CN101831312A - 一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺和装置 - Google Patents

一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺和装置 Download PDF

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吴巍
王波
李鑫钢
肖双全
隋红
刘永卫
黄国强
郝磊
陈娟娟
王哲
宋宁宁
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Abstract

本发明公开了一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺和装置。主要特点是来自干馏车间的高温荒煤气未经冷却直接进入油洗分馏塔中分离回收重油、页岩油和石脑油，煤气和轻油从塔顶出去进入水洗塔，在塔上部设置中段循环回收热量。在水洗塔内利用循环水将轻油冷却，部分轻油循环进入油洗分馏塔作为冷却洗涤油。利用本发明冷凝油页岩干馏油气，在提高页岩油收率和质量的同时，可将大部分高温热量回收，并减少废水量。

Description

一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺和装置
技术领域
本发明涉及一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺和装置。
背景技术
油页岩干馏油气主要是呈汽相的，需要进行冷凝回收页岩油等产物。由于油页岩干馏工艺不同，干馏炉出口油气的组成不同。
抚顺炉冷凝回收系统炉出口油气的温度约90～110℃，油气中含有粉尘，在集合管内用水循环水淋洗的方法来进行油气除尘，温度降至80～90℃。除尘气进入洗涤饱和塔(洗涤塔置于主风饱和塔之上)冷却至76℃左右，而洗涤水冷却带出的页岩油量约占总油量的60％。气体经洗涤塔后，被送至冷却塔，由40℃左右的冷却水淋洗冷却，使气体冷却至42℃左右，从冷却塔下来的页岩油进冷却池进行油水分离，这部分的页岩油约占总油收量的3％左右。
茂名冷凝回收系统为了解决干馏油气中的除尘问题，流化干馏装置共设有三台串联的旋风分离器。从流化干馏反应器出来经旋分器除尘后的页岩油气，进入饱和塔内，用循环热水直接洗涤，把重油冷凝下来，带出的少量细粉尘也洗下来，至油水分离池回收重质页岩油，热水继续循环使用，粉尘成为油泥，沉在池底间歇排放。经热水洗后的油气进入蛇管式间冷器回收轻质页岩油，剩余气体最后用柴油吸收，回收轻油，余下的不凝气计量后放空。
巴西佩特洛瑟克斯冷凝回收流程中干馏炉出口油气150℃，先后经旋分器、电气捕油器(沉降器)、气体压缩机及淋洗塔冷凝回收页岩油。由旋分器分离下来的重质页岩油约占总油收率的40％，电气捕油器的中质页岩油约占总油收率的40％，淋洗塔的轻质页岩油约占20％。
葛洛特炉冷凝回收系统中，出干馏炉的物料包括页岩灰、页岩半焦和油气，其温度为470～490℃，先进入除尘室，靠重力初步分出固体物料(包括页岩灰和半焦)，粉尘则通过在除尘室内串联的两级旋风分离除尘器。经除尘室出来处理的油气经进入湿式净化系统，先由重油油洗，使油气中一部分重油冷凝下来，从而带走大部分很细的粉尘。净化了的油气再进入一精馏塔，产出中-重页岩油和煤油馏分(燃气透平燃料)，自精馏塔中出来的油气再进入一冷凝器，冷凝下来汽油和蒸汽。
综上可见，不同工艺的干馏炉出口油气首先都需要除尘，随后油气通过多级冷凝回收。根据冷凝介质不同(油相或水相)，分为油洗工艺和水洗工艺。
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，但能量综合利用没有最优。目前国内在油页岩干馏油洗工艺方面技术还不成熟，因此，研究开发油页岩干馏油气油洗节能工艺和装置十分必要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题在于公开一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺和装置，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能装置，包括油洗分馏塔(3)和水洗塔(16)；油洗塔(3)塔底设置有冷凝器(12)、塔顶设置有冷凝器(7)，塔内设置有规整填料(5)和防堵塞内件(4)；荒煤气(2)入口在油洗塔(3)中下部；塔底设置含尘重油出口；塔侧设置页岩油(11)和石脑油(9)出口、循环轻油进口(8)和中段循环(10)；水洗塔(16)顶部设有不凝汽(20)出口；中下部设有煤气和轻油(6)进口，连接油水分离器(18)；油水分离器(18)与回油洗塔(3)之间连接有循环轻油(8)管线，油水分离器(18)与水洗塔(16)之间连接有循环水(21)管线。
于油洗塔(3)上2/3段设置高效规整填料(5)，塔下1/3段设置防堵塞内件(4)。所述的规整填料(5)具有5～85块理论板；防堵塞内件(4)为人字挡板或格栅填料。
在油洗塔内，石脑油(9)侧线采出位置为第2块理论板～第6块理论板；页岩油(11)侧线采出位置为第8块理论板～第70块理论板；循环轻油从第1块理论板进料。
本发明的用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺，其特征是来自干馏炉(1)的高温荒煤气(2)未经冷却直接进入到油洗分馏塔(3)与循环轻油(8)接触，经过分离，在塔底得到含尘重油，侧线采出页岩油(11)和石脑油(9)，塔顶得到煤气和轻油(6)；含尘重油1/5-1/2重油再循环(13)经塔底冷凝器(12)后循环进入荒煤气(2)，1/5-1/4燃烧重油(14)进入干馏炉(1)作为加热燃料，其余采出(15)；煤气和轻油(6)经塔顶冷凝器(7)进入水洗塔(16)，与循环水(21)接触，在塔底得到轻油和水(17)，塔顶排出不凝汽(20)；轻油和水(17)进入油水分离器(18)，轻油从分离器上部采出，1/5-1/2循环轻油(8)回到油洗塔(3)，其余作为采出轻油(19)，水从分离器下部采出，1/5-2/3作为循环水(21)回到水洗塔，其余作为采出水(22)。
油页岩进入干馏炉后，从炉上部产出400～600℃高温荒煤气进入油洗塔，煤气和轻油从油洗塔顶部采出经塔顶冷凝器进入水洗塔中部；石脑油和页岩油产品从油洗塔侧线采出；重油产品从油洗塔塔底采出，其中一部分经塔底冷凝器取热至125～300℃后循环进入油洗塔；油洗塔中段循环取出热量。油洗塔塔顶温度35～100℃，塔底温度120～300℃；中段循环温度为油洗塔塔顶温度30～60℃；
煤气和轻油在水洗塔内与循环水接触，冷却轻油和水由塔底采出进入油水分离器，不凝汽从塔顶排出；水洗塔塔顶温度25～50℃，塔底温度80～180℃；
在油水分离器内油水两相分离，轻油被采出，其中1/5～1/2循环进入油洗塔第1块塔板；水相被采出，其中一部分被取热后至20～40℃循环进入水洗塔第1块塔板；
采用本发明的工艺和装置对油页岩干馏油气进行冷凝回收，利用循环轻油和循环工艺水对油气进行冷凝，并对物流进行多次取热，可以大幅度降低废水量，回收大部分高温热量，同时可以提高页岩油回收率和质量。
附图说明
附图1为本发明冷凝回收系统油洗工艺方案流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示：油洗塔(3)塔底设置有冷凝器(12)、塔顶设置有冷凝器(7)，塔内设置有规整填料(5)和防堵塞内件(4)；荒煤气(2)入口在油洗塔(3)中下部；塔底设置含尘重油出口；塔侧设置页岩油(11)和石脑油(9)出口、循环轻油进口(8)和中段循环(10)；水洗塔(16)顶部设有不凝汽(20)出口；中下部设有煤气和轻油(6)进口，连接油水分离器(18)；油水分离器(18)与回油洗塔(3)之间连接有循环轻油(8)管线，油水分离器(18)与水洗塔(16)之间连接有循环水(21)管线。油洗塔(3)上2/3段设置高效规整填料(5)，塔下1/3段设置防堵塞内件(4)。规整填料(5)具有5～85块理论板；防堵塞内件(4)为人字挡板或格栅填料。
在油洗塔内，石脑油(9)侧线采出位置为第2块理论板～第6块理论板；页岩油(11)侧线采出位置为第8块理论板～第70块理论板；循环轻油从第1块理论板进料。
来自干馏炉(1)的高温荒煤气(2)未经冷却直接进入到油洗分馏塔(3)与循环轻油(8)接触，经过分离，在塔底得到含尘重油，侧线采出页岩油(11)和石脑油(9)，塔顶得到煤气和轻油(6)；含尘重油1/5-1/2重油再循环(13)经塔底冷凝器(12)后循环进入荒煤气(2)，1/5-1/4燃烧重油(14)进入干馏炉(1)作为加热燃料，其余采出(15)；煤气和轻油(6)经塔顶冷凝器(7)进入水洗塔(16)，与循环水(21)接触，在塔底得到轻油和水(17)，塔顶排出不凝汽(20)；轻油和水(17)进入油水分离器(18)，轻油从分离器上部采出，1/5-1/2循环轻油(8)回到油洗塔(3)，其余部分作为采出轻油(19)。
油页岩进入干馏炉后，从炉上部产出400～600℃高温荒煤气进入油洗塔，煤气和轻油从油洗塔顶部采出经塔顶冷凝器进入水洗塔中部；石脑油和页岩油产品从油洗塔侧线采出；重油产品从油洗塔塔底采出，其中一部分经塔底冷凝器取热至125～300℃后循环进入油洗塔；油洗塔中段循环取出热量；油洗塔塔顶温度35～100℃，塔底温度120～300℃；中段循环温度为油洗塔塔顶温度30～60℃。
煤气和轻油在水洗塔内与循环水接触，冷却轻油和水由塔底采出进入油水分离器，不凝汽从塔顶排出；水洗塔塔顶温度25～50℃，塔底温度80～180℃。
在油水分离器内油水两相分离，轻油被采出，其中1/5～1/2循环进入油洗塔第1块塔板；水相被采出，1/5-2/3被取热后至20～40℃循环进入水洗塔第1块塔板。
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30000kg/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/％
  页岩油+轻油   5.93   CO2   11.34
  水   56.45   C2H4   1.16
  H2S   0.18   C2H6   1.39
  名称   含量/％   名称   含量/％
  CH4   8.00   C3H6   0.86
  CO   5.57   N2   1.49
  H2   7.48   O2   0.15
荒煤气以第24块理论板进入到油洗塔3中，油洗塔共设30块理论板，塔顶温度为80℃，塔底温度为220℃。塔内放置规整填料5，塔底放置能防堵塞和结焦的格栅内件4。荒煤气经油洗塔冷却分离，塔顶煤气和轻油6质量流率为1330kg/h，经塔顶冷凝器7后可取走7.02×104kcal/h的热量，温度变为40℃，进入到第二个水洗塔16。油洗塔中段循环10冷却介质采用循环水，石脑油9产品从第4块理论板侧线采出，质量流率为9300kg/h，页岩油11产品从第12块理论板采出，质量流率为15840kg/h。塔底重油13经塔底冷凝器12后取走高温热量约7.02×106kcal/h，重油流量为3630kg/h，其中750kg/h的重油再循环与荒煤气2一起进料。煤气和轻油进入到水洗塔进行分离，塔顶不凝气20流量为150kg/h，不凝气中C3含量小于0.5％，塔底轻油17流量为1080kg/h，轻油中C2含量小于0.1％。水洗塔塔顶第1块理论板加入工艺水21做为吸收剂，流量为750kg/h。1/3的轻油循环进入油洗塔塔顶，做为冷却油8。
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，节能达15％以上。
本发明公开的一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺和装置，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不同的实施例子进行了描述，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 (8)

1.一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能装置，包括油洗分馏塔(3)和水洗塔(16)；其特征在于：油洗塔(3)塔底设置有冷凝器(12)、塔顶设置有冷凝器(7)，塔内设置有规整填料(5)和防堵塞内件(4)；荒煤气(2)入口在油洗塔(3)中下部；塔底设置含尘重油出口；塔侧设置页岩油(11)和石脑油(9)出口、循环轻油进口(8)和中段循环(10)；水洗塔(16)顶部设有不凝汽(20)出口；中下部设有煤气和轻油(6)进口，连接油水分离器(18)；油水分离器(18)与回油洗塔(3)之间连接有循环轻油(8)管线，油水分离器(18)与水洗塔(16)之间连接有循环水(21)管线。
2.如权利要求1所述的节能装置，其特征在于油洗塔(3)上2/3段设置高效规整填料(5)，塔下1/3段设置防堵塞内件(4)。
3.如权利要求2所述的节能装置，其特征在于所述的规整填料(5)具有5～85块理论板；防堵塞内件(4)为人字挡板或格栅填料。
4.如权利要求1所述的节能装置，其特征在于在油洗塔内，石脑油(9)侧线采出位置为第2块理论板～第6块理论板；页岩油(11)侧线采出位置为第8块理论板～第70块理论板；循环轻油从第1块理论板进料。
5.用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺，其特征是来自干馏炉(1)的高温荒煤气(2)未经冷却直接进入到油洗分馏塔(3)与循环轻油(8)接触，经过分离，在塔底得到含尘重油，侧线采出页岩油(11)和石脑油(9)，塔顶得到煤气和轻油(6)；含尘重油1/5-1/2作为重油再循环(13)经塔底冷凝器(12)后循环进入荒煤气(2)，1/5-1/4作为燃烧重油(14)进入干馏炉(1)作为加热燃料，其余采出(15)；煤气和轻油(6)经塔顶冷凝器(7)进入水洗塔(16)，与循环水(21)接触，在塔底得到轻油和水(17)，塔顶排出不凝汽(20)；轻油和水(17)进入油水分离器(18)，轻油从分离器上部采出，1/5-1/2作为循环轻油(8)回到油洗塔(3)，其余部分作为采出轻油(19)，水从分离器下部采出，1/5-2/3作为循环水(21)回到水洗塔，其余作为采出水(22)。
6.如权利要求5所述的节能工艺，其特征是油页岩进入干馏炉后，从炉上部产出400～600℃高温荒煤气进入油洗塔，煤气和轻油从油洗塔顶部采出经塔顶冷凝器进入水洗塔中部；石脑油和页岩油产品从油洗塔侧线采出；重油产品从油洗塔塔底采出，其中一部分经塔底冷凝器取热至125～300℃后循环进入油洗塔；油洗塔中段循环取出热量；油洗塔塔顶温度35～100℃，塔底温度120～300℃；中段循环温度为油洗塔塔顶温度30～60℃。
7.如权利要求5所述的节能工艺，其特征是煤气和轻油在水洗塔内与循环水接触，冷却轻油和水由塔底采出进入油水分离器，不凝汽从塔顶排出；水洗塔塔顶温度25～50℃，塔底温度80～180℃。
8.如权利要求5所述的节能工艺，其特征是在油水分离器内油水两相分离，轻油被采出，其中1/5～1/2循环进入油洗塔第1块塔板；水相被采出，1/5-2/3被取热后至20～40℃循环进入水洗塔第1块塔板。
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