CN101619223A

CN101619223A - 油页岩干馏法冷凝回收系统油洗节能装置及操作工艺

Info

Publication number: CN101619223A
Application number: CN200910070087A
Authority: CN
Inventors: 隋红; 黄国强; 李鑫钢; 丁辉; 李洪
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2029-08-07
Also published as: CN101619223B

Abstract

本发明涉及油页岩干馏法冷凝回收系统油洗节能装置及操作工艺；装置包括干馏炉(1)、油洗分馏塔(3)和水洗塔(13)；油洗分馏塔设置有中段循环，油洗分馏塔上2/3段设置分离内件，油洗分馏塔下1/3段设置防堵塞和防结焦内件；自干馏炉顶部出来的高温荒煤气未经冷却直接进入到油洗分馏塔，煤气和轻油从油洗分馏塔塔顶经塔顶冷凝器后进入到水洗塔；石脑油和页岩油从油洗分馏塔侧线出来作为产品；重油产品从油洗分馏塔塔底出来，其中一部分重油经塔底冷凝器被取走高温热量后再循环进入到油洗塔中，进入位置与荒煤气进入位置相同；本发明大幅度降低了废水生产量，可以回收大部分高温热量，同时达到提高页岩油回收率和质量的目的，得到合格产品。

Description

油页岩干馏法冷凝回收系统油洗节能装置及操作工艺

技术领域

本发明涉及油页岩干馏法冷凝回收系统油洗节能装置及操作工艺，尤其是冷凝回收油洗节能工艺。

背景技术

国内外针对冷凝回收的研究和实际工程主要分为水洗和油洗两种，水洗工艺主要借鉴煤干馏工艺后的流程，来自干馏车间的490℃荒煤气进入急冷管及洗气管。在洗气管中煤气的的温度由490℃降至80-90℃，同时有50％-60％的焦油气冷凝下来。急冷洗气后的荒煤气进入气液分离器，在此煤气与焦油、氨水、焦油渣等分离。分离下来焦油、氨水和焦油渣一起进入机械化氨水澄清槽。由气液分离器上部排出的粗煤气经横管初冷器，用循环水和低温水将煤气间接冷却至30℃～35℃，冷凝液在冷凝液槽沉降分离。焦油和部分氨水用泵送入机械化氨水澄清槽。经横管初冷器的煤气进入电捕焦油器，再次回收焦油后，由煤气鼓风机升压，送往湿法脱硫系统。水洗工艺流程比较落后，废水产量大，能耗高高，投资较大。

国外冷凝回收系统大部分采用油洗工艺，大致的工艺是油气经二级旋风粉粒除尘后，进入冷凝回收系统，经油洗冷却至300℃，得重油，再经三级空冷，冷却至250℃，得重质油，油气再进分馏塔，分出轻油、中油和重油。类似的油洗工艺在国内还没有出现。

国内油页岩利用中存在一些工程上的问题需要进行深入研究，主要是冷凝回收系统存在问题。目前国内抚顺运行的油页岩干馏工艺中冷凝回收系统采用水洗工艺，水洗工艺成熟，但存在能耗大、循环水量大、产生的废水量大等缺点；国外的油页岩干馏工艺的冷凝回收系统也有的采用油洗工艺，但是目前国内在油页岩干馏油洗工艺方面技术还不成熟。目前国内有关油页岩干馏工艺和回收工艺的专利主要有日本在国内申请的专利和大连理工的专利。如专利从油页岩中回收页岩油的装置(87103386)用于从油页岩中回收页岩油的装置，可使油页岩在干馏釜中干馏，然后冷却所得到的干馏气体，从干馏气体中再分离和回收页岩油。该装置包括在流送管中为来自干馏釜的干馏气体提供第一冷凝塔，以便收集在高于干馏气体的水露点温度下冷凝的重油和淤渣；在第一冷凝塔下游设置第二冷凝塔，以便收集在低于干馏气体的水露点温度下冷凝的轻油和蒸馏水。专利油页岩(煤)生产页岩油的全循环干馏工艺及系统(200810028511.9)本发明提供一种油页岩(煤)生产页岩油的全循环干馏工艺及系统，其工艺过程包括：在由油页岩输入贮罐、无氧煤气供热干馏炉和半焦排出装置构成的油页岩干馏系统中进行油页岩干馏，产生干馏煤气和半焦，干馏煤气经由煤气集合管、油洗塔、间冷塔和电捕油器构成的干馏煤气多级净化系统进行分离净化，所得到的煤气经由流化床燃烧炉、螺旋给料机和除尘器构成的煤气预热系统预热后输入无氧煤气供热干馏炉对油页岩进行干馏，将从油洗塔、间冷塔和电捕油器分离出来的油品成分通过油品净化和收集系统净化处理和收集而得到页岩油产品。干馏和净化过程中产生的半焦和油泥被用作预热煤气的燃料。以上技术中所述工艺都存在流程复杂、能耗高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供油页岩干馏法冷凝回收系统油洗节能装置及操作工艺，本发明的工艺能够降低冷凝回收系统废水产生量及能耗，并且提高页岩油回收产量，同时提高页岩油产品的质量。

本发明的技术如下：

本发明的一种油页岩干馏法冷凝回收油洗节能装置，包括干馏炉1、油洗分馏塔3和水洗塔13；干馏炉顶部设置有高温荒煤气2出口，连接油洗分馏塔中下部的荒煤进料口，油洗分馏塔设置有中段循环6，塔顶设置冷凝器11；塔底设置有塔底冷凝器12，部分重油再循环9进入油洗分馏塔中；油洗分馏塔上2/3段设置分离内件18，油洗分馏塔下1/3段设置防堵塞和防结焦内件10；在油洗分馏塔塔顶设置有煤气和轻油4出口，经连接塔顶冷凝器后连接到水洗塔的煤气和轻油进口；油洗分馏塔侧线采出石脑油5和页岩油7产品，塔底采出重油8和煤气中带的细小尘粒；水洗塔塔顶设置有不凝气14出口，水洗塔塔底设置有轻油16出口，部分轻油循环作为冷却油与油洗分馏塔第一块板位置处连接。

其中油洗分馏塔的分离内件为高效规整填料；防堵塞和防结焦内件为防结焦的人字挡板或格栅等。

本发明的油页岩干馏法冷凝回收油洗节能装置操作工艺，是自干馏炉顶部出来的高温荒煤气未经冷却直接进入到油洗分馏塔，煤气和轻油从油洗分馏塔塔顶经塔顶冷凝器后进入到水洗塔；石脑油和页岩油从油洗分馏塔侧线出来作为产品；重油产品从油洗分馏塔塔底出来，其中一部分重油经塔底冷凝器被取走高温热量后再循环进入到油洗塔中，进入位置与荒煤气进入位置相同；中段全抽出热物流通过换热器与系统循环水接触；中段循环温度为25～60℃，油洗分馏塔具有5～80块理论板，塔顶温度为40～100℃，塔底温度为120～300℃；水洗塔塔顶温度为20～50℃，塔底温度为80～180℃。

其中石脑油侧线采出位置为第2块理论板～第6块理论板；页岩油侧线采出位置为第8块理论板～第60块理论板。

煤气和轻油连接第二水洗塔中部，经分离后的不凝气连接水洗塔塔顶，轻油连接水洗塔塔底，1/5～1/2的轻油循环作为油洗分馏塔冷却油连接油洗分馏塔塔顶第一块塔盘。

塔底重油经塔底冷凝器12取热后，120～300℃的重油部分再循环9进入油洗分馏塔中，聚集的粉尘的重油采出，用作锅炉燃料，或进入一间歇闪蒸塔进行粉尘和重油的分离处理。

本发明的有益效果是在大幅度降低了废水生产量，可以回收大部分高温热量，同时达到提高页岩油回收率和质量的目的，得到合格产品。

附图说明

图1：本发明冷凝回收系统油洗工艺方案流程图。

1-干馏炉，2-荒煤气，3-油洗分馏塔，4-煤气和轻油，5-石脑油，6-中段循环，7-页岩油，8-重油，9-重油部分再循环，10-格栅内件，11-塔顶冷凝器，12-塔底冷凝器，13-水洗塔，14-不凝气，15-工艺水，16-轻油产品，17-冷却油，18-高效规整填料。

具体实施方式

如图1所示：本发明油页岩干馏工艺冷凝回收新工艺通过以下措施来实现：油页岩经过干馏炉1后，荒煤气首先进入除尘室(静除尘)和旋风除尘设备，以去除绝大部分粉尘。经旋风除尘后的荒煤气2以400～600℃高温气相形式进入一油洗分馏塔3，包括填料、液体分布器等塔内件，可完成冷却、分离和油页岩回收过程。油洗分馏塔具有5～50块理论板，塔顶温度为40～100℃，塔底温度为150～300℃。荒煤气从分馏塔中下部进料，设中段循环，塔顶设置冷凝器。塔的上半截装高效规整填料17，塔底部1/3的地方放置防结焦的人字挡板或格栅内件10，塔底流股与循环水换热以回收塔底高温热，中段循环6用来降低和回收荒煤气热量，中断循环温度为25～60℃。煤气和轻油4从塔顶出来后经过塔顶冷凝器11取热；侧线采出石脑油5和页岩油7产品，侧线位置可通过模拟进行优化；塔底为重油8和煤气中带的细小尘粒。为防止粉尘量大带来的容易堵塔或者使油质量下降问题，可采用如下措施：塔底重油经塔底冷凝器12取热后，120～300℃的重油部分再循环9进入油洗分馏塔中，操作运行一段时间后聚集了大量粉尘的重油采出，可用作锅炉燃料，也可进入一间歇闪蒸塔进行粉尘和重油的分离处理。塔顶的煤气和少量轻油再进入到第二个水洗塔13，水洗塔塔顶温度为20～50℃，塔底温度为80～180℃。水洗塔塔顶为不凝气14，塔底为进一步回收的轻油16，其中一部分轻油可循环使用做为油洗塔冷却油17，循环的轻油占轻油产品的1/5～1/2。

下面是一个实际操作例子：

干馏炉1出来的荒煤气2经两级除尘器后温度为490℃，压力为4KPa，流量为20000kg/h，荒煤气组成如表1所示：

表1热解温度490℃荒煤气组成(体积分数)

名称	含量％	名称	含量/％
名称	含量％	名称	含量/％	页岩油+轻油	5.93	CO2	11.34
水	56.45	C2H4	1.16	页岩油+轻油	5.93	CO2	11.34
水	56.45	C2H4	1.16	H2S	0.18	C2H6	1.39
CH4	8.00	C3H6	0.86	H2S	0.18	C2H6	1.39
CH4	8.00	C3H6	0.86	CO	5.57	N2	1.49
H2	7.48	O2	0.15	CO	5.57	N2	1.49

荒煤气以第14块理论板进入到油洗塔3中，油洗塔共设20块理论板，塔顶温度为80℃，塔底温度为220℃。塔内放置规整填料17，塔底放置能防堵塞和结焦的格栅内件10。荒煤气经油洗塔冷却分离，塔顶煤气和轻油4质量流率为820kg/h，经塔顶冷凝器11后可取走4.68×10⁴kcal/h的热量，温度变为40℃，进入到第二个水洗塔13。油洗塔中段循环6冷却介质采用循环水，石脑油5产品从第五块理论板侧线采出，质量流率为6200kg/h，页岩油7产品从第十三块理论板采出，质量流率为10560kg/h。塔底重油8经塔底冷凝器12后取走高温热量约4.68×10⁶kcal/h，重油流量为2420kg/h，其中500kg/h的重油再循环9与荒煤气一起进料。煤气和轻油进入到水洗塔进行分离，塔顶不凝气14流量为100kg/h，不凝气中C3含量小于0.5％，塔底轻油16流量为720kg/h，轻油中C2含量小于0.1％。水洗塔塔顶第2块理论板加入工艺水15做为吸收剂，流量为500kg/h。1/3的轻油循环进入油洗塔塔顶，做为冷却油17。

该工艺的质量控制指标为：油洗塔页岩油中煤气＜2.0％(M)，C5＜1.0％(M)，石脑油中煤＜2.0％(M)，不凝气中C3含量小于0.5％，塔底轻油中C2含量小于0.1％。

通过该油洗冷凝回收工艺，经计算废水比传统水洗工艺减少40％，高温热量大部分被多回收，使节能15％以上。

本发明公开油页岩干馏法冷凝回收系统油洗节能装置及操作工艺，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变工艺参数、结构设计等环节实现。本发明的系统已通过具体实施方式进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的系统进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims

1.一种油页岩干馏法冷凝回收油洗节能装置，包括干馏炉(1)、油洗分馏塔(3)和水洗塔(13)；其特征是：干馏炉顶部设置有高温荒煤气(2)出口，连接油洗分馏塔中下部的荒煤进料口，油洗分馏塔设置有中段循环(6)，塔顶设置冷凝器(11)；塔底设置有塔底冷凝器(12)，部分重油再循环(9)进入油洗分馏塔中；油洗分馏塔上2/3段设置分离内件(18)，油洗分馏塔下1/3段设置防堵塞和防结焦内件(10)；在油洗分馏塔塔顶设置有煤气和轻油(4)出口，经连接塔顶冷凝器后连接到水洗塔的煤气和轻油进口；油洗分馏塔侧线采出石脑油(5)和页岩油(7)产品，塔底采出重油(8)和煤气中带的细小尘粒；水洗塔塔顶设置有不凝气(14)出口，水洗塔塔底设置有轻油(16)出口，部分轻油循环作为冷却油与油洗分馏塔第一块板位置处连接。

2.如权利要求1所述的油页岩干馏法冷凝回收油洗节能装置，其特征是油洗分馏塔的分离内件为高效规整填料；防堵塞和防结焦内件为防结焦的人字挡板或格栅。

3.权利要求1的油页岩干馏法冷凝回收油洗节能装置操作工艺，其特征是自干馏炉顶部出来的高温荒煤气未经冷却直接进入到油洗分馏塔，煤气和轻油从油洗分馏塔塔顶经塔顶冷凝器后进入到水洗塔；石脑油和页岩油从油洗分馏塔侧线出来作为产品；重油产品从油洗分馏塔塔底出来，其中一部分重油经塔底冷凝器被取走高温热量后再循环进入到油洗塔中，进入位置与荒煤气进入位置相同；中段全抽出热物流通过换热器与系统循环水接触；中段循环温度为25～60℃，油洗分馏塔具有5～80块理论板，塔顶温度为40～100℃，塔底温度为120～300℃；水洗塔塔顶温度为20～50℃，塔底温度为80～180℃。

4.如权利要求3所述的操作工艺，其特征在于：石脑油侧线采出位置为第2块理论板～第6块理论板；页岩油侧线采出位置为第8块理论板～第60块理论板。

5.如权利要求3所述的操作工艺，其特征在于：煤气和轻油连接第二水洗塔中部，经分离后的不凝气连接水洗塔塔顶，轻油连接水洗塔塔底，1/5～1/2的轻油循环作为油洗分馏塔冷却油连接油洗分馏塔塔顶第一块塔盘。

6.权利要求1的油页岩干馏法冷凝回收油洗节能装置操作工艺，其特征是塔底重油经塔底冷凝器(12)取热后，120～300℃的重油部分再循环(9)进入油洗分馏塔中，聚集的粉尘的重油采出，用作锅炉燃料，或进入一间歇闪蒸塔进行粉尘和重油的分离处理。