CN106811222B - 一种粉状油页岩干馏系统装置及其使用方法 - Google Patents

一种粉状油页岩干馏系统装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种粉状油页岩干馏系统装置及其使用方法,属于油页岩开发领域。在所述方法中,将油页岩粉碎降至1mm以下后在干馏系统中干馏;且针对低品位油页岩采用油页岩与劣质燃料共同干馏的方法,针对含硫高的油页岩,通过加入石灰石进行脱硫的方法。本发明在高温烟气段采用烟气余热锅炉,在固体高温段采用粉体余热锅炉,产生蒸汽可供热或发电。在页岩油回收系统中采用冷油喷淋加间接冷却的方法,以减少污水的数量,回收废水经处理后可重复利用。

Description

一种粉状油页岩干馏系统装置及其使用方法
技术领域
本发明属于油页岩资源开发技术领域,特别涉及一种新型粉状油页岩干馏装置及其使用方法。
背景技术
传统油页岩干馏技术均是在抚顺式干馏技术基础之上加以改进,其炉型为立窑,处理原料必须为25~75mm的块状料。因此,原料利用率在70%左右,资源浪费,而页岩油回收率通常在65%左右,同时单台设备产能低,日处理量单台仅为100t/d,该类技术的油回收系统一般采用直接水冷凝方法,废水量大,污水难处理。
ATP油页岩干馏技术是新一代干馏技术,采用套筒式回转窑技术,但该技术工业化过程一直不顺利,属于不成熟的技术,无法达到工业化生产。
发明内容
为了克服现有工艺的不足,改变行业落后状况,本发明提供一种新型粉状油页岩干馏装置及其使用方法。降低油页岩原料的粒级至1mm以下,在干馏系统中干馏,以达到充分利用油页岩原料、提高资源利用率的目的。本发明可以处理不同品位及成分的油页岩,如:针对低品位油页岩,可采用油页岩与劣质燃料共同干馏的方法,针对含硫较高的油页岩,可在油页岩加热过程中加入石灰石进行脱硫的方法。本发明在高温烟气段采用烟气余热锅炉,在固体高温段采用粉体余热锅炉,产生的中压蒸汽可以供热或发电,达到合理利用热能的目的。在页岩油回收系统中,本发明采用冷油喷淋加间接冷却的方法,以减少污水的产生量,回收的水经处理后可重复利用,实现污水零排放。
本发明的新型粉状油页岩干馏装置主要由原料制备系统、干馏系统、油气回收装置、余热回收系统四部分组成,其中:
(1)所述的原料制备系统包括破碎单元、均化单元、粉磨单元,另外对于油含量低于4%的油页岩进行干馏处理时原料制备系统增设劣质煤配入单元。对于油页岩原料含硫较高的油页岩进行干馏处理时原料制备系统将增设脱硫剂添加单元;
(2)所述的干馏系统包括干燥预热器、高温气固分离器、悬浮载热炉、快速干馏反应器;
(3)所述的余热回收系统包括烟气余热锅炉、烟气处理单元、粉体余热锅炉、蒸汽输出单元、锅炉给水单元。
前述四大系统装置将按如下方式进行布置或者连接,其中:所述原料制备系统的破碎单元的排料口与均化单元的进料口连通,均化单元的布料口与粉磨单元的进料口连通,另外,粉磨单元的进料口同时与劣质煤配入单元、脱硫剂添加单元连通;粉磨单元的出料口与所述干馏系统的干燥预热器的进料口连通;干燥预热器的出料口与干馏系统的快速干馏反应器的进料口连通,干燥预热器的排气口与烟气处理单元连通;快速干馏反应器的出料口与高温气固分离器的进料口连通;高温气固分离器分别通过固体排送管与粉体余热锅炉连通,通过油渣输送管与油气回收装置连通,通过固体排送管与悬浮载热炉连同;油气回收装置通过管道与燃烧站相连通,燃烧站通过管道同悬浮载热炉相连通,所述的燃烧站可采用自产煤气或采用外接气体燃料、固体燃料或液体燃料为原料;所述的悬浮载热炉高温烟气排气口与烟气余热锅炉连通,同时悬浮载热炉通过热载体循环管与快速干馏反应器的进料口连通;所述余热回收系统的烟气余热锅炉的烟气出口与干馏系统的干燥预热器的进气口连通,所述的烟气余热锅炉和粉体余热锅炉的蒸汽出口与蒸汽输出单元连通;所述的锅炉给水单元排水口与烟气余热锅炉、粉体余热锅炉进水口连通。
设备选型方面:(1)所述的破碎单元采用的破碎机可以是鄂式破碎机、锤式破碎机、反击式破式机、圆锥破碎机;(2)所述的粉磨单元可采用立式磨、球磨机或辊式磨机;(3)所述的均化单元采用园库或堆取料机的均化库;(4)所述的干燥预热单元可是文丘里干燥器、烘干破碎机、旋风预热器,可一级亦可多级;(5)所述的快速干馏反应器是悬浮流化床反应器或循环流化床反应器;(6)所述的烟气余热锅炉、粉体余热锅炉为立式或卧式;(7)所述的油气回收装置可采用直冷、间冷或二者相结合的方式;(8)所述的烟气处理单元的除尘器为布袋除尘器、静电除尘器或电袋复合式除尘器。
本发明的新型粉状油页岩干馏装置的操作工艺按照以下步骤进行。
原料油页岩在原料制备系统中破碎至25mm以下进入均化单元,物料在此混合并达到品质均匀稳定,均化后的原料输送到粉磨单元将物料粉磨至1mm以下,然后进入干燥预热单元,对于品质低于4%的油页岩原料,通过劣质煤配入单元在粉磨单元中加入劣质煤等固体燃料,对于硫含量高的油页岩原料,通过脱硫剂添加单元在粉磨单元加入石灰石作为最终的脱硫剂,利用烟气余热锅炉的出口烟气通过干燥预热器对物料进行干燥预热,烟气温度为200~350℃,经预热后物料温度须达到100~180℃,干燥预热器的低温废气经烟气处理单元处理后排出。
经干燥预热的物料直接进入快速干馏反应器内,与悬浮载热炉来的固体热载体直接混合升温,发生干馏反应,产出煤气、页岩油蒸汽,在此油页岩实现快速干馏,干馏温度应根据油页岩原料的干馏难易程度不同控制在460~550℃范围内。
干馏后的产物为气、固混合物,直接进入高温气固分离器,经高温气固分离器分离后的固体物料一部分返回悬浮载热炉中加热后作为干馏反应的热载体,其余的进入粉体余热锅炉进行余热回收,生产的0.8~4.5MPa蒸汽用于供热或发电,粉体可回收利用。气固分离后的气体物料为煤气、页岩油气和水蒸汽的混合物,直接进入油气回收装置。油气回收装置可采用轻油喷淋加间接冷却的方式,直接分馏出轻质页岩油、重质页岩油产品和废水,废水可送污水处理或直接送入悬浮载热炉焚烧,油回收装置分离出的煤气直接送入燃烧站。燃烧站为悬浮载热炉提供热量来源,为干馏热载体供热。油回收系统会产生少量残渣,直接送入悬浮载热炉焚烧。悬浮载热炉产生的温度为750~900℃的烟气,直接进入烟气余热锅炉,生产的0.8~4.5MPa蒸汽用于供热或发电。
本发明与现有工艺相比,具有如下特点和良好效果:
1、使我国的油页岩资源利用率达到100%;
2、含油率<4%低品位和含硫高的油页岩得到合理开发利用;
3、油回收率可达到85%以上;
4、实现了生产设备的大型化和自动化,劳动生产率高;
5、为粉状页岩的综合利用奠定了技术装备基础。
附图说明
图1为本发明的一种新型粉状油页岩干馏系统装置及其使用方法的流程示意图。
图1中:1为破碎单元,2为均化单元,3为劣质煤配入单元,4为脱硫剂添加单元,5为粉磨单元,6为干燥预热器,7为烟气余热锅炉,8为烟气处理单元,9为悬浮载热炉,10为快速干馏反应器,11为高温气固分离器,12为油气回收装置,13为粉体余热锅炉,14为蒸汽输出单元,15为锅炉给水单元,16为油渣输送管,17为固体排送管,18为燃烧站,19为热载体循环管。
具体实施方式
本发明的实施的一种新型粉状油页岩干馏系统装置结构如图1所示。
本发明的新型粉状油页岩干馏系统装置主要由破碎单元1、均化单元2、劣质煤配入单元3、脱硫剂添加单元4、粉磨单元5、干燥预热器6、烟气余热锅炉7、烟气处理单元8、悬浮载热炉9、快速干馏反应器10、高温气固分离器11、油气回收装置12、粉体余热锅炉13、蒸汽输出单元14、锅炉给水单元15、油渣输送管16、固体排送管17、燃烧站18和热载体循环管19组成,其中:破碎单元1的排料口与均化单元2的进料口连通,均化单元2的布料口与粉磨单元5连通,粉磨单元5的进料口同时与劣质煤配入单元3、脱硫剂添加单元连通4;粉磨单元5的出料口与干燥预热器6的进口连通,干燥预热器6的出口与快速干馏反应器10连通,快速干馏反应器10的出口与高温气固分离器11连通,高温气固分离器11同时与油气回收装置12和粉体余热锅炉13连通,并通过固体排送管17与悬浮载热炉9连通;油气回收装置12通过油渣输送管16与悬浮载热炉9连通,油气回收装置12同时与燃烧站18连通,使其产生的洁净煤气进入到燃烧站18之中,油气回收装置12下部还设有燃油输出管道;燃烧站18通过管道与悬浮载热炉9连通;所述的烟气余热锅炉7的烟气出口与干燥预热器6的进气口连通,干燥预热器6的排气口与烟气处理单元8连通,烟气处理单元8设有废气排放口,烟气经烟气处理单元8处理达标后排放到大气中;所述的悬浮载热炉9的高温烟气排气口与烟气余热锅炉7连通,同时悬浮载热炉9通过热载体循环管19与快速干馏反应器10的进料口连通;所述的烟气余热锅炉7和粉体余热锅炉13的蒸汽出口与蒸汽输出单元14连通,该蒸汽用于供热或发电,粉体余热锅炉13设有粉体排出口,其排出的粉体可回收利用;所述的锅炉给水单元15的排水口通过管道分别与烟气余热锅炉7、粉体余热锅炉13的进水口连通。
在本实施例中,所述的燃烧站18所用燃料采用自产煤气和外接天然气燃料相结合的方式予以提供;所述的破碎单元1采用的是鄂式破碎机;所述的粉磨单元5采用立式磨和球磨机相结合的方式;所述的均化单元2采用均化库方式;所述的干燥预热器6采用普通烘干机;所述的快速干馏反应器10采用的是循环流化床反应器;所述的烟气余热锅炉7和粉体余热锅炉13均为卧式炉方式;所述的油气回收装置12采用直冷式;所述的烟气处理单元8采用电袋除尘器。
本发明的新型粉状油页岩干馏装置工艺按照以下步骤进行。
1)将原料油页岩在破碎单元1中破碎至25mm以下进入均化单元2,对于品质低于4%的油页岩原料,通过劣质煤配入单元3在粉磨单元5中加入劣质煤等固体燃料,对于硫含量高的油页岩原料,通过脱硫剂添加单元4在粉磨单元5中加入石灰石作为最终脱硫剂;物料在均化单元2内混合均匀并达到品质均匀稳定,均化后的原料经输送系统送入粉磨单元5内并将物料粉磨至1mm以下。
2)粉磨至1mm以下的物料进入干燥预热器6,利用烟气余热锅炉7的出口烟气对干燥预热器6内的物料进行干燥预热,烟气温度为290℃,经预热后物料的温度为110℃,干燥预热器的低温废气经烟气处理单元处理后排出。
3)经燥预热器6干燥预热后的物料直接进入快速干馏反应器10内,与自悬浮载热炉9输入来的固体热载体直接混合升温后发生干馏反应,产出煤气、页岩油蒸汽,实现油页岩的快速干馏,干馏温度为510℃。
4)干馏后的气、固混合物,直接进入高温气固分离器11内,经分离后的固体物料中的三分之一部分通过固体排送管17返回悬浮载热炉9中加热后作为干馏反应的热载体使用,其余三分之二进入粉体余热锅炉13进行余热回收,然后自余热锅炉13粉体排出口排出,作为渣灰粉体材料回收利用,余热锅炉13所产出的2.5MPa蒸汽用于供热使用。
5)气固分离后的气体物料为煤气、页岩油气和水蒸汽的混合物,直接进入油气回收装置12内,油气回收装置12采用直接冷却的方式,从中分馏出轻质页岩油、重质页岩油产品和废水,其中的轻质页岩油和重质页岩油自各自出口流出后得到收集利用,其废水直接送入悬浮载热炉9焚烧。
6)油回收装置12分离出的煤气直接送入燃烧站18,燃烧站18通过燃烧自产煤气和外接天然气燃料为悬浮载热炉9提供热量来源,为干馏热载体供热;油回收系统会产生少量残渣,直接送入悬浮载热炉9焚烧。
7)悬浮载热炉9产生的烟气温度为850℃,直接进入烟气余热锅炉7回收余热,生产2.5MPa蒸汽,用于供热,余热锅炉回收热量以后的烟气预热干燥原料油页岩后,通过烟气处理单元8净化后排放到大气之中。

Claims (5)

1.一种粉状油页岩干馏系统装置,其特征在于该系统装置主要由破碎单元(1)、均化单元(2)、劣质煤配入单元(3)、脱硫剂添加单元(4)、粉磨单元(5)、干燥预热器(6)、烟气余热锅炉(7)、烟气处理单元(8)、悬浮载热炉(9)、快速干馏反应器(10)、高温气固分离器(11)、油气回收装置(12)、粉体余热锅炉(13)、蒸汽输出单元(14)、锅炉给水单元(15)、油渣输送管(16)、固体排送管(17)、燃烧站(18)和热载体循环管(19)组成,其中:破碎单元(1)的排料口与均化单元(2)的进料口连通,均化单元(2)的布料口与粉磨单元(5)连通,粉磨单元(5)的进料口同时与劣质煤配入单元(3)、脱硫剂添加单元(4) 连通;粉磨单元(5)的出料口与干燥预热器(6)的进口连通,干燥预热器(6)的出口与快速干馏反应器(10)连通,快速干馏反应器(10)的出口与高温气固分离器(11)连通,高温气固分离器(11)同时与油气回收装置(12)和粉体余热锅炉(13)连通,并通过固体排送管(17)与悬浮载热炉(9)连通;油气回收装置(12)通过油渣输送管(16)与悬浮载热炉(9)连通,油气回收装置(12)同时与燃烧站(18)连通,油气回收装置(12)下部还设有燃油输出管道;燃烧站(18)通过管道与悬浮载热炉(9)连通;烟气余热锅炉(7)的烟气出口与干燥预热器(6)的进气口连通,干燥预热器(6)的排气口与烟气处理单元(8)连通,烟气处理单元(8)设有废气排放口;悬浮载热炉(9)的高温烟气排气口与烟气余热锅炉(7)连通,同时悬浮载热炉(9)通过热载体循环管(19)与快速干馏反应器(10)的进料口连通;烟气余热锅炉(7)和粉体余热锅炉(13)的蒸汽出口与蒸汽输出单元(14)连通,粉体余热锅炉(13)设有粉体排出口;锅炉给水单元(15)的排水口通过管道分别与烟气余热锅炉(7)、粉体余热锅炉(13)的进水口连通。
2.根据权利要求1所述的粉状油页岩干馏系统装置,其特征在于所述破碎单元(1)采用的是鄂式破碎机;所述粉磨单元(5)采用立式磨和球磨机相结合的方式;所述均化单元(2)采用均化库方式;所述干燥预热器(6)采用普通烘干机;所述快速干馏反应器(10)采用循环流化床反应器;所述烟气余热锅炉(7)和粉体余热锅炉(13)均为卧式炉方式;所述油气回收装置(12)采用直冷式;所述烟气处理单元(8)采用电袋除尘器。
3.一种粉状油页岩干馏系统装置的使用方法,其特征在于使用如权利要求1所述的粉状油页岩干馏系统装置按照以下步骤对粉状油页岩进行处理:
1)将原料油页岩在破碎单元(1)中破碎至25mm以下,然后送入均化单元(2),物料在均化单元(2)内混合均匀并达到品质均匀稳定,均化后的原料经输送系统送入粉磨单元(5)内并将物料粉磨至1mm以下;
2)粉磨至1mm以下的物料进入干燥预热器(6),利用烟气余热锅炉(7)的出口烟气对干燥预热器(6)内的物料进行干燥预热,烟气温度为200~350℃,经预热后物料的温度须达到100~180℃,干燥预热器(6)的低温废气经烟气处理单元(8)处理后排出;
3)经干燥预热器(6)干燥预热后的物料直接进入快速干馏反应器(10)内,与自悬浮载热炉(9)输入来的固体热载体直接混合升温后发生干馏反应产出煤气、页岩油蒸汽,干馏温度应根据油页岩原料的干馏难易程度控制在460~550℃范围内;
4)干馏后的气、固混合物,直接进入高温气固分离器(11)内,经分离后的固体物料的三分之一通过固体排送管(17)返回悬浮载热炉(9)中,加热后作为干馏反应的热载体使用,其余三分之二进入粉体余热锅炉(13)进行余热回收,然后自余热锅炉(13)粉体排出口排出,余热锅炉(13)所产出的2.5MPa蒸汽用于供热使用;
5)气固分离后的混合物直接进入油气回收装置(12)内,油气回收装置(12)采用直接冷却的方式,从中分馏出的轻质页岩油和重质页岩油自各自出口流出后收集利用,分馏出的废水直接送入悬浮载热炉(9)焚烧;
6)油气回收装置(12)分离出的煤气直接送入燃烧站(18),燃烧站(18)通过燃烧燃料为悬浮载热炉(9)提供热量来源,油回收系统产生的少量残渣直接送入悬浮载热炉(9)焚烧;
7)悬浮载热炉(9)产生的烟气直接进入烟气余热锅炉(7)回收余热,生产2.5MPa蒸汽用于供热,余热锅炉回收热量以后的烟气预热干燥原料油页岩后,通过烟气处理单元(8)净化后排放到大气之中。
4.根据权利要求3所述的粉状油页岩干馏系统装置的使用方法,其特征在于步骤1)中对于品质低于4%的油页岩原料,通过劣质煤配入单元(3)在粉磨单元(5)中加入劣质煤固体燃料,对于硫含量高的油页岩原料,通过脱硫剂添加单元(4)在粉磨单元(5)中加入石灰石作为最终脱硫剂。
5.根据权利要求3所述的粉状油页岩干馏系统装置的使用方法,其特征在于步骤6)中所述的燃烧站(18)所用燃料采用自产煤气和外接天然气燃料相结合的方式予以提供。
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