一种油砂流化焦化系统及油砂流化焦化方法技术方案

一种油砂流化焦化系统及油砂流化焦化方法，流化焦化系统包含：螺旋加热搅拌进料器，螺旋加热搅拌进料器包括蒸汽加热壳层，蒸汽加热壳层包含气体进口和气体出口，蒸汽加热壳层内设有螺旋输送器，螺旋输送器上设有加料槽，螺旋输送器连接有电机及变频器；提升管流化焦化反应器，提升管流化焦化反应器的下部与螺旋输送器连接，提升管流化焦化反应器底部设有螺旋搅拌器和预提升蒸汽进口；沉降器，沉降器套接于提升管流化焦化反应器的上部，沉降器的底部设有汽提蒸汽入口；再生器，再生器下部通过待生斜管连接于沉降器的下部，再生器的中上部通过再生斜管连接于提升管流化焦化反应器的中下部，再生器底部设有一空气入口。

【技术实现步骤摘要】
一种油砂流化焦化系统及油砂流化焦化方法
本专利技术涉及一种油砂流化焦化系统及油砂流化焦化方法，具体涉及一种油砂提升管流化焦化的方法和装置。
技术介绍
油砂，又称沥青砂或焦油砂，归属于非常规石油资源，是一种含有沥青或焦油的砂或砂岩，是由沥青/焦油、砂、矿物质、粘土及或水组成的混合物，其中沥青含量为3％～20％，砂和粘土占80％～85％，水占3％～6％。世界上油砂资源分布广泛，并且储量丰富，油砂资源占石油储量的30％，我国是油砂矿资源丰富的国家之一。因此，对油砂的有效加工利用在能源战略方面具有重大的意义。目前油砂加工方案主要有两类。一类是首先将油砂通过物理分离过程将油砂沥青与砂分离开，然后将油砂沥青归类到劣质重油中通过进一步的改质得到合成原油。其中物理分离方法包括热碱水抽提、超声波抽提和溶剂抽提。该类方法虽然可以回收油砂中的油砂沥青，但是该类方法在油砂沥青抽提分离过程中需要消耗大量的水以及燃料，同时抽提过程产生大量含油及有机溶剂的工业废水及工业废砂。随着环保标准的日益严格，该类油砂分离加工方法必将逐渐淘汰。同时通过物理抽提分离得到的油砂沥青中含有大量的矿物质和有机盐，为后续加工带来巨大压力。另一类油砂加工方案是油砂沥青与砂不经过物理分离直接进行热加工，实现了油砂分离与加工一体化。主要有油砂干馏技术和油砂流化焦化技术，但目前的技术仍存在一些不足之处。针对油砂的特性，有研究者开发了油砂/页岩油流化干馏工艺(CN102304375A)。在该工艺中，油砂经油砂粉碎机粉碎后直接由螺旋推进器送入反应器提升段中部，利用来自燃烧器的热气体和通过回流管返回到反应器输送段的油砂/页岩固体提供的热量在500～550℃温度范围内干馏，上升的油砂/页岩及干馏气在反应器上部进行气固沉降分离，经旋风分离器分离后的干馏气及部分油砂/页岩固态物料由反应器顶部引出，再次经过旋风分离器分离，分离后的油砂/页岩固态物料返回到反应器输送段，干馏气经洗尘塔洗涤后得到燃料油和粉尘。该技术实现了油砂/页岩油的连续干馏，日处理量在100～5000吨。但该工艺中油砂未经加热直接加入到反应的流化段中部，导致反应器内温度变化较大，影响反应器内的温度恒定，直接影响燃料的产品分布。反应器流化段中部进料必将导致油砂物料严重返混，同时油砂/页岩油会在反应器底部大量结焦，气体分布不均，严重时将导致进气口堵死，装置被迫停车。干流后产生的油砂/页岩固态物表面必将覆盖大量的焦炭，同时在固态物表面和焦炭表明必将吸附大量的油气，而该工艺固态物只经过两次气固分离和一次洗涤便引出系统，因此固态物表面必将携带大量的焦炭和油气，导致燃料油产率低，同时携带大量焦炭和油的固态物污染环境，不符合环保要求。CN102304375A技术中存在固态物携带大量焦炭和油，污染环境，为了解决固态物的污染问题，及油砂/油页岩的预热问题，有研究者开发了油页岩/油砂下行床热解液化工艺(CN102942949A)。该工艺过程主要是将小于6mm的油页岩/油砂经烟气提升管干燥和提升，经气固分离器分离后烟气外排，油页岩/油砂颗粒进入上部料仓经旋转进料器输送到下行热解反应器顶端与高温循环大颗粒接触实现混合、升温和热解，反应器出口温度为450～600℃，反应后的油气、热灰和半焦由下行反应器下部引出，经过气固分离器得到快速分离，热解油气经冷凝后得到液体产品和干气，热灰和半焦通过空气输送进入烧焦提升管与辅助煤燃料一起燃烧加热，烧焦提升管反器烧焦温度为850～1200℃，加热后的高温热灰经两级气固分离器与烟气分离，烟气预热空气后被引到烟气提升管底部提升和干燥油页岩/油砂，大、中颗粒进入下行分解反应器顶部作为高温循环热灰，实现热灰循环供热，细灰冷却后排出系统。该工艺解决了固态物携带大量焦炭和油气的难题，同时解决了低温油砂进反应器后对反应器产生的温度大幅度波动的问题，同时下行床反应器避免了油页岩/油砂的返混。但是该工艺利用提升管干燥器干燥和预热油砂能耗大，增加的附属设备使得系统过于复杂，操作难度较高。另外，油砂在下行反应器中下行速度较大，停留时间短，油页岩/油砂的反应不完全，造成焦油产率低，烧焦负荷大。烧焦反应器缺少外取热器，当烧焦反应器热量富余时无法及时取走，导致进入下行反应器中的热载体过热，过度裂解生成大量气体。为了解决油页岩/油砂在下行床反应器中停留时间短，反应不完全，烧焦负荷大和利于控制烧焦器和热载体温度，有研究者开发了油砂直接流化床焦化的方法和装置(CN101358136A)。在该工艺中，油砂由加料槽进入到焦化反应器的密相段，与高温热载体接触进行焦化反应，同时在借助焦化反应器下部引入的干气及自身焦化产生气体的流化作用下完成焦化反应，产生的油气经气固分离后进入分流及吸收稳定系统，焦化产生的附焦油砂进入汽提器，在干气或水蒸气的作用下将油砂表面和微孔中携带的油气汽提出去，汽提后的附焦油砂颗粒引入烧焦管底部，并在底部通入烧焦空气，气体和油砂以及煤粉或焦粉边燃烧边上行，经提升管出口进入密相烧焦反应器中继续烧焦，经密相烧焦反应器烧焦后的热砂一部分作为热载体进入焦化反应器，一部分经外取热器换热后引出反应系统。但是该工艺仍存在一些不足之处，油砂的进料口在烧焦反应器的中上部，当新鲜油砂与高温热载体接触时，油砂油在油砂表面逐步裂解气化，同时发生缩合生焦反应，该过程中油砂表面粘度逐渐增大，加上焦化反引器的表观气速较小，油砂彼此易发生粘连，容易结成大块并沉积，导致运转出现故障。对于油砂的流化热加工存在的主要问题是，油砂物料与传统的重油物料不同，油砂中沥青含量为3％～20％，砂和粘土占80％～85％，水占3％～6％，常温下随着油砂中含油量由低到高表现出由固态到糖粒状半固态，加热后油砂的粘度增大，表现出黏稠的半固态，这就给油砂的进料带来困难，当油砂预热后使用普通的料斗加料器很难顺利的连续加料。另外进入反应器的油砂物料仍易结块，结块后不能被充分流化，越结越大，最终导致装置运行异常。此外，油砂在流化热加工过程中油砂的直径首先由于油气的裂解和气化变小，当可气化和裂解的油气气化裂解完成后，油砂的直径由于表面焦炭的不断沉积逐渐增大，导致在低气速下流化过程中砂砾返混严重。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种油砂流化焦化系统及油砂流化焦化方法，以解决现有技术中油砂进料困难、油砂进入反应器后不能充分流化及流化过程中砂砾返混严重的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种油砂流化焦化系统，所述流化焦化系统包含：一螺旋加热搅拌进料器，所述螺旋加热搅拌进料器包括一蒸汽加热壳层，所述蒸汽加热壳层包含一气体进口和一气体出口，所述蒸汽加热壳层内设有一螺旋输送器，所述螺旋输送器上设有一加料槽，所述螺旋输送器连接有一电机及一变频器；一提升管流化焦化反应器，所述提升管流化焦化反应器的下部与所述螺旋输送器连接，所述提升管流化焦化反应器底部设有螺旋搅拌器和预提升蒸汽进口；一沉降器，所述沉降器套接于所述提升管流化焦化反应器的上部，所述沉降器的底部设有一汽提蒸汽入口；一再生器，所述再生器下部通过待生斜管连接于所述沉降器的下部，所述再生器的中上部通过再生斜管连接于所述提升管流化焦化反应器的中下部，所述再生器底部设有一空气入口。本专利技术所述的油砂流化焦化系统，还包含一外取热器，所述外取热器上部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油砂流化焦化系统，其特征在于，所述流化焦化系统包含：一螺旋加热搅拌进料器，所述螺旋加热搅拌进料器包括一蒸汽加热壳层，所述蒸汽加热壳层包含一气体进口和一气体出口，所述蒸汽加热壳层内设有一螺旋输送器，所述螺旋输送器上设有一加料槽，所述螺旋输送器连接有一电机及一变频器；一提升管流化焦化反应器，所述提升管流化焦化反应器的下部与所述螺旋输送器连接，所述提升管流化焦化反应器底部设有螺旋搅拌器和预提升蒸汽进口；一沉降器，所述沉降器套接于所述提升管流化焦化反应器的上部，所述沉降器的底部设有一汽提蒸汽入口；一再生器，所述再生器下部通过待生斜管连接于所述沉降器的下部，所述再生器的中上部通过再生斜管连接于所述提升管流化焦化反应器的中下部，所述再生器底部设有一空气入口。

【技术特征摘要】
1.一种油砂流化焦化系统，其特征在于，所述流化焦化系统包含：一螺旋加热搅拌进料器，所述螺旋加热搅拌进料器包括一蒸汽加热壳层，所述蒸汽加热壳层包含一气体进口和一气体出口，所述蒸汽加热壳层内设有一螺旋输送器，所述螺旋输送器上设有一加料槽，所述螺旋输送器连接有一电机及一变频器；一提升管流化焦化反应器，所述提升管流化焦化反应器的下部与所述螺旋输送器连接，所述提升管流化焦化反应器底部设有螺旋搅拌器和预提升蒸汽进口；一沉降器，所述沉降器套接于所述提升管流化焦化反应器的上部，所述沉降器的底部设有一汽提蒸汽入口；一再生器，所述再生器下部通过待生斜管连接于所述沉降器的下部，所述再生器的中上部通过再生斜管连接于所述提升管流化焦化反应器的中下部，所述再生器底部设有一空气入口。2.根据权利要求1所述的油砂流化焦化系统，其特征在于，所述流化焦化系统还包含一外取热器，所述外取热器上部通过待冷斜管连接于所述再生器的中上部，所述外取热器的下部通过斜管连接于所述再生器的下部，所述外取热器底部设有一引出管。3.根据权利要求1所述的油砂流化焦化系统，其特征在于，所述沉降器顶部设有一第一旋风分离器。4.根据权利要求1所述的油砂流化焦化系统，其特征在于，所述再生器的顶部设有一第二旋风分离器。5.根据权利要求1所述的油砂流化焦化系统，其特征在于，所述再生器的底部设有一气体分布器。6.一种油砂流化焦化的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：粉碎后的油砂通过加料槽进入螺旋输送器，预热后经螺旋输送器推进提升管流化焦化反应器；S2：油砂在提升管流化焦化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘银东，盛强，许倩，王刚，王路海，李雨师，卢竟蔓，鄂宇恒，王丽涛，于志敏，毕秦岭，张东明，崔晨曦，韩爽，张浩然，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11