头，2——物料旋流器，3——进料管，4——喷嘴入口，5——径向通道，6——流体分配腔，7——直流通道，8——切向通道，9——旋流腔，10——喷口。

新结构的喷雾造粒喷嘴主要由喷头1、物料旋流器2、进料管3组成。

具体实施方式

下面结合附图对本发明喷嘴的工作过程进行说明。

参考图1，本发明包括一种可控粒径的喷雾造粒喷嘴，其结构主要包含有：喷头1，物料旋流器2和进料管3。

参考图1和图2，喷头1顶部开有喷口10，喷口的直径为D1，长度为L1；喷头1底部与进料管3连接，喷头1中间有圆柱形空腔，空腔的直径为D2，长度为L2。其中喷口10的长度L1的范围在0.3D1～20D1，空腔的直径D2的变化范围在1.1D1～10D1，空腔的长度L2的范围在2D1～50D1。

参考图1和图3，物料旋流器2的整体形状为圆柱形，装在喷头1的内部，其上部有一个旋流腔9，旋流腔9上开有两个切向通道8；下部有一个流体分配腔6，流体分配腔6上开有两个径向通道5；旋流器2两侧铣各去b3高的部分形成两个平面。

参考图1和图3，物料旋流器2的直径D2变化范围在1.1D1～10D1，高度H变化范围在2D1～50D1；旋流腔9的直径D5的变化范围在2D1～20D1，旋流腔9的深度H1的变化范围在1.5D1～20D1；切向通道8的宽度b1的范围在0.2D1～5D1，切向通道8的深度的变化范围在1.5D1～20D1；流体分配腔6的直径D4的变化范围在2D1～20D1，流体分配腔6的深度H2的变化范围在1.5D1～20D1，径向通道5的宽度b2的范围在0.2D1～5D1，径向通道5的深度的变化范围在1.5D1～20D1；旋流器2两侧各铣去的高度b3，即直流通道7的宽度b3的变化范围在0.1D1～10D1。

参考图1，进料管3的顶部与喷头1的底部通过螺纹密封连接，并压紧物料旋流器2，其内管与物料旋流器2底部的流体分配腔6连通。

本发明的可控粒径的喷雾造粒喷嘴使用过程，例如可以是，液相溶剂与沥青的混合物经进料管3上的喷嘴入口4进入物料旋流器2下部的流体分配腔6，通过流体分配腔6上径向对称开设的径向通道5分流，通过直流通道7流入切向通道8，通过切向通道8切向喷入旋流腔9，在旋流腔9中产生旋转向前的运动，在旋流腔9的约束作用下，旋转收缩，通过喷口10旋转扩散喷出，混合物料在旋转扩散作用下先形成锥形空心膜状射流，在继续扩散和与周围介质强烈剪切作用下，破碎成小液滴。通过物料旋流器2、旋流腔9、切向通道8以及喷口10的不同设计，可以控制和产生不同的旋流状态，形成不同的扩散锥角、液膜和剪切速度，从而产生不同直径的液滴。溶剂汽化，沥青液滴凝固后，可以形成不同直径的沥青颗粒。

因此通过本发明喷嘴内构件物料旋流器2及喷口10的设计，可以控制最终形成的沥青颗粒的直径，按不同的市场需求进行生产。产生的沥青颗粒直径，可以在10-15000μm之间调节。

对于处理量较大的场合，可以用多个喷嘴形成阵列进料系统，可以进行大处理量的操作，同时可以保证沥青颗粒的直径符合要求。此外，多个喷嘴形成阵列进料系统可以组织造粒塔内流动的流动状态，形成旋转运动，利用离心力进行沥青颗粒与气相的分离，有较高的气固分离效率，以便包装和运输。

本发明提出的喷雾造粒喷嘴，可以用于所有的喷雾造粒领域和液体雾化领域。