CN102021003A - 油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置与方法 - Google Patents

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沈其松
汪华林
王剑刚
赵大
韩放
鲍明福
高健
星大松
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Abstract

本发明涉及一种油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置及方法，主要是先采用冷却塔水洗工艺提取循环瓦斯中夹带的页岩油气，随后油水混合物进入冷却塔脱水器脱除其中的水分，净化后的页岩油和后续电捕塔回收的页岩油进入油水分离罐进一步脱水，最后作为成品油出装置。本装置及方法工艺设备先进，连续运转周期长，体积小，故障率低，能有效提取循环瓦斯中夹带的页岩油气，制备出高纯度的页岩油，避免油气对管道的腐蚀，节能减排效果显著，技术经济效益明显。

Description

油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置与方法
技术领域
本发明属于石油化工与环保领域，进一步涉及一种油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置，具体地说，涉及一种在油页岩干馏系统冷却塔段进行页岩油提取和净化处理的装置，以及通过该装置所实施的方法。
背景技术
油页岩也称油母页岩，是可燃矿产之一。现在公认所有的可燃矿产包括煤、石油、天然气等都由有机物组成，堆积的植物和动物残骸是可燃性矿产的重要来源。油页岩由有机物质和无机物质组成，其无机物质常见的有石英、粘土、碳酸盐等，有时还含有铜、镍、钴、钼、钛、钒等的化合物。油页岩有机物质可分为两类：一类为油母，是其主要成分，分析无素组成主要为C，H，N，S，O等；另一类为沥青，其含量一般在1％左右。一般认为油母是一种具有三维结构的大分子聚合物的混合物。油母中的碳主要以脂族及环烷结构存在，也有部分芳香族。所以只要能把油页岩中油母提炼出来，就可得到类似石油原油，也即页岩原油。油母中的氮在热加工时，大部分可转化成氨。油页岩一般含油率4～20％，最高可达30％，发热量4.18～16.75×106焦耳/千克。
油页岩遍布世界各地，其资源分布并不均衡，油页岩储量在某些国家，如美国、爱沙尼亚、俄罗斯等已经作了较为详细普查，但在很多国家油页岩储量尚未经详细普查，只是粗略估计。我国是油页岩资源十分丰富的国家.目前已探明和预测油页岩总储量约5000亿吨，居世界第四位。若以每33吨至35吨油页岩生产1吨页岩油计算，可生产约200亿吨页岩油.这接近我国目前为止累计探明的天然石油储量的总和。我国近20个省区都发现有这种矿藏，其中吉林探明可采贮量174亿吨，居全国第一，广东茂名可采贮量51亿吨，居全国第二位。
抚顺式干馏炉，又名抚顺内热式干馏炉，简称抚顺式炉。抚顺油页岩为非粘结性贫矿，有机质含量低，一般为15％，含油率平均6％左右，灰分高。一般说，使用这种低品位油页岩进行工业化干馏和气化是较困难的。但是干馏段下部连接有气化段的抚顺式干馏炉，由于从炉底通入含有饱和水蒸气的冷却(主风)与页岩半焦气化，利用页岩半焦中的固定碳在气化段进行气化燃烧反应而供给了很多热量。计每吨页岩半焦在气化段所产生的气体约300Nm3，它与主风中的蒸汽和灰皿蒸发共同作为热载体，将气化反应过程中的显热带至干馏段中，进行油页岩的干馏。干馏后的页岩半焦，又在500℃较高的温度中落入气化段进行氧化与还原反应而供热。
页岩半焦在气化段经过氧化和还原反应后，成为页岩灰与通入的主风及蒸汽换热。回收了页岩灰的显热。但是，仅由气化段气所带的显热作为油页岩干燥、加热和干馏的热源尚不够用，故必须有炉外供给热循环气，以补足热量。
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问题，提供一种油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置，以及采用此装置的页岩油回收方法，本装置及方法采用冷却塔水洗工艺提取循环瓦斯中夹带的页岩油气，随后油水混合物进入冷却塔脱水器脱除其中的水分，净化后的页岩油和后续电捕塔收集的页岩油进入油水分离罐进一步脱水，最后作为成品油出装置，而脱除的循环水返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯。
为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：
油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置，包括一连接循环瓦斯的冷却塔，冷却塔用于洗涤和冷却循环瓦斯；
冷却塔连接一冷却塔脱水器，冷却塔脱水器用于脱除从冷却塔出来的油水混合中的水分；
冷却塔上部连接一油水分离罐，油水分离罐用于进一步提纯用冷却塔脱水器出来的页岩油；油水分离罐直接连接页岩油的成品油出油装置；
冷却塔上部还连接一电捕塔，电捕塔采用静电捕集从冷却塔出来的循环瓦斯中的页岩油，电捕塔连接前述的油水分离罐。
冷却塔和冷却塔脱水器之间还串联一用于增加管路压力的冷却塔底泵。
冷却塔脱水器底部接入循环水管路，循环水管路另一端连接冷却塔上端，冷却塔、冷却塔底泵、冷却塔脱水器构成循环水的回路。
油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收方法，
先采用冷却塔水洗工艺提取循环瓦斯中夹带的页岩油气；
随后冷却塔中出来的油水混合物进入冷却塔脱水器脱除其中的水分，同时采用电捕塔收集从冷却塔中出来的循环瓦斯中的页岩油；
从冷却塔脱水器中出来的页岩油和从电捕塔收集的页岩油进入油水分离罐进一步脱水，最后作为成品油导出。
在冷却塔脱水器中脱除的循环水通过管路返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯。
有益效果，油页岩干馏系统冷却塔段内采用水洗捕油和静电捕油组合工艺回收循环瓦斯中夹带的页岩油气，水洗页岩油气后生成油水混合物，因此脱除油水混合物中的水分成为重中之重。如果在冷却塔的出口处增设冷却塔脱水器，可以有效地脱除油水混合物中所含的水分，脱除的水分返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯，而净化后的的页岩油和电捕塔收集的页岩油进入油水分离罐进一步脱水，最后作为成品油出装置，这样既降低了新鲜水耗，又制备出高纯度的页岩油，避免油气对管道的腐蚀，节能减排效果显著，技术经济效益明显。
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冷却塔段页岩油回收流程图。
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。
本装置的主体设备为冷却塔，冷却塔采用瀑布式塔，塔内设有伞形和环形折流板8～10对。塔内的传热是依靠水流在折流板上溅开所形成的水幕和水滴与气流充分接触而进行。由于冷却水量大，塔内气液接触较好，故很少发现短路现象，其冷却效率较高，容积传热系数为33500～54400kJ/(m3·h·℃)。循环瓦斯经空气塔后，由瓦斯排送机排送至冷却塔，由40℃左右的循环水淋洗冷却，使循环瓦斯冷却至42℃左右。循环水从冷却塔塔顶进入冷却塔，以冷却循环瓦斯并回收循环瓦斯所携带的部分热量，同时利用冷却循环瓦斯脱除了循环瓦斯中夹带的页岩油气。
从冷却塔循环瓦斯出口流出的循环瓦斯进入电捕塔，在高压直流电场作用下，将循环瓦斯中残留的页岩油气脱除。从冷却塔塔底出口流出的油水混合物在冷却塔底泵的加压下进入冷却塔脱水器，利用空气塔脱水器提纯页岩油，净化后的页岩油和电捕塔回收的页岩油进入油水分离罐进一步脱水，最后作为成品油出装置，而脱除的循环水返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯。冷却塔脱水器可选用旋流脱水器等各类高效脱水设备。
参看图1
油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置，主要为设置于空气塔和电捕塔5之间的冷却塔1，用于洗涤和冷却循环瓦斯；与所述冷却塔循环瓦斯出口相连的电捕塔5，用于静电捕集页岩油气；与所述冷却塔1塔底出口相连的冷却塔底泵2，用于增加油水混合物的压力；与所述冷却塔底泵2出口相连的冷却塔脱水器3，用于脱除油水混合物中的水分；设置于冷却塔脱水器之后的油水分离罐4，用于进一步提纯页岩油。
冷却塔1，冷却塔底泵2，冷却塔脱水器3与油水分离罐4组成串联布置，共同回收页岩油。冷却塔1，冷却塔底泵2与冷却塔脱水器3组成相对封闭的循环回路，使循环水得到循环利用。冷却塔脱水器3可选用旋流脱水器等各类高效脱水设备。
油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收方法，该方法包括：先采用冷却塔1水洗工艺提取循环瓦斯中夹带的页岩油气，随后油水混合物进入冷却塔脱水器3脱除其中的水分，净化后的页岩油和后续电捕塔5收集的页岩油进入油水分离罐4进一步脱水，最后作为成品油出装置，而脱除的循环水返回冷却塔1继续洗涤和冷却循环瓦斯。
采用水洗捕油和静电捕油组合工艺高效回收循环瓦斯中夹带的页岩油气，回收率达到99.9％。
冷却塔脱水器3作为预分离装置，初步脱除油水混合物中的水分，减轻了油水分离罐4的工作负荷，延长了整套装置的运转周期。
经冷却塔脱水器3净化处理后，油水混合物的含水量低于10％。
冷却塔脱水器3脱除的循环水返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯，降低了新鲜水耗，节能效果十分显著。
循环瓦斯经循环冷却水洗涤冷却后，温度从87.3℃降为38℃，而循环水的温度则从38℃升为62.5℃。
本方案选用旋流脱水器来脱除油水混合物中的水分，下表为旋流脱水器的进口液体(油水混合物)、溢流液体(页岩油)和底流液体(循环水)的物性参数：
  项目   油水混合物   页岩油   循环水
  温度(℃)   62.5   62.5   62.5
  压力(Pa)   700000   300000   304500
  质量流量(kg/h)   520100   100   520000
旋流脱水器进水含油量不大于2000mg/L时，水相出口含油浓度不大于200mg/L，当进水含油量不大于1000mg/L时，水相出口含油浓度不大于150mg/L；规定频次的分析值(不大于200mg/L或不大于150mg/L)合格率≥95％。旋流脱水器的旋流管的使用寿命不小于3年。
该套油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置，在使用中，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，其有效提取了循环瓦斯中夹带的油气，制备了高纯度的页岩油，避免了油气对管道的腐蚀，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 (5)

1.油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置，其特征在于，包括一连接循环瓦斯的冷却塔，冷却塔用于洗涤和冷却循环瓦斯；
冷却塔连接一冷却塔脱水器，冷却塔脱水器用于脱除从冷却塔出来的油水混合中的水分；
冷却塔上部连接一油水分离罐，油水分离罐用于进一步提纯用冷却塔脱水器出来的页岩油；油水分离罐直接连接页岩油的成品油出油装置；
冷却塔上部还连接一电捕塔，电捕塔采用静电捕集从冷却塔出来的循环瓦斯中的页岩油，电捕塔连接前述的油水分离罐。
2.根据权利要求1所述的油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置，其特征在于，冷却塔和冷却塔脱水器之间还串联一用于增加管路压力的冷却塔底泵。
3.根据权利要求1所述的油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收装置，其特征在于，冷却塔脱水器底部接入循环水管路，循环水管路另一端连接冷却塔上端，冷却塔、冷却塔底泵、冷却塔脱水器构成循环水的回路。
4.油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收方法，其特征在于，
先采用冷却塔水洗工艺提取循环瓦斯中夹带的页岩油气；
随后冷却塔中出来的油水混合物进入冷却塔脱水器脱除其中的水分，同时采用电捕塔收集从冷却塔中出来的循环瓦斯中的页岩油；
从冷却塔脱水器中出来的页岩油和从电捕塔收集的页岩油进入油水分离罐进一步脱水，最后作为成品油导出。
5.根据权利要求4所述的油页岩干馏系统冷却塔段页岩油回收方法，其特征在于，在冷却塔脱水器中脱除的循环水通过管路返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯。
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