CN104277858B - 一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺 - Google Patents

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Abstract

一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺，其特点是：包括高温350-520℃和低温80-260℃含灰页岩油气沿轴向方向喷入重质油洗分离罐内，温度290-310℃和70-90℃重质洗油沿径向方向由侧壁喷入罐体内，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，增加含灰油气与边壁阻件的接触面积，有效分离页岩灰；在固体页岩灰分离的同时，由于低温重质洗油与高温页岩油气充分混合，降低油气温度，有利于低馏程页岩油产物分离，实现重质液相产物分离。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，分离工艺充分利用自身干馏产物，降低能源消耗，提高了干馏产物产量和质量。

Description

一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺
技术领域
本发明涉及油页岩干馏技术领域，是一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺。
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。目前常用的技术主要包括气体热载体和固体热载体两种，由于油页岩干馏工艺的不同，其干馏产物的组成会有很大的不同。目前国内外按照干馏粒径的不同，分为块状油页岩气体热载体干馏工艺和颗粒油页岩固体热载体干馏工艺，其中气体热载体干馏工艺，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，固体热载体干馏工艺，由于采用热的页岩灰来加热颗粒油页岩来实现干馏，因此，装置出口油气只是油页岩本身干馏生成的油气产物，其冷凝回收系统相比气体热载体也小很多。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，油页岩干馏制取页岩油的冷凝回收工艺有两种，一种是水洗冷凝回收工艺，另一种是油洗冷凝回收工艺。国内冷凝回收系统多采用水洗法，虽然工艺技术较为成熟，但其仍然存在循环水量大，能耗大，页岩油气热量不能进行有效回收和利用，且废水处理量大等诸多缺点。而对于油洗冷凝回收方法，其生产能耗较低，能回收高温页岩油气的热量，所用循环水量较小，废水量很小，生产成本低，工艺先进等优点。虽然国外在油洗技术上有所尝试，但仍有技术瓶颈，特别是典型的Galoter炉型上，以热页岩灰为热载体的回转式干馏炉在处理含灰页岩油气时虽使用多种除灰手段，但效果不佳，增加生产成本，难于控制干馏产品质量。
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，提供一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺，本发明工艺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。
本发明的技术方案之一是：
一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺，其特征是：它包括固体热载体干馏技术产生的高温350-550℃含灰页岩油气自重质油洗分离罐顶部，沿轴向方向喷入重质油洗分离罐内，温度290-310℃重质洗油沿径向方向由重质油洗分离罐的侧壁喷入罐体内，形成直接接触的撞击和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加含灰油气与边壁阻件的接触面积，有效分离页岩灰；在固体页岩灰分离的同时，由于温度290-310℃的重质洗油与高温350-520℃页岩油气充分混合，降低油气温度，有利于低馏程页岩油产物分离，实现重质液相产物分离；分离后的温度340-360℃重质页岩油在重质油洗分离罐的罐体下部排出，分离后的温度340-360℃页岩油气经过重质油洗分离罐的罐体顶部排出，并进入轻质油洗分离罐，在轻质油间冷预脱段内经过冷却，冷却供、回水温度80/100℃，收集温度120-140℃部分轻质页岩油；其余温度340-360℃轻质页岩油气进入洗油撞击区，与撞击分离罐侧壁沿径向方向喷入的温度70-90℃轻质页岩洗油混合，形成直接接触的撞击作用和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加相对高温油气与边壁阻件的接触面积，形成冷却降温效果，有效分离油气中的低馏程页岩油产物，实现轻质液相产物分离；经过冷凝、沉降过程后分离出的温度120-140℃轻质页岩油从轻质油洗分离罐的罐底排出，通过间冷式换热器回收热量后温度降至70-90℃，再送至轻质油洗循环罐内，以备作为轻质油低温洗油再循环使用；分离后的温度90-110℃油气通过轻质油洗分离罐顶部排出，通过轻质油洗分离罐顶部排出的温度90-110℃油气，进入轻质油间冷分离器，在低温冷却水，冷却供、回水温度30/45℃间接作用下收集温度30-50℃汽油和轻柴油，从轻质油洗分离罐的罐底排出，送至轻质油洗循环罐；其余温度30-50℃页岩油气进入静电捕油器内，在静电捕集作用下，进一步收集含有汽油和轻柴油的轻质页岩油，并从静电捕油器罐底排出，送至轻质油洗循环罐；不凝结温度30-50℃的瓦斯气由轻质油洗分离罐的顶部排出，收集至瓦斯集气罐，以备使用。
本发明的技术方案之二是：
一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺，其特征是：它包括气体热载体干馏技术产生的低温80-260℃含灰页岩油气自重质油洗分离罐顶部，沿轴向方向喷入重质油洗分离罐内，温度70-90℃重质洗油沿径向方向由重质油洗分离罐的侧壁喷入罐体内，形成直接接触的撞击和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加含灰油气与边壁阻件的接触面积，有效分离页岩灰；在固体页岩灰分离的同时，由于温度70-90℃的重质洗油与高温80-260℃页岩油气充分混合，降低油气温度，有利于低馏程页岩油产物分离，实现重质液相产物分离；分离后的温度70-90℃重质页岩油在重质油洗分离罐的罐体下部排出，分离后的温度80-100℃页岩油气经过重质油洗分离罐的罐体顶部排出，并进入轻质油洗分离罐，在轻质油间冷预脱段内经过冷却，冷却供、回水温度50/70℃，收集温度50-70℃部分轻质页岩油；其余温度60-80℃轻质页岩油气进入洗油撞击区，与撞击分离罐侧壁沿径向方向喷入的温度50-70℃轻质页岩洗油混合，形成直接接触的撞击作用和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加相对高温油气与边壁阻件的接触面积，形成冷却降温效果，有效分离油气中的低馏程页岩油产物，实现轻质液相产物分离；经过冷凝、沉降过程后分离出的温度50-70℃轻质页岩油从轻质油洗分离罐的罐底排出，通过间冷式换热器回收热量后温度降至50-60℃，再送至轻质油洗循环罐内，以备作为轻质油低温洗油再循环使用；分离后的温度60-80℃油气通过轻质油洗分离罐顶部排出，进入轻质油间冷分离器，在低温冷却水，冷却供、回水温度30/45℃间接作用下收集温度30-50℃汽油和轻柴油，从轻质油洗分离罐的罐底排出，送至轻质油洗循环罐；其余温度30-50℃页岩油气进入静电捕油器内，在静电捕集作用下，进一步收集含有汽油和轻柴油的轻质页岩油，并从静电捕油器罐底排出，送至轻质油洗循环罐；不凝结温度30-50℃的瓦斯气由轻质油洗分离罐的顶部排出，收集至瓦斯集气罐，以备使用。
本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺的有益效果是：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，分离工艺充分利用自身干馏产物，降低能源消耗，提高页岩油气冷凝回收过程中重质油、轻质油(含汽油和轻柴油)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工艺的进一步效果体现在：
(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工艺在我国油页岩行业的推广，实现技术瓶颈上的突破；
(2)分离工艺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、轻质油(含汽油和轻柴油)以及瓦斯气的质量和产量；
(3)分离工艺中各环节充分利用换热装置，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；
(4)由于采用油洗回收页岩油工艺，突破传统水洗页岩油收油工艺，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；
(5)分离装置设计简单，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；
(6)该工艺亦可用于煤、油砂、废旧轮胎、石油焦、有机废料和生物质干馏技术领域。
附图说明
图1为本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺流程图。
图中：1-重质油洗分离罐，2-轻质油洗分离罐，3-轻质油间冷分离器，4-静电捕油器，5-中温用间冷式换热器，6-间冷式换热器，7-重质油洗循环罐，8-轻质油洗循环罐，9-油泥沉集罐，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-轻质油连通油气出口，19-油泥罐，20-轻质油喷口。
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。
如图1所示，本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺，它包括：固体热载体干馏技术和固体热载体干馏技术产生的高温含灰页岩油气自重质油洗分离罐1顶部进入罐体内，在重质洗油撞击流阻体15内经过冷凝、沉降过程后进行分离，其中重质页岩油在静置区底部排出，通过间冷式换热器6回收热量并冷却后，送至重质油洗循环罐7内，以备作为低温洗油再循环使用；其中页岩灰混合部分重质油形成油泥，在重质油洗分离罐1的罐底沉积，经油泥沉集罐9收集排到油泥罐19内；其中大部分分离后页岩油气经过重质油洗分离罐1的罐体顶部排出，再由轻质油洗分离罐2下部进入，在中温用间冷式换热器5内经过冷却，收集一部分轻质页岩油，其中大部分轻质页岩油气进入轻质油洗撞击流阻体16，经过冷凝、沉降过程后进行分离，其中轻质页岩油得到收集并从轻质油洗分离罐2的罐底排出，通过低温用间冷式换热器11回收热量后排至轻质油洗循环罐8内，以备作为低温洗油再循环使用；其余部分轻质页岩油气自轻质油洗分离罐2的顶部排出，由轻质油间冷分离器3的顶部进入，在低温冷却水间接作用下收集含有汽油和轻柴油轻质页岩油，并由轻质油洗分离罐2的罐底排至轻质油洗循环罐8内；其余页岩油气由轻质油洗分离罐2的底部进入静电捕油器4内，在静电捕集作用下，凝结的页岩油经由静电捕油器4的底部排出至轻质油洗循环罐8内，不凝结的瓦斯气由静电捕油器4的顶部排出，收集至瓦斯集气罐10。
在重质油洗分离罐1底部设置的油泥沉集罐9内，自上而下设有静置孔板13和集泥环形曲板12。通过重质油洗分离罐1撞击区分离的页岩灰混合重质油后形成的油泥，在重质油洗分离罐1的罐体下部静置区沉积，并通过油泥沉集罐9的静置孔板13漏入集泥槽内，在集泥环形板12轴线方向形成若干弯曲，以降低撞击流形成的扰动，防止油泥上返，有效收集油泥，提高重质油品质。
实施例1：本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺是在重质油洗分离罐1内设置重质洗油撞击流阻体15，固体热载体干馏技术产生的高温350-550℃含灰页岩油气自重质油洗分离罐1顶部，沿轴向方向喷入重质油洗分离罐1的罐体内，温度290-310℃重质洗油沿径向方向由重质油洗分离罐1的侧壁喷入罐体内，形成直接接触的撞击和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加含灰油气与边壁阻件的接触面积，有效分离页岩灰。在固体页岩灰分离的同时，由于温度290-310℃的重质洗油与高温350-520℃页岩油气充分混合，降低油气温度，有利于低馏程页岩油产物分离，实现重质液相产物分离；混合后重质页岩油，在重质油洗分离罐1的下部沉降，其中温度340-360℃重质页岩油在重质油洗分离罐1的罐体下部排出，温度340-360℃油泥沉积在重质油洗分离罐1的罐体底部，经油泥沉集罐9收集排到油泥罐19内。
在轻质油洗分离罐2内设置轻质油洗撞击流阻体16，温度340-360℃轻质页岩油气进入轻质油洗分离罐2，在中温用间冷式换热器5内经过冷却，冷却供、回水温度80/100℃，收集温度120-140℃部分轻质页岩油，由轻质油洗分离罐2的底部排出，送至轻质页岩油循环罐8；其余温度340-360℃轻质页岩油气进入轻质油洗分离罐2，与其侧壁沿径向方向喷入的温度70-90℃轻质页岩洗油混合，经过冷凝、沉降过程后进行分离，分离后的温度120-140℃轻质页岩油从轻质油洗分离罐2罐底排出，通过间冷式换热器11回收热量后温度降至70-90℃，并送至轻质油洗循环罐8，以备作为低温洗油再循环使用；分离后的温度90-110℃油气通过轻质油洗分离罐8顶部排出，进入轻质油间冷分离器3，在低温冷却水，冷却供、回水温度30/45℃间接作用下收集温度30-50℃汽油和轻柴油，从轻质油洗分离罐2的罐底排出，送至轻质油洗循环罐8；其余温度30-50℃页岩油气进入静电捕油器4内，在静电捕集4作用下，进一步收集含有汽油和轻柴油的轻质页岩油，并从静电捕油器4的罐底排出，送至轻质油洗循环罐8；不凝结温度30-50℃的瓦斯气由轻质油洗分离罐2的顶部排出，收集至瓦斯集气罐10，以备使用。
实施例2：本发明的一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺是在重质油洗分离罐1内设置重质洗油撞击流阻体15，气体热载体干馏技术产生的低温80-260℃含灰页岩油气自重质油洗分离罐1顶部，沿轴向方向喷入重质油洗分离罐1的罐体内，温度70-90℃重质洗油沿径向方向由重质油洗分离罐1的侧壁喷入罐体内，形成直接接触的撞击和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加含灰油气与边壁阻件的接触面积，有效分离页岩灰。在固体页岩灰分离的同时，由于温度70-90℃的重质洗油与高温80-260℃页岩油气充分混合，降低油气温度，有利于低馏程页岩油产物分离，实现重质液相产物分离；混合后重质页岩油，在重质油洗分离罐1的下部沉降，其中温度70-90℃重质页岩油在重质油洗分离罐1的罐体下部排出，温度80-100℃油泥沉积在重质油洗分离罐1的罐体底部，经油泥沉集罐9收集排到油泥罐19内。
在轻质油洗分离罐2内设置轻质油洗撞击流阻体16，温度60-80℃轻质页岩油气进入轻质油洗分离罐2，在中温用间冷式换热器5内经过冷却，冷却供、回水温度50/70℃，收集温度50-70℃部分轻质页岩油，由轻质油洗分离罐2的底部排出，送至轻质页岩油循环罐8；其余温度60-80℃轻质页岩油气进入轻质油洗分离罐2，与其侧壁沿径向方向喷入的温度50-70℃轻质页岩洗油混合，经过冷凝、沉降过程后进行分离，分离后的温度50-70℃轻质页岩油从轻质油洗分离罐2罐底排出，通过间冷式换热器11回收热量后温度降至50-60℃，并送至轻质油洗循环罐8，以备作为低温洗油再循环使用；分离后的温度60-80℃油气通过轻质油洗分离罐8顶部排出，进入轻质油间冷分离器3，在低温冷却水，冷却供、回水温度30/45℃间接作用下收集温度30-50℃汽油和轻柴油，从轻质油洗分离罐2的罐底排出，送至轻质油洗循环罐8；其余温度30-50℃页岩油气进入静电捕油器4内，在静电捕集4作用下，进一步收集含有汽油和轻柴油的轻质页岩油，并从静电捕油器4的罐底排出，送至轻质油洗循环罐8；不凝结温度30-50℃的瓦斯气由轻质油洗分离罐2的顶部排出，收集至瓦斯集气罐10，以备使用。

Claims (2)

1.一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺，其特征是：它包括固体热载体干馏技术产生的高温350-520℃含灰页岩油气自重质油洗分离罐顶部，沿轴向方向喷入重质油洗分离罐内，温度290-310℃重质洗油沿径向方向由重质油洗分离罐的侧壁喷入罐体内，形成直接接触的撞击和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加含灰油气与边壁阻件的接触面积，有效分离页岩灰；在固体页岩灰分离的同时，由于温度290-310℃的重质洗油与高温350-520℃页岩油气充分混合，降低油气温度，有利于低馏程页岩油产物分离，实现重质液相产物分离；分离后的温度340-360℃重质页岩油在重质油洗分离罐的罐体下部排出，分离后的温度340-360℃页岩油气经过重质油洗分离罐的罐体顶部排出，并进入轻质油洗分离罐，在轻质油间冷预脱段内经过冷却，冷却供、回水温度80/100℃，收集温度120-140℃部分轻质页岩油；其余温度340-360℃轻质页岩油气进入洗油撞击区，与撞击分离罐侧壁沿径向方向喷入的温度70-90℃轻质页岩洗油混合，形成直接接触的撞击作用和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加相对高温油气与边壁阻件的接触面积，形成冷却降温效果，有效分离油气中的低馏程页岩油产物，实现轻质液相产物分离；经过冷凝、沉降过程后分离出的温度120-140℃轻质页岩油从轻质油洗分离罐的罐底排出，通过间冷式换热器回收热量后温度降至70-90℃，再送至轻质油洗循环罐内，以备作为轻质油低温洗油再循环使用；分离后的温度90-110℃油气通过轻质油洗分离罐顶部排出，进入轻质油间冷分离器，在低温冷却水，冷却供、回水温度30/45℃间接作用下收集温度30-50℃汽油和轻柴油，从轻质油洗分离罐的罐底排出，送至轻质油洗循环罐；其余温度30-50℃页岩油气进入静电捕油器内，在静电捕集作用下，进一步收集含有汽油和轻柴油的轻质页岩油，并从静电捕油器罐底排出，送至轻质油洗循环罐；不凝结温度30-50℃的瓦斯气由轻质油洗分离罐的顶部排出，收集至瓦斯集气罐，以备使用。
2.一种油页岩干馏页岩油气相态分离工艺，其特征是：它包括气体热载体干馏技术产生的低温80-260℃含灰页岩油气自重质油洗分离罐顶部，沿轴向方向喷入重质油洗分离罐内，温度70-90℃重质洗油沿径向方向由重质油洗分离罐的侧壁喷入罐体内，形成直接接触的撞击和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加含灰油气与边壁阻件的接触面积，有效分离页岩灰；在固体页岩灰分离的同时，由于温度70-90℃的重质洗油与高温80-260℃页岩油气充分混合，降低油气温度，有利于低馏程页岩油产物分离，实现重质液相产物分离；分离后的温度70-90℃重质页岩油在重质油洗分离罐的罐体下部排出，分离后的温度80-100℃页岩油气经过重质油洗分离罐的罐体顶部排出，并进入轻质油洗分离罐，在轻质油间冷预脱段内经过冷却，冷却供、回水温度50/70℃，收集温度50-70℃部分轻质页岩油；其余温度60-80℃轻质页岩油气进入洗油撞击区，与撞击分离罐侧壁沿径向方向喷入的温度50-70℃轻质页岩洗油混合，形成直接接触的撞击作用和扰动作用，喷口的形式为正向对喷，覆盖罐体截面；或偏角侧喷，形成四角切圆，加速油气的旋转扰动，增加相对高温油气与边壁阻件的接触面积，形成冷却降温效果，有效分离油气中的低馏程页岩油产物，实现轻质液相产物分离；经过冷凝、沉降过程后分离出的温度50-70℃轻质页岩油从轻质油洗分离罐的罐底排出，通过间冷式换热器回收热量后温度降至50-60℃，再送至轻质油洗循环罐内，以备作为轻质油低温洗油再循环使用；分离后的温度60-80℃油气通过轻质油洗分离罐顶部排出，进入轻质油间冷分离器，在低温冷却水，冷却供、回水温度30/45℃间接作用下收集温度30-50℃汽油和轻柴油，从轻质油洗分离罐的罐底排出，送至轻质油洗循环罐；其余温度30-50℃页岩油气进入静电捕油器内，在静电捕集作用下，进一步收集含有汽油和轻柴油的轻质页岩油，并从静电捕油器罐底排出，送至轻质油洗循环罐；不凝结温度30-50℃的瓦斯气由轻质油洗分离罐的顶部排出，收集至瓦斯集气罐，以备使用。
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