CN102295942A - 油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法与装置，对从干馏炉出来的干馏页岩油油气在集合管段、瓦斯塔段、空气塔段和冷却塔段通过洗涤冷凝生成油水混合物，在各段出口分别设置脱水器初步脱除其中的水分，并和从循环瓦斯中回收的页岩油油水混合物一起通过汇流管路进入油水分离槽进一步脱水，最终将页岩油和废水分离，得到油产品。干馏页岩油油气中夹带的粉尘则通过在第一级集合管段设置集泥罐，对冷凝生成的油水泥三相混合物沉淀收集。本方法工艺先进，设备投资成本较低，占地面积小，故障率和能耗均低，能高效和密闭地去除成品页岩油中夹带的废水成分，改进了现有油页岩干馏的工艺过程，回收效果好，回收率高。

Description

油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法与装置

技术领域

本发明涉及石油化工与环保技术领域范畴，特别涉及一种油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法，本发明还涉及一种油母页岩干馏系统页岩油密闭回收装置。

背景技术

油母页岩是煤炭伴生资源，利用油母页岩干馏技术炼制原油及其副产品，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，重新开始油母页岩的综合利用和研发。其中以油母页岩炼油最为重点。

页岩油是一种人造石油，从页岩油制取轻质油品，是目前人造石油制取合格液体燃料的方法中成本最低的一种。页岩油是油页岩干馏时有机质受热分解生成的一种褐色、有特殊刺激气味的粘稠状液体产物，类似天然石油，富含烷烃和芳烃，但含有较多的烯烃组分，并且还含有含氧、氮、硫等的非烃类组分。由于油页岩有机质组成的不同，以及热加工条件的差异，因而各地所产的页岩油的组成和性质也不一样。其比重约在0.9～1.0之间。中国抚顺、茂名都是油页岩的高产地。

在中国发明专利申请号201010584383.3，201010584597.0等专利中，公开了几种有关油母页岩干馏系统油品回收方法与装置，在这些专利中，油品首先进入一台除泥设备，再进入油水分离设备，这使得设备成本加大，且效果并不如意，其原因是进入除泥设备本身的油泥量十分微小，并没有专门设置大型除泥设备的必要。

现有技术中，脱除页岩油中夹带的水分常用隔油手段脱水，这种方法脱水往往费时费力，效果还不好。

发明内容

本发明所要解决的问题就是针对上述现有技术中，采用专门的除尘器脱除蒸馏油气中的油泥，成本高且除泥效果不理想以及用隔油手段脱水，费时费力效果不好的问题而提供的一种油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法，本发明还提供了一种油母页岩干馏系统页岩油密闭回收装置。本发明的方法和装置取消了现有技术中使用各类除尘器除泥，仅采用集泥罐作为油-泥分离设备，将油母页岩干馏系统中集合管段较大颗粒和体积的油泥或粉尘通过沉淀除去，脱泥后得到的油水混合物通过多级脱水系统分离，得到页岩油产品。从而在保证了油品质量的同时，又做到了装置的简单化，降低了设备投资成本，减小了占地面积。

本发明所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法，所述方法的步骤为：

1)从干馏炉出来的页岩油油气首先进入集合管，在集合管内用水淋洗；部分油气经淋洗冷却后，形成水、油泥和页岩油的三相混合物从集合管下端出口流入集泥罐内，在集泥罐内进行沉淀分离，分离后的油水混合物进入第一旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路；淋洗后，呈气态的页岩油油气从侧部出口进入下一级瓦斯塔；

2)页岩油油气进入瓦斯塔下部，用水进行第二级淋洗，经淋洗冷却后，部分油气成为油水混合物，从瓦斯塔底部出口进入第二旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路；经淋洗后，呈气态的页岩油油气进入下一级空气塔；

3)页岩油油气进入空气塔，用水进行第三级淋洗，经淋洗冷却后，又有部分油气成为油水混合物，从空气塔底部出口进入第三旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路；经淋洗后，呈气态的页岩油油气进入下一级冷却塔；

4)页岩油油气进入冷却塔，用水进行第四级淋洗，剩余的油气经这一级淋洗冷却后，全部成为液态的油水混合物，从冷却塔底部出口进入第四旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路；

5)从集合管、瓦斯塔、空气塔、冷却塔各段进入汇流管路的油水混合物汇集后，送入尾段的油水分离槽，进行最后一步脱水，脱水后得到页岩油进入计量系统作为产品排出。

进入冷却塔的瓦斯气在经过了四个冷却装置后夹带了页岩油和水分，瓦斯气从冷却塔循环瓦斯出口排出，经瓦斯脱液器脱除其中夹带的油水混合物，脱除的油水混合物经汇流管路送入尾段的油水分离槽，进行脱水，脱水后得到页岩油进入计量系统作为产品排出；经初步脱水的瓦斯气返回到瓦斯塔上部。

瓦斯气返回瓦斯塔上部，瓦斯塔上、下部分接合面设置液封，防止瓦斯气和油气混合，返回的瓦斯气在瓦斯塔上端用水淋洗，将瓦斯气中还未脱除的油份全部冷却转化成液态油水混合物，生成的液态油水混合物在瓦斯塔下部与从油页岩油气中冷却生成的油水混合物汇合，再经第二旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路，然后被送入尾段的油水分离槽，进行最后一步脱水，脱水后得到页岩油进入计量系统作为产品排出。

所述经集合管、瓦斯塔、空气塔、冷却塔尾端连接的各脱水器脱除的废水分别回送到集合管、瓦斯塔、空气塔、冷却塔顶部作为冷凝洗涤水循环利用，形成密闭的水循环系统。

一种应用于油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法的装置，包括：集合管、瓦斯塔、空气塔、冷却塔、集泥罐、旋流脱水器、油水分离槽、汇流管路，所述集合管连接在干馏炉出口处，集合管后依次连接瓦斯塔、空气塔、冷却塔、集泥罐，集合管的底部连接集泥罐，集泥罐的底部连接第一旋流脱水器，旋流脱水器的顶端连接汇流管路，所述瓦斯塔、空气塔、冷却塔底部分别连接第二、第三、第四旋流脱水器，所述三个旋流脱水器顶部都与汇流管路连接，所述汇流管路连接到油水分离槽。

所述冷凝塔的一侧连接瓦斯脱液器，所述瓦斯塔脱液器通过汇流管路连接油水分离槽。

所述各段旋流脱水器前分别连有增压泵。

所述各段旋流脱水器底部分别与相应回收装置顶部相连。

所述瓦斯脱液器为电捕塔或气液旋流分离器。

所述各段旋流脱水器以单级或两级以上串联的方式使用。

本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，油页岩干馏系统先通过集合管段去除油泥，后进入后续的淋洗部分，包括瓦斯塔和空气塔，最后通过冷却部分，包括冷却塔，逐级回收油页岩干馏油气中所含的页岩油。采用集合管和集泥罐，回收第一级页岩油，同时除去其中的油泥，避免影响后续工段产品油的质量。采用瓦斯塔和空气塔代替原先的洗涤饱和塔，进行第二，第三级的淋洗和冷却，也就是在主风增湿过程前，率先通过瓦斯塔把干馏气中的页岩油脱除，进行一定的洗涤和冷却工作，具有循环气洗涤彻底，主风不带页岩油，避免加热炉结垢的优点。最后通过冷却塔进行最后一级的洗涤和冷却，再辅以气液分离设备，回收循环瓦斯中夹带的页岩油，全面回收了干馏气中的有用油品。由于页岩油是从在集合管内进行洗涤和冷却的循环水中提取出来的，页岩油内不可避免存在大量水分，以往仅仅通过隔油等手段脱水往往费时费力，效果还不好。但如果通过设置多级脱水系统，包括各段的脱水器和尾段的油水分离槽，共同保证了油产品的质量，由于分离出的废水作为循环水重复利用，还解决了废水处理和新鲜水供给的问题。

本发明的技术构思如下：

对经过除泥处理的页岩油油气进行多道洗涤冷凝并做相应脱水处理，可以很好地保证油产品的质量。脱水处理产生的水则再次通向冷却洗涤部分进行循环。

循环瓦斯夹带的页岩油和废水含量较少，回收后直接进入油水分离槽。

采用油水分离槽提纯页岩油，并通入计量装置形成产品。

由上可知，由于油泥量极小，无需增设大型油泥分离装置，故仅设置集合管集泥罐，并分别在集合管集泥罐、瓦斯塔、空气塔、冷却塔出水口设置脱水器，在冷却塔循环瓦斯回流口设置瓦斯脱液器，全面回收干馏生成的页岩油。

由于采用了如上的技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下特点：本发明取消了现有技术中使用的各类除尘器作为除泥装置，仅采用集泥罐作为油-泥分离设备，将油母页岩干馏系统中集合管段较大颗粒和体积的油泥或粉尘通过沉淀除去，脱除油泥后的油水混合物通过后续的油水分离设备脱水得到页岩油产品。从而在保证了油品质量的同时，又做到了装置的简单化，降低了设备投资成本，减小了占地面积。本发明通过逐级回收程序回收页岩油，有利于页岩油的充分回收。

本发明采用液-液旋流分离技术对油页岩干馏系统各段的页岩油回收系统进行了优化，先通过液-液旋流分离器初步除去油水混合物中的部分水分，后通过油水分离槽最终分离出合格的油产品，既避免了油水分离槽采用重力分离效率慢的问题，又减轻了油水分离槽的工作负荷，减小了油水分离槽的规模。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的油页岩干馏系统页岩油分级回收流程示意图。

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。

如附图1所示，集合管1作为油母页岩干馏焦油气第一级冷却和洗涤装置，其出水口的油水混合物中含有大量的页岩粉尘、重金属离子、无机盐类与原油，页岩粉尘及各类杂质吸附原油油雾形成的油泥随油水混合物进入集泥罐2中，沉淀除去其中的油泥后其溢流油水混合物由泵3-1增压后进入主体为并联液液旋流分离器组的旋流脱水器4-1，初步脱除其中的水分并进入汇流管路。

瓦斯塔5、空气塔6、冷却塔7出口的油水混合物中已经不存在油泥，故直接由泵3-2、3-3和3-4增压后进入主体同样为并联液液旋流分离器组的旋流脱水器4-2、4-3和4-4，初步脱除其中水分并进入汇流管路。

通过集合管，瓦斯塔，空气塔，冷却塔所回收的油品回收量由下表所示：

	集合管除油器入口	集合管除油器底流口
			流量，m3/h	180	171
含油量kg/m3	23.953	2.124
				瓦斯塔除油器入口	瓦斯塔除油器底流口
流量，m3/h	450	427.5
			含油量kg/m3	15.059	1.393
	空气塔除油器入口	空气塔除油器底流口
			流量，m3/h	350	332.5
含油量kg/m3	11.676	1.633
				冷却塔除油器入口	冷却塔塔除油器底流口
流量，m3/h	315	303.5
			含油量kg/m3	9.583	0.895

从上表可以明显地看出，各工段油水分离器的油品回收率均在90％以上。达到了良好的回收效果。

循环瓦斯作为热载气通过四个洗涤冷却装置后，夹带了较大量的页岩油和废水，通过电捕塔8收集这些油水混合物后，直接进入汇流管路。

上述含水页岩油通过汇流管路进入尾段的油水分离槽9，得到合格的页岩油产品。

本发明的方法和装置还可以用于其它含三相混合物分级分步分离的工艺过程。

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 (10)

1.一种油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法，其特征在于，所述方法的步骤为：

1)从干馏炉出来的页岩油油气首先进入集合管，在集合管内用水淋洗；部分油气经淋洗冷却后，形成水、油泥和页岩油的三相混合物从集合管下端出口流入集泥罐内，在集泥罐内进行沉淀分离，分离后不带油泥的油水混合物进入第一旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路；淋洗后，呈气态的页岩油油气进入下一级瓦斯塔；

2)页岩油油气进入瓦斯塔下部，用水进行第二级淋洗，经淋洗冷却后，部分油气成为油水混合物，从瓦斯塔底部出口进入第二旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路；经淋洗后，呈气态的页岩油油气进入下一级空气塔；

3)页岩油油气进入空气塔，用水进行第三级淋洗，经淋洗冷却后，又有部分油气成为油水混合物，从空气塔底部出口进入第三旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路；经淋洗后，呈气态的页岩油油气进入下一级冷却塔；

4)页岩油油气进入冷却塔，用水进行第四级淋洗，剩余的油气经这一级淋洗冷却后，全部成为液态的油水混合物，从冷却塔底部出口进入第四旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路；

5)从集合管、瓦斯塔、空气塔、冷却塔各段进入汇流管路的油水混合物汇集后，送入尾段的油水分离槽，进行最后一步脱水，脱水后得到页岩油进入计量系统作为产品排出。

2.如权利要求1所述的油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法，其特征在于，进入冷却塔的瓦斯气在经过了四个冷却装置后夹带了页岩油和水分，瓦斯气从冷却塔循环瓦斯出口排出，经瓦斯脱液器脱除其中夹带的油水混合物，脱除的油水混合物经汇流管路送入尾段的油水分离槽，进行脱水，脱水后得到页岩油进入计量系统作为产品排出；经初步脱水的瓦斯气返回到瓦斯塔上部。

3.如权利要求2所述的油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法，其特征在于，瓦斯气返回瓦斯塔上部，瓦斯塔上、下部分接合面设置液封，防止瓦斯气和油气混合，返回的瓦斯气在瓦斯塔上端用水淋洗，将瓦斯气中还未脱除的油份全部冷却转化成液态油水混合物，生成的液态油水混合物在瓦斯塔下部与从油页岩油气中冷却生成的油水混合物汇合，再经第二旋流脱水器进行脱水，脱除部分水后的油水混合物进入汇流管路，然后被送入尾段的油水分离槽，进行最后一步脱水，脱水后得到页岩油进入计量系统作为产品排出。

4.如权利要求1、2或3中任意一权利要求所述的油母页岩干馏系统页岩油密闭回收方法，其特征在于，所述经集合管、瓦斯塔、空气塔、冷却塔尾端连接的各脱水器脱除的废水分别回送到集合管、瓦斯塔、空气塔、冷却塔顶部作为冷凝洗涤水循环利用，形成密闭的水循环系统。

5.一种应用于权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括：集合管、瓦斯塔、空气塔、冷却塔、集泥罐、旋流脱水器、油水分离槽、汇流管路，所述集合管连接在干馏炉出口处，集合管后依次连接瓦斯塔、空气塔、冷却塔，集合管的底部还连接集泥罐，集泥罐的底部连接第一旋流脱水器，旋流脱水器的顶端连接汇流管路，所述瓦斯塔、空气塔、冷却塔底部分别连接第二、第三、第四旋流脱水器，所述三个旋流脱水器顶部都与汇流管路连接，所述汇流管路连接到油水分离槽。

6.一种如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述冷凝塔的一侧连接瓦斯脱液器，所述瓦斯塔脱液器通过汇流管路连接油水分离槽。

7.一种如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述各段旋流脱水器前分别连有增压泵。

8.一种如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述各段旋流脱水器底部分别与相应回收装置顶部相连。

9.一种如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述瓦斯脱液器为电捕塔或气液旋流分离器。

10.一种如权利要求5、7或8所述的装置，其特征在于，所述各段旋流脱水器以单级或两级以上串联的方式使用。

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