CN104860375A - 油页岩生产中洗涤水中灰渣和页岩油的分离方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油页岩生产中洗涤水中灰渣和页岩油的分离方法及系统，其特征在于步骤如下：将旋流水洗塔排出的洗涤水初步分离成固体和液体两部分；将液体部分进一步分离出灰渣固体，并且进行油水分离，得到可重复循环利用的洗涤水和页岩油。本发明的有益效果：1.通过固、液和油的三相分离，实现了对来自旋流水洗塔的洗涤水进行净化，使洗涤水能够循环利用，节约了能源；2.在进行水处理的同时回收了干馏气水洗过程中损失的轻质油，极大地提高了企业的经济效益；3.工艺流程简单，操作简便，运行可靠性高，运行成本低廉；4.可以处理高温并且含有大量灰渣的固液油三相混合物，能适应恶劣的工作条件，处理效果好。

Description

油页岩生产中洗涤水中灰渣和页岩油的分离方法及系统

技术领域

本发明属于煤炭、石油、天然气、油页岩等行业的大型固液油三相分离技术，具体涉及一种油页岩生产中洗涤水中灰渣和页岩油的分离方法及系统。

背景技术

我国经济可持续发展的焦点之一在能源,而能源问题的焦点在于石油。由于我国的石油储量非常有限,从1993年起我国已经成为石油净进口国,此后的石油进口依存度迅速上升。面对石油的短缺,寻找新的可替代能源已经显得越来越重要。在我国的化石燃料有煤、石油和天然气,它们是主要的、可靠的、低成本的能源。随着这些常规能源的可用性降低,结合重工业的发展,对我国的能量供应造成很大的压力。目前尤为重要的,最值得我们关心的问题是不再使有限的不可再生易燃资源迅速减少。油页岩是世界上最多的、相关的、未开发的、自然的、化石的资源之一，1979年联合国讨论新能源问题,也认为页岩油储量远大于天然石油,在天然石油日趋枯竭的时候,必须更加注意到油页岩的开发和利用,使得页岩油能够逐步替代天然石油。油页岩的开发为许多国家提供液态烃和有价值的潜在的能源。

油页岩经破碎、筛分后,成品页岩分别进入干燥系统,进行干燥的页岩经过布料系统进入干馏炉内,干馏产生的瓦斯在贫氧条件燃烧产生高温烟气作为热载体干馏油页岩,产生的油气,经文式塔、旋流塔水洗冷却后,进入电捕焦油器,油水混合物经沉淀池进行油水分离,分离后的水经冷却后循环使用。剩余瓦斯经瓦斯鼓风机送到干馏炉燃烧段，半焦经水封出焦。水洗冷却过程中，旋流冷却塔中水洗干馏气的洗涤水会携带干馏气中带有的大量灰渣和页岩油，此时需要将洗涤水中的大量灰渣除去，防止堵塞管道影响系统正常工作；同时如果能将洗涤水中的页岩油回收将极大地提高企业的经济效益。因此需要将其中的灰渣和页岩油与洗涤水分离，使洗涤水循环使用。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种油页岩生产中洗涤水中灰渣和页岩油的分离方法及系统，解决目前洗涤水中灰渣和页岩油的分离问题，增大页岩油回收量，提高企业的经济效益。

技术方案

一种油页岩生产中洗涤水中灰渣和页岩油的分离方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将旋流水洗塔排出的洗涤水初步分离成固体和液体两部分；

步骤2：将液体部分进一步分离出灰渣固体，并且进行油水分离，得到可重复循环利用的洗涤水和页岩油。

一种实现所述分离方法的大型固液油三相分离系统，其特征在于包括固液分离器和油水分离器；连接关系为：旋流水洗塔的洗涤水出口通过管道与固液分离器的混合物进口相连，固液分离器的混合物出口与油水分离器的混合物进口通过管道相连，油水分离器的水出口通过管道与洗涤水泵进口相连，油水分离器的油出口通过管道与页岩油储罐相连，洗涤水泵出口通过管道与旋流水洗塔洗涤水喷头相连。

所述固液分离器包括罐体和罐体上设置的固液进口管1、固液中心管2、透气管3、上部密封隔板4、溢流板5、下部密封隔板6、固液出口管7、中间筛板8、外部支架9和固液排渣阀10；罐体为圆柱形，底部为圆锥形结构，罐体内上半部自上而下设有上部密封隔板4、下部密封隔板6和中间筛板8；固液中心管2贯穿上部密封隔板4、下部密封隔板6和中间筛板8中间的通孔；圆筒状的溢流板5固定在下部密封隔板6上，与上部密封隔板4保持一定距离；罐体的上端设有透气管3，透气管3贯穿并固定在上部密封隔板4上；罐体的侧面位于上部密封隔板4之上的部位设有固液进口管1，位于上部密封隔板4和下部密封隔板6之间的部位设有固液出口管7；罐体底部的圆 锥形出口设有固液排渣阀10；罐体中部设有外部支架9；所述中间筛板8上分布有多个筛孔。

所述油水分离器包括罐体和罐体上设置的油水分离器进口管11、内部套筒12、上部筛板13、油水中心管14、下部筛板15、外部密封隔板16、观察孔17、内部密封隔板18、水出口19、支架20、油水排渣阀21和油出口22；罐体为圆柱形，底部为圆锥形结构，内部设有内部套筒12，内部套筒12内上半部自上而下设有上部筛板13、下部筛板15和内部密封隔板18，在罐体与内部套筒12之间，位于上部筛板13的部位设有外部密封隔板16；油水分离器进口管11设在外部密封隔板16之上，罐体与内部套筒12之间；水出口19设在外部密封隔板16之下，罐体与油水分离器进口管11相对的侧面；油水中心管14贯穿设在内部密封隔板18上，上端开口，底部为四个方孔；罐体的侧面位于内部密封隔板18的下方设有油出口22，罐体底部的圆锥形出口设有油水排渣阀21；罐体中部设有支架20；所述上部筛板13和下部筛板15上分布有多个筛孔。

所述油水分离器进口管11高度低于所述固液出口管7高度，保证混合物在重力作用下从固液分离器流入油水分离器。

有益效果

本发明提出的一种油页岩生产中洗涤水中灰渣和页岩油的分离方法及系统，通过分离洗涤水携带的灰渣和页岩油保证洗涤水的循环并且进一步回收页岩油。

其中的油水分离器与相比现有技术具有以下几点进步：

第一.底部由平底改为锥形同时增加了排渣阀，这样可以定期将油水分离器中积累的灰渣排出，保证了油水分离器的长期正常工作。

第二.对比文件一中油水混合物进口管为竖直方向，混合物进入油水分离器后速度很大，油可能越过内部隔板从水出口流出；本发明专利所用油水分离器进口管末端设 有圆孔，混合物沿圆周方向射流进入油水分离器，起到了减速的作用，同时减小了混合物对设备的冲击腐蚀；本发明专利中两层筛板和内部密封隔板的设计进一步减慢混合物流速，提高了分离效果。

第三.考虑到本发明专利针对的工质是含有大量灰渣的固液油三相混合系统，因此将对比文件一中的喷洒口改为由四根钢筋形成的方孔，避免灰渣堵塞油水中心管。

第四.对比文件一中采用隔板来分隔油和水，本发明专利设计了内部套筒这一结构，使油分布于内部套筒中，水分布于内部套筒和油水分离器内壁之间，设备更加美观，同时降低了加工难度。

本发明的有益效果：

1.通过固、液和油的三相分离，实现了对来自旋流水洗塔的洗涤水进行净化，使洗涤水能够循环利用，节约了能源；

2.在进行水处理的同时回收了干馏气水洗过程中损失的轻质油，极大地提高了企业的经济效益；

3.工艺流程简单，操作简便，运行可靠性高，运行成本低廉；

4.可以处理高温并且含有大量灰渣的固液油三相混合物，能适应恶劣的工作条件，处理效果好。

附图说明

图1：固液分离器；

1.固液进口管；2.固液中心管；3.透气管；4.上部密封隔板；5.溢流板；6.下部密封隔板；7.固液出口管；8.中间筛板；9.外部支架；10.固液排渣阀； 

图2：油水分离器；

11.油水分离器进口管；12.内部套筒；13.上部筛板；14.油水中心管；15.下部筛板；16.外部密封隔板；17.观察孔；18.内部密封隔板；19.水出口；20.支架； 21.油水排渣阀；22.油出口；

图3：固液油分离系统总图；

23.旋流水洗塔；24.固液分离器；25.油水分离器；26.洗涤水泵；a.干馏气流入旋流水洗塔；b.干馏气流出旋流水洗塔。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明专利解决其技术问题采用的技术方案是：首先将旋流水洗塔排出的洗涤水通过固液分离器初步分离，之后将洗涤水通入油水分离器进一步分离灰渣并且进行油水分离。

实现本发明方法的系统有：旋流水洗塔、固液分离器、油水分离器和洗涤水泵。系统流程如图3所示。旋流水洗塔的洗涤水出口通过管道与固液分离器的混合物进口相连，固液分离器的混合物出口与油水分离器的混合物进口通过管道相连，油水分离器水出口通过管道与洗涤水泵相连，洗涤水泵的另一端与旋流水洗塔顶部洗涤水喷头通过管道相连，油水分离器油出口通过管道与页岩油储罐相连。水洗干馏气后的洗涤水由旋流水洗塔中排出，进入固液分离器的混合物进口，在固液分离器中除去一些颗粒直径较大的灰渣，之后混合物进入油水分离器进行油水分离同时除去剩余灰渣。分离后的洗涤水通过洗涤水泵回到旋流水洗塔中，分离出的油通入页岩油储罐。

所述固液分离器上部外形呈圆柱形，底部呈圆锥形。上部密封隔板4为圆形钢板，边缘通过焊接与固液分离器壳体内壁相连。下部密封隔板6为圆环状钢板，中部开孔边缘通过焊接与固液分离器壳体内壁相连。溢流板5为圆筒状钢板，两端均开口，下端通过焊接与下部密封隔板6相连。透气管3为有一定壁厚的空心圆管，外壁下部通过焊接与上部密封隔板4相连。中间筛板8为圆形钢板，分布有一定数目的筛孔，边缘通过焊接与固液分离器壳体内壁相连，中心圆孔与固液中心管2下端通过焊接相连， 固液中心管2上端与上部密封隔板通过焊接相连。固液分离器外壁面布置有外部支架9以支撑设备。从旋流水洗塔排出的洗涤水通过固液进口管1侧向射入固液分离器中，混合物沉积在上部密封隔板4上表面，通过溢流进入固液中心管2。混合物垂直向下流动，经过一段时间后，固液分离器中混合物液面高于中间筛板8，此时一部分体积较大的灰渣无法通过筛孔，实现初步分离灰渣。液面继续升高到高于溢流板5时通过溢流流到下部密封隔板6上方，经固液出口管7通过管道流入油水分离器进口管11。透气管3保证固液分离器内部处于标准大气压下。底部设有固液排渣阀10，定期开启可排除大颗粒灰渣和一定量的废水废油。

所述油水分离器上部外形呈圆柱形，底部呈圆锥形。外部密封隔板16边缘与油水分离器内壁通过焊接相连，中心有圆孔通过焊接与内部套筒12外壁相连。内部套筒12上部有两层筛板——上部筛板13和下部筛板15，两层筛板上均分布有数目不等的圆孔，两层筛板边缘与内部套筒12内壁通过焊接相连。两层筛板下方有内部密封隔板18，内部密封隔板18边缘通过焊接与内部套筒12内壁相连，中心有圆孔，通过焊接与油水中心管14外壁相连，油水中心管14底部用四根钢筋形成四个方孔，钢筋底部用焊接有钢板。来自固液分离器的混合物流入油水分离器进口管11，在末端圆孔处射流进入油水分离器壳体内部，沉积在外部密封隔板16上方，当液面高度高于内部套筒12高度时，通过溢流进入内部套筒内，经两层筛板减速后流到内部密封隔板18上方，再经过溢流进入油水中心管14，在底部方孔处分散射流进入内部套筒。油水分离器底部预先注入一定的水，液面如附图2中虚线所示。油水和一些颗粒直径较小的灰渣经油水中心管14流下后，油密度较小逐渐上浮，水密度较大存在于油面下方，灰渣在油水分离器底部翻滚。于是内部套筒12上部只有油，内部套筒12与油水分离器内壁之间只有水。当油和水液面达到一定高度时，油从油出口22流出，水从水出口19流出，油水分离器上布置有观察孔17可以观察液面高度。工作一段时间后打开油水分离器底 部的油水排渣阀21将灰渣排出。油水分离器外壁面上布置有支架20以支撑设备。

工作时：来自旋流水洗塔的洗涤水通过管道流入固液进口管1，沿固液分离器周向射流，在重力的作用下沉积在上部密封隔板4上表面。当上部密封隔板4上表面混合物高度高于固液中心管2时，混合物溢流进入固液中心管2。随着时间推移，固液分离器中液面不断升高，混合物液面高于中间筛板8时，体积较大的灰渣无法通过筛板。液面继续升高，混合物经过下部密封隔板中间的大圆孔后通过溢流的方式流过溢流板5并经过固液出口管7流出。

实地布置时，固液出口管7竖直高度应高于油水分离器进口管11一定高度，使来自固液分离器的混合物在重力的作用下流入油水分离器。混合物通过管道从固液出口管7流入油水分离器进口管11后沿周向射流，在重力的作用下沉积在外部密封隔板16上表面。当外部密封隔板16上混合物液面高于内部套筒12时，混合物溢流进入内部套筒。混合物经过上部筛板13和下部筛板15两次减速后沉积在内部密封隔板18上方。当混合物液面高于油水中心管14时，混合物溢流进入油水中心管。图2中虚线表示油水分离器中预先注入水的液面，当混合物从油水中心管14落下并与预先注入的水接触，在密度差的作用下完成油水分离。随着时间推移，液面升高，油从油出口22排出，水从水出口19排出并通过洗涤水泵打入旋流水洗塔，灰渣在油水分离器底部，三相分离完成。系统运行一段时间后，打开固液排渣阀10和油水排渣阀21，排出灰渣和一部分废水。

Claims (5)

1.一种油页岩生产中洗涤水中灰渣和页岩油的分离方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将旋流水洗塔排出的洗涤水初步分离成固体和液体两部分；

步骤2：将液体部分进一步分离出灰渣固体，并且进行油水分离，得到可重复循环利用的洗涤水和页岩油。

2.一种实现权利要求1所述分离方法的大型固液油三相分离系统，其特征在于包括固液分离器和油水分离器；连接关系为：旋流水洗塔的洗涤水出口通过管道与固液分离器的混合物进口相连，固液分离器的混合物出口与油水分离器的混合物进口通过管道相连，油水分离器的水出口通过管道与洗涤水泵进口相连，油水分离器的油出口通过管道与页岩油储罐相连，洗涤水泵出口通过管道与旋流水洗塔洗涤水喷头相连。

3.根据权利要求2所述大型固液油三相分离系统，其特征在于：所述固液分离器包括罐体和罐体上设置的固液进口管(1)、固液中心管(2)、透气管(3)、上部密封隔板(4)、溢流板(5)、下部密封隔板(6)、固液出口管(7)、中间筛板(8)、外部支架(9)和固液排渣阀(10)；罐体为圆柱形，底部为圆锥形结构，罐体内上半部自上而下设有上部密封隔板(4)、下部密封隔板(6)和中间筛板(8)；固液中心管(2)贯穿上部密封隔板(4)、下部密封隔板(6)和中间筛板(8)中间的通孔；圆筒状的溢流板(5)固定在下部密封隔板(6)上，与上部密封隔板(4)保持一定距离；罐体的上端设有透气管(3)，透气管3贯穿并固定在上部密封隔板(4)上；罐体的侧面位于上部密封隔板(4)之上的部位设有固液进口管(1)，位于上部密封隔板(4)和下部密封隔板(6)之间的部位设有固液出口管(7)；罐体底部的圆锥形出口设有固液排渣阀(10)；罐体中部设有外部支架(9)；所述中间筛板(8)上分布有多个筛孔。

4.根据权利要求2所述大型固液油三相分离系统，其特征在于：所述油水分离器包括罐体和罐体上设置的油水分离器进口管(11)、内部套筒(12)、上部筛板(13)、油水中心管(14)、下部筛板(15)、外部密封隔板(16)、观察孔(17)、内部密封隔板(18)、水出口(19)、支架(20)、油水排渣阀(21)和油出口(22)；罐体为圆柱形，底部为圆锥形结构，内部设有内部套筒(12)，内部套筒(12)内上半部自上而下设有上部筛板(13)、下部筛板(15)和内部密封隔板(18)，在罐体与内部套筒(12)之间，位于上部筛板(13)的部位设有外部密封隔板(16)；油水分离器进口管(11)设在外部密封隔板(16)之上，罐体与内部套筒(12)之间；水出口(19)设在外部密封隔板(16)之下，罐体与油水分离器进口管(11)相对的侧面；油水中心管(14)贯穿设在内部密封隔板(18)上，上端开口，底部为四个方孔；罐体的侧面位于内部密封隔板(18)的下方设有油出口(22)，罐体底部的圆锥形出口设有油水排渣阀(21)；罐体中部设有支架(20)；所述上部筛板(13)和下部筛板(15)上分布有多个筛孔。

5.根据权利要求2所述大型固液油三相分离装置，其特征在于：所述油水分离器进口管(11)高度低于所述固液出口管(7)高度，保证混合物在重力作用下从固液分离器流入油水分离器。