CN103289714A - 一种干馏器及油砂热解干馏系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种干馏器，包括筒体和对所述筒体进行加热的加热装置；所述筒体的一端设置有进料口，另一端设置有固体出口；所述筒体上设置有气体出口；所述筒体内部设置有螺旋推进器，所述螺旋推进器的一端固定在所述筒体内靠近进料口的一侧。本发明还提供了一种油砂热解干馏系统。本发明采用螺旋推进器将油砂从进料口向筒体内部推进，在加热装置的加热下进行干馏裂解，从而无需使用回转反应器的内筒和外筒结构，不存在密封问题，因此也就不存在烧油等不安全问题。同时，本发明采用螺旋推进器推进油砂，能够充分利用加热装置提供的热量，从而提高干馏裂解的效果。

Description

一种干馏器及油砂热解干馏系统

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种干馏器及油砂热解干馏系统。

背景技术

随着全球石油需求的不断增加，常规石油资源已经不能满足石油需求的快速增长，人们开始把目光转向非常规石油资源。油砂作为非常规石油资源的主要来源，近年来在全球可利用的烃类能源中所占的比例不断增大，在世界能源供给中起着举足轻重的作用，是未来油气资源的重要接替资源。油砂是指已露出或近地表的重质残余石油浸染的砂岩，系沥青基原油在运移过程中失掉轻质组分后的产物，有时也指浸渍轻馏分部分逸出后的一种天然石油的砂或砂岩，可用来提取重油或沥青。

目前，越来越多的公司、科研院所开始关注油砂的综合利用，对油砂资源的勘探和开发技术进行专门的研究工作。但是我国油砂开发利用的总体水平还是相对滞后，相关的油砂分离的技术研究也比较少，并且没有专门的油砂分离工业化装置。油砂分离系统主要有三种：热水洗系统、溶剂萃取系统、热解干馏系统。其中，热解干馏系统是指在隔绝空气或充满惰性气体的条件下，采用间接或直接加热的方法，使预处理过的油砂在干馏器内加热分解的反应过程。油砂在热解干馏后生成各种气体、蒸汽以及固体残渣，气体与蒸汽的混合物经冷却后被分成气体和液体。热解干馏系统通过能量回收系统，降低了总体能耗，而且基于热解吸的原理，油砂在缺氧和封闭的空间中通过间接加热，使水和碳氢化合物挥发出来，油砂中所有的固体成分都被热解实现惰性化，分离相对彻底，对环境污染小，节省水资源。

因此，热解干馏系统的设计受到了广泛的关注，现有技术中也公开了多种油砂的热解干馏系统，如专利CN201737895U中公开了小颗粒油页岩固体热载体干馏工艺：采用回转式动态干馏器，将原料在回转反应器内筒干馏，外加热源在回转反应器的外筒给原料进行加热。如专利CN201106035Y中也公开了油砂固体热载体干馏工艺：采用残渣内循环式水平干馏炉，将原料在内筒体干馏，外加热源在外筒体对内筒体进行间接加热，同时，干馏产生的残渣在内筒体循环，为干馏提供部分热量。但是在上述两种干馏系统中，均采用了需要密封的内筒体和外筒体的两层结构，但是，现有技术难以将内筒体和外筒体完全密封，存在热量无法充分利用、烧油等不安全问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种干馏器及油砂热解干馏系统，本发明提供的干馏器能够充分利用热量，而且不存在烧油等不安全问题。

本发明提供了一种干馏器，包括筒体和对所述筒体进行加热的加热装置；

所述筒体的一端设置有进料口，另一端设置有固体出口；

所述筒体上设置有气体出口，所述气体出口靠近进料口一端设置；

所述筒体内部设置有螺旋推进器，所述螺旋推进器的一端固定在所述筒体内靠近进料口的一侧。

优选的，所述加热装置为电加热片，所述电加热片设置在所述筒体的外壁上。

优选的，还包括设置于所述电加热片外部的隔热层。

优选的，所述筒体包括内筒体和外筒体，所述内筒体和所述外筒体之间形成夹层，所述加热装置与所述夹层相通。

优选的，所述加热装置为燃烧装置。

优选的，所述燃烧装置为燃烧室

优选的，所述加热装置为热水产生装置或热水供应装置。

本发明还提供了一种油砂热解干馏系统，包括：

上述技术方案所述的干馏器；

与所述干馏器的气体出口相连的气体处理装置；

与所述干馏器的固体出口相连的半焦提升机，所述半焦提升机的出口与所述干馏器的进料口相通。

优选的，所述气体处理装置包括：

与所述干馏器的气体出口相连的旋风分离器；

与所述旋风分离器的出口相连的洗涤塔；

与所述洗涤塔的出口相连的冷凝器；

与所述冷凝器的液体出口相连的分离罐；

与所述冷凝器的气体出口相连的引风机。

优选的，还包括原料处理装置，所述原料处理装置包括：

破碎机；

与所述破碎机的出口相连的柱磨机；

与所述柱磨机的出口相连的蒸汽干燥器；

与所述蒸汽干燥器相连的料仓，所述料仓的出口与所述干馏器的进料口相连。

与现有技术相比，本发明提供的干馏器包括筒体和对所述筒体进行加热的加热装置；所述筒体的一端设置有进料口，另一端设置有固体出口；所述筒体上设置有气体出口，所述气体出口靠近进料口一端设置；所述筒体内部设置有螺旋推进器，所述螺旋推进器的一端固定在所述筒体内靠近进料口的一侧。本发明采用螺旋推进器将油砂从进料口向筒体内部推进，在加热装置的加热下进行干馏裂解，从而无需使用回转反应器的内筒和外筒结构，不存在密封问题，因此也就不存在烧油等不安全问题。同时，本发明采用螺旋推进器推进油砂，能够充分利用加热装置提供的热量，从而提高干馏裂解的效果。进一步的，本发明将气体出口设置在靠近进料口的一端，油砂在推进过程中逐渐干馏裂解，产生的气体直接返回至靠近进料口一端的气体出口，由于进料口一端温度较低，产生的气体不会发生二次裂解，从而提高了液体油产率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的干馏器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的油砂热解干馏系统的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供了一种干馏器，包括筒体和对所述筒体进行加热的加热装置；

所述筒体的一端设置有进料口，另一端设置有固体出口；

所述筒体上设置有气体出口，所述气体出口靠近进料口一端设置；

所述筒体内部设置有螺旋推进器，所述螺旋推进器的一端固定在所述筒体内靠近进料口的一侧。

参见图1，图1为本发明实施例提供的干馏器的结构示意图，其中，11为筒体，12为设置在筒体外壁上的电加热片，13为设置在电加热片外部的隔热层，111为设置在筒体11一端的进料口，112为设置在筒体另一端的固体出口，113为设置在筒体上的气体出口，114为设置在筒体内部的螺旋推进器。

筒体11是油砂热解干馏的主要场所，其上设置有进料口111、固体出口112、气体出口113。为了使油砂充分干馏裂解，进料口111和固体出口112分别设置在筒体两端。

在本实施例中，气体出口113靠近进料口111一端设置，由于该端温度较低，能够保证油砂干馏裂解的气体不再发生二次裂解，从而提高液体油的产率。在其他实施例中，气体出口113也可以设置在筒体11的其他部位，以尽量减少二次裂解为优选方案。

筒体11内部设置有螺旋推进器114，螺旋推进器114的一端固定在靠近进料口111的一侧。螺旋推进器114的作用在于推进油砂，使油砂从进料口111向固体出口112行进，在行进过程中，油砂受热裂解，生成气体和固体，分别从气体出口113和固体出口112排出。本发明采用螺旋推进器114作为动力推进油砂，避免了回转式双层结构的筒体的使用，从而不会产生密封问题，也就不会产生烧油等不安全问题。

在本实施例中，筒体11为单层结构，且无需回转式运动即可。

在本实施例中，加热装置为电加热片12，电加热片12设置在筒体11的外壁上，对筒体进行加热，为油砂裂解提供热量。

在本实施例中，电加热片12的外部还设置有隔热层13，隔热层13的目的在于防止电加热片产生的热量扩散到空气中，从而增加热量的利用率，提高干馏裂解效率。

在其他实施例中，加热装置还可以是其他任意能够为筒体内部提供热量的装置，比如设置在筒体上的电阻丝等。

在本发明提供的另一个实施例中，筒体上同样设置有进料口、气体出口和固体出口，进料口和固体出口分别设置在筒体两端，气体出口靠近进料口设置；筒体内部设置有螺旋推进器，螺旋推进器的一端固定在靠近进料口的一侧。

在本实施例中，筒体包括内筒体和外筒体，所述内筒体和外筒体之间形成夹层，即筒体可以为双层结构，加热装置与所述内筒体和外筒体之间形成的夹层相通。此时，由于螺旋推进器的存在，内筒体无需回转运动即可使油砂推进，因此，内筒体和外筒体之间的密封不像回转式干馏器要求严格，只要能够实现将加热装置与内筒体和外筒体之间的夹层相通，为筒体内部加热即可。

此时，所述加热装置可以是燃烧装置，通过燃料的燃烧为油砂的干馏裂解提供热量，如燃烧室。在其他实施例中，所述加热装置可以是热气，通过其他燃烧装置燃烧产生的热气直接通入内筒和外筒之间的夹层即可。在其他实施例中，所述加热装置可以是热水，通入内筒和外筒之间的夹层对内筒进行加热。

采用本发明公开的干馏器对油砂进行干馏的具体过程为：

首先加热装置对筒体内部进行加热，达到标准干馏温度后，将原料从进料口送入干馏器，原料在所述螺旋推进器的推动下从干馏器的进料口一侧向所述干馏器的出料口一侧行进，在行进过程中产生气体和固体废渣，气体从所述靠近进料口一端的气体出口离开干馏器，固体废渣从所述干馏器的固体出口离开干馏器，从而实现油砂的干馏裂解。

本发明采用螺旋推进器将油砂从进料口向筒体内部推进，在加热装置的加热下进行干馏裂解，从而无需使用回转反应器的内筒和外筒结构，不存在密封问题，因此也就不存在烧油等不安全问题。同时，本发明采用螺旋推进器推进油砂，能够充分利用加热装置提供的热量，从而提高干馏裂解的效果。进一步的，本发明将气体出口设置在靠近进料口的一端，油砂在推进过程中逐渐干馏裂解，产生的气体直接返回至靠近进料口一端的气体出口，由于进料口一端温度较低，产生的气体不会发生二次裂解，从而提高了液体油产率。

本发明还提供了一种油砂热解干馏系统，包括：

上述技术方案所述的干馏器；

与所述干馏器的气体出口相连的气体处理装置；

与所述干馏器的固体出口相连的半焦提升机，所述半焦提升机的出口与所述干馏器的进料口相通。

参见图2，图2为本发明实施例提供的油砂热解干馏系统的结构示意图，其中，1为干馏器，2为与干馏器1的气体出口相连的气体处理装置，3为与干馏器1的固体出口相连的半焦提升机，半焦提升机3的出口与干馏器1的进料口相连。

干馏器1即为上文所述的干馏器，作用在于使油砂裂解，产生油气。干馏器1具有上述干馏器的结构及优点，上文有详细描述，在此，本发明不再赘述。

气体处理装置2与干馏器1的气体出口相连，对油砂干馏裂解得到的气体产物进行处理。在本实施例中，气体处理装置2包括：

与所述干馏器的气体出口相连的旋风分离器；

与所述旋风分离器的出口相连的洗涤塔；

与所述洗涤塔的出口相连的冷凝器；

与所述冷凝器的液体出口相连的分离罐；

与所述冷凝器的气体出口相连的引风机。

旋风分离器与干馏器的气体出口相连，作用在于将干馏器内得到的油气进行除尘、分离。在本实施例中，旋风分离器为依次相连的三个旋风分离器。本发明对所述旋风分离器没有特殊限制，本领域技术人员熟知的旋风分离器即可。

洗涤塔与旋风分离器的出口相连，作用在于将旋风除尘器除尘后的油气进行洗涤。本发明对所述洗涤塔没有特殊限制，本领域技术人员熟知的洗涤塔即可。

冷凝器与洗涤塔的出口相连，作用在于将洗涤后的油气进行冷凝，使油与气分离，得到燃料气、轻质油和油水尘混合物。本发明对所述冷凝器没有特殊限制，本领域技术人员熟知的冷凝器即可。

分离罐与冷凝器的液体出口相连，具体而言，其与油水尘混合物的出口相连，作用在于将油与水分离，得到混合油。本发明对所述分离罐没有特殊限制，本领域技术人员熟知的分离罐即可。

引风机与冷凝器的气体出口相连，作用在于收集不凝的燃料气，所述燃料气可以用作他用；当加热装置为燃烧室或者其他燃烧装置时，该燃料气可直接引入燃烧室或者其他燃烧装置进行燃烧，循环为油砂裂解干馏提供热量。本发明对所述引风机没有特殊限制，本领域技术人员熟知的引风机即可。

半焦提升机3与干馏器1的固体出口相连，作用在于将油砂裂解后的固体产物回收，由于该固体产物仍有大量余热，可以为油砂裂解提供热量，此时，半焦提升机3的出口与干馏器1的进料口相连。本发明对所述半焦提升机没有特殊限制，本领域技术人员熟知的半焦提升机即可。

本发明提供的油砂热解干馏系统的工作过程如下：

首先加热装置对筒体内部进行加热，达到标准干馏温度后，将原料从进料口送入干馏器，原料在所述螺旋推进器的推动下从干馏器的进料口一侧向所述干馏器的出料口一侧行进，在行进过程中产生气体和固体废渣，固体废渣从所述干馏器的固体出口离开干馏器进入半焦提升机，通过半焦提升机再次进入干馏器；气体从所述靠近进料口一端的气体出口离开干馏器进入旋风分离器进行除尘，然后经过洗涤塔洗涤后进入冷凝器冷凝，得到燃料气、轻质油和油水尘混合物，其中燃料气通过引风机引走，另作他用；轻质油直接收集；油水尘混合物进入分离罐中进行分离，得到混合油。

采用本发明提供的干馏器及油砂干馏热解系统时，不仅不会发生烧油等不安全现象，能够有效利用热量，而且得到的液体油产率较高，油中灰分较低。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种干馏器，包括筒体和对所述筒体进行加热的加热装置；

所述筒体的一端设置有进料口，另一端设置有固体出口；

所述筒体上设置有气体出口，所述气体出口靠近进料口一端设置；

所述筒体内部设置有螺旋推进器，所述螺旋推进器的一端固定在所述筒体内靠近进料口的一侧。

2.根据权利要求1所述的干馏器，其特征在于，所述加热装置为电加热片，所述电加热片设置在所述筒体的外壁上。

3.根据权利要求2所述的干馏器，其特征在于，还包括设置于所述电加热片外部的隔热层。

4.根据权利要求1所述的干馏器，其特征在于，所述筒体包括内筒体和外筒体，所述内筒体和所述外筒体之间形成夹层，所述加热装置与所述夹层相通。

5.根据权利要求4所述的干馏器，其特征在于，所述加热装置为燃烧装置。

6.根据权利要求5所述的干馏器，其特征在于，所述燃烧装置为燃烧室。

7.根据权利要求4所述的干馏器，其特征在于，所述加热装置为热水产生装置或热水供应装置。

8.一种油砂热解干馏系统，包括：

权利要求1～7任意一项所述的干馏器；

与所述干馏器的气体出口相连的气体处理装置；

与所述干馏器的固体出口相连的半焦提升机，所述半焦提升机的出口与所述干馏器的进料口相通。

9.根据权利要求8所述的油砂热解干馏系统，其特征在于，所述气体处理装置包括：

与所述干馏器的气体出口相连的旋风分离器；

与所述旋风分离器的出口相连的洗涤塔；

与所述洗涤塔的出口相连的冷凝器；

与所述冷凝器的液体出口相连的分离罐；

与所述冷凝器的气体出口相连的引风机。

10.根据权利要求8所述的油砂热解干馏系统，其特征在于，还包括原料处理装置，所述原料处理装置包括：

破碎机；

与所述破碎机的出口相连的柱磨机；

与所述柱磨机的出口相连的蒸汽干燥器；

与所述蒸汽干燥器相连的料仓，所述料仓的出口与所述干馏器的进料口相连。

Images