CN102021004A - 油页岩干馏系统冷却塔段循环水利用装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油页岩干馏系统冷却塔段循环水利用装置及方法，主要是采用冷却塔除油器对冷却塔出口废水进行除油净化，净化后的循环水经蒸发冷凝器冷凝水蒸气后返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯，脱除的油污进入后续油污处理设备提纯页岩油。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，能有效降低循环水中油污的含量，避免其对管道的腐蚀，减少新鲜水的消耗量，节能减排效果显著，技术经济效益明显。
Description
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冷却塔段循环水利用装置，具体地说，涉及一种对油页岩干馏系统冷却塔出口废水进行分离净化并循环利用的装置，以及采用该装置进行循环水利用的方法。
背景技术
油页岩又称油母页岩，是一种含有机质的沉积岩，一般属于高矿物质的腐泥煤，为低热值固体化石燃料，其色浅灰至深褐。它同石油一样，是由生物的残体混同泥沙变成的，所以可以用来炼油。在隔绝空气的条件下加热分解，经低温干馏可得页岩油、干馏气和页岩半焦。页岩油类似于原油，可作为燃料油或进一步加工制成汽油、柴油和下游石化产品。与常规石油资源相比，我国页岩油可回收资源量相当于全国石油可采资源量的56.5％，未来开发利用具有广阔的前景，将成为常规油气资源的重要补充。油页岩曾支持了我国在贫油时期的经济建设，但其研究与开发也曾一度逐年萎缩。上世纪90年代初，抚顺矿业集团引进循环经济理念，重新开始油页岩的综合利用和研发，其中以油页岩炼油最为重点。
页岩油提炼技术主要分地面干馏和原位(地下)干馏两类。地面干馏技术较为成熟，目前，全球的页岩油工业生产几乎均采用地面干馏技术。地面干馏技术是指将油页岩采出后，在地面用干馏设备对油页岩进行热解，使其生成页岩油。干馏炉是地面干馏的关键设备，通过干馏炉内热载气加热油页岩物料，从而分解出页岩油气，与循环瓦斯热载气、伴生水汽等一起，夹带这一定量的页岩粉尘和焦油出干馏炉。在抚顺式油页岩干馏系统中，一般采用集合管，洗涤饱和塔，冷却塔的组合系统进行干馏油气的冷凝和洗涤。
在最新的油页岩工艺中，洗涤饱和塔分成瓦斯塔和空气塔，并将洗涤部分置于两塔塔底。瓦斯塔承担了正向混合气和循环瓦斯气的洗涤或冷却，空气塔承担了正向混合气和主风的洗涤或冷却。空气塔中混合气因为已经由前一级瓦斯塔脱除全部油泥且洗涤部分在下的关系，避免了主风带泥的问题。采用瓦斯塔和空气塔双级洗涤则很好地解决了空气塔倒置引起的洗涤能力不足的问题。瓦斯塔的下半部分用来对混合气进行第二级的冷却和洗涤。而其上半部分则对从冷却塔返回的循环瓦斯进行新一级的洗涤，彻底除去其中的焦油。上下部分的结合面设置水封，防止瓦斯气和混合气的互窜。循环水经过塔顶下淋的过程中，以溢流方式通过液封，并先后对瓦斯气和混合气进行洗涤或冷却。这么做，更好地提高了页岩油回收率和冷却效果，避免了油污进入加热炉后的结垢问题。
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循环水利用装置，以及根据此装置进行循环水利用的方法。
为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：
油页岩干馏系统冷却塔段循环水利用装置，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；
与冷却塔塔底出口相连的冷却塔除油器，冷却塔除油器用于对冷却塔出口排出的废水进行除油净化；
冷却塔除油器上部具有一油污出口，冷却塔除油器下部具有一循环水出口，冷却塔除油器的循环水出口连接一蒸发冷凝器，蒸发冷凝器用于冷凝管路中的水蒸气；
蒸发冷凝器连接一循环水管路的一端，循环水管路的另一端连接冷却塔顶部。
冷却塔与冷却塔除油器之间的管路上串联有一用于增加管路压力的冷却塔底泵。
油页岩干馏系统冷却塔段循环水利用方法，包括：
采用冷却塔洗涤和冷却循环瓦斯，
采用冷却塔除油器对冷却塔出口排出的废水进行除油净化，
净化后的循环水经蒸发冷凝器冷凝水蒸气后返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯，冷却塔除油器脱除的油污进入后续油污处理设备提纯页岩油。
有益效果，在冷却塔的出口处增设冷却塔除油器，可以有效地脱除废水中所含的油污，脱除的油污进入后续油污处理设备提纯页岩油，提高了页岩油的产量和品质，而净化后的循环水在经蒸发冷凝器冷凝水蒸气后可以重新进入冷却塔洗涤和冷却循环瓦斯，降低了新鲜水耗，减少了大量的污水处理工作，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循环水利用的流程示意图。
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。
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。
从冷却塔塔底出口流出的废水在冷却塔底泵的加压下进入冷却塔除油器，利用冷却塔除油器净化废水，净化后的循环水进入蒸发冷凝器，使气态水冷凝为液态水，随后循环水返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯，脱除的油污进入后续油污处理设备提纯页岩油。冷却塔除油器可选用旋流除油器等各类高效除油设备。
参看图1，油页岩干馏系统冷却塔段循环水利用装置，包括：
设置于空气塔之后的冷却塔1，冷却塔1用于洗涤和冷却循环瓦斯。与所述冷却塔1塔底出口相连的冷却塔底泵2，冷却塔底泵2用于增加废水的压力。与所述冷却塔底泵2出口相连的冷却塔除油器3，冷却塔除油器3用于对冷却塔出口废水进行除油净化。与所述冷却塔除油器3的废水出口相连的蒸发冷凝器4，用于冷凝水蒸气。
冷却塔1，冷却塔底泵2，冷却塔除油器3与蒸发冷凝器4成串联布置，并组成相对封闭的循环回路。
冷却塔除油器3可选用旋流除油器等各类高效除油设备。
油页岩干馏系统冷却塔段循环水利用方法，该方法包括：采用冷却塔除油器3对冷却塔1出口废水进行除油净化，净化后的循环水经蒸发冷凝器4冷凝水蒸气后返回冷却塔1继续洗涤和冷却循环瓦斯，脱除的油污进入后续油污处理设备提纯页岩油。
经冷却塔除油器3净化处理后的循环水重新进入冷却塔洗涤和冷却循环瓦斯，降低了新鲜水耗，减少了大量的污水处理工作。
经冷却塔除油器3净化处理后，循环水的含油量低于1％。
经冷却塔除油器3脱除的油污进入后续油污处理设备提纯页岩油，提高了页岩油的产量和品质。
经蒸发冷凝器4冷凝处理后，循环水携带的水蒸气得到大量回收，液态水的跑损量得到有效控制。
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℃。
本方案选用旋流除油器来脱除废水中夹带的油污，下表为旋流除油器的进口液体(废水)、溢流液体(油污)和底流液体(循环水)的物性参数：
| 项目 | 废水 | 油污 | 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 |
旋流除油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％。旋流除油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循环水利用装置，在抚顺矿业集团油母页岩干馏装置节能减排技术改造项目投用以来，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，其降低了循环水中油污的含量，避免了其对管道的腐蚀，减少了纯净水的消耗量，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 (3)
1.油页岩干馏系统冷却塔段循环水利用装置，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；
与冷却塔塔底出口相连的冷却塔除油器，冷却塔除油器用于对冷却塔出口排出的废水进行除油净化；
冷却塔除油器上部具有一油污出口，冷却塔除油器下部具有一循环水出口，冷却塔除油器的循环水出口连接一蒸发冷凝器，蒸发冷凝器用于冷凝管路中的水蒸气；
蒸发冷凝器连接一循环水管路的一端，循环水管路的另一端连接冷却塔顶部。
2.根据权利要求1所述的油页岩干馏系统冷却塔段循环水利用装置，其特征在于，冷却塔与冷却塔除油器之间的管路上串联有一用于增加管路压力的冷却塔底泵。
3.油页岩干馏系统冷却塔段循环水利用方法，其特征在于：
采用冷却塔洗涤和冷却循环瓦斯，
采用冷却塔除油器对冷却塔出口排出的废水进行除油净化，
净化后的循环水经蒸发冷凝器冷凝水蒸气后返回冷却塔继续洗涤和冷却循环瓦斯，冷却塔除油器脱除的油污进入后续油污处理设备提纯页岩油。
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