一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于能源與化工【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)，包括依次連接的油頁巖干餾單元、頁巖油氣分離單元、酸性氣體脫除單元、烴類分離單元和甲烷水蒸汽重整單元。本實(shí)用新型將干餾氣進(jìn)行水蒸汽重整制氫并副產(chǎn)烯烴，極大地提高了油頁巖加工行業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入，采用本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)收入較傳統(tǒng)固體熱載體油頁巖煉制過程提高約12％，而總生產(chǎn)成本提高約8％；本實(shí)用新型所述工藝采用工業(yè)化成熟的甲烷水蒸汽重整技術(shù)，得到氫氣，可為后續(xù)頁巖油加氫提供氫源，也可外售獲得極佳的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于能源與化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種固體熱載體油頁巖煉制集成 干餾氣制氫系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對能源的需求日益增加。石油作為一種有限的不 可再生的能源已經(jīng)不能滿足人類持續(xù)和不斷增長的能源需求。而油頁巖作為非常規(guī)的油氣 資源，其資源儲量豐富，現(xiàn)有技術(shù)保證了其開發(fā)利用的可行性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國油頁巖儲量折 算成頁巖油有476億噸，為石油儲量的2倍。大力發(fā)展油頁巖煉油技術(shù)有利于緩解我國石 油資源供需矛盾，為實(shí)現(xiàn)能源多元化提供切實(shí)可行的途徑。
[0003] 目前國內(nèi)已工業(yè)化的油頁巖干餾技術(shù)是氣體熱載體干餾工藝，主要包括撫順爐工 藝和瓦斯全循環(huán)爐。撫順爐油收率一般較低，只有65%左右。主要因?yàn)闋t子氣化段產(chǎn)生的 高溫煤氣中含有少量的未反應(yīng)氧氣進(jìn)入干餾段，會燒掉一部分熱解產(chǎn)生的頁巖油。而在瓦 斯全循環(huán)爐中，爐底進(jìn)入冷循環(huán)氣，吸收半焦顯熱，不再有空氣進(jìn)入。此外，瓦斯全循環(huán)爐出 口油氣不含氧氣，配套冷凝回收系統(tǒng)可采用電氣捕油器，進(jìn)一步可提高油收率。因而油收率 可達(dá)到90%左右。但是，瓦斯全循環(huán)爐油頁巖干餾所需的熱量，一部分必須由外購的干餾氣 燃燒來補(bǔ)充，限制了該工藝的利潤。
[0004] 在保證油收率達(dá)到90%以上，如何進(jìn)一步提高煉制過程的經(jīng)濟(jì)性能，大連理工大 學(xué)開發(fā)了新型的固體熱載體干餾工藝。該工藝的油收率可達(dá)到90% -96%，油頁巖利用率 高達(dá)100%，生產(chǎn)過程的耗水量小，廢水量少。另外，頁巖油回收系統(tǒng)采用油洗流程，可直接 得到頁巖油的餾分油。目前大慶油田采用大工固體熱載體干餾技術(shù)，已建成年加工60萬t 油頁巖的工業(yè)試驗(yàn)裝置。該工藝投資小，利潤大，利用灰渣作為熱載體循環(huán)利用為油頁巖干 餾提供熱量，灰渣的排放量少，解決了撫順爐工藝和瓦斯全循環(huán)工藝灰渣堆積，污染環(huán)境和 土壤等問題。
[0005] 目前，大工固體熱載體干餾得到的干餾氣主要用于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，發(fā)電效率較低， 一般只有32% -38%。然而，大工固體熱載體干餾得到的干餾氣的熱值較高，為11-22MJ/ m3。如果僅僅用于燃燒發(fā)電，無疑降低了整個(gè)煉制過程的能量效率和經(jīng)濟(jì)效益；如果將干餾 氣用于制一些高品位的化學(xué)品，這樣不僅提高了能量效率和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)降低了干餾氣 燃燒CO 2排放嚴(yán)重的問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種固體熱載體油 頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)。
[0007] 本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)，包括依次連接的油頁巖干餾單 元、頁巖油氣分離單元、酸性氣體脫除單元、烴類分離單元和甲烷水蒸汽重整單元；
[0009] 所述油頁巖干餾單元設(shè)有通入油頁巖原料的入口，油頁巖干餾單元的油氣混合物 出口通過管道與所述頁巖油氣分離單元的油氣混合物原料入口相連接；所述頁巖油氣分離 單元的干餾氣出口通過管道與所述酸性氣體脫除單元的干餾氣原料入口相連接；
[0010] 所述酸性氣體脫除單元設(shè)有吸收劑原料入口，酸性氣體脫除單元的凈化氣出口通 過管道與所述烴類分離單元的凈化氣原料入口相連接；烴類分離單元的(^組分出口通過管 道與所述甲烷水蒸汽重整單元的C 1原料入口相連接；甲烷水蒸汽重整單元設(shè)有水蒸汽原料 入口及氫氣出口；
[0011] 優(yōu)選的，所述油頁巖干餾單元包含油頁巖預(yù)熱器、干燥器及干餾反應(yīng)器；所述頁巖 油氣分離單元包含第一氣固分離器、半焦燃燒器、第二氣固分離器、第一換熱器、第一冷卻 器、第一油洗塔、第二冷卻器、第二油洗塔、空冷器和氣液分離器；
[0012] 所述油頁巖預(yù)熱器設(shè)有油頁巖原料入口；油頁巖預(yù)熱器、干燥器和干餾反應(yīng)器通 過管道依次連接；干餾反應(yīng)器設(shè)有脫除表面水的干燥油頁巖入口，干餾反應(yīng)器的油氣混合 物出口通過管道與第一氣固分離器的油氣混合物入口相連接；第一氣固分離器的油氣混合 物出口通過管道與第一油洗塔的油氣混合物流入口相連接；第一油洗塔的洗滌氣出口通過 管道與第二油洗塔的洗滌氣入口相連接；第二油洗塔的洗滌氣出口通過管道與空冷器的洗 滌氣入口相連接；空冷器的冷卻洗滌氣出口通過管道與氣液分離器相連接；
[0013] 第一油洗塔的油出口分為兩個(gè)通道，一個(gè)通道通過管道與第一冷卻器的洗滌油入 口連接，另一通道為產(chǎn)品油出口；第一冷卻器的洗滌油出口通過管道與第一油洗塔的洗滌 油入口連接；第二油洗塔的油出口分為兩個(gè)通道，一個(gè)通道通過管道與第二冷卻器的洗滌 油入口連接，另一通道為產(chǎn)品油出口；第二冷卻器的洗滌油出口通過管道與第二油洗塔的 洗滌油入口連接；
[0014] 半焦燃燒器設(shè)有預(yù)熱空氣入口，半焦燃燒器的固體物料入口通過管道與第一氣固 分離器的固體物料出口相連接，半焦燃燒器的氣固混合物出口通過管道與第二氣固分離器 的氣固混合物入口相連接；第二氣固分離器的廢氣出口通過管道與油頁巖預(yù)熱器的熱廢氣 入口連接；第二氣固分離器的灰渣出口分為兩個(gè)通道，一個(gè)通道通過管道與干餾反應(yīng)器的 熱載體原料入口相連接，另一通道通過管道與第一換熱器的空氣預(yù)熱原料入口連接；
[0015] 優(yōu)選的，所述酸性氣體脫除單元包括吸收液泵、吸收液冷卻器、吸收塔、富液泵、貧 液泵、貧-富液換熱器、貧液冷卻器、再生塔、再生氣凝汽器、分離器和再沸器；
[0016] 所述吸收液泵設(shè)有吸收劑原料入口，吸收液泵的吸收液出口通過管道與吸收液冷 卻器的吸收液入口相連接，吸收液冷卻器的冷吸收液流出口通過管道與吸收塔的冷吸收液 入口相連接；吸收塔設(shè)有干餾氣入口，通過管道與所述頁巖油氣分離單元的干餾氣出口連 接；吸收塔的富液出口通過管道與富液泵的富液入口相連接，富液泵的加壓富液流出口和 貧液泵的加壓貧液流出口通過管道分別與貧-富液換熱器的原料入口相連接，貧-富液換 熱器的富液出口通過管道與再生塔的富液入口連接，貧-富液換熱器的貧液出口通過管道 與貧液冷卻器的貧液入口連接；貧液冷卻器的冷貧液出口通過管道與吸收塔的冷貧液入口 連接；再生塔的再生氣出口通過管道與再生氣凝汽器的再生氣進(jìn)口相連接，再生氣凝汽器 的冷再生氣通過管道與分離器的物流入口相連接，分離器的冷凝液出口通過管道與再生塔 的冷凝液入口相連接；再生塔的塔底物流出口通過管道與再沸器的物流入口連接，再沸器 的蒸汽出口通過管道與再生塔的蒸汽入口相連接；
[0017] 優(yōu)選的，所述烴類分離單元包括壓縮機(jī)、脫甲烷塔、脫乙烷塔和乙烯精餾塔；
[0018] 所述壓縮機(jī)設(shè)有凈化氣入口，通過管道與酸性氣體脫除單元的凈化氣出口連接； 所述壓縮機(jī)的凈化氣出口通過管道與脫甲烷塔的凈化氣入口相連接；脫甲烷塔的C 1組分出 口通過管道與甲烷水蒸汽重整單元相連接；脫甲烷塔脫除C1組分后的C2-C 3物流出口通過 管道與脫乙烷塔的C2-C3物流入口相連接；脫乙烷塔脫除丙烯后的C 2組分物流出口通過管 道與乙烯精餾塔的C2物流入口相連接；
[0019] 優(yōu)選的，所述甲烷水蒸汽重整單元包括第二換熱器、甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器、第一 給水泵、第三換熱器、高溫變換反應(yīng)器、第四換熱器、低溫變換反應(yīng)器、第二給水泵、第五換 熱器以及變壓吸附裝置；
[0020] 所述第二換熱器設(shè)有C1和水蒸氣混合物流的入口，第二換熱器的混合物流出口通 過管道與甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器的混合物流入口連接，甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器的合成氣出 口通過管道與第三換熱器的熱物流入口連接，第三換熱器的熱物流出口通過管道與高溫變 換反應(yīng)器的合成氣入口相連接，高溫變換反應(yīng)器的物流出口通過管道與第四換熱器的熱物 流入口連接，第四換熱器的熱物流出口通過管道與低溫變換反應(yīng)器的合成氣入口相連接， 低溫變換反應(yīng)器的物流出口通過管道與第五換熱器的熱物流入口連接，第五換熱器的熱物 流出口通過管道與變壓吸附裝置物流入口相連接；另外，甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器設(shè)有燃料 和空氣混合物流入口和煙道氣出口，其中煙道氣出口通過管道與第二換熱器的熱物流入口 連接，第二換熱器設(shè)有冷物流出口；第一給水泵設(shè)有新鮮原料水入口，第一給水泵的物流出 口通過管道與第三換熱器冷物流入口連接，第三換熱器設(shè)有冷物流出口；第二給水泵設(shè)有 新鮮原料水入口，第二給水泵的物流出口通過管道與第五換熱器冷物流入口連接，第五換 熱器冷物流出口通過管道與第四換熱器的冷物流出口連接，第四換熱器的冷物流出口通過 管道與高溫變換反應(yīng)器的蒸汽入口連接。
[0021] 采用上述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)制備氫氣的工藝，包括如下 步驟：
[0022] 經(jīng)破碎后的油頁巖通入油頁巖干餾單元發(fā)生干餾反應(yīng)得到頁巖油氣混合物和灰 渣，灰渣排出系統(tǒng)，所得到的頁巖油氣混合物通入頁巖油氣分離單元分離得到頁巖油和干 餾氣；
[0023] 所得干餾氣進(jìn)入酸性氣體脫除單元，通過吸收劑進(jìn)行吸收-解析反應(yīng)后得到凈化 氣和CO 2;將所得凈化氣通入烴類分離單元進(jìn)行分離得到C i組分和C 2-(V混合組分，C i組分 和水蒸汽混合后通入甲烷水蒸汽重整單元進(jìn)行反應(yīng)，得到產(chǎn)品氣氫氣。
[0024] 優(yōu)選的，所述破碎后的油頁巖粒徑不大于IOmm ;所述吸收劑為乙醇胺；
[0025] 優(yōu)選的，所述油頁巖干餾單元中干餾反應(yīng)的溫度為460?560 °C，壓力為0. IMPa ;
[0026] 更優(yōu)選的，所述油頁巖干餾單元中干餾反應(yīng)的溫度為510°C ;
[0027] 優(yōu)選的，所述吸收劑為乙醇胺；
[0028] 優(yōu)選的，所述酸性氣體脫除單元中進(jìn)行吸收反應(yīng)的溫度為25?50°C，壓力為 110?120kPa ;所述酸性氣體脫除單元中進(jìn)行解析反應(yīng)的溫度為100?130°C，壓力為 101 ?IlOkPa ;
[0029] 更優(yōu)選的，所述酸性氣體脫除單元中進(jìn)行吸收反應(yīng)的溫度為40°C，壓力為 120kPa ;所述酸性氣體脫除單元中進(jìn)行解析反應(yīng)的溫度為120°C，壓力為103kPa ;
[0030] 優(yōu)選的，所述甲烷水蒸汽重整單元中進(jìn)行甲烷水蒸汽重整反應(yīng)反應(yīng)的溫度為 700?900°C，壓力為1. 6?2. OMPa，水碳比為3?4 ;
[0031] 更優(yōu)選的，所述甲烷水蒸汽重整單元中進(jìn)行甲烷水蒸汽重整反應(yīng)的溫度為700°C， 壓力為2. OMPa，水碳比為3. 5。
[0032] 本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0033] (1) 一般干餾氣用于燃燒發(fā)電，發(fā)電效率較低，為32%?36% ;另外大工新法干餾 工藝產(chǎn)生的干餾氣，熱值很高，為21. 6MJ/m3。本實(shí)用新型將干餾氣進(jìn)行水蒸汽重整制氫并 副產(chǎn)烯烴，極大地提高了油頁巖加工行業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入，采用本實(shí)用新型所述固體熱載體油 頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)收入較傳統(tǒng)固體熱載體油頁巖煉制過程提高約12%， 而總生產(chǎn)成本提高約8%。
[0034] (2)本實(shí)用新型采用MEA法吸收干餾氣中0)2,0)2脫除率可以達(dá)到99 % ^fflC1-C3 順序分離技術(shù)，得到高價(jià)值的化工產(chǎn)品烯烴和乙烷；采用工業(yè)化成熟的甲烷水蒸汽重整技 術(shù)，得到氫氣，可為后續(xù)頁巖油加氫提供氫源，也可外售獲得極佳的經(jīng)濟(jì)效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1為傳統(tǒng)固體熱載體油頁巖煉制過程的工藝示意圖。其中1為油頁巖干餾單元， 2為頁巖油氣分離單元；3-7為物流編號，其中3為油頁巖，4為頁巖油氣混合物，5為灰渣， 6為頁巖油，7為干餾氣。
[0036] 圖2為本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)的工藝示意 圖。其中8為酸性氣體脫除單元，9為烴類分離單元，10為甲烷水蒸汽重整單元；11-17為 物流編號，其中11為吸收劑，12為凈化氣，13為CO 2產(chǎn)品，14為C i組分，15為C 2-(V混合組 分，16為水蒸汽，17為氫氣。
[0037] 圖3為本實(shí)用新型所述系統(tǒng)中油頁巖干餾單元1和頁巖油氣分離單元2的具體工 藝過程圖。其中73為油頁巖預(yù)熱器，74為干燥器，75為干餾反應(yīng)器，76為第一氣固分離器， 84為半焦燃燒器，85為第二氣固分離器，86為第一換熱器，77為第一冷卻器，78為第一油洗 塔，79為第二冷卻器，80為第二油洗塔，81為空冷器，82為氣液分離器；18-42為物流編號， 其中18為熱廢氣，19為預(yù)熱油頁巖，20為排放廢氣，21為干燥油頁巖，22為外表水份，23為 循環(huán)灰渣，24為頁巖油-干餾氣混合物，25為固體物流，26為冷循環(huán)重油，27為塔底重油， 28為循環(huán)重油，29為第一頁巖油，30為重油分離油氣混合物，31為冷循環(huán)輕油，32為塔底輕 油，33為循環(huán)輕油，34為第二頁巖油，35為輕油分離油氣混合物，36為空冷油氣混合物，37 為第三頁巖油，38為新鮮空氣，39為預(yù)熱空氣，40為氣渣混合物，41為總灰渣，42為排放灰 渣。其余編號與圖1中相同編號表示相同的物流。
[0038] 圖4為本實(shí)用新型所述系統(tǒng)中酸性氣體脫除單元的工藝流程圖。其中87為吸收 液泵，88為吸收液冷卻器，89為吸收塔，90為富液泵，91為貧液泵，92為貧-富液換熱器， 93為貧液冷卻器，94為再生塔，95為再生氣凝汽器，96為分離器，97為再沸器；44-56為物 流編號，其中，44為冷吸收劑，45為冷貧液，46為富液，50為換熱富液，51為吸收劑冷凝液， 52為富液蒸汽，53為再生氣，55為貧液，56為再生塔富液。其余編號與圖2中相同編號表 示相同的物流。
[0039] 圖5為本實(shí)用新型所述系統(tǒng)中烴類分離單元的工藝流程圖。其中98為壓縮機(jī)， 99為脫甲烷塔，100為脫乙烷塔，101為乙烯精餾塔；57-61為物流編號，其中57為加壓凈化 氣，58為C2組分，59為丙烯產(chǎn)品，60為乙烯產(chǎn)品，61為乙烷產(chǎn)品。其余編號與圖2中相同 編號表不相同物流。
[0040] 圖6為本實(shí)用新型所述系統(tǒng)中甲烷水蒸汽重整單元工藝流程圖。其中109為第二 換熱器，110為甲燒水蒸汽重整反應(yīng)器，111為第一給水泵，112為第三換熱器，113為高溫變 換反應(yīng)器，114為第四換熱器，115為低溫變換反應(yīng)器，116為第二給水泵、117為第五換熱 器，118為變壓吸附裝置；其中62為加熱C 1和水蒸氣混合氣體，63為空氣，64為燃料氣，65 為第一新鮮水，66為第一加壓水，67為熱合成氣，68為高壓蒸汽，69為冷卻合成氣，70為煙 道氣，71為冷卻煙道氣，102為高溫變換合成氣；103為冷卻高溫變換氣，104為低溫變換合 成氣，105為冷卻低溫變換氣，106為第二新鮮水，107為第二加壓水，108為第一水蒸汽，119 為第二水蒸汽。其余編號與圖2中相同編號表示相同物流。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不 限于此。
[0042] 現(xiàn)有技術(shù)中的固體熱載體油頁巖煉制系統(tǒng)，包括油頁巖干餾單元1和頁巖油氣分 離單元2,工藝示意圖如圖1所示。經(jīng)破碎處理后的油頁巖3通入油頁巖干餾單元1進(jìn)行干 餾反應(yīng)，得到灰渣5和頁巖油氣混合物4,灰渣5排出，頁巖油氣混合物4通入頁巖油氣分離 單元2進(jìn)行分離得到頁巖油6和干餾氣7。
[0043] 實(shí)施例1
[0044] 本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)，包括依次連接的油 頁巖干餾單元1、頁巖油氣分離單元2、酸性氣體脫除單元8、烴類分離單元9和甲烷水蒸汽 重整單元10 ;
[0045] 所述油頁巖干餾單元1設(shè)有通入油頁巖原料的入口，油頁巖干餾單元1的油氣混 合物出口通過管道與所述頁巖油氣分離單元2的油氣混合物原料入口相連接；所述頁巖油 氣分離單元2的干餾氣出口通過管道與所述酸性氣體脫除單元8的干餾氣原料入口相連 接；
[0046] 所述酸性氣體脫除單元8設(shè)有吸收劑原料入口，酸性氣體脫除單元8的凈化氣出 口通過管道與所述烴類分離單元9的凈化氣原料入口相連接；烴類分離單元9的C 1組分出 口通過管道與所述甲烷水蒸汽重整單元10的C1原料入口相連接；甲烷水蒸汽重整單元10 設(shè)有水蒸汽原料入口及氫氣出口。
[0047] 采用本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)制備氫氣的工 藝，工藝示意圖如圖2所示，具體包括如下步驟：
[0048] 經(jīng)破碎后的油頁巖3通入油頁巖干餾單元1發(fā)生干餾反應(yīng)得到頁巖油氣混合物4 和灰渣5,灰渣5排出系統(tǒng)，所得到的頁巖油氣混合物4通入頁巖油氣分離單元2分離得到 頁巖油6和干餾氣7 ;
[0049] 所得干餾氣7進(jìn)入酸性氣體脫除單元8,通過吸收劑11進(jìn)行吸收-解析反應(yīng)后得 到凈化氣12和CO 2產(chǎn)品13 ;將所得凈化氣12通入烴類分離單元9進(jìn)行分離得到C i組分14 和C2-CV混合組分15, C i組分14和水蒸汽16混合后通入甲烷水蒸汽重整單元10進(jìn)行反應(yīng)， 得到產(chǎn)品氣氫氣17。
[0050] 由現(xiàn)有技術(shù)中的固體熱載體油頁巖煉制系統(tǒng)與本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁 巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)對比可知，本實(shí)用新型所述系統(tǒng)將干餾氣分離制氫氣和副產(chǎn)烯 烴，實(shí)現(xiàn)了資源高效經(jīng)濟(jì)的利用。
[0051] 本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)中油頁巖干餾單元1 和頁巖油氣分離單元2的具體設(shè)備及工藝過程如圖3所示：
[0052] 所述油頁巖干餾單元包含油頁巖預(yù)熱器73、干燥器74及干餾反應(yīng)器75;所述頁巖 油氣分離單元包含第一氣固分離器76、半焦燃燒器84、第二氣固分離器85、第一換熱器86、 第一冷卻器77、第一油洗塔78、第二冷卻器79、第二油洗塔80、空冷器81和氣液分離器82 ;
[0053] 所述油頁巖預(yù)熱器73設(shè)有油頁巖原料入口；油頁巖預(yù)熱器73、干燥器74和干餾 反應(yīng)器75通過管道依次連接；干餾反應(yīng)器75設(shè)有脫除表面水的干燥油頁巖入口，干餾反應(yīng) 器75的油氣混合物出口通過管道與第一氣固分離器76的油氣混合物入口相連接；第一氣 固分離器76的油氣混合物出口通過管道與第一油洗塔78的油氣混合物流入口相連接；第 一油洗塔78的洗滌氣出口通過管道與第二油洗塔80的洗滌氣入口相連接；第二油洗塔80 的洗滌氣出口通過管道與空冷器81的洗滌氣入口相連接；空冷器81的冷卻洗滌氣出口通 過管道與氣液分離器82相連接；
[0054] 第一油洗塔78的油出口分為兩個(gè)通道，一個(gè)通道通過管道與第一冷卻器77的洗 滌油入口連接，另一通道為產(chǎn)品油出口；第一冷卻器77的洗滌油出口通過管道與第一油洗 塔78的洗滌油入口連接；第二油洗塔80的油出口分為兩個(gè)通道，一個(gè)通道通過管道與第二 冷卻器79的洗滌油入口連接，另一通道為產(chǎn)品油出口；第二冷卻器79的洗滌油出口通過管 道與第二油洗塔80的洗滌油入口連接；
[0055] 半焦燃燒器84設(shè)有預(yù)熱空氣入口，半焦燃燒器84的固體物料入口通過管道與第 一氣固分離器76的固體物料出口相連接，半焦燃燒器84的氣固混合物出口通過管道與第 二氣固分離器85的氣固混合物入口相連接；第二氣固分離器85的廢氣出口通過管道與油 頁巖預(yù)熱器73的熱廢氣入口連接；第二氣固分離器85的灰渣出口分為兩個(gè)通道，一個(gè)通道 通過管道與干餾反應(yīng)器75的熱載體原料入口相連接，另一通道通過管道與第一換熱器86 的空氣預(yù)熱原料入口連接；
[0056] 具體工藝流程為：
[0057] 經(jīng)破碎后的油頁巖3經(jīng)油頁巖預(yù)熱器73預(yù)熱，預(yù)熱油頁巖19經(jīng)干燥器74脫除外 表水份22后，脫除表面水的干燥油頁巖21進(jìn)入干餾反應(yīng)器75,進(jìn)行干餾反應(yīng)生成含頁巖 油、干餾氣和半焦的頁巖油氣混合物4 ;頁巖油氣混合物4進(jìn)入第一氣固分離器76分離成 頁巖油-干餾氣混合物24和含有無機(jī)礦物質(zhì)和半焦的固體物流25 ;
[0058] 頁巖油-干餾氣混合物24經(jīng)第一油洗塔78洗滌分離得到重油分離油氣混合物30 及塔底重油27 ;塔底重油27分為循環(huán)重油28及第一頁巖油29,循環(huán)重油28經(jīng)第一冷卻器 77冷卻后形成冷循環(huán)重油26回到第一油洗塔78 ;重油分離油氣混合物30進(jìn)入第二油洗塔 80洗滌分離得到輕油分離油氣混合物35及塔底輕油32 ;塔底輕油32分為循環(huán)輕油33及 第二頁巖油34,循環(huán)輕油33經(jīng)第二冷卻器79冷卻后形成冷循環(huán)輕油31回到第二油洗塔 80 ;輕油分離油氣混合物35經(jīng)空冷器81冷卻后形成空冷油氣混合物36,空冷油氣混合物 36進(jìn)入氣液分離器82分離得到干餾氣7及第三頁巖油37 ;
[0059] 第一頁巖油29、第二頁巖油34和第三頁巖油37經(jīng)混合裝置混合后得到頁巖油6 ;
[0060] 新鮮空氣38進(jìn)入換熱器86進(jìn)行預(yù)熱得到預(yù)熱空氣39,預(yù)熱空氣39通入半焦燃燒 器；固體物流25進(jìn)入半焦燃燒器84與預(yù)熱空氣39混合燃燒，燃燒后的氣渣混合物40進(jìn)入 第二氣固分離器85得到熱廢氣18和總灰渣41，熱廢氣18進(jìn)入油頁巖預(yù)熱器提供熱量后作 為排放廢氣20排出系統(tǒng)外；總灰渣41分為循環(huán)灰渣23和排放灰渣42,循環(huán)灰渣23直接 通入到干餾反應(yīng)器75,為油頁巖干餾提供熱量，排放灰渣42為換熱器86提供熱量，得到灰 渣5排出系統(tǒng)；
[0061] 所述干餾反應(yīng)器中干餾反應(yīng)的溫度為460?560°C，壓力為0. IMPa ;優(yōu)選的，所述 干餾反應(yīng)的溫度為510°C。
[0062] 本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)中酸性氣體脫除單 元8的具體設(shè)備及工藝過程如圖4所示：
[0063] 所述酸性氣體脫除單元8包括吸收液泵87、吸收液冷卻器88、吸收塔89、富液泵 90、貧液泵91、貧-富液換熱器92、貧液冷卻器93、再生塔94、再生氣凝汽器95、分離器96 和再沸器97 ;
[0064] 所述吸收液泵87設(shè)有吸收劑原料入口，吸收液泵87的吸收液出口通過管道與吸 收液冷卻器88的吸收液入口相連接，吸收液冷卻器88的冷吸收液流出口通過管道與吸收 塔89的冷吸收液入口相連接；吸收塔89設(shè)有干餾氣入口，通過管道與所述頁巖油氣分離單 元2的干餾氣出口連接；吸收塔89的富液出口通過管道與富液泵90的富液入口相連接，富 液泵90的加壓富液流出口和貧液泵91的加壓貧液流出口通過管道分別與貧-富液換熱器 92的原料入口相連接，貧-富液換熱器92的富液出口通過管道與再生塔94的富液入口連 接，貧-富液換熱器92的貧液出口通過管道與貧液冷卻器93的貧液入口連接；貧液冷卻器 93的冷貧液出口通過管道與吸收塔89的冷貧液入口連接；再生塔94的再生氣出口通過管 道與再生氣凝汽器95的再生氣進(jìn)口相連接，再生氣凝汽器95的冷再生氣通過管道與分離 器96的物流入口相連接，分離器96的冷凝液出口通過管道與再生塔94的冷凝液入口相連 接；再生塔94的塔底物流出口通過管道與再沸器97的物流入口連接，再沸器97的蒸汽出 口通過管道與再生塔94的蒸汽入口相連接；
[0065] 具體工藝包括如下：
[0066] 干餾氣7由吸收塔89的塔底進(jìn)入；吸收劑11經(jīng)吸收液泵87加壓后進(jìn)入吸收液冷 卻器88進(jìn)行冷卻得到冷吸收劑44,冷吸收劑44由塔頂進(jìn)入吸收塔89 ;由再生塔94出來的 貧液55經(jīng)貧液泵91提壓，再經(jīng)貧-富液換熱器92和貧液冷卻器93冷卻后得到冷貧液45， 冷貧液45由塔頂進(jìn)入吸收塔89 ;干餾氣7、冷吸收劑44和冷貧液45在吸收塔89內(nèi)發(fā)生吸 收反應(yīng)，吸收反應(yīng)后的凈化氣12從吸收塔89塔頂出去，進(jìn)入烴類分離單元；吸收塔89塔底 出來的富液46經(jīng)富液泵90傳送至貧-富液換熱器92進(jìn)行換熱得到換熱富液50,換熱富液 50從塔頂進(jìn)入再生塔94,再生塔94塔底的再沸器97對再生塔富液56進(jìn)行加熱，完成吸收 劑和〇) 2的分離；再生塔94塔底排出貧液55 ;再生塔94塔頂出口排出含吸收液和CO 2的再 生氣53,再生氣53經(jīng)再生氣凝汽器95冷凝和分離器96分離后得到純度為99%以上的CO 2 產(chǎn)品13,分離器96分離得到的含吸收劑和水的吸收劑冷凝液51由塔頂進(jìn)入再生塔94。
[0067] 優(yōu)選的，所述酸性氣體脫除單元中吸收塔89內(nèi)的溫度為25?50°C，壓力為110? 120kPa ;再生塔94內(nèi)的溫度為100?130°C，壓力為101?IlOkPa ;
[0068] 更優(yōu)選的，所述吸收塔89內(nèi)的溫度為40°C，壓力為120kPa ;再生塔94內(nèi)的溫度為 l2〇°C，壓力為 l〇3kPa。
[0069] 本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)中烴類分離單元9 具體設(shè)備及工藝過程如圖5所示：
[0070] 所述烴類分離單元9包括壓縮機(jī)98、脫甲烷塔99、脫乙烷塔100和乙烯精餾塔 101 ；
[0071] 所說壓縮機(jī)98設(shè)有凈化氣入口，通過管道與酸性氣體脫除單元8的凈化氣出口連 接；所說壓縮機(jī)98的凈化氣出口通過管道與脫甲烷塔99的凈化氣入口相連接；脫甲烷塔 的(^組分出口通過管道與甲烷水蒸汽重整單元相連接；脫甲烷塔99脫除C i組分后的C2-C3 物流出口通過管道與脫乙烷塔100的C2-C3物流入口相連接；脫乙烷塔100脫除丙烯后的C 2 組分物流出口通過管道與乙烯精餾塔101的C2物流入口相連接；
[0072] 具體工藝包括如下：
[0073] 脫除CO2后的凈化氣12經(jīng)壓縮機(jī)98壓縮，壓縮后的加壓凈化氣57進(jìn)入脫甲烷塔 99, C1組分14從塔頂出去，進(jìn)入甲烷水蒸汽重整單元10 ;塔底的C 2-(：3混合組分15進(jìn)入脫 乙烷塔100進(jìn)行反應(yīng)，得到C2組分58和丙烯產(chǎn)品59 ;C 2組分58由脫乙烷塔100塔頂排出， 進(jìn)入乙烯精餾塔101進(jìn)行反應(yīng)；乙烯精餾塔101塔頂?shù)玫揭蚁┊a(chǎn)品60,塔底得到乙烷產(chǎn)品 61〇
[0074] 本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)中甲烷水蒸汽重整 單元10具體設(shè)備及工藝過程如圖6所示：
[0075] 所述甲烷水蒸汽重整單元包括第二換熱器109、甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器110、第一 給水泵111、第三換熱器112、高溫變換反應(yīng)器113、第四換熱器114、低溫變換反應(yīng)器115、第 二給水泵116、第五換熱器117以及變壓吸附裝置118 ;
[0076] 所述第二換熱器109設(shè)有C1和水蒸氣混合物流的入口，第二換熱器109的混合物 流出口通過管道與甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器110的混合物流入口連接，甲烷水蒸汽重整反應(yīng) 器110的合成氣出口通過管道與第三換熱器112的熱物流入口連接，第三換熱器112的熱 物流出口通過管道與高溫變換反應(yīng)器113的合成氣入口相連接，高溫變換反應(yīng)器113的物 流出口通過管道與第四換熱器114的熱物流入口連接，第四換熱器114的熱物流出口通過 管道與低溫變換反應(yīng)器115的合成氣入口相連接，低溫變換反應(yīng)器115的物流出口通過管 道與第五換熱器117的熱物流入口連接，第五換熱器117的熱物流出口通過管道與變壓吸 附裝置118物流入口相連接；另外，甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器110設(shè)有燃料和空氣混合物流入 口和煙道氣出口，其中煙道氣出口通過管道與第二換熱器109的熱物流入口連接，第二換 熱器109設(shè)有冷物流出口；第一給水泵111設(shè)有新鮮原料水入口，第一給水泵111的物流出 口通過管道與第三換熱器112冷物流入口連接，第三換熱器112設(shè)有冷物流出口；第二給水 泵116設(shè)有新鮮原料水入口，第二給水泵116的物流出口通過管道與第五換熱器117冷物 流入口連接，第五換熱器117冷物流出口通過管道與第四換熱器114的冷物流出口連接，第 四換熱器114的冷物流出口通過管道與高溫變換反應(yīng)器113的蒸汽入口連接。
[0077] 具體工藝包括如下：
[0078] C1組分14和水蒸汽16混合后加壓進(jìn)入第二換熱器109,經(jīng)換熱后得到的加熱Cl 組分和水蒸氣混合氣體62,進(jìn)入甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器110,產(chǎn)生熱合成氣67,該反應(yīng)過程 所需要熱量通過燃燒空氣63和燃料氣64的混合氣提供；熱合成氣67經(jīng)過第三換熱器112 被冷卻得到冷卻合成氣69 ;冷卻合成氣69進(jìn)入高溫變換反應(yīng)器113發(fā)生變換反應(yīng)得到高 溫變換合成氣102 ;高溫變換合成氣102進(jìn)入第四換熱器114,回收高溫變換合成氣102中 的能量得到冷卻高溫變換氣103 ;冷卻高溫變換氣103進(jìn)入低溫變換反應(yīng)器115,產(chǎn)生的低 溫變換合成氣104進(jìn)入第五換熱器117 ;經(jīng)第五換熱器117冷卻得到的冷卻低溫變換氣105 進(jìn)入變壓吸附裝置118,得到產(chǎn)品氫氣17 ;
[0079] 另外，空氣63和燃料氣64混合后在甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器中燃燒，為反應(yīng)提供能 量，燃燒得到的煙道氣70通入第二換熱器109提供熱量，換熱得到冷卻煙道氣71排出系 統(tǒng)；第一新鮮水65經(jīng)第一給水泵111加壓后形成第一加壓水66進(jìn)入第三換熱器112作為 冷卻水進(jìn)行換熱，經(jīng)換熱后形成高壓蒸汽68 ;第二新鮮水106經(jīng)第二給水泵116加壓后形 成第二加壓水107進(jìn)入第五換熱器117作為冷卻水進(jìn)行換熱，經(jīng)換熱吸收熱量后形成第一 水蒸汽108 ;第一水蒸汽108通入第四換熱器114進(jìn)行換熱吸收熱量形成第二水蒸汽109， 第二水蒸汽109通入高溫變換反應(yīng)器113提供熱量。
[0080] 優(yōu)選的，所述甲烷水蒸汽重整單元中進(jìn)行甲烷水蒸汽重整反應(yīng)反應(yīng)的溫度為 700?900°C，壓力為1. 6?2. OMPa，水碳比為3?4 ;更優(yōu)選的，所述甲烷水蒸汽重整單元 中進(jìn)行甲烷水蒸汽重整反應(yīng)的溫度為700°C，壓力為2. OMPa，水碳比為3. 5。
[0081] 實(shí)施例2
[0082] 本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)的具體實(shí)施如下：
[0083] 本實(shí)用新型所述固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)包括依次連接的油 頁巖干餾單元1、頁巖油氣分離單元2、酸性氣體脫除單元8、烴類分離單元9和甲烷水蒸汽 重整單元10。各工藝段具體設(shè)備如實(shí)施例1所述。
[0084] 進(jìn)入本實(shí)用新型所述系統(tǒng)的原料流量為418t/h，新鮮吸收劑流量為0. 03t/h，甲 烷水蒸汽重整反應(yīng)器的原料的水碳比為3. 5,操作壓力為2. OMPa，溫度為820°C。油頁巖的 工業(yè)分析和元素分析見表1，干餾氣的組成見表2。工藝流程圖如圖2。
[0085] 表1油頁巖的工業(yè)分析和元素分析
[0086]

【權(quán)利要求】
1. 一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)，其特征在于：包括依次連接的油 頁巖干餾單元、頁巖油氣分離單元、酸性氣體脫除單元、烴類分離單元和甲烷水蒸汽重整單 J 1_1 〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)，其特征在 于：所述油頁巖干餾單元設(shè)有通入油頁巖原料的入口，油頁巖干餾單元的油氣混合物出口 通過管道與所述頁巖油氣分離單元的油氣混合物原料入口相連接；所述頁巖油氣分離單元 的干餾氣出口通過管道與所述酸性氣體脫除單元的干餾氣原料入口相連接； 所述酸性氣體脫除單元設(shè)有吸收劑原料入口，酸性氣體脫除單元的凈化氣出口通過管 道與所述烴類分離單元的凈化氣原料入口相連接；烴類分離單元的Q組分出口通過管道與 所述甲烷水蒸汽重整單元的Q原料入口相連接；甲烷水蒸汽重整單元設(shè)有水蒸汽原料入口 及氫氣出口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)，其特 征在于：所述油頁巖干餾單元包含油頁巖預(yù)熱器、干燥器及干餾反應(yīng)器；所述頁巖油氣分 離單元包含第一氣固分離器、半焦燃燒器、第二氣固分離器、第一換熱器、第一冷卻器、第一 油洗塔、第二冷卻器、第二油洗塔、空冷器和氣液分離器； 所述油頁巖預(yù)熱器設(shè)有油頁巖原料入口；油頁巖預(yù)熱器、干燥器和干餾反應(yīng)器通過管 道依次連接；干餾反應(yīng)器設(shè)有脫除表面水的干燥油頁巖入口，干餾反應(yīng)器的油氣混合物出 口通過管道與第一氣固分離器的油氣混合物入口相連接；第一氣固分離器的油氣混合物出 口通過管道與第一油洗塔的油氣混合物流入口相連接；第一油洗塔的洗滌氣出口通過管道 與第二油洗塔的洗滌氣入口相連接；第二油洗塔的洗滌氣出口通過管道與空冷器的洗滌氣 入口相連接；空冷器的冷卻洗滌氣出口通過管道與氣液分離器相連接； 第一油洗塔的油出口分為兩個(gè)通道，一個(gè)通道通過管道與第一冷卻器的洗滌油入口連 接，另一通道為產(chǎn)品油出口；第一冷卻器的洗滌油出口通過管道與第一油洗塔的洗滌油入 口連接；第二油洗塔的油出口分為兩個(gè)通道，一個(gè)通道通過管道與第二冷卻器的洗滌油入 口連接，另一通道為產(chǎn)品油出口；第二冷卻器的洗滌油出口通過管道與第二油洗塔的洗滌 油入口連接； 半焦燃燒器設(shè)有預(yù)熱空氣入口，半焦燃燒器的固體物料入口通過管道與第一氣固分離 器的固體物料出口相連接，半焦燃燒器的氣固混合物出口通過管道與第二氣固分離器的氣 固混合物入口相連接；第二氣固分離器的廢氣出口通過管道與油頁巖預(yù)熱器的熱廢氣入口 連接；第二氣固分離器的灰渣出口分為兩個(gè)通道，一個(gè)通道通過管道與干餾反應(yīng)器的熱載 體原料入口相連接，另一通道通過管道與第一換熱器的空氣預(yù)熱原料入口連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)，其 特征在于：所述酸性氣體脫除單元包括吸收液泵、吸收液冷卻器、吸收塔、富液泵、貧液泵、 貧-富液換熱器、貧液冷卻器、再生塔、再生氣凝汽器、分離器和再沸器； 所述吸收液泵設(shè)有吸收劑原料入口，吸收液泵的吸收液出口通過管道與吸收液冷卻器 的吸收液入口相連接，吸收液冷卻器的冷吸收液流出口通過管道與吸收塔的冷吸收液入口 相連接；吸收塔設(shè)有干餾氣入口，通過管道與所述頁巖油氣分離單元的干餾氣出口連接； 吸收塔的富液出口通過管道與富液泵的富液入口相連接，富液泵的加壓富液流出口和貧液 泵的加壓貧液流出口通過管道分別與貧-富液換熱器的原料入口相連接，貧-富液換熱器 的富液出口通過管道與再生塔的富液入口連接，貧-富液換熱器的貧液出口通過管道與貧 液冷卻器的貧液入口連接；貧液冷卻器的冷貧液出口通過管道與吸收塔的冷貧液入口連 接；再生塔的再生氣出口通過管道與再生氣凝汽器的再生氣進(jìn)口相連接，再生氣凝汽器的 冷再生氣通過管道與分離器的物流入口相連接，分離器的冷凝液出口通過管道與再生塔的 冷凝液入口相連接；再生塔的塔底物流出口通過管道與再沸器的物流入口連接，再沸器的 蒸汽出口通過管道與再生塔的蒸汽入口相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)，其特 征在于：所述烴類分離單元包括壓縮機(jī)、脫甲烷塔、脫乙烷塔和乙烯精餾塔； 所述壓縮機(jī)設(shè)有凈化氣入口，通過管道與酸性氣體脫除單元的凈化氣出口連接；所述 壓縮機(jī)的凈化氣出口通過管道與脫甲烷塔的凈化氣入口相連接；脫甲烷塔的Q組分出口通 過管道與甲烷水蒸汽重整單元相連接；脫甲烷塔脫除Q組分后的C 2-C3物流出口通過管道 與脫乙烷塔的C2-C3物流入口相連接；脫乙烷塔脫除丙烯后的C2組分物流出口通過管道與 乙烯精餾塔的C2物流入口相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固體熱載體油頁巖煉制集成干餾氣制氫系統(tǒng)，其特 征在于：所述甲烷水蒸汽重整單元包括第二換熱器、甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器、第一給水泵、 第三換熱器、高溫變換反應(yīng)器、第四換熱器、低溫變換反應(yīng)器、第二給水泵、第五換熱器以及 變壓吸附裝置； 所述第二換熱器設(shè)有Q和水蒸氣混合物流的入口，第二換熱器的混合物流出口通過 管道與甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器的混合物流入口連接，甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器的合成氣出口 通過管道與第三換熱器的熱物流入口連接，第三換熱器的熱物流出口通過管道與高溫變換 反應(yīng)器的合成氣入口相連接，高溫變換反應(yīng)器的物流出口通過管道與第四換熱器的熱物流 入口連接，第四換熱器的熱物流出口通過管道與低溫變換反應(yīng)器的合成氣入口相連接，低 溫變換反應(yīng)器的物流出口通過管道與第五換熱器的熱物流入口連接，第五換熱器的熱物流 出口通過管道與變壓吸附裝置物流入口相連接；另外，甲烷水蒸汽重整反應(yīng)器設(shè)有燃料和 空氣混合物流入口和煙道氣出口，其中煙道氣出口通過管道與第二換熱器的熱物流入口連 接，第二換熱器設(shè)有冷物流出口；第一給水泵設(shè)有新鮮原料水入口，第一給水泵的物流出口 通過管道與第三換熱器冷物流入口連接，第三換熱器設(shè)有冷物流出口；第二給水泵設(shè)有新 鮮原料水入口，第二給水泵的物流出口通過管道與第五換熱器冷物流入口連接，第五換熱 器冷物流出口通過管道與第四換熱器的冷物流出口連接，第四換熱器的冷物流出口通過管 道與高溫變換反應(yīng)器的蒸汽入口連接。
【文檔編號】C01B3/36GK204198409SQ201420693950
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】楊思宇, 楊慶春, 錢宇 申請人:華南理工大學(xué)