CN104650941B - 一种油砂生产改质油联产蒸汽的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油砂直接生产改质油联产蒸汽的方法；油砂经过粉碎筛分后，得到的粉状沥青砂，经过加料系统进入循环流化床反应器，与高温砂接触换热，在热作用下，沙砾上附着的石油组分发生裂解气化，同时生成少量焦炭，所产油气经过冷凝分馏塔，部分釜底渣油泵送返回反应器；附着焦炭的沙砾在反应器下部排出，经循环输送管路进入烧焦器，在富氧条件下焦炭燃烧，部分载热沙砾循环返回反应器，为油砂处理提供热源，另外部分沙砾经过换热为蒸汽发生系统提供热源；该过程可以由油砂生产性质较好的改质油，同时生产大量蒸汽，能量得到充分利用。

Description

一种油砂生产改质油联产蒸汽的方法
技术领域
本发明涉及一种油砂生产改质油联产蒸汽的方法。
背景技术
据预测，2020年我国石油消费量将达到5.7亿吨，届时我国石油产量只有1.8～2.0亿吨，进口石油为3.8亿吨，原油对外依存度将高达67%。随着常规石油储量日益减少，非常规石油资源——油砂将成为21世纪重要的能源资源之一。利用油砂生产清洁轻质油品，是应对石油资源短缺的必由之路。
油砂又称沥青砂，是一种附着沥青或其它重质油的砂石或砂岩，其组成为沥青、水、砂粒和黏土矿物质混合物。油砂分布广泛，储量丰富，其全球可采资源量约为6.51×1011桶，约占世界油气资源可采总量(2.037×1012桶)的32%。据统计，世界油砂资源折合成重油为3000～6000亿吨，远远大于常规石油探明储量。世界上有70多个国家蕴藏油砂资源，总储量估计约为4万亿桶原油。我国也有相当数量的油砂资源，其远景资源量为100亿吨。大规模工业开发和利用国内外储量丰富的油砂资源，实现油气来源多元化，对于发展和稳定国民经济、维护国家安全，都具有重要的经济和战略意义。因此从长远来看，油砂也必将成为我国未来重要的能源资源之一。
根据油砂对水相和油相的亲和性，油砂的结构分为水润性、油润性和中等润湿性结构三种。从油砂中提取油品的方法主要有：热碱水分离法、有机溶剂分离及直接热转化法等。热碱水分离法是目前广泛应用的商业化方法，但该法的缺点引起广泛关注：消耗大量的水资源，产生的含碱废水对环境污染严重且治理困难，而且分离得到的沥青中还混有粘土和细小砂粒，仍需进一步溶剂萃取分离；况且，该法的最大缺点是对油砂类型的适应性差：其对水润型油砂具有很高的沥青洗脱率，而对油润型油砂，沥青洗脱率很低。有机溶剂分离法对油润性油砂有效，但该法采用甲苯、柴油、石脑油等有机溶剂进行抽提，其成本较高；且脱沥青后油砂砂砾表面仍然存有少量溶剂，露天堆积会对环境造成很大污染，因此很少利用此法进行商业化生产，主要用于实验室研究。
CN 200810167017公开了一种油砂直接流化床焦化的方法和装置，该方法为：油砂原料在焦化反应器中与来自密相烧焦反应器的高温砂混合、换热后进行焦化反应，油气除尘后进入分馏及吸收稳定系统，附焦砂经汽提后进入烧焦管。该方法与干馏法都属于油砂热转化范畴。
发明内容
本发明的目的是提供一种油砂生产改质油联产蒸汽的工艺方法，解决油砂流化热处理过程热平衡问题，并实现能量优化利用。
本发明所述的的一种油砂生产改质油联产蒸汽的工艺方法是：油砂经过粉碎筛分后，得到的粉状沥青砂，经过加料系统进入循环流化床反应器，与高温砂接触换热，在热作用下，沙砾上附着的石油组分发生裂解气化，同时生成少量焦炭，所产油气经过冷凝分馏塔，部分釜底渣油泵送返回反应器；附着焦炭的沙砾在反应器下部排出，经循环输送管路进入烧焦器，在富氧条件下焦炭燃烧，部分载热沙砾循环返回反应器，为油砂处理提供热源。另外部分沙砾经过换热为蒸汽发生系统提供热源，排出后作为性质优良的建筑材料。
整个处理过程常压操作，反应器温度控制范围450-500℃，烧焦器的温度为700-800℃，沙砾循环比为5-10。
该过程可以由油砂生产性质较好的改质油，同时生产大量蒸汽，能量得到充分利用。
具体实施方式
油砂经过机械粉碎筛分后，得到的粉状沥青砂，经过加料系统进入循环流化床反应器，与高温砂接触换热，在热作用下，沙砾上附着的石油组分发生裂解气化，同时生成少量焦炭，所产油气经过冷凝分馏系统，部分釜底渣油泵送返回反应器；附着焦炭的沙砾在反应器下部排出，经循环输送管路进入烧焦器，在富氧条件下焦炭燃烧，部分载热沙砾循环返回反应器，循环比视所产焦炭量而定，为油砂处理提供热源。另外部分沙砾经过换热为蒸汽发生系统提供热源，排出后可用作建筑材料。
实施例：新疆油砂综合利用
新疆某区块油砂性质数据如下：沥青质9.55w%，水分1.55w%，，矿物质88.9w%。
新鲜油砂物料经过粉碎后，得到堆积密度1.37g/cm3，颗粒密度,2250kg/m3，休止角,38°。经过加料器进入流化床反应器，反应器下部另有两股物料，700℃的高温循环沙砾，350℃的循环沥青，三种物料在反应器内混合接触，在水蒸气作为流化介质的条件下接触反应。
本处理过程控制沙砾循环量/新鲜油砂进料为6，分馏塔釜底渣油（500℃以上馏分）50%返回反应器，其余馏分调和得到改质油。归一后产物分布数据为：气体6.5w%，改质油74.2w%，焦炭19.3w%。改质油主要性质如表1所示。
表1产品性质

Claims (4)

1.一种油砂直接生产改质油联产蒸汽的方法，其特征在于：油砂经过粉碎筛分后，得到的粉状沥青砂，经过加料系统进入循环流化床反应器，与高温砂接触换热，在热作用下，沙砾上附着的石油组分发生裂解气化，同时生成少量焦炭，所产油气经过冷凝分馏塔，部分釜底渣油泵送返回反应器；附着焦炭的沙砾在反应器下部排出，经循环输送管路进入烧焦器，在富氧条件下焦炭燃烧，部分载热沙砾循环返回反应器，为油砂处理提供热源，另外部分沙砾经过换热为蒸汽发生系统提供热源；外排沙砾经过取热器，取得的热量用于发生蒸汽，所产蒸汽可满足系统自用，余量补充至蒸汽管网。
2.根据权利要求1所述的油砂直接生产改质油联产蒸汽的方法，其特征在于：所加工油砂原料含油率为6.0-12.0％。
3.根据权利要求1所述的油砂直接生产改质油联产蒸汽的方法，其特征在于：流化床反应器温度控制范围420-500℃，烧焦器的温度为680-800℃，沙砾循环比为3-8。
4.根据权利要求1所述的油砂直接生产改质油联产蒸汽的方法，其特征在于：基于整个系统热平衡需要，灵活切割分馏塔釜底渣油馏分，循环比例可控制在10-100％范围内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3320152A (en) * 1965-06-01 1967-05-16 Pullman Inc Fluid coking of tar sands
US4337143A (en) * 1980-06-02 1982-06-29 University Of Utah Process for obtaining products from tar sand
CN101358136A (zh) * 2008-10-07 2009-02-04 中国石油大学(北京) 油砂直接流化床焦化的方法和装置

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