桦甸式油页岩干馏工艺及装置制造方法及图纸

一种利用瓦斯作为热载体在全循环的状态下对油页岩进行分级干馏的工艺和装置。每台干馏炉的日处理能力为３００－２０００吨。油页岩经破碎筛分后，分成大、中、小三种不同的规格（例如０－６ｍｍ、６－２０ｍｍ、２０－５０ｍｍ），先用瓦斯加热炉排出的废烟气将油页岩干燥加热至５０℃以上、１５０℃以下再进入不同规格的干馏炉干馏。干馏炉内设有与油页岩颗粒大小相适应的布料装置和布气结构。热循环瓦斯在加热炉中被加热至７００℃以上，均衡连续送入干馏炉中部。冷循环瓦斯从干馏炉下部进入，将干馏完的半焦冷却至２５０℃，再经冷却水冷却后排入水封的半焦池，冷却至８０℃用刮板排出炉外。半焦的一部分被送入加热炉和瓦斯混合燃烧，一部分送往电厂作为燃料。干馏油气经水喷淋、间冷塔，旋捕器，电捕器收油后，进行油气水分离，油进入贮罐，水进入循环水池。瓦斯气体一部分作为热载体，循环使用。一部分作为加热炉燃料，一部分用作燃气发电。该发明专利技术理论收油率能达到９０％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用瓦斯作为热载体在瓦斯全循环状态下对油页岩进行分级干馏的工艺及装置。
技术介绍
油页岩是一种可以替代石油的新能源。我国油页岩资源丰富，是石油储量的上百倍，但开发利用水平很低。2009年全国页岩油产量仅30多万吨，发展潜力极为可观。开发利用水平低的原因主要是工艺装备落后。目前，国内的油页岩干馏炼油方式，一种业界称之为“抚顺工艺”，主要设备是抚顺式圆炉，是半内燃、半循环工艺。该工艺主要设备干馏炉下部设有燃烧装置，湿饱和空气从炉子底部进入，在干馏炉燃烧段油页岩不仅和空气发生燃烧反应，助燃空气中的水还和油页岩中的碳发生还原反应，生成CO和H2，由于炉内有燃烧反应，不可避免地烧掉了一部分干馏出来的油气，再加上反应生成物含氧量较高，在后部油回收系统不能使用电捕油设备，因此，收油率较低，仅为60～65％。该炉单炉处理能力小，日处理油页岩100吨。处理油页岩粒度为12～75mm，不能处理小颗粒油页岩。大约20％左右的小颗粒油页岩被废弃。还有一种被业界称之为“茂名”工艺，主要设备是茂名式方炉，是全内燃式工艺，空气也从炉子底部进入，油页岩在炉内发生燃烧反应，无水蒸汽进入，燃烧产生的烟气在上升过程中将油页岩干馏。收油率为70％左右，处理粒度为30～120mm。单炉处理能力为200吨/日。茂名式方炉因严重污染环境已于20世纪80年代全部停产。两种工艺和主要炼油装置均有处理量小，占地面积大，收油率低、污染环境等缺陷。在国外比较先进的有巴西的佩特罗西克斯(Petrosix)炉，采用全循环工艺干馏炼油，处理油页岩粒度为6.4～50mm，日处理量为6000吨。但该种炉型管式加热炉部分体积庞大，造价昂贵，引进条件苛刻，且该炉半焦没有利用，造成污染。抚顺工艺主要装置见图11。抚顺工艺的流程是：油页岩经破碎筛分，小于12mm的小颗粒油页岩被废弃，12～75mm的油页岩从干馏炉的上部加入，湿饱和空气从炉子底部进入，油页岩在干馏炉的燃烧段发生燃烧反应，助燃空气中的水还和油页岩中的碳发生还原反应，产生的气体和从干馏炉中部进入的瓦斯混合，将油页岩加热至530℃左右，发生干馏，干馏产生的油气和燃烧产物及瓦斯一起从干馏炉顶部排出，经油回收系统回收页岩油后，一部分瓦斯作为循环气在加热炉中加热后被送往干馏炉作为干馏在补充热源，一部分瓦斯作为加热炉的燃料。抚顺式干馏炉的结构，如图11所示，包括加料装置1、炉体3及排灰装置10，所述加料装置1设置于炉体3的上部，排灰装置10设置于炉体3的下部，所述的炉体3的上部设置气体收集伞2，中间部分设置混合室5，从进气口7进入的热瓦斯和燃烧汽化段8产生的气体在混合室混合，混合室5下面设拱台6，所述拱台6将炉体3分为上部干馏段4与下部燃烧气化段8，湿饱和空气从设置于炉子底部的风头9进入干馏炉，排灰装置10设置于灰皿11中，并用水封12封闭。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决目前国内油页岩干馏炼油装置日处理量小，占地面积大，-->收油率低，污染环境，半焦得不到有效利用，进口设备价格昂贵等问题，提供一种日处理量大，收油率高且环保的干馏工艺。2008年6月经吉林省发改委批准同意桦甸油页岩干馏厂采用本专利技术的干馏新工艺进行干馏炼油。按业界惯例称之为“桦甸工艺”。具体工艺方案为：一、一种瓦斯全循环油页岩分级干馏工艺，其特征在于包括如下步骤：1、破碎筛分：用破碎筛分设备将矿石破碎成小、中、大三种不同的规格，具体规格根据需要干馏的油页岩筛分试验的结果确定，比例为1∶2∶2。比如：0～6mm，6～20mm，20～50mm，或者：0～10mm，10～25mm，25～60mm(不限于举例)；油页岩破碎后的最大粒度不宜超过75mm，大于75mm粒度的油页岩返回破碎机重新破碎。2、分级入仓：由矿石输送系统按矿石的规格分别送入不同的料仓贮存待用。3、干燥预热：油页岩干燥预热装置将油页岩从环境温度预热到50℃以上但不超过150℃，去掉油页岩中的部分以至大部分的水分，同时将油页岩中小于1mm的微小颗粒去除。预热干燥使用的热风为瓦斯加热炉排出的废烟气，废烟气进入干燥炉的温度为250℃左右，废烟气如超出300℃，可兑入适量的空气，使其降低到250℃左右；去水的程度根据油页岩中含水率和干馏工艺的需要确定。用调控风温、风量以及油页岩在干燥炉中的停留时间的办法来调节油页岩的去水程度。风温越高、风量越大、油页岩在干燥炉中的停留时间越长，去掉的水分越多。一般应保证油页岩进入干馏炉时的含水率低于5％，干馏时油页岩含水率越低越好；除去油页岩中的微小颗粒的粒径用调控烟气流速的方法控制，烟气流速可在8m-15m/S之间选择，当烟气流速达到15m/S时可去除油页岩中粒径1mm以下的微小颗粒。4、分级干馏：将已经破碎筛分、分仓存储并经预热干燥的不同粒径的油页岩送入不同结构的干馏炉中，进行干馏。干馏炉的共同特征是：干馏的热载体为循环瓦斯。炉内不设燃烧装置，用干馏产生的油气经冷却收油后的瓦斯气体作为热载体，循环使用。循环瓦斯分两种：一种是热循环瓦斯，一种是冷循环瓦斯。热循环瓦斯由瓦斯加热炉供给，温度为600-750℃之间，均衡连续送入干馏炉中部；冷循环瓦斯由瓦斯循环系统供给，温度为35-75℃之间从干馏炉下部进入。热循环瓦斯是油页岩干馏所需热量的主要来源，冷循环瓦斯主要用来冷却干馏完的半焦，回收半焦的物理显热，回收的热量作为油页岩干馏所需热量的补充来源。干馏的原理是用干馏热载体将油页岩加热到520℃-550℃之间，发生干馏。因此干馏炉的干馏段温度应控制在520℃-550℃之间，不宜过高，也不宜过低。过高会引起油的二次裂解，过低会使干馏不完全。干馏完的半焦被冷循环瓦斯冷却后，再经冷却水冷却后从干馏炉下部排入水封的半焦池，半焦在水封池中被冷却至80℃用刮板运输机排出炉外。油页岩干馏产生的油气从干馏炉的上部和干馏热载体一起被导出，进入油回收系统，干馏油气导出时的温度以110℃左右为宜(但不限于110℃)。5、冷凝回收：干馏产生的110℃左右的油气经水喷淋，间冷塔，旋捕器，电捕器冷却收油后，温度降到38℃左右，(但不限于38℃，可在30℃-75℃之间调控，)温度降得越低，油回收率越高。油气在冷却过程中不断有油凝结，回收系统进行油、气、水分离，油进入贮罐；水进入循环水池，冷却处理后循环使用；瓦斯气一部分作为热载体经加热炉加热后-->继续循环使用，一部分作为冷循环瓦斯直接进入干馏炉冷却半焦，一部分作为加热炉的燃料，多余的瓦斯气进入气柜，可用于燃气发电。6、瓦斯脱硫：干馏产生的油气一般含有硫化氢，矿石中含硫量越高，瓦斯中硫化氢含量也越高。因此将油、气、水分离后的瓦斯气体导入脱硫装置脱硫，在脱硫装置里，瓦斯中的硫化氢在脱硫塔中和脱硫碱液发生反应，生成单体硫析出，将瓦斯中硫化氢含量降到50mg以下后再送往加热炉使用。脱硫塔的反应温度应控制在35℃-45℃之间，不宜过高，也不宜过低。7、瓦斯加热：冷凝收油后的的瓦斯气体经罗茨风机加压后送入瓦斯加热炉，在两级瓦斯加热炉中热循环瓦斯被加热至700℃左右(不限于700℃，视系统工况确定，加热炉可在600℃-750℃之间调控)，送入干馏炉作为干馏热载体循环使用。瓦斯加热炉使用的燃料可以是干馏产生的半焦和瓦斯(但不限于半焦和瓦斯，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瓦斯全循环油页岩分级干馏工艺，其特征在于包括如下步骤：　　（１）破碎筛分：用破碎筛分设备将矿石破碎成小、中、大三种不同的规格，具体规格根据需要干馏的油页岩筛分试验的结果确定，比例为１∶２∶２；筛板的孔径可在６ｍｍ－４０ｍｍ之间选择；油页岩破碎后的最大粒度不宜超过７５ｍｍ，大于７５ｍｍ粒度的油页岩返回破碎机重新破碎；　　（２）分级入仓：由矿石输送系统按矿石的规格分别送入不同的料仓贮存待用；　　（３）干燥预热：油页岩干燥预热装置将油页岩从环境温度预热到５０℃以上但不超过１５０℃，去掉油页岩中的部分以至大部分的水分，同时将油页岩中小于１ｍｍ的微小颗粒去除；　　（４）分级干馏：将已经破碎筛分、分仓存储并经预热干燥的不同粒径的油页岩送入不同结构的干馏炉中，进行干馏；干馏炉的共同特征是：干馏的热载体为循环瓦斯；炉内不设燃烧装置，用干馏产生的油气经冷却收油后的瓦斯气体作为热载体，循环使用；　　（５）冷凝回收：干馏产生的１１０℃左右的油气经水喷淋，间冷塔，旋捕器，电捕器冷却收油后，温度降到３８℃左右，但不限于３８℃，温度降得越低，油回收率越高；　　（６）瓦斯脱硫：将油、气、水分离后的瓦斯气体导入脱硫装置脱硫，在脱硫装置里，瓦斯中的硫化氢在脱硫塔中和脱硫碱液发生反应，生成单体硫析出，将瓦斯中硫化氢含量降到５０ｍｇ以下后再送往加热炉使用；　　（７）瓦斯加热：冷凝收油后的３８℃左右的瓦斯气体经罗茨风机加压后送入瓦斯加热炉，在两级瓦斯加热炉中热循环瓦斯被加热至７００℃左右（不限于７００℃，视系统工况确定），送入干馏炉作为干馏热载体循环使用。...

【技术特征摘要】
1.一种瓦斯全循环油页岩分级干馏工艺，其特征在于包括如下步骤：(1)破碎筛分：用破碎筛分设备将矿石破碎成小、中、大三种不同的规格，具体规格根据需要干馏的油页岩筛分试验的结果确定，比例为1∶2∶2；筛板的孔径可在6mm-40mm之间选择；油页岩破碎后的最大粒度不宜超过75mm，大于75mm粒度的油页岩返回破碎机重新破碎；(2)分级入仓：由矿石输送系统按矿石的规格分别送入不同的料仓贮存待用；(3)干燥预热：油页岩干燥预热装置将油页岩从环境温度预热到50℃以上但不超过150℃，去掉油页岩中的部分以至大部分的水分，同时将油页岩中小于1mm的微小颗粒去除；(4)分级干馏：将已经破碎筛分、分仓存储并经预热干燥的不同粒径的油页岩送入不同结构的干馏炉中，进行干馏；干馏炉的共同特征是：干馏的热载体为循环瓦斯；炉内不设燃烧装置，用干馏产生的油气经冷却收油后的瓦斯气体作为热载体，循环使用；(5)冷凝回收：干馏产生的110℃左右的油气经水喷淋，间冷塔，旋捕器，电捕器冷却收油后，温度降到38℃左右，但不限于38℃，温度降得越低，油回收率越高；(6)瓦斯脱硫：将油、气、水分离后的瓦斯气体导入脱硫装置脱硫，在脱硫装置里，瓦斯中的硫化氢在脱硫塔中和脱硫碱液发生反应，生成单体硫析出，将瓦斯中硫化氢含量降到50mg以下后再送往加热炉使用；(7)瓦斯加热：冷凝收油后的38℃左右的瓦斯气体经罗茨风机加压后送入瓦斯加热炉，在两级瓦斯加热炉中热循环瓦斯被加热至700℃左右(不限于700℃，视系统工况确定)，送入干馏炉作为干馏热载体循环使用。2.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，破碎筛分时的粒度为0-75mm；小、中、大三种不同的规格可以是：0～6mm，6～20mm，20～50mm，或者：0～10mm，10～25mm，25～60mm。(但不限于举例)。3.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，预热干燥使用的热风为瓦斯加热炉排出的废烟气，废烟气进入干燥炉的温度为250℃左右，废烟气如超出300℃，可兑入适量的空气，使其降低到250℃左右。4.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，在干燥炉中去水的程度根据油页岩中含水率和干馏工艺的需要确定；用调控风温、风量以及油页岩在干燥炉中的停留时间的办法来调节油页岩的去水程度；风温越高、风量越大、油页岩在干燥炉中的停留时间越长，去掉的水分越多；一般油页岩进入干馏炉时的含水率低于5％，干馏时油页岩含水率越低越好。5.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，在干燥炉中除去油页岩中的微小颗粒的粒径大小用调控烟气流速的方法控制，烟气流速可在8m-15m/S之间选择，当烟气流速达到15m/S时可去除油页岩中粒径1mm以下的微小颗粒。6.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，油页岩从干馏炉的上部加入，干馏后的油页岩半焦从干馏炉的下部排出。7.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，干馏热载体为循环瓦斯；循环瓦斯分两种，一种是热循环瓦斯，一种是冷循环瓦斯；热循环瓦斯由瓦斯加热炉供给，温度可在600-750℃之间调控，均衡连续送入干馏炉中部；冷循环瓦斯由瓦斯循环系统供给，温度可在30℃-75℃之间调控，从干馏炉下部进入。8.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，干馏炉的干馏段温度控制在520℃-550℃之间，不宜过高，也不宜过低。9.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，干馏完的半焦被冷循环瓦斯冷却后从干馏炉下部排入水封的半焦池，半焦在水封池中被冷却至80℃左右用刮板运输机排出炉外。10.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，油页岩干馏产生的油气从干馏炉的上部和干馏热载体一起被导出，进入油回收系统，干馏油气导出时的温度以110℃左右为宜。11.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，冷凝回收系统经过水喷淋，间冷塔，旋捕器，电捕器等设备进行冷却收油，干馏油气温度降到38℃左右，但不限于38℃，温度越低收油率越高。12.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，回收系统进行油、气、水分离，油进入贮罐；水进入循环水池，冷却处理后循环使用；瓦斯气一部分作为热载体经加热炉加热后继续循环使用，一部分作为冷循环瓦斯直接进入干馏炉冷却半焦，一部分作为加热炉的燃料，多余的瓦斯气进入气柜，可用于燃气发电。13.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，将油、气、水分离后的瓦斯气体导入脱硫装置脱硫，脱硫塔的反应温度可控制在35℃-45℃之间，不宜过高，也不宜过低。14.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，瓦斯加热炉使用的燃料可以是干馏产生的半焦和瓦斯(但不限于半焦和瓦斯，也可使用煤或天然气，煤气等)。15.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，将油页岩干馏过程中产生的含油气体经收油后作为干馏的热载体循环使用；瓦斯循环的流程是：干馏油气引出干馏炉后经水喷淋-间冷塔-旋捕器-电捕油器收油后由罗茨风机加压，一部分瓦斯作为热载体在加热炉中被加热至700℃以上(不限于700℃，视系统工况确定)，从干馏炉的中部送入，将油页岩加热到530℃-550℃左右，使油页岩发生干馏；一部分瓦斯作为冷循环瓦斯直接从干馏炉下部通入冷却半焦，将半焦冷却，回收热量；热、冷循环瓦斯随同干馏油气再一起进入油回收系统，如此反复循环，反复干馏，形成连续的工艺。16.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，系统中水是封闭循环的，冷却油气的循环水，对干馏油气进行冷却时不直接接触油气，循环水对干馏油气进行冷却后进入循环水池，经降温后再回到水循环系统，循环使用；油水分离产生的废水不排放，进入污水处理池，经处理后继续用作喷淋水或用于冷却半焦。17.根据权利要求1所述的油页岩干馏工艺，生产运行采用DCS系统进行管理。依靠高速、可靠、开放的通讯网络，对各工艺单元以及各PLC控制单元进行集中管理和分散、独立控制。18.一种实现所述的本发明干馏工艺的装置，包括破碎筛分装置、干燥装置、布料装置、干馏炉、循环瓦斯加热炉、冷凝回收装置、脱硫装置、瓦斯循环装置、水循环装置。19.根据权利要求18所述的油页岩干馏工艺的破碎筛分装置，其筛板的孔径具体规格根据需要干馏的油页岩筛分试验的结果确定，具体规格应保证筛分产品的比例为：小∶中∶大＝1∶2∶2；在实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴启成，王鸿治，王志奉，张卫军，郭华峰，刘婵，
申请(专利权)人：沈阳成大弘晟能源研究院有限公司，吴启成，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]