CN104263401B - 一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置，其特点是，包括：重质油洗分离罐、油泥沉积罐、重质油洗循环罐、重质油泥罐、轻质油洗分离罐、轻质油间冷分离罐、中温用间冷式换热器、高温用间冷式换热器、低温用间冷式换热器、轻质油洗循环罐、静电捕油器和瓦斯集气罐。能够高效分离页岩油气中的页岩灰，分离重质油和轻质油，分离瓦斯气，回收高温页岩油气热量，能够充分利用自身干馏产物，无外界工质参与循环，降低了能源消耗，提高了页岩油气冷凝回收过程中重质油、汽油和轻柴油的轻质油以及瓦斯气的产量和质量。适用范围广，亦可用于煤、油砂、废旧轮胎、石油焦、有机废料和生物质的干馏。

Description

一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置
技术领域
本发明涉及油页岩干馏技术领域，具体地说，是一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置。
背景技术
油页岩干馏，即将油页岩至于隔绝空气的环境中加热至所需温度，使得油母质发生热解反应，生成页岩油和干馏瓦斯气，页岩油不仅可以直接作为供船用轮机使用的液体燃料，也可经过精馏等工艺生产汽油和柴油等。目前常用的技术装置主要包括气体热载体和固体热载体两种装置，其中气体热载体干馏装置，是由热循环气和热发生气来加热实现干馏，这两种用于加热的气体是大量的，较油页岩干馏工艺生成的页岩油气要大十几倍，因此，干馏产物的冷凝回收系统的设备也比较大，且在页岩油气中含有一定的页岩灰，影响干馏产物的质量。相比，固体热载体干馏装置，由于采用热的页岩灰来加热颗粒油页岩来实现干馏，其冷凝回收系统装置相比气体热载体装置要小很多。但由于采用页岩灰做载热体，在干馏装置出口的油气中，会夹带很多粉尘，即使前端增设除尘设备，在进入冷凝回收系统时，冷凝后的页岩油中仍会含有大量的页岩粉尘，大大影响了页岩油的质量，甚至无法使用。更有甚者，油气中的粉尘随着页岩油的冷凝，会导致冷凝回收系统的粉尘堵塞，从而影响整个干馏装置的正常运转，甚至停工。因此，在常见的两种干馏装置出口的油气中，均含有大量的页岩灰。为保证干馏产物的质量，其除尘问题是首要的。
目前，国外在页岩油油洗回收设备方面，仍然面临页岩油气含灰问题。其中在Galoter炉型上，采用连续设置旋风除尘器的方式，虽然能够降低部分页岩灰颗粒，但仍无法清除油气中的细小页岩灰粉尘，易导致冷凝回收系统的粉尘堵塞，同时也难以保证页岩油的质量；在Tosco炉型上，通过引入外界固体热载体(陶瓷加热球)代替页岩灰循环加热，虽然能有效加热页岩，但在滚筒作用下，球体与页岩的碰撞仍然形成细小页岩灰包裹在加热球体表面，重新循环回加热炉，仍掺杂在干馏页岩油气中，同样难以保证页岩油的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，并对现有技术进行实质性创新，提出一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置，这种装置能够分离页岩油气中的页岩灰，分离重质油和轻质油，收集瓦斯气，回收高温页岩油气热量，提高页岩油回收产量和质量；亦可用于煤、油砂、废旧轮胎、石油焦、有机废料和生物质干馏。
本发明的技术方案如下：
一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置，其特征是，它包括：重质油洗分离罐1、轻质油洗分离罐2、轻质油间冷分离罐3、静电捕油器4、中温用间冷式换热器5、高温用间冷式换热器6、重质油洗循环罐7、轻质油洗循环罐8、油泥沉积罐9、瓦斯集气罐10、低温用间冷式换热器11、重质油洗撞击流阻体15，轻质油洗撞击流阻体16和油泥罐19。在重质油洗分离罐1的顶部设有高温含灰页岩油气入口17，在重质油洗分离罐1的右侧设有油气出口18，在重质油洗分离罐1的底部设有重质油排出口，在重质油洗分离罐1内设有重质油洗撞击流阻体15，在重质油洗分离罐1的边壁上设有重质油喷射入口14，重质油洗分离罐1的底部与油泥沉积罐9连接，重质油洗分离罐1底部的重质油排出口与高温用间冷式换热器6连接，高温用间冷式换热器6的右侧出口与重质油洗循环罐7的入口连接，重质油洗循环罐7的出口与重质油洗分离罐1的重质油喷射入口14连接，在重质油洗分离罐1右侧的油气出口18与轻质油洗分离罐2的底部入口连接，高温用间冷式换热器6内设置的换热管路分别与冷冻水的供、回水管路连接，油泥沉积罐9底部的油泥排出口与重质油泥罐19的入口连接；轻质油洗分离罐2的底部设置的轻质页岩油排出口与低温用间冷式换热器11的入口连接，低温用间冷式换热器内设置的换热管路分别与冷冻水的供、回水管路连接，低温用间冷式换热器11的右侧出口与轻质油洗循环罐8的入口连接，在轻质油洗分离罐2内设有轻质油洗撞击流阻体16，在轻质油洗分离罐2边壁上设有轻质油喷射入口20，轻质油洗分离罐2顶部设置的轻质油管道出口与轻质油间冷分离罐3的顶部入口连接；轻质油间冷分离罐3内设置的换热管路分别与冷却水的供、回水管路连接，轻质油间冷分离罐3底部设置的轻质油管道出口与轻质油洗循环罐8的入口连接，轻质油间冷分离罐3下部设置的油气出口与静电捕油器4下部的入口连接，静电捕油器4底部设置的轻质油管道出口与轻质油洗循环罐8的入口连接，静电捕油器4顶部设置的瓦斯气管道出口与瓦斯集气罐10的入口连接。
在所述重质油洗分离罐1内的上部设有重质油洗撞击流阻体15。
在所述轻质油洗分离罐2内的上部设有轻质油洗撞击流阻体16，下部设有中温间冷式换热器5。
所述的重质油喷射入口14与重质油流动方向的角度呈45°-135°。
在所述油泥沉积罐9内的上端设有静置孔板13，在静置孔板13的下端设有集泥环形曲板12，静置孔板13与集泥环形曲板12连接。
本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置的有益效果是：高效分离页岩油气中的页岩灰，分离重质油和轻质油，分离瓦斯气，回收高温页岩油气热量，能够充分利用自身干馏产物，无外界工质参与循环，降低能源消耗，提高页岩油气冷凝回收过程中重质油、汽油和轻柴油的轻质油以及瓦斯气的产量和质量。
本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置进一步的优点体现在：
(1)高效的分离出页岩油气中的页岩灰，大大提高了页岩油的质量，为固体热载体和气体热载体干馏系统装置在我国油页岩行业的推广，实现技术瓶颈上的突破；
(2)油泥沉积罐的设计，充分保障页岩灰的沉积，并有效防止油泥上返，二次污染重质油，突破了重质油与油泥难以分离的工程技术难题；
(3)喷射口的多样设计能充分利用热交换、质交换的原理，在气、液、固三相混合的过程中，有效的实现页岩灰的高效分离，并为后续气液两相的优质分离提供充分保障；
(4)能够充分利用自身干馏产物，整个工艺无外界工质进入，充分保障了页岩油气冷凝回收过程中重质油、汽油和轻柴油的轻质油以及瓦斯气的质量和产量；
(5)各环节均能够充分利用换热装置回收高温页岩油气中的热量，实现能量的梯级利用，降低生产能耗，缩小生产成本，提高生产效益；
(6)由于采用油洗回收页岩油，节约大量水资源，减少常规污水处理量，降低含油污水对环境的污染；
(7)装置结构设计简单、巧妙，分离效果明显，技术应用见效快，建设实施投资小，易于检修、维护，适用于老旧技术的改造；
(8)装置适用范围广，亦可用于煤、油砂、废旧轮胎、石油焦、有机废料和生物质的干馏。
(9)本装置亦适用于其它形式干馏所产含灰页岩油气的相态分离及回收。
附图说明
图1为一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置结构示意图；
图2为图1中污泥沉积罐9结构主视示意图；
图3为图2中静置孔板13俯视示意图；
图4为图2中集泥环形曲板12俯视示意图；
图5为图1中实施例1的重质油洗撞击罐结构示意图；
图6为图1中实施例2的重质油洗撞击罐结构示意图。
图中：1-重质油洗分离罐，2-轻质油洗分离罐，3-轻质油间冷分离罐，4-静电捕油器，5-中温用间冷式换热器，6-高温用间冷式换热器，7-重质油洗循环罐，8-轻质油洗循环罐，9-油泥沉积罐，10-瓦斯集气罐，11-低温用间冷式换热器，12-集泥环形曲板，13-静置孔板，14-重质油喷射入口，15-重质油洗撞击流阻体，16-轻质油洗撞击流阻体，17-高温含灰页岩油气入口，18-重质油洗分离罐右侧的油气出口，19-重质油泥罐，20-轻质油喷射口。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1-图6，本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置，包括：重质油洗分离罐1、轻质油洗分离罐2、轻质油间冷分离罐3、静电捕油器4、中温用间冷式换热器5、高温用间冷式换热器6、重质油洗循环罐7、轻质油洗循环罐8、油泥沉积罐9、瓦斯集气罐10、低温用间冷式换热器11、重质油洗撞击流阻体15，轻质油洗撞击流阻体16和油泥罐19。在重质油洗分离罐1的顶部设有高温含灰页岩油气入口17，在在重质油洗分离罐1的右侧设有油气出口18，在重质油洗分离罐1的底部设有重质油排出口，在重质油洗分离罐1内设有重质洗油撞击流阻体15，在重质油洗分离罐1的边壁上设有重质油喷射入口14，重质油洗分离罐1的底部与油泥沉积罐9连接，重质油洗分离罐1底部的重质油排出口与高温用间冷式换热器6连接，高温用间冷式换热器6的右侧出口与重质油洗循环罐7的入口连接，重质油洗循环罐7的出口与重质油洗分离罐1的重质油喷射入口14连接，在重质油洗分离罐1右侧的油气出口18与轻质油洗分离罐2的底部入口连接，高温用间冷式换热器6内设置的换热管路分别与冷冻水的供、回水管路连接，油泥沉积罐9底部的油泥排出口与重质油泥罐19的入口连接；轻质油洗分离罐2的底部设置的轻质页岩油排出口与低温用间冷式换热器11的入口连接，低温用间冷式换热器内设置的换热管路分别与冷冻水的供、回水管路连接，低温用间冷式换热器11的右侧出口与轻质油洗循环罐8的入口连接，在轻质油洗分离罐2内设有轻质洗油撞击流阻体16，在轻质油洗分离罐2边壁上设有轻质油喷射入口20，轻质油洗分离罐2顶部设置的轻质油管道出口与轻质油间冷分离罐3的顶部入口连接；轻质油间冷分离罐3内设置的换热管路分别与冷却水的供、回水管路连接，轻质油间冷分离罐3底部设置的轻质油管道出口与轻质油洗循环罐8的入口连接，轻质油间冷分离罐3下部设置的油气出口与静电捕油器4下部的入口连接，静电捕油器4底部设置的轻质油管道出口与轻质油洗循环罐8的入口连接，静电捕油器4顶部设置的瓦斯气管道出口与瓦斯集气罐10的入口连接。在轻质油洗分离罐2内的下部设有中温间冷式换热器5。重质油喷射入口14与重质油流动方向的角度呈45°至135°。在油泥沉积罐9内的上端设有静置孔板13，在静置孔板13的下端设有集泥环形曲板12，静置孔板13与集泥环形曲板12连接。
本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置的工作过程为：高温含灰页岩油气管道与重质油洗分离罐1顶部入口17连接，使高温含灰页岩油气进入重质油分离罐1；罐体边壁上设置的重质油喷射入口14喷出的重质洗油与在罐体内壁设置的重质油洗撞击流阻体15撞击作用下，形成的喷淋装油雾；高温含灰页岩油气与相对低温的重质油油雾相混合，在冲击作用下，重质油夹杂页岩灰被附着在边壁上，向下流动收集至罐体底部；由于洗油是低温重质油，故对高温灰页岩油气，既可以降低温度，凝结出所含重质油，还可将其中的页岩灰分离出。在重质油洗分离罐1底部设置重质油排出口，将脱灰后的重质油送入高温用间冷式换热器6，再由高温用间冷式换热器6的右侧出口，送入重质油洗循环罐7入口，重质油洗循环罐7的出口管道连接重质油喷射入口14，如此形成循环。在高温用间冷式换热器6内设置的换热管路分别连接冷冻水的供、回水管，可将部分热量进行回收，以备重质油罐保温、加热用。在重质油洗分离罐1右侧设置的油气出口18经过重质油清洗脱灰后轻质页岩油气，排入轻质油洗分离罐2的底部入口。由于轻质页岩油气由下部送入，先经过轻质油洗分离罐2罐下部设置的中温用间冷式换热器5收集大部分轻质油，其余部分含轻质油向上进入轻质油洗分离罐2上部，与在罐内边壁设置的轻质油喷射入口20喷出的油发生撞击，附着在中心设置的轻质油洗撞击流阻体16后，下落至罐底收集。由罐底底部设置轻质页岩油排出口，其出口管道与低温间冷式换热器11的入口连接，在低温间冷式换热器11内设置的换热管路分别连接冷冻水的供、回水管路，回收部分热量，以备重质油罐保温、加热用。低温间冷式换热器11的右侧出口连接轻质油洗循环罐8入口，将收集的轻质页岩油收集，备做再循环使用。在轻质油洗分离罐2顶部设置轻质油气管道出口与轻质油间冷分离罐3的顶部入口连接，将油气中存在的少量轻质油收集。在轻质油间冷分离罐3内布置的换热管路分布连接冷却水的供、回水管路，在回收部分热量的同时，可以降低油气温度，有利于轻质油的收集。轻质油间冷分离罐3底部设置的轻质油管道出口与轻质油洗循环罐8入口连接，收集轻质油。轻质油间冷分离罐3下部设置的油气出口与静电捕油器4下部入口连接，将剩余油气中的轻质油进行收集；在静电捕油器4底部设置的轻质油管道出口与轻质油洗循环罐8入口连接，收集轻质油；在静电捕油器4顶部设置的瓦斯气管道的出口与瓦斯集气罐10入口连接，将最后的不凝气-瓦斯气做最后的收集。
参照图5和图6，本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置的重质油洗分离罐1内设置重质油洗撞击流阻体15，在重质油洗分离罐1的边壁上设置重质油喷射入口14，喷射入口与含灰油气流动方向的角度呈45°-135°，喷射入口可以与油气顺喷或逆喷，或混合喷射，有利于气相和液相的充分接触。
参照图1，本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置的轻质油洗分离罐2内中心及边壁设置重质油洗撞击流阻体15，罐体边壁上设置轻质油喷射入口20。
参照图1，重质油喷射入口14、轻质油喷射入口20在罐体横截面的设置位置，为充分有效实现多种相态的混合，喷口的布置可以呈四角切圆形状布置、呈正向对面布置、呈正向重叠覆盖式布置。
参照图1，本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置的油泥沉积罐9，油泥沉积罐9连接在重质油洗分离罐1的底部，含油页岩灰的重质油在油泥沉积罐9内静置沉降，通过上层设置的静置孔板13漏入集泥环形曲板12，由于集泥环形曲板12是向下的曲形设计，油泥很难扰动上返，直至在底部设置的油泥排出口排入重质油泥罐19内，将油泥收集。
本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置仅为具体实施例，并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动的复制和改进应属于本发明权利要求所保护的范围。

Claims (4)

1.一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置，其特征是，它包括：重质油洗分离罐(1)、油泥沉集罐(9)、重质油洗循环罐(7)、重质油泥罐(19)、轻质油洗分离罐(2)、轻质油间冷分离罐(3)、中温用间冷式换热器(5)、高温用间冷式换热器(6)、低温用间冷式换热器(11)、轻质油洗循环罐(8)、静电捕油器(4)和瓦斯集气罐(10)，在重质油洗分离罐(1)的顶部设有高温含灰页岩油气入口(17)，在重质油洗分离罐(1)的右侧设有油气出口(18)，在重质油洗分离罐(1)的底部设有重质油排出口，在重质油洗分离罐(1)内设有重质油洗撞击流阻体(15)，在重质油洗分离罐(1)的边壁上设有重质油喷射入口(14)，重质油洗分离罐(1)的底部与油泥沉集罐(9)连接，重质油洗分离罐(1)底部的重质油排出口与高温用间冷式换热器(6)连接，高温用间冷式换热器(6)的右侧出口与重质油洗循环罐(7)的入口连接，重质油洗循环罐(7)的出口与重质油洗分离罐(1)的重质油喷射入口(14)连接，在重质油洗分离罐(1)右侧的油气出口(18)与轻质油洗分离罐(2)的底部入口连接，高温用间冷式换热器(6)内设置的换热管路分别与冷冻水的供、回水管路连接，油泥沉积罐(9)底部的油泥排出口与重质油泥罐(19)的入口连接；轻质油洗分离罐(2)的底部设置的轻质页岩油排出口与低温用间冷式换热器(11)的入口连接，低温用间冷式换热器(11)内设置的换热管路分别与冷冻水的供、回水管路连接，低温用间冷式换热器(11)的右侧出口与轻质油洗循环罐(8)的入口连接，在轻质油洗分离罐(2)内设有轻质油洗撞击流阻体(16)，在轻质油洗分离罐(2)边壁上设有轻质油喷射入口(20)，轻质油洗分离罐(2)顶部设置的轻质油管道出口与轻质油间冷分离罐(3)的顶部入口连接；轻质油间冷分离罐(3)内设置的换热管路分别与冷却水的供、回水管路连接，轻质油间冷分离罐(3)底部设置的轻质油管道出口与轻质油洗循环罐(8)的入口连接，轻质油间冷分离罐(3)下部设置的油气出口与静电捕油器(4)下部的入口连接，静电捕油器(4)底部设置的轻质油管道出口与轻质油洗循环罐(8)的入口连接，静电捕油器(4)顶部设置的瓦斯气管道出口与瓦斯集气罐(10)的入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置，其特征是，在所述轻质油洗分离罐(2)内的上部设有轻质油洗撞击流阻体(16)，下部设有中温用间冷式换热器(5)。
3.根据权利要求1所述的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置，其特征是，所述的重质油喷射入口(14)与重质油流动方向的角度呈45°-135°。
4.根据权利要求1所述的一种油页岩干馏页岩油气相态分离装置，其特征是，在所述油泥沉积罐(9)内的上端设有静置孔板(13)，在静置孔板(13)的下端设有集泥环形曲板(12)，静置孔板(13)与集泥环形曲板(12)连接。
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