CN117287131A - 一种宽范围液固比油基岩屑处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽范围液固比油基岩屑处理装置，包括：回转蒸馏炉，回转蒸馏炉从进料端到出料端由高到低呈倾斜设置；多个隔料板，在回转蒸馏炉的进料端内部呈轴向间隔分布，隔料板为具有开口的非完整环形，相邻两个隔料板的开口相互错开；宽范围液固比油基岩屑进料组件，具有宽范围液固比油基岩屑进料口和宽范围液固比油基岩屑出料口；低液固比油基岩屑进料组件，具有低液固比油基岩屑进料口和低液固比油基岩屑出料口，高、低液固比油基岩屑出料口分别与回转蒸馏炉的进料端连通。本装置可单独进某一种物料或同时进行两种不同液固比物料的处理，解决了宽范围液固比油基岩屑无法在普通回转蒸馏装置上进行规模化处置的瓶颈问题。

Description

一种宽范围液固比油基岩屑处理装置

技术领域

本发明属于钻井油基岩屑的处理技术领域，具体涉及一种宽范围液固比油基岩屑处理装置。

背景技术

在早期页岩气开采过程中，产生的油基岩屑因处置单位较少，总处置规模较小，不能完全消化掉部分产废单位的产出量。油基岩屑产废单位为连续生产，不得不在作业现场对产出的油基岩屑进行暂存。为了方便油基岩屑现场存储，产废单位在生产现场对产出的油基岩屑使用离心机、甩干机进行预处理，脱出其中大部分的油水混合物再利用，剩余粘稠性固相再加入石灰粉进行干化处理，装袋在现场临时堆存。经石灰干化及堆存后的油基岩屑液相（油水总量）含量不超过15%。现市面上大量的，能够规模化处理油基岩屑的装置均按照这种预处理过的油基岩屑进行设计并组织生产。

随着环保政策要求的提高，向油基岩屑内加石灰，实际上在原产废量的基础上增加了产废量，不符合“减量化”原则，添加了石灰的油基岩屑干渣腐蚀性增加，为后期干渣资源化利用增加了困难。同时随着处置企业及处置规模的增加。各产废单位已不需要在现场暂存油基岩屑，也再没有必要耗费大量的成本添加石灰、打包暂存。对于规模不大的开采井口，对成本影响有限的也没有必要再进行甩干离心预处理。

通过上述主客观因素的影响后，现油基岩屑原料已经发生了根本变化。原吨袋包装的干物料已经变成了桶装的粘稠或者稀物料，油水混合总量从以前的不足15%增加到30-50%，部分可达70%以上。原按照不超过15%的油水混合总量设计的油基岩屑处理装置已经无法适应如此大的原料变化，即使勉强能处理一部分，产能也大打折扣。

另外，常规回转蒸馏炉内壁平直光滑，确保物料能充分与筒壁接触完成间接传热。回转蒸馏炉内壁光滑平直的另一作用是确保在高温烘烤状态下内壁不易结焦，即使有少量结焦也可以通过物料在旋转前进过程中的自身摩擦去除。如果有扬料板等装置设置在炉内壁上，理论上可增加与物料的接触面积，增加传热能力，实际上阻碍了物料的正常前进。导致物料粘壁结焦不能去除。这种结构在处理液固比低的油基岩屑没有问题，但对液固比高，呈流体状态的油基岩屑就无法适用，液固比高的油基岩屑进入到炉内后很短时间便流动到出料端，在炉内无法控制停留时间。故传统回转蒸馏炉无法适应宽范围液固比油基岩屑的规模化处置。

发明内容

本发明目的在于提供一种宽范围液固比油基岩屑处理装置，以解决传统无氧蒸馏装置无法大量处理含液量大的油基岩屑问题，能适应含液率在5-80%的油基岩屑。

本发明所采用的技术方案为：一种宽范围液固比油基岩屑处理装置，包括：

回转蒸馏炉，其两端分别为进料端和出料端，回转蒸馏炉从进料端到出料端由高到低呈倾斜设置；

多个隔料板，在回转蒸馏炉的进料端内部呈轴向间隔分布，隔料板为具有开口的非完整环形，相邻两个隔料板的开口相互错开，使回转蒸馏炉的进料端内壁上形成多个依次相通的隔料空间；

宽范围液固比油基岩屑进料组件，具有宽范围液固比油基岩屑进料口和宽范围液固比油基岩屑出料口，宽范围液固比油基岩屑出料口与回转蒸馏炉的进料端连通；

低液固比油基岩屑进料组件，具有低液固比油基岩屑进料口和低液固比油基岩屑出料口，低液固比油基岩屑出料口与回转蒸馏炉的进料端连通。

作为进一步地可选方案，相邻所述隔料板的开口错开角度为90°，且沿回转蒸馏炉的回转方向依次错开。

作为进一步地可选方案，所述隔料板与回转蒸馏炉的内壁焊接。

作为进一步地可选方案，所述回转蒸馏炉内转动设置有刮料架，刮料架上设置有轴向间隔分布的多个刮板，用于刮除相邻隔料板与回转蒸馏炉内壁之间粘结的物料。

作为进一步地可选方案，所述刮料架与回转蒸馏炉同向转动，转动速度与回转蒸馏炉不同。

作为进一步地可选方案，所述宽范围液固比油基岩屑进料组件和低液固比油基岩屑进料组件均为螺旋旋转进料，宽范围液固比油基岩屑进料组件的螺旋旋转与刮料架的回转为同一驱动。

作为进一步地可选方案，低液固比油基岩屑进料组件包括壳体、转动设置的外螺旋轴和固定于外螺旋轴外表面的外螺旋叶片；外螺旋轴贯穿壳体，且为中空结构；壳体具有低液固比油基岩屑进料口，壳体与回转蒸馏炉的进料端相通，外螺旋叶片位于壳体内。

作为进一步地可选方案，所述宽范围液固比油基岩屑进料组件包括内螺旋轴和固定于内螺旋轴外表面的内螺旋叶片，内螺旋轴和内螺旋叶片均位于所述外螺旋轴的内部，外螺旋轴的一端通至回转蒸馏炉内部，另一端伸出壳体并具有宽范围液固比油基岩屑进料口，内螺旋轴和外螺旋轴分别连接有驱动电机。

作为进一步地可选方案，多个所述隔料板相互平行且垂直于回转蒸馏炉的回转中心线。

作为进一步地可选方案，还包括螺旋出料装置和集料罩，所述回转蒸馏炉的出料端与螺旋出料装置、集料罩依次连接，集料罩顶部设置有油水混合蒸气收集管，底部设置有回转卸料器，回转卸料器下方设置有干渣输送设备。

本发明的有益效果是：宽范围液固比油基岩屑和低液固比油基岩屑能够分别经不同的进料口送至回转蒸馏炉的进料端内部，当回转蒸馏炉旋转到一定角度后，隔料板内的物料才能够流动到下一个隔料板内，通过多重隔料板的阻挡，让物料沿回转蒸馏炉内壁作大幅度圆周运动并呈螺旋状缓慢前移，让物料充分与回转蒸馏炉内壁接触换热并确保在同一圆周方向上有足够的停留时间蒸发宽范围液固比油基岩屑中大量的液体（油水混合物），可以根据生产需要，单独进某一种物料或同时进行两种不同液固比物料的处理，解决了现油基岩屑产废单位产出的宽范围液固比油基岩屑无法在普通回转蒸馏装置上进行规模化处置的瓶颈问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的宽范围液固比油基岩屑处理装置的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的宽范围液固比油基岩屑处理装置中的回转蒸馏炉内部的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的宽范围液固比油基岩屑处理装置中的隔料板的分布示意图；

图中：1-内螺旋轴驱动电机；2-回转蒸馏炉；3-隔料板；4-宽范围液固比油基岩屑进料口；5-宽范围液固比油基岩屑出料口；6-低液固比油基岩屑进料口；7-低液固比油基岩屑出料口；8-刮料架；9-刮板；10-十字固定架；11-壳体；12-外螺旋轴；13-外螺旋叶片；14-回转卸料器；15-外螺旋轴驱动电机；16-内螺旋轴；17-内螺旋叶片；18-外加热套；19-螺旋出料装置；20-集料罩；21-油水混合蒸气收集管；22-干渣输送设备；23-滚圈；24-大齿圈；25-炉体驱动电机；26-开口。

实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。在一些例子中，由于一些实施方式属于现有或常规技术，因此并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，在合理情况下(不构成自相矛盾的情况下)，均包括直接和间接连接(联接)。

图1至图3示出了本发明实施例提供的宽范围液固比油基岩屑处理装置，包括：回转蒸馏炉2，其两端分别为进料端和出料端，回转蒸馏炉2从进料端到出料端由高到低呈倾斜设置；多个隔料板3，在回转蒸馏炉2的进料端内部呈轴向间隔分布，隔料板3为具有开口26的非完整环形，相邻两个隔料板3的开口26相互错开，使回转蒸馏炉2的进料端内壁上形成多个依次相通的隔料空间；宽范围液固比油基岩屑进料组件，具有宽范围液固比油基岩屑进料口4和宽范围液固比油基岩屑出料口5，宽范围液固比油基岩屑出料口5与回转蒸馏炉2的进料端连通；低液固比油基岩屑进料组件，具有低液固比油基岩屑进料口6和低液固比油基岩屑出料口7，低液固比油基岩屑出料口7与回转蒸馏炉2的进料端连通。

宽范围液固比油基岩屑是指油基岩屑中液相与固相的质量比值在5%、95%至70%以及30%之间，即比值在0.05-2.33的宽范围内波动，是对目前市面上产废单位未添加石灰进行干化处理的油基岩屑的统一称呼，该类油基岩屑经产废单位使用甩干机或离心机预处理后，固相油基岩屑油水含量总量在15-20%，呈较散疏物料，可以通过处置单位进行破碎打散后经由皮带输送机输送至处理装置。另有部分产废单位没有条件进行甩干或离心处理，直接用全封闭吨桶运输至处置单位进行处置，这类油基岩屑的油水总含量在30-70%不等且分层严重，不能采用普通输送设备向蒸馏装置内送料，只能采用泵送形式。由于物料分层严重，泵送管道还要考虑实施清堵以确保连续生产。本装置中，宽范围液固比油基岩屑进料组件和低液固比油基岩屑进料组件分别用于两种形态物料的进料，可均采用螺旋输送方式；液固比较低且松散物料通过皮带输送机由低液固比油基岩屑进料口6进入，可采用螺旋输送方式将物料输送至回转蒸馏炉2内进行固液蒸馏分离；无法通过皮带输送的宽范围液固比物料经泵管连接在宽范围液固比油基岩屑进料口4上，采用螺旋输送方式将物料推入回转蒸馏炉2内。

本装置在回转蒸馏炉2内进料端设置有多道环形隔料板3，只有当回转蒸馏炉2旋转到一定角度后，隔料板3内的物料才能够流动到下一个隔料板3内。通过多重隔料板3的阻挡，让物料沿回转蒸馏炉2内壁作大幅度圆周运动并呈螺旋状缓慢前移，让物料充分与回转蒸馏炉2接触换热并确保在同一圆周方向上有足够的停留时间蒸发其中大量的液体。

多个隔料板3相互平行且垂直于回转蒸馏炉2的回转中心线，相邻环形规格料板的开口26按一定角度错开，确保宽范围液固比物料进入到隔料板3后，回转蒸馏炉2必须旋转到一定角度才能够从开口26处流出，确保物料在当前两个隔料板3构成的沟槽内有足够停留时间与炉壁进行热交换。当物料经过最后一道隔料板3后，内部液体已经得到充分蒸发，基本不具备流动性，进入到回转蒸馏炉2中后端的光滑内壁内进一步烘烤吸热，利用物料自身摩擦、翻滚及内部气体逸出的破坏作用将裹成块状的物料分散烘干，达到彻底脱附少量沸点较高的油分目的。

隔料板3与回转蒸馏炉2的内壁焊接，保证了连接强度的同时增加了传热面积。相邻隔料板3的开口26错开角度可为90°，也可采用其他角度，且沿回转蒸馏炉2的回转方向依次错开，见图2和图3，这样从整体上看，各开口26的分布形成螺旋形态分布，确保物料在两块隔料板3间的沟槽内有充分的停留时间用于热交换。

在回转蒸馏炉2内部的任何附件都有可能导致油基岩屑在内部出现结焦或粘附后无法清除，最终导致蒸馏炉内壁粘附大量物料而中断生产，无法稳定运行。本装置设置了专用的刮料装置，即在回转蒸馏炉2内转动设置有刮料架8，刮料架8上设置有轴向间隔分布的多个刮板9，用于刮除相邻隔料板3与回转蒸馏炉2内壁之间粘结的物料。在线实施强制清理隔料板3侧壁与回转蒸馏炉2内壁之间粘结的物料。刮料架8与回转蒸馏炉2同向转动，转动速度与回转蒸馏炉2不同。具体的，刮料架8两端可由与回转蒸馏炉2焊接的十字固定架10支撑，刮料架8的中轴两端穿过十字固定架10的轴孔，在外部电机带动下与回转蒸馏炉2同向转动，但转速不同，确保刮板9与沟槽产生相对运动，达到刮除沟槽两侧的积料及粘附物料，始终保持回转蒸馏炉2内壁及隔料板3两侧不持续粘附物料并结焦，影响传热。

相邻两刮板9在周向上相互交错，刮板9可采用方框结构，减轻刮板9重量的同时，有利于流体物料通过刮板9，降低刮板9的带料作用，延长物料与回转蒸馏炉2的接触时间。宽范围液固比油基岩屑进料组件和低液固比油基岩屑进料组件均为螺旋旋转进料，宽范围液固比油基岩屑进料组件的螺旋旋转与刮料架8的回转为同一驱动，既解决了在回转蒸馏炉2内难以设置动力源的问题，又解决了宽范围液固比油基岩屑的进料推送问题，也节省了元器件，布局更加合理紧凑。刮料架8通过两端十字固定架10被限制在回转蒸馏炉2内的一定范围，可以跟随回转蒸馏炉2或外部强制驱动绕回转蒸馏炉2作圆周转动，较大的间隙可避免物料卡阻。

低液固比油基岩屑进料组件包括壳体11、转动设置的外螺旋轴12和固定于外螺旋轴12外表面的外螺旋叶片13；外螺旋轴12贯穿壳体11，且为中空结构；壳体11具有低液固比油基岩屑进料口6，壳体11另一端即为低液固比油基岩屑出料口7，与回转蒸馏炉2的进料端相通，外螺旋叶片13位于壳体11内。低液固比（粉料或块状料）油基岩屑经破碎分散后采用皮带输送机经低液固比油基岩屑进料口6，通过回转卸料器14（卸料及阻隔外部空气进入回转蒸馏炉2内）进入到壳体11内，外螺旋轴驱动电机15通过链轮带动外螺旋轴12转动，将物料输送至回转蒸馏炉2内。

宽范围液固比油基岩屑进料组件包括内螺旋轴16和固定于内螺旋轴16外表面的内螺旋叶片17，内螺旋轴16和内螺旋叶片17均位于所述外螺旋轴12的内部，外螺旋轴12的一端通至回转蒸馏炉2内部，即为宽范围液固比油基岩屑出料口5，另一端伸出壳体11并具有宽范围液固比油基岩屑进料口4，内螺旋轴16和外螺旋轴12分别连接有驱动电机。刮料架8靠近内螺旋轴16的一端安装万向联轴器，利用内螺旋轴16传动，对刮料架8进行驱动，可以克服相对运动引起的同轴度偏差问题，确保整个刮料架8运转可靠。为确保外螺旋轴12内的中空部分通畅，起到良好的通道作用，在其内部的内螺旋轴16上焊接导程较大的内螺旋叶片17，通过内螺旋轴驱动电机1的转动将存留在外螺旋轴12内的物料强制推送进回转蒸馏炉2内，内螺旋叶片17的面积相对较小，与外螺旋轴12的中空内壁间的空间较小，不易粘结沉积物料。外螺旋轴12与壳体11之间的空腔大，如果泵送物料从此通道经过，出泵管后导致输送压力降低，易引起外螺旋叶片13内大量物料沉淀堵塞。故采取不同液固比物料分别从不同通道进入到回转蒸馏炉2内部。宽范围液固比物料（稀料）经泵管输送至宽范围液固比油基岩屑进料口4，在内螺旋轴驱动电机1驱动刮料架8转动的同时，内螺旋轴16与外螺旋轴12转动不同步，推动沉淀在外螺旋轴12内的物料继续进入到回转蒸馏炉2内，确保泵送物料输送通道畅通。宽范围液固比油基岩屑进料口4与外螺旋轴12的内部之间采用旋转接头连通。内螺旋轴16穿出部分采用轴端填料密封进行密封。

本装置还包括螺旋出料装置19和集料罩20，回转蒸馏炉2的出料端与螺旋出料装置19、集料罩20依次连接，集料罩20顶部设置有油水混合蒸气收集管21，底部设置有回转卸料器14，回转卸料器14下方设置有干渣输送设备22。

回转蒸馏炉2通过滚圈23支撑，可绕炉体中心轴线作回转运动。通过固定在炉体出料端的大齿圈24与炉体驱动电机25相连接。外加热套18全面覆盖炉体在两个滚圈23之间的部分，最大限度对滚圈23之间的炉体外壁进行加热。螺旋出料装置19焊接在回转蒸馏炉2出料端，另一端与集料罩20间隙连接，并采用动密封结构进行密封。回转蒸馏炉2进料端与壳体11之间也采用相同的动密封结构，防止空气进入或高温油水蒸气外泄引发火灾或燃爆。油水混合蒸气收集管21收集的油水混合蒸气经冷凝沉降后分离出油和水，处理后的高温干渣经集料罩20下部的回转卸料器14（卸料及阻隔气体泄漏）卸出，经由干渣输送设备22输送至干渣仓储存。

本装置工作过程中，经进料端进入到回转蒸馏炉2内的油基岩屑原料在炉体旋转中，通过隔料板3之间的开口26依次进入到多层隔料板3之间，沿回转蒸馏炉2内壁作圆周运动，因回转蒸馏炉2从进料端到出料端呈由高到低倾斜布置的方式，物料在运动中受重力影响朝出料端前进，受隔料板3高度影响，只有到达较低端隔料板3的开口26处才能前进。故物料在炉体内呈螺旋线路前进，大大增加了停留时间和热交换。期间可通过控制回转蒸馏炉2及刮料架8转速调整停留时间，确保在物料走出隔料板3后已蒸发大部分油水混合物。剩余部分残留物在光滑筒壁上继续加热蒸发，依靠物料内部挤压、摩擦及气体逸出产生的裂隙等外力作用促使较大块物料破碎至小颗粒或粉状，进一步加剧内部残留油分的蒸发。处置合格的干渣及油水混合蒸气经螺旋出料装置19卸出到集料罩20内，气体经油水混合蒸气收集管21抽出冷凝分离油水及部分粉尘，干渣经回转卸料阀卸出输送至仓库储存或进入下道利用工序。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，包括：

回转蒸馏炉，其两端分别为进料端和出料端，回转蒸馏炉从进料端到出料端由高到低呈倾斜设置；

多个隔料板，在回转蒸馏炉的进料端内部呈轴向间隔分布，隔料板为具有开口的非完整环形，相邻两个隔料板的开口相互错开，使回转蒸馏炉的进料端内壁上形成多个依次相通的隔料空间；

宽范围液固比油基岩屑进料组件，具有宽范围液固比油基岩屑进料口和宽范围液固比油基岩屑出料口，宽范围液固比油基岩屑出料口与回转蒸馏炉的进料端连通；

低液固比油基岩屑进料组件，具有低液固比油基岩屑进料口和低液固比油基岩屑出料口，低液固比油基岩屑出料口与回转蒸馏炉的进料端连通。

2.根据权利要求1所述的宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，相邻所述隔料板的开口错开角度为90°，且沿回转蒸馏炉的回转方向依次错开。

3.根据权利要求1所述的宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，所述隔料板与回转蒸馏炉的内壁焊接。

4.根据权利要求1所述的宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，所述回转蒸馏炉内转动设置有刮料架，刮料架上设置有轴向间隔分布的多个刮板，用于刮除相邻隔料板与回转蒸馏炉内壁之间粘结的物料。

5.根据权利要求4所述的宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，所述刮料架与回转蒸馏炉同向转动，转动速度与回转蒸馏炉不同。

6.根据权利要求4所述的宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，所述宽范围液固比油基岩屑进料组件和低液固比油基岩屑进料组件均为螺旋旋转进料，宽范围液固比油基岩屑进料组件的螺旋旋转与刮料架的回转为同一驱动。

7.根据权利要求1所述的宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，所述低液固比油基岩屑进料组件包括壳体、转动设置的外螺旋轴和固定于外螺旋轴外表面的外螺旋叶片；外螺旋轴贯穿壳体，且为中空结构；壳体具有低液固比油基岩屑进料口，壳体与回转蒸馏炉的进料端相通，外螺旋叶片位于壳体内。

8.根据权利要求7所述的宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，所述宽范围液固比油基岩屑进料组件包括内螺旋轴和固定于内螺旋轴外表面的内螺旋叶片，内螺旋轴和内螺旋叶片均位于所述外螺旋轴的内部，外螺旋轴的一端通至回转蒸馏炉内部，另一端伸出壳体并具有宽范围液固比油基岩屑进料口，内螺旋轴和外螺旋轴分别连接有驱动电机。

9.根据权利要求1所述的宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，多个所述隔料板相互平行且垂直于回转蒸馏炉的回转中心线。

10.根据权利要求1所述的宽范围液固比油基岩屑处理装置，其特征在于，还包括螺旋出料装置和集料罩，所述回转蒸馏炉的出料端与螺旋出料装置、集料罩依次连接，集料罩顶部设置有油水混合蒸气收集管，底部设置有回转卸料器，回转卸料器下方设置有干渣输送设备。