噴嘴和噴霧干燥器及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴嘴和噴霧干燥器，以及噴嘴和噴霧干燥器在噴霧干燥成型催化劑中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]球形度是FCC催化劑的一個(gè)重要物性。FCC催化劑的球形度不僅影響催化劑的流化性能，而且與催化劑的耐磨性能密切相關(guān)。球形度差的催化劑在使用過程中容易磨損。磨損產(chǎn)生的細(xì)粉跑損，不僅會增加劑耗還會污染環(huán)境，另外催化劑磨損產(chǎn)生的細(xì)粉也可能對后續(xù)的煙機(jī)等設(shè)備造成影響，對催化裂化裝置的長周期運(yùn)行不利。
[0003]裂化催化劑通常通過噴霧干燥成型，噴霧干燥前的催化劑漿液通過高壓泵輸送到噴嘴，經(jīng)噴嘴霧化后進(jìn)入噴霧干燥塔干燥成型得到具有一定篩分分布的微球狀FCC催化劑顆粒。王喜忠在《噴霧干燥》(化學(xué)工業(yè)出版社，2003年)第80頁介紹了常規(guī)壓力式噴嘴的結(jié)構(gòu)。采用常規(guī)壓力式噴嘴制備的FCC催化劑球形度不好。顯微鏡下觀察FCC催化劑顆粒外形與球體比較接近，但FCC催化劑顆粒并非都是完整的球體，其形貌存在較大差異，采用德國萊馳公司的粒徑及形態(tài)分析儀CamsizerXT測定現(xiàn)有技術(shù)制備的FCC催化劑球形度只有0.91左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，壓力式噴霧干燥制備的FCC催化劑球形度與噴嘴密切相關(guān)，噴嘴的霧化效果影響著FCC催化劑的球形度。
[0005]因此，本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提供一種霧化效果好的噴嘴。
[0006]為實(shí)現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種噴嘴，該噴嘴包括:具有空腔的噴嘴主體，所述噴嘴主體上設(shè)置有噴嘴入口、噴孔；其中，在所述噴嘴主體的空腔的頂壁向下突出有導(dǎo)流件，該導(dǎo)流件的外表面與所述空腔的內(nèi)表面之間的空間形成旋轉(zhuǎn)室。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種噴霧干燥器，該噴霧干燥器包括:噴霧單元和干燥單元，其中，所述噴霧單元的噴嘴為本發(fā)明所述的噴嘴。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了本發(fā)明所述的噴嘴和噴霧干燥器在噴霧干燥成型催化劑中的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明的噴嘴設(shè)計(jì)的導(dǎo)流件對進(jìn)入旋轉(zhuǎn)室的流體有整流作用，可以保證旋轉(zhuǎn)室的流體在旋轉(zhuǎn)室中作規(guī)則的旋轉(zhuǎn)流動，不會出現(xiàn)散亂流動，大大提高了噴嘴的霧化效果；同時(shí)在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，通過在噴孔的出口形成有喇叭口，可以保護(hù)從噴嘴噴出的環(huán)形液膜免受周圍空氣的干擾，保證了環(huán)形液膜在擴(kuò)大變薄霧化時(shí)形成更均勻的小霧滴，提高了霧化效果。
[0010]本發(fā)明提供的噴嘴用于噴霧干燥時(shí)霧化效果好，將其用于噴霧干燥制備FCC催化劑時(shí)，所制備的FCC催化劑球形度好。
[0011]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0012]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的噴嘴的剖視圖；
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的具有2個(gè)噴嘴入口的噴嘴的俯視圖；
[0015]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的具有6個(gè)噴嘴入口的噴嘴的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右、頂、底”通常是指參考附圖所示的上、下、左、右、頂、底；“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種噴嘴，該噴嘴包括:具有空腔的噴嘴主體，所述噴嘴主體上設(shè)置有噴嘴入口 1、噴孔4;其中，在所述噴嘴主體的空腔的頂壁向下突出有導(dǎo)流件3，該導(dǎo)流件3的外表面與所述空腔的內(nèi)表面之間的空間形成旋轉(zhuǎn)室2。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的噴嘴，為了進(jìn)一步提高噴嘴的霧化效果，優(yōu)選在豎直方向，所述導(dǎo)流件3的底端與噴孔4的頂端的距離為空腔高度的1/10-4/5 ;更優(yōu)選在豎直方向，所述導(dǎo)流件3的底端與噴孔4的頂端的距離為空腔高度的1/5-1/3。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的噴嘴，為了進(jìn)一步提高噴嘴的霧化效果，優(yōu)選所述導(dǎo)流件3的外表面與所述空腔的內(nèi)表面之間的距離為空腔直徑的1/10-2/5。
[0021]本發(fā)明中，涉及噴嘴的部件的描述，如無特別說明，內(nèi)徑指的是內(nèi)直徑，外徑指的是外直徑，徑均指的是直徑。
[0022]本發(fā)明中，所述導(dǎo)流件3的外表面與所述空腔的內(nèi)表面之間的距離指的是在同一水平線上，導(dǎo)流件3的外表面的點(diǎn)與空腔的內(nèi)表面的對應(yīng)的點(diǎn)之間的距離，優(yōu)選導(dǎo)流件3的外表面的各個(gè)點(diǎn)與空腔的內(nèi)表面的各個(gè)對應(yīng)的點(diǎn)之間的距離相等。
[0023]為了進(jìn)一步提高噴嘴的霧化效果，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，優(yōu)選所述導(dǎo)流件3包括相連接的圓柱體和圓錐體，其中，圓柱體的一端連接于空腔的頂壁，其中，相連接指的是圓柱體的一端與圓錐體的底面接合，更優(yōu)選所述圓柱體和圓錐體的高度比為0.5-3:1，優(yōu)選為 1.5-2:1。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，優(yōu)選所述空腔的至少部分為圓柱形，所述噴嘴入口 I沿切向方向與旋轉(zhuǎn)室2相通，如此使得具有導(dǎo)流件的噴嘴具有更好的整流效果，從而能夠提高本發(fā)明的噴嘴的霧化效果。
[0025]本發(fā)明中，所述噴嘴入口 I沿切向方向與旋轉(zhuǎn)室2相通指的是，所述噴嘴入口 I沿切向方向與旋轉(zhuǎn)室2的圓形相切。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的噴嘴，所述噴孔4的設(shè)置位置可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，具體可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行設(shè)置，針對本發(fā)明，優(yōu)選所述噴孔4設(shè)置在所述噴嘴主體的底部。
[0027]本發(fā)明中對所述噴嘴主體的形狀沒有特別限定，具體可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，優(yōu)選所述噴嘴主體包括相連接的圓柱體和圓錐體，圓柱體的一端為噴嘴主體的頂壁，其中，連接指的是圓柱體的一端與圓錐體的底面接合，更優(yōu)選所述噴嘴主體的圓柱體和圓錐體的高度比為0.5-3:1，優(yōu)選為0.6-1:1。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，優(yōu)選所述噴嘴主體的空腔包括相連接的圓柱腔和圓錐腔。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，優(yōu)選所述噴嘴主體包括相連接的圓柱體和圓錐體，優(yōu)選所述圓柱腔位于所述圓柱體內(nèi)，所述圓錐腔位于所述圓錐體內(nèi)，更優(yōu)選所述圓柱腔和圓錐腔的高度比為0.5-3:1，優(yōu)選為0.6-1:1。
[0030]本發(fā)明中，所述噴嘴主體的圓錐體和圓柱體可以做成一體，也可以分別制作，使用的時(shí)候組裝在一起使用即可。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的噴嘴，如圖1所示當(dāng)所述噴嘴主體包括相連接的圓柱體和圓錐體時(shí)，優(yōu)選所述噴孔4形成在所述噴嘴主體的圓錐體的錐頂處且與所述圓錐腔連通。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的噴嘴，如圖1所示當(dāng)所述噴嘴主體包括相連接的圓柱體和圓錐體時(shí)，所述噴嘴入口(I)設(shè)置在噴嘴主體的圓柱體上與所述圓柱腔沿切向方向連通。具體設(shè)置位置可以依據(jù)需要確定，本發(fā)明對此無特殊要求。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，優(yōu)選如前所述所述導(dǎo)流件3包括相連接的圓柱體和圓錐體，所述噴嘴主體包括相連接的圓柱體和圓錐體，所述噴嘴主體的空腔包括相連接的圓柱腔和圓錐腔，其中，優(yōu)選所述噴嘴主體的圓錐體的錐角、所述導(dǎo)流件(3)的圓錐體的錐角均與所述圓錐腔的錐角各自可以為20° -150°，更優(yōu)選所述噴嘴主體的圓錐體的錐角、所述導(dǎo)流件(3)的圓錐體的錐角均與所述圓錐腔的錐角相等。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的噴嘴，優(yōu)選所述噴嘴入口 I的直徑、噴孔4的直徑與所述圓柱腔的直徑的比為 1-8:1-10:20-40。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的噴嘴，優(yōu)選所述噴嘴還包括具有喇叭開口的部件5，所述部件5的喇叭開口與所述噴孔4相通。
[0036]通過使所述部件5的喇叭開口與所述噴孔4相通，使得在噴孔的出口形成有喇叭口，可以保護(hù)從噴嘴噴出的環(huán)形液膜免受周圍空氣的干擾，保證了環(huán)形液膜在擴(kuò)大變薄霧化時(shí)形成更均勻的小霧滴，提高了霧化效果。
[0037]滿足前述要求的部件5均可以用于本發(fā)明，其可以為多種形式，例如可以為具有喇叭開口的圓臺形部件，也可以為同時(shí)具有喇叭開口以及具有與噴嘴主體尺寸適配的空腔的防護(hù)罩(如圖1所示)，使用過程中將防護(hù)罩套在噴嘴主體上，然后其喇叭開口與噴孔相通即可，其中，且沿朝向噴孔外側(cè)的方向，所述喇叭開口的內(nèi)徑逐漸增大。
[0038]針對本發(fā)明，優(yōu)選喇叭開口的母線與水平方向的夾角為10-60° (圖1中為β角)。
[0039]針對本發(fā)明優(yōu)選喇叭開口的高度(或稱深度)為空腔高度的1/10-2倍，更優(yōu)選喇叭開口的高度(或稱深度)為空腔高度的1/5-2/3倍。
[0040]針對本發(fā)明，優(yōu)選喇叭開口的最大直徑為噴孔直徑的2-20倍，更優(yōu)選為5-10倍，喇叭開口的最小直徑為噴孔直徑的1-2倍。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的噴嘴，所述噴嘴入口 I的個(gè)數(shù)可以依據(jù)需要進(jìn)行選擇，一般為1-10個(gè)。圖2為本發(fā)明提供的具有2個(gè)噴嘴入口的噴嘴的俯視圖，圖3為本發(fā)明提供的具有6個(gè)噴嘴入口的噴嘴的俯視圖。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述噴嘴入口的直徑為l-8mm，噴嘴入口的長度和直徑之比為0.5-5.0 ;噴嘴主體的空腔直徑為10-40mm ;噴孔的直徑大于等于噴嘴入口直徑，噴孔的直徑為2-10mm，噴孔的高度為l_8mm ;導(dǎo)流件包括相連接的圓柱體和圓錐體，所述噴嘴主體包括相連接的圓柱體和圓錐體，所述空腔包括相連接的圓柱腔和圓錐腔，所述噴嘴主體的圓錐體的錐角、所述導(dǎo)流件的圓錐體的錐角均與所述圓錐腔的錐角相等。
[0043]噴嘴主體的圓柱體段的高度為1.5-15mm,噴嘴主體的圓錐體段的高度3_15_ ;導(dǎo)流件的圓柱體段的直徑大于噴孔的直徑，圓柱體段的直徑為8-30mm，導(dǎo)流件的圓柱體段的高度與噴嘴主體的圓柱體段的高度相等，導(dǎo)流件的圓錐體段的高度小于噴嘴主體的圓錐體段的高度，導(dǎo)流件的圓錐體段的高度為1-1Omm;導(dǎo)流件的圓柱體段的內(nèi)徑為2-20mm。
[0044]本發(fā)明提供了一種噴霧干燥器，該噴霧干燥器包括:噴霧單元和干燥單元，其中，所述噴霧單元的噴嘴為本發(fā)明所述的噴嘴。
[0045]本發(fā)明中，所述干燥單元的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)可以參照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行，本發(fā)明在此不詳細(xì)描述。
[0046]本發(fā)明中，噴霧單元中，除噴嘴的設(shè)計(jì)按照本發(fā)明進(jìn)行，其余結(jié)構(gòu)均可參照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行，本發(fā)明不詳細(xì)描述。
[0047]本發(fā)明提供了本發(fā)明所述的噴嘴和本發(fā)明所述的噴霧干燥器在噴霧干燥成型催化劑中的應(yīng)用。
[0048]本發(fā)明的噴嘴用于FCC催化劑的生產(chǎn)，噴霧干燥前的催化劑漿液由高壓泵輸送到噴