CN101870882B - 页岩油冷凝回收水洗工艺系统及操作方法 - Google Patents

页岩油冷凝回收水洗工艺系统及操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种页岩油冷凝回收水洗工艺系统及操作方法。装置包括：逆流水洗塔(1)，二级冷凝系统(2)，电捕焦油器(3)，鼓风机(4)，机械化澄清槽(8)，油水分离器(11)，自干馏车间的荒煤气进入逆流水洗塔与循环氨水进行自下而上的急冷过程，由水洗塔塔顶分离出的粗煤气经净化后的煤气进入电捕焦油器捕集页岩油，再由鼓风机送至轻油回收系统。逆流水洗塔塔底的液相进入机械化澄清槽，进行页岩油，氨水和页岩油浆分离，分离得到的氨水循环至逆流水洗塔。本工艺突破页岩油冷凝回收系统水洗工艺关键技术，形成页岩油冷凝回收系统新工艺，实现油页岩和煤气的高效分离与回收，符合环保要求。

Description

页岩油冷凝回收水洗工艺系统及操作方法
技术领域
本发明涉及页岩油冷凝回收技术领域，特别是涉及页岩油冷凝回收水洗工艺系统及操作方法。
背景技术
油页岩是剥离煤层的伴生物，可通过低温干馏的方法产生类似于天然石油的页岩油。近年来，随着世界能源危机不断加剧以及全球石油需求不断上升，国际油价持续走高，使得世界各国都在为寻求新的能源而努力，油页岩的开发与利用又重新得到了重视。
当前我国能源供需矛盾尖锐，石油资源短缺已成为严重制约我国国民经济和社会可持续发展的“瓶颈”，油页岩制油技术的开发又重新成为国内研究开发的一个重要方向，目前我国油页岩干馏技术理论研究与工艺试验工作在油页岩热解机理、燃烧特性、动力学参数、热解、燃烧模型等理论研究和油页岩类物质流化床干馏及脱碳工艺等方面已取得新进展。利用油页岩通过干馏技术生产页岩油替代石油资源已成为重要备选方案，受到了各国政府和企业界的高度重视。
油页岩干馏炉出口的油气主要是呈汽相的，需要进行冷凝回收页岩油等产物。目前国内的页岩油冷凝回收系统是参考焦化行业上的水洗工艺，该水洗工艺在焦化行业上应用比较成熟，但存在能耗大、循环水量大、产生的废水量大等缺点，并且应用于页岩油冷凝回收上仍有一些工程上的问题需要进行深入研究。
发明内容
本发明的目的是建立一种能够实现页岩油和煤气的高效分离与回收的页岩油冷凝回收水洗工艺及系统装置。
为实现本发明目的，本发明所提出的页岩油冷凝回收水洗工艺系统如下：
一种页岩油冷凝回收水洗工艺系统，包括逆流水洗塔1、二级冷凝系统2、电捕焦油器3、机械化澄清槽8和油水分离器11；逆流水洗塔1塔顶设置有粗煤气出口，连接到二级冷凝系统2顶部的粗煤气进口，底部的煤气出口经与电捕焦油器3的煤气进口连接后与鼓风机4连接；二级冷凝系统的液相出口经连接冷凝液水封槽5后于冷凝液循环槽6连接；逆流水洗塔塔1底的液相出口与机械化澄清槽8连接，机械化澄清槽8上部设置页岩油出口，经连接页岩油中间槽后连接到页岩油泵12；机械化澄清槽8下部的循环氨水出口与循环氨水中间槽10连接，循环氨水下部的循环氨水出口与循环氨水泵13连接，循环氨水中间槽上部的页岩油和水出口与油水分离槽11连接，其页岩油出口与页岩油泵连接，循环氨水出口与剩余氨水泵14连接。
方案中将采用逆流水洗塔有利于实现页岩油和煤气的高效分离与回收。
本发明所提供的采用上述工艺技术的专用的页岩油冷凝回收水洗工艺条件包括：
页岩油冷凝回收水洗工艺系统操作工艺，自干馏系统出来荒煤气从塔底进入逆流水洗塔，与自塔顶进入的85-89℃循环氨水逆流接触，荒煤气自下而上进行急冷温度有480-510℃降至80-90℃，逆流水洗塔塔顶的粗煤气进入二级冷凝系统，用循环水和制冷水与粗煤气换热，粗煤气分别冷却至40-45℃和20-22℃；冷凝液进入上段冷凝液循环槽，多余的冷凝液溢流至下段冷凝液循环槽，由冷凝液循环泵送至与逆流水洗塔出来的液相进行混合，多余部分送自二级冷凝系统喷洒；二级冷凝后的煤气进入电捕焦油器，清除煤气中的页岩油，经电捕后的煤气由鼓风机加压后送往轻油回收工段；逆流水洗塔塔底的液相与机械化澄清槽连接，进行页岩油，氨水和页岩油浆分离，其页岩油输出端与油水分离槽和电捕焦油器的油品输出端通过油品收集管道，用页岩油泵送至罐区；氨水出口与循环氨水槽连接分成两部分，一部分通过循环氨水泵送至并流水洗塔，另一部分输入油水分离槽，进一步分离出页岩油后送至废水焚烧；页岩油渣从页岩油渣出口排出作为燃料处理。
本发明所提供的页岩油冷凝回收水洗工艺采用循环氨水洗涤荒煤气，有效的将荒煤气的热量回收，并且达到煤气和油品的有效分离和净化。由于采用由二级冷凝系统、水封槽，循环槽，循环泵，鼓风机和电捕焦油器构成煤气多级净化系统，煤气净化效率高，能耗低和废水量小。系统将逆流水洗塔，二级冷凝系统，鼓风机，电捕焦油器，机械化澄清槽，油水分离器等装置合理地结合成一个整体，使本发明工艺能有效地实现页岩油急冷，分离，煤气和油品净化以及油品净化过程中产生的油渣作为燃料处理等多种功能，使资源得到充分利用，能耗低和废水量少，符合环保要求。
本发明所采用的技术工艺和系统，具有适用性广，可调节范围大，技术性能高的特点。
附图说明
图1为本发明的整体系统的结构示意和流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：从干馏系统出来荒煤气与逆流水洗塔塔底的荒油气进口连接。逆流水洗塔1塔顶设置有粗煤气出口，连接到二级冷凝系统2顶部的粗煤气进口，底部的煤气出口经与电捕焦油器3的煤气进口连接后与鼓风机4连接；二级冷凝系统的液相出口经连接冷凝液水封槽5后与冷凝液循环槽6连接；逆流水洗塔1塔底的液相出口与机械化澄清槽8连接，机械化澄清槽8上部设置页岩油出口，经连接页岩油中间槽后连接到页岩油泵12进口；机械化澄清槽8下部的循环氨水出口与循环氨水中间槽10连接，循环氨水下部的循环氨水出口与循环氨水泵13连接，循环氨水中间槽上部的页岩油和水出口与油水分离槽11连接，页岩油出口与页岩油泵连接，循环氨水出口与剩余氨水泵14连接。
本发明的页岩油冷凝回收水洗装置操作工艺，是自干馏系统出来荒煤气从塔底进入逆流水洗塔，与自塔顶进入的85-89℃循环氨水逆流接触，荒煤气自下而上进行急冷温度由480-510℃降至80-90℃，逆流水洗塔塔顶的粗煤气进入二级冷凝系统，用循环水和制冷水与粗煤气换热，粗煤气冷却至40-45℃和20-22℃；冷凝液进入上段冷凝液循环槽，多余的冷凝液溢流至下段冷凝液循环槽，由冷凝液循环泵送至与逆流水洗塔塔底的液相进行混合，多余部分送自二级冷凝系统喷洒；经二级冷凝后的煤气进入电捕焦油器，清除煤气中的页岩油，经电捕后的煤气由鼓风机加压后送往轻油回收工段；逆流水洗塔塔底的液相与机械化澄清槽连接，进行页岩油，氨水和页岩油浆分离，其页岩油输出端与油水分离槽和电捕焦油器的油品输出端通过油品收集管道，用页岩油泵送至罐区；氨水出口与循环氨水槽连接分成两部分，一部分通过循环氨水泵送至并流水洗塔，另一部分输入油水分离槽，进一步分离出页岩油后送至废水焚烧；页岩油渣从页岩油渣出口排出作为燃料处理。
结合具体实施例作详细说明：
自干馏系统的荒煤气温度为490℃，压力为0.103KPa，流量为22187kg/h，循环氨水温度为89℃，流量为334000kg/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
  CH4   8.00   C3H6   0.86
  CO   5.57   N2   1.49
  H2   7.48   O2   0.15
荒煤气从塔底进入到逆流水洗塔3中，循环氨水从塔顶进入，荒煤气自下而上进行急冷温度由490℃降至90.7℃。荒油气经逆流水洗塔冷却分离，塔顶粗煤气质量流率为22623kg/h，温度90.7℃，0.102MPa。粗煤气经二级冷凝系统后取走的热量为8.2353×104kcal/h，煤气温度变为22℃，流量为8347.7kg/h，压力为0.102MPa。二级冷凝后的煤气进入到电捕焦油器最大程度的捕集焦油，后通过鼓风机进入下个工段，此时煤气的流量为8281kg/h，温度为33℃，压力为0.119MPa。逆流水洗塔塔底液相的流量333555kg/h，温度为92℃，压力为0.102MPa MPa。进入机械化澄清槽，进行页岩油，氨水和页岩油浆分离。分离出的页岩油流量为7367kg/h，由页岩油泵送至罐区。分离出的氨水进入循环氨水中间槽，下部出口的氨水量为334000kg/h，由循环氨水泵送至逆流水洗塔喷洒。上部页岩油和水出口的流量为6663kg/h，该部分水含有与水比重接近的页岩油，进入油水分离槽进分离，分离后水流量为6463kg/h，由剩余氨水泵送至废水焚烧。分离得到的页岩油量为200kg/h，与机械化澄清槽分离的页岩油通过管道收集由页岩油泵送至罐区。
该工艺的质量控制指标为：经过水洗塔荒煤气中被洗下的页岩油百分比为60-70％，净煤气中页岩油的量进入电捕焦油器前低于40g/Nm3，并且得到的页岩油中煤气量越少越好。
该水洗冷凝回收工艺，经计算被洗下的页岩油百分比为88.6％，电捕焦油前页岩油的量为9.5g/Nm3，最终得到的页岩油7367kg/h中净煤气的含量为2.07kg/h，产品含气量较少，产品比较稳定。因此本发明工艺能够有限的实现油页岩和煤气的高效分离与回收，并且得到的产品质量比较稳定。

Claims (2)

1.一种页岩油冷凝回收水洗工艺系统，包括逆流水洗塔、二级冷凝系统、电捕焦油器、机械化澄清槽和油水分离槽；其特征在于：逆流水洗塔塔顶设置有粗煤气出口，连接到二级冷凝系统顶部的粗煤气进口，底部的煤气出口经与电捕焦油器的煤气进口连接后与鼓风机连接；二级冷凝系统的液相出口经连接冷凝液水封槽后与冷凝液循环槽连接；逆流水洗塔塔底的液相出口与机械化澄清槽连接，机械化澄清槽上部设置页岩油出口，经连接页岩油中间槽后连接到页岩油泵；机械化澄清槽下部的循环氨水出口与循环氨水中间槽连接，循环氨水中间槽下部的循环氨水出口与循环氨水泵连接，循环氨水中间槽上部的页岩油和水出口与油水分离槽连接，其页岩油出口与页岩油泵连接，循环氨水出口与剩余氨水泵连接。
2.页岩油冷凝回收水洗工艺系统操作方法，其特征在于：自干馏系统出来荒煤气从塔底进入逆流水洗塔，与自塔顶进入的85-89℃循环氨水逆流接触，荒煤气自下而上进行急冷分离过程，温度由480-510℃降至80-90℃，逆流水洗塔塔顶的粗煤气进入二级冷凝系统，用循环水和制冷水分别与粗煤气换热，煤气冷却至40-45℃和20-22℃；冷凝液进入上段冷凝液循环槽，多余的冷凝液溢流至下段冷凝液循环槽，由冷凝液循环泵送至与逆流水洗塔塔底的液相进行混合，多余部分送至二级冷凝系统进行喷洒；二级冷凝后的煤气进入电捕焦油器捕集焦油，经电捕后的煤气进入鼓风机加压后送往轻油回收工段；逆流水洗塔塔底的液相与机械化澄清槽连接，进行页岩油、氨水和页岩油渣分离，其页岩油输出端与油水分离槽和电捕焦油器的油品输出端通过油品收集管道，用页岩油泵送至罐区；输出的氨水与循环氨水槽连接分成两部分，一部分通过循环氨水泵送至逆流水洗塔，另一部分输入油水分离槽，进一步分离出页岩油后送至废水焚烧；页岩油渣从页岩油渣出口排出作为燃料处理。
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