CN102021002A - 油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置与方法 - Google Patents

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王剑刚
赵大
韩放
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高健
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Abstract

油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置，包括一接入循环瓦斯用于脱除气溶胶颗粒的第一旋流分离器，第一旋流分离器的排气口连接一瓦斯塔，瓦斯塔连接一用于脱水的第二旋流分离器，第二旋流分离器的排气口连接一加热炉，加热炉连接一干馏炉。利用旋流分离器的旋转湍流场和瓦斯塔的水洗工艺脱除循环瓦斯中夹带的气溶胶颗粒，净化后的循环瓦斯进入加热炉加热，随后被导入干馏炉中部作为气体热载体加热干馏页岩。本发明连续运转周期长，体积小，故障率低，压力损失小，降低了循环瓦斯中气溶胶的含量，减少了加热炉的附加能耗，解决了加热炉结垢、结灰问题，节能减排效果显著，技术经济效益明显。

Description

油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置与方法
技术领域
本发明属于石油化工与环保领域，涉及一种油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置，具体地说，涉及一种从循环瓦斯中脱除油滴、水滴、固粒等气溶胶颗粒的装置，以及采用该装置进行循环瓦斯利用的方法。
背景技术
油页岩是一种蕴藏量十分丰富但几乎还未被很好利用的资源。全世界油页岩蕴藏的页岩油资源量大体有3662亿吨，比传统石油资源量至少多50％。我国油页岩探明量和预测储量4832亿吨，所含页岩油资源量290亿吨，居世界第4位。
页岩油质量稳定，有较好的质量保证系统，同时既是高热值燃料，又是优质化工原料，深加工可生产汽油、柴油、石蜡等化工产品，市场前景广阔。
利用油页岩生产页岩油的有爱沙尼亚、巴西、中国和澳大利亚等国家。巴西1999年生产了19.5万吨页岩油；中国2006年生产了20万吨页岩油；澳大利亚2001年生产了2.8万吨页岩油，2002年上升到6万吨。随着开发利用技术的进步和环保意识的增强，全球趋向于充分利用油页岩资源。油页岩的利用已经更趋复合、多元化。
目前我国油页岩的干馏工艺主要采用的是抚顺式干馏炉，又名内热式干馏炉，简称抚顺式炉。抚顺式炉是油页岩干馏和页岩半焦气化过程连接在一起的直立圆筒型炉，上部为干馏段，下部为气化段。油页岩干馏所需的热量是两部分热源提供：①页岩半焦与从炉底通入的带饱和蒸汽的空气(主风)在气化段发生气化燃烧所产生的高温气体，向上进入干馏段加热页岩，是为第一种热源；②另向干馏炉中部通入在干馏炉中部通入在干馏炉外被蓄热炉加热了的热循环气，向上进入干馏段加热页岩，是为页岩干馏的第二种热源。抚顺式炉结构简单，设备耐用，维修和操作管理方便，能利用页岩半焦中的固定碳，加工低品位油页岩时热量能自给有余，并经过长期工业生产考研，是一种经济性好，可靠性高的油页岩干馏炉型。
抚顺式炉一个重要的供热设备为蓄热式加热炉，其为直立圆筒，炉内以半月形的耐火砖墙分割为蓄热室和燃烧室两部分，蓄热室占全炉截面积的70％，以格子砖(耐火砖)作填料，其排列方式有直通式和交错式两种。页岩油厂一般多用直通式排列，直通式具有异型砖少、阻力少、堵塞轻微、清扫方便等优点。循环气经过蓄热室内有效截面积的流速一般为2～4m/s。炉内压力随着蓄热室的高度不同而有差别，一般不大于100mm水柱。燃烧室占全炉截面积的30％，燃烧温度达1000～1100℃，烟气排出的温度为80～100℃。蓄热式加热炉顶部为半球形，装有干式或湿式安全防爆装置。燃烧室下部有气体燃烧器。
蓄热式加热炉是间歇操作的，首先用冷循环气和空气在炉内通过燃烧器入燃烧室燃烧，热烟气通过蓄热室，将填料格子砖加热一定时间后，即切断燃烧用气和空气，然后通入冷循环气，冷循环气从填料格子砖中取得热量，成为热循环气，被导入干馏炉中部，作为气体热载体加热干馏页岩。蓄热室加热炉的填料格子砖逐渐被冷却后，再通入循环气和空气，重新燃烧以加热填料，如此循环加热、换热。抚顺式炉每个单元(20台炉)采用2～3个蓄热式加热炉为一组，加热炉交替使用，加热炉交替使用，使其能连续并较平稳地获得热循环气。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的循环瓦斯中夹带气溶胶颗粒的问题，提供一种油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置，其结构简单，容易实施，投资小，操作方便，并适合长周期运转。同时还提供一种采用上述装置进行油页岩干馏系统循环瓦斯利用的方法。
为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：
油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置，包括一接入循环瓦斯用于脱除气溶胶颗粒的第一旋流分离器，第一旋流分离器的排气口连接一瓦斯塔，瓦斯塔连接一用于脱水的第二旋流分离器，第二旋流分离器的排气口连接一加热炉，加热炉连接一干馏炉。
所述旋流分离器包含一锥形的分离锥，分离锥中部具有一气芯，分离锥上方设置有排气口，分离锥侧面设置有气体进口。
一种油页岩干馏系统循环瓦斯利用方法，该方法包括：
(a)从冷却塔流出的循环瓦斯进入第一旋流分离器，利用第一旋流分离器脱除循环瓦斯中夹带的气溶胶颗粒，从第一旋流分离器排气口流出的循环瓦斯进入瓦斯塔水洗脱油滴；
(b)从瓦斯塔流出的循环瓦斯进入第二旋流分离器，利用第二该旋流分离器脱除循环瓦斯中夹带的水滴颗粒；
(c)从第二旋流分离器排气口流出的循环瓦斯进入加热炉加热，随后被导入干馏炉中部作为气体热载体加热干馏页岩。
循环瓦斯经第一旋流分离器脱液后，其夹带的气溶胶颗粒的脱除率超过90％，第一旋流分离器的排气口处，气溶胶的含量不大于20mg/m3。
有益效果，旋流分离器对液滴的回收分割粒径可达5微米，大于10微米的液滴回收率大于90％，分离时间为1～3秒。旋流分离器溢流口处，液滴的含量不大于20mg/m3。该装置的使用，降低了循环瓦斯中气溶胶的含量，减少了加热炉的附加能耗，解决了加热炉结垢、结灰问题，节能减排效果显著，技术经济效益明显。
该套油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置可广泛应用于油页岩干馏装置，其可以有效脱除循环瓦斯中夹带的液滴，得到高浓度纯净气体并加热干馏页岩，构成精良的油页岩干馏发生装置。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明所述的油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置流程示意图。
图2为本发明所述的旋流分离器结构状态原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参看图1，本发明提供了一种油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置，它包括：两个旋流分离器1、3、瓦斯塔2、加热炉4、干馏炉5。
从冷却塔流出的循环瓦斯进入旋流分离器1，对夹带气溶胶颗粒的循环瓦斯进行旋流气液分离。循环瓦斯从旋流分离器1顶部溢流口排出，气溶胶则由旋流分离器1底流口排出。循环瓦斯于是进入瓦斯塔2水洗脱油滴，接着再次进入旋流分离器3脱除水滴颗粒。随后循环瓦斯进入蓄热式加热炉4，充分获得热量成为热循环气。最后循环瓦斯被导入干馏炉5中部，作为气体热载体加热干馏页岩。循环瓦斯的参数如下：温度：38℃，压力：4300Pa，质量流量：53610kg/h，含水量：2178.3kg/h。
参看图2，旋流分离器1、3包含一锥形的分离锥31，分离锥31中部具有一气芯32，分离锥上方设置有排气口33，分离锥侧面设置有气体进口34。
旋流分离器对液滴的回收分割粒径可达5微米，大于10微米的液滴回收率大于90％，分离时间为1～3秒。旋流分离器溢流口处，液滴的含量不大于20mg/m3。该装置的使用，降低了循环瓦斯中气溶胶的含量，减少了加热炉的附加能耗，解决了加热炉结垢、结灰问题，节能减排效果显著，技术经济效益明显。
该套油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置可广泛应用于油页岩干馏装置，其可以有效脱除循环瓦斯中夹带的液滴，得到高浓度纯净气体并加热干馏页岩，构成精良的油页岩干馏发生装置。
利用上述装置的油页岩干馏系统循环瓦斯利用方法：从冷却塔流出的循环瓦斯在一定的压力作用下通过特殊结构的导管切向进入旋流腔进行高速旋转，由于强大离心力的作用，在旋流腔内形成向下的外旋流和向上的内旋流，密度大的气溶胶颗粒进入外旋流作为吸收液从旋流腔下端进入积液腔，而循环瓦斯进入内旋流，作为脱液产品从旋流腔上端排出，从而实现气溶胶颗粒和循环瓦斯的分离。进入积液腔的吸收液，在液位调节机构控制下，从积液腔下部排放口进入污油处理设备提纯页岩油。从旋流腔上端排出的循环瓦斯进入瓦斯塔水洗脱油滴。从瓦斯塔流出的循环瓦斯再次进入旋流分离器，利用旋流分离器脱除循环瓦斯中夹带的水滴颗粒。随后循环瓦斯进入蓄热式加热炉，其从填料格子砖中取得热量，成为热循环气，被导入干馏炉中部，作为气体热载体加热干馏页岩。
在循环瓦斯-液滴分离过程中，旋流分离器的气相出口与进口之间的压力降不大于0.01MPa。旋流分离器溢流口处，液滴的含量不大于20mg/m3。
该套油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置，在应用中运行平稳，操作方便，易于控制，达到并满足了工业生产和环境协调要求，其降低了循环瓦斯中气溶胶的含量，减少了加热炉的附加能耗，解决了加热炉结垢、结灰问题，节能减排效果显著，技术经济效益明显。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置，其特征在于，包括一接入循环瓦斯用于脱除气溶胶颗粒的第一旋流分离器，第一旋流分离器的排气口连接一瓦斯塔，瓦斯塔连接一用于脱水的第二旋流分离器，第二旋流分离器的排气口连接一加热炉，加热炉连接一干馏炉。
2.根据权利要求1所述的油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置，其特征在于，所述旋流分离器包含一锥形的分离锥，分离锥中部具有一气芯，分离锥上方设置有排气口，分离锥侧面设置有气体进口。
3.一种油页岩干馏系统循环瓦斯利用方法，其特征在于，该方法包括：
(a)从冷却塔流出的循环瓦斯进入第一旋流分离器，利用第一旋流分离器脱除循环瓦斯中夹带的气溶胶颗粒，从第一旋流分离器排气口流出的循环瓦斯进入瓦斯塔水洗脱油滴；
(b)从瓦斯塔流出的循环瓦斯进入第二旋流分离器，利用第二该旋流分离器脱除循环瓦斯中夹带的水滴颗粒；
(c)从第二旋流分离器排气口流出的循环瓦斯进入加热炉加热，随后被导入干馏炉中部作为气体热载体加热干馏页岩。
4.根据权利要求3所述的油页岩干馏系统循环瓦斯利用方法，其特征在于，循环瓦斯经第一旋流分离器脱液后，其夹带的气溶胶颗粒的脱除率超过90％，第一旋流分离器的排气口处，气溶胶的含量不大于20mg/m3。
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