CN103146406B - 一种小颗粒油页岩炼油装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小颗粒油页岩炼油装置，包括依次连接的一级干馏室、二级干馏室、除尘装置、降氧装置和气‑油分离装置；所述一级干馏室包括反应室、进气室和出气室；反应室分别与进气室和出气室相邻的室壁上开有若干向反应室底部延伸的进气孔，除尘装置出气口与进气室相连，将高温烟气送入反应室，对油页岩颗粒进行一次干馏。本发明具有结构简单合理，收油率高，易于工业化放大，操作方便，生产成本低，可以对粒径小于10mm的小颗粒油页岩进行干馏，铝甑出油率≥98%。

Description

一种小颗粒油页岩炼油装置及方法

技术领域

本发明涉及油页岩干馏技术领域，尤其涉及一种对小颗粒油页岩进行干馏炼油的装置及方法。

背景技术

油页岩（又称油母页岩）是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩，它和煤的主要区别是灰分超过40%，与碳质页岩的主要区别是含油率大于3.5%。油页岩经低温干馏可以得到页岩油，页岩油类似原油，可以制成汽油、柴油或作为燃料油，被称为人造石油。除单独成藏外，油页岩还经常与煤形成伴生矿藏，一起被开采出来。

大块的油页岩经过破碎、筛选，送到一种巨大的炉子里；在隔绝空气的条件下加热，使有机质分解生成油气；油气再进入一个冷却装置，被冷却凝结成油状的液体，这就是页岩油。

油页岩干馏制油技术可分为地上干馏法和地下干馏法。地下干馏法又称原地干馏或原位干馏，地下干馏避免了油页岩的开采，开采费用低，但其缺点是页岩油收率较低，由于页岩油与干馏水的逸出、渗漏，会污染地下水。地上干馏法是指油页岩开采运出地面后，通过生产装置干馏制油的方法。而地上干馏大体可分为两种：①利用内热式气-固换热原理，主要处理块状油页岩的干馏技术；②利用固体热载体固-固换热原理，主要处理小颗粒油页岩的干馏技术。现有技术中，成熟的块状页岩干馏技术有：抚顺式干馏炉、Kiviter干馏炉、Petrosix干馏炉；小颗粒干馏技术有：Galoter干馏炉、Taciuk干馏炉。

抚顺式干馏炉加工粒径为10-75mm油页岩，制得的页岩油的铝甑干馏收率为65-80%。

Kiviter干馏炉是加工粒径为25-125mm，页岩油的铝甑干馏收率为75-80%。

Petrosix干馏炉油页岩入炉粒径为8-50mm，页岩油的铝甑干馏收率90%。

Galoter干馏炉油页岩入炉粒度0-25mm，在干馏炉内，干燥的页岩和高温的页岩灰混合，并被加热到500℃，之后页岩油和干馏气被导出。页岩半焦和页岩灰进入垂直的沸腾床燃烧室，生成的高温页岩灰再被循环去加热油页岩，高温烟气被用于干燥油页岩。页岩油铝甑干馏收率85～90%。

Taciuk干馏炉的加工过程分为：油页岩干燥、油页岩干馏、半焦燃烧三个。油页岩入炉粒径为0-25mm，页岩油铝甑干馏收率85%。

我国石油化工行业标准“SH/T0508-9油页岩含油率测定法”规定了油页岩低温干馏含油率的测定方法-铝甑法，被广泛应用于油页岩干馏制备页岩油的出油率测定方面。

目前国内的炼油设备多数只能对直径为20mm以上的颗粒进行干馏，10mm以下的小颗粒由于颗粒小，物料间空间小，透气性不好，干馏所需热量温度不能均匀传给物料，容易造成堵炉、结焦，故10mm以下的小颗粒利用率较小，仅20%左右。而对页岩开采破碎后，10mm以上颗粒有20～30%，大量的10mm以下小颗粒无法得到有效利用，大大浪费了资源。

现有技术资料表明，现有的多数油页岩干馏设备对粒径10mm以下的小颗粒油页岩很难提高收油率，小颗粒油页岩资源无法得到有效利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的一系列问题，提出一种对粒径10mm以下小颗粒油页岩收油率高、节能效果好、生产成本低的炼油装置以及炼油方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种小颗粒油页岩炼油装置，所述装置包括依次连接的一级干馏室、二级干馏室、除尘装置、降氧装置和气-油分离装置；

所述一级干馏室包括与第一进料口连接的反应室，与降氧装置出气口连接的进气室和与气-油分离装置进气口连接的出气室；反应室分别与进气室和出气室相邻的室壁上开有若干向反应室底部延伸的进气孔；

反应室底部设出料口与二级干馏室第二进料口连通，二级干馏室底部设流化床；二级干馏室出气口连接除尘装置进气口，除尘装置出气口与降氧装置进气口连接；

降氧装置出气口还与进气室进气口连接。

本发明提供的炼油装置能够使小颗粒油页岩与循环气进行充分地、高强度地接触，实现对小颗粒油页岩的一次干馏，并将一次干馏的产物进行二次沸腾床干馏，提高了干馏效率，进一步提高了收油率。

循环为除尘降氧后的烟气，其主要成分是瓦斯气（主要包括CO，CO₂，油气等），且温度较高，能够达到750-900℃；循环气在反应室与油页岩颗粒相遇，高温下发生一次干馏，油页岩颗粒中的挥发性组分被循环气带出，经过出气室进入气-油分离装置，经分离得到页岩油和瓦斯气；而一次干馏后的油页岩颗粒与其余循环气在鼓风机的作用下一起进入二次干馏室在流化床作用下进行沸腾床干馏，得到烟气，烟气经过除尘和降氧，部分作为循环气由进气室进入下一个循环；另一部分直接进入气-油分离装置，经分离得到页岩油和瓦斯气。

二级干馏室设置流化床，可以实现油页岩的沸腾干馏，使其加热均匀，能够强化传热。

图1为本发明所述油页岩干馏装置的结构示意图。所述除尘装置为可以将干馏后得到的烟气中的灰尘除掉的装置，例如静电除尘等；所述降氧装置为可以降低烟气中的氧气的设备，例如燃烧炉等；所述气-油分离装置为可以将页岩油和瓦斯气分离开的设备，如旋捕器、喷淋器、折流板反应器和离心器等，只要能够实现除尘装置、降氧装置、气-油分离装置的作用的设备均可用于本发明。以下为本发明结构的优选形式。

优选地，本发明所述出气室底部设有第一排渣口。

优选地，本发明所述流化床通过第一鼓风机与空气连通。

优选地，本发明所述二级干馏室底部设第二排渣口。

降氧装置的目的是将烟气中的氧气除去，以便烟气作为循环气进入反应室与油页岩相遇时进行干馏。本领域技术人员能够获得的降氧装置均可实现本发明。优选地，本发明所述降氧装置为燃烧炉。

除尘装置的作用是将二次干馏出来的烟气中的固体灰渣除掉，本领域技术人员能够获得的除尘装置均可用于本发明。本发明所述除尘装置为高温除尘装置。所述高温除尘是指除尘过程中将烟气的温度保持在二次干馏后所得烟气的温度（一般为750-900℃）不变。所述高温的目的是保证循环气（烟气）在进入反应室时，能够与油页岩发生干馏反应。

当然，本领域技术人员也可以采用普通的除尘装置外加升温装置来达到保证烟气温度的目的。

优选地，所述气-油分离装置底部设页岩油收集装置。

本发明所述的气-油分离装置的作用是将干馏室生成的烟气进行气-油分离，收集得到的油即为页岩油，收集得到的气即为瓦斯气。将所述烟气分离得到页岩油和瓦斯气的装置是本领域技术人员有能力获得的，本发明没有特殊限定。优选地，本发明所述气-油分离装置包括旋捕器、喷淋器、折流板反应器和离心器中的任意1种或至少2种的组合，优选所述气-油分离装置为依次连接的旋捕器、喷淋器、折流板反应器和离心器。

优选地，本发明所述反应室底部出料口与二级干馏室进料口之间设第二鼓风机。

本发明的目的之二是提供一种利用如目的之一所述的装置对小颗粒油页岩进行炼油的方法，包括如下步骤：

瓦斯气从进气室进入反应室，与第一进料口进入的油页岩颗粒相遇进行一次干馏，油页岩颗粒中的挥发组分随部分瓦斯气经过出气室进入气-油分离装置；一次干馏产生的渣灰由第一排渣口排出；

一次干馏后的油页岩颗粒与部分瓦斯气在第二鼓风机的作用下进入二级干馏室；在流化床的作用下进行二次干馏得到烟气，烟气依次进入除尘装置和降氧装置进行除尘和除氧；二次干馏产生的渣灰由第二排渣口排出；

经除尘和除氧后的烟气进入气-油分离装置，经分离得到页岩油和瓦斯气。

优选地，所述小颗粒油页岩的粒径小于10mm。在油页岩开采过程中，小颗粒油页岩的比率占到20～30%甚至更多，而现有技术中缺少对小颗粒油页岩的干馏装置及方法，仅有的技术也存在收油率低，耗能高等问题。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明具有结构简单合理，收油率高，易于工业化放大，操作方便，生产成本低等优点。

本发明在对油页岩进行干馏后的铝甑收油率（参见SH/T0508-9油页岩含油率测定法）能够达到98%以上，甚至于超过100%，远高于现有的油页岩干馏设备，相比辽宁成大公司的全循环炉，甘肃的GS气燃干馏炉等，收油率均有明显提高。

另外，本发明可以对粒径小于10mm的小颗粒油页岩进行干馏，而抚顺式干馏炉一般只能针对25mm以上的大颗粒进行干馏。

附图说明

图1是本发明所述小颗粒油页岩干馏装置的结构示意图。

图中：100-一级干馏室；101-第一进料口；102-反应室；103-进气室；104-出气室；105-进气孔；106-出料口；107-第一排渣口；108-第二鼓风机；

200-二级干馏室；201-第二进料口；202-流化床；203-第一鼓风机；204-第二排渣口；

300-除尘装置；

400-降氧装置；

500-气-油分离装置；501-页岩油收集装置。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

如图1（图1是本发明所述小颗粒油页岩干馏装置的结构示意图）所示，一种小颗粒油页岩炼油装置包括依次连接的一级干馏室100、二级干馏室200、高温除尘装置300、降氧装置400和气-油分离装置500；

所述一级干馏室100由进气室103、反应室102和出气室104组成，第一进料口101设置在反应室102顶部，反应室102一侧与进气室103相邻，另一侧与出气室104相邻，且反应室102分别与进气室103和出气室104相邻的室壁上开有向反应室102底部延伸的进气孔105；

进气室103上部设进气口，与降氧装置400的出气口连接，用于通入高温循环气（除尘降氧后的烟气）；出气室104底部设第一排渣口107，用于排出在一级干馏室100中生成的渣灰；反应室102底部设出料口106，通过第二鼓风机108与二级干馏室200的第二进料口201连接，用于将一次干馏后的油页岩颗粒与部分循环气泵入二级干馏室200，进行二次干馏。

所述二级干馏室200底部设流化床202，通过第一鼓风机203泵入空气对进入的油页岩颗粒进行二级干馏；二级干馏室200下部设第二排渣口204，用于排出二次干馏产生的渣灰；二级干馏室200上部设出气口，依次连接高温除尘装置、降氧装置，用于将二次干馏产生的烟气进行除尘、降氧；

降氧装置出气口除了与进气室103的进气口连接外，还与气-油分离装置相连；所述气-油分离装置可以为依次连接的旋捕器、喷淋器、折流板反应器和离心器中的任意1种或至少2种的组合；所述气-油分离装置用于将经过一次干馏和二次干馏的烟气进行分离，得到页岩油和瓦斯气，页岩油经过页岩油收集装置被收集，瓦斯气经过管路被放空或者接入其他需要热量的设备，如锅炉等。

实施例2

一种小颗粒油页岩的炼油方法包括如下步骤：

循环气从进气室103进入反应室102，与第一进料口101进入的油页岩颗粒（粒径小于10mm）相遇进行一次干馏，油页岩颗粒中的挥发组分随部分循环气经过出气室104进入气-油分离装置500；一次干馏产生的渣灰由第一排渣口107排出；

一次干馏后的油页岩颗粒与部分循环气在第二鼓风机108的作用下进入二级干馏室200；在流化床202的作用下进行二次干馏得到烟气，烟气依次进入除尘装置300和降氧装置400进行除尘和除氧；二次干馏产生的渣灰由第二排渣口204排出；

经除尘和除氧后的烟气进入气-油分离装置500，经分离得到页岩油和瓦斯气。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及干馏方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及干馏方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及干馏方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种小颗粒油页岩炼油装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的一级干馏室(100)、二级干馏室(200)、除尘装置(300)、降氧装置(400)和气-油分离装置(500)；

所述一级干馏室(100)包括与第一进料口(101)连接的反应室(102)，与降氧装置(400)出气口连接的进气室(103)和与气-油分离装置(500)进气口连接的出气室(104)；反应室(102)分别与进气室(103)和出气室(104)相邻的室壁上开有若干向反应室(102)底部延伸的进气孔(105)；

反应室(102)底部设出料口(106)与二级干馏室(200)第二进料口(201)连通，二级干馏室(200)底部设流化床(202)；二级干馏室(200)出气口连接除尘装置(300)进气口，除尘装置(300)出气口与降氧装置(400)进气口连接；

降氧装置(400)出气口还与气-油分离装置(500)进气口连接；

所述反应室(102)底部出料口与二级干馏室(200)进料口(201)之间设第二鼓风机(108)；

所述出气室(104)底部设有第一排渣口(107)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流化床(202)通过第一鼓风机(203)与空气连通。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述二级干馏室(200)底部设第二排渣口(204)。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述降氧装置为燃烧炉。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述除尘装置为高温除尘装置。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气-油分离装置(500)底部设页岩油收集装置(501)。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气-油分离装置(500)包括旋捕器、喷淋器、折流板反应器和离心器中的任意1种或至少2种的组合。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气-油分离装置(500)为依次连接的旋捕器、喷淋器、折流板反应器和离心器。

9.一种利用如权利要求1-8之一所述的装置对小颗粒油页岩进行炼油的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

循环气从进气室(103)进入反应室(102)，与第一进料口(101)进入的油页岩颗粒相遇进行一次干馏，油页岩颗粒中的挥发组分随部分循环气经过出气室(104)进入气-油分离装置(500)；一次干馏产生的渣灰由第一排渣口(107)排出；

一次干馏后的油页岩颗粒与部分循环气在第二鼓风机(108)的作用下进入二级干馏室(200)；在流化床(202)的作用下进行二次干馏得到烟气，烟气依次进入除尘装置(300)和降氧装置(400)进行除尘和除氧；二次干馏产生的渣灰由第二排渣口(204)排出；

经除尘和除氧后的烟气进入气-油分离装置(500)，经分离得到页岩油和瓦斯气。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述小颗粒油页岩的粒径小于10mm。