專利名稱：利用高溫氣冷堆進(jìn)行油砂煉油的方法及專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用高溫氣冷堆進(jìn)行油砂煉油的方法及其專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
油砂又稱"瀝青砂"、"焦油砂"，是一種含有瀝青或焦油的砂巖或其他巖石。通常是 由砂、瀝青、焦油、礦物質(zhì)、粘土和水組成的混合物，屬于非常規(guī)石油資源。油砂是"人造石 油"的重要來源之一，油砂經(jīng)開采、提取分離、進(jìn)行改質(zhì)，可以得到合成原油。
世界油砂資源主要沿環(huán)太平洋帶和阿爾卑斯帶分布，資源極為豐富。儲量占前列 的國家和地區(qū)有加拿大、前蘇聯(lián)、委內(nèi)瑞拉、美國、中國等。我國油砂資源較為豐富，分布也 非常廣泛，主要分布在新疆的準(zhǔn)葛爾盆地西北緣、柴達(dá)木盆地柴西地區(qū)、四川盆地西龍門山 前、青海、西藏、內(nèi)蒙古、貴州等地。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，我國可開采的油砂儲量約為100億噸 左右，約占我國油氣可開采儲量的1/3，可能成為我國未來油氣產(chǎn)量的一個新的增長點(diǎn)。
同時，由于二氧化碳等溫室氣體排放量的大量增加，導(dǎo)致全球氣候急劇惡化，對人 類的生存環(huán)境造成極大威脅。削減二氧化碳排放量，緩解溫室效應(yīng)，已成為國際社會的廣泛 共識。根據(jù)國際能源署(IEA)2007年統(tǒng)計(jì)，2005年美國、中國、俄羅斯、日本和印度是5個 最大的二氧化碳排放國，約占世界排放總量的50%。同時，IEA的統(tǒng)計(jì)表明，從行業(yè)排放來 看，煉油業(yè)在9個主要二氧化碳行業(yè)排放源中，二氧化碳排放量僅次于火力發(fā)電業(yè)和水泥 行業(yè)，我國二氧化碳排放行業(yè)構(gòu)成與之基本一致。例如對于一個年加工量4百萬噸的煉油 廠，其年二氧化碳排放量可達(dá)0.8百萬噸。而煉油廠中為提供煉油所需的能量而燃燒燃料 產(chǎn)生的二氧化碳排放量占其排放的絕大部分，例如對于歐盟煉油廠來說這個比例為90%。 因此，作為二氧化碳主要排放源的煉油廠，面臨著生產(chǎn)清潔油品和減少二氧化碳排放量的 挑戰(zhàn)。 目前世界上油砂開采、加工和利用，主要采用傳統(tǒng)的間接方法，先將油砂中的瀝青 經(jīng)過物理、化學(xué)分離過程從油砂中抽取出來，將瀝青油改質(zhì)得到合成原油，再將合成原油輸 運(yùn)到煉油廠，進(jìn)行煉油。在整個過程中需要消耗大量的能量，同時排放出大量的二氧化碳和 化學(xué)污染物，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本都十分昂貴。為克服傳統(tǒng)的間接方法的缺點(diǎn)，新的 從油砂煉油的方法已經(jīng)受到了重視，如專利CN101358136A、專利CN101250421A均提出了新 的利用油砂進(jìn)行一體化煉油的方法，如前者是利用直接硫化床焦化的方法進(jìn)行油砂直接煉 油，后者利用臥式干餾轉(zhuǎn)窯進(jìn)行油砂的直接煉油，此類方法相比傳統(tǒng)的間接方法來說均有 化學(xué)污染小、適合工業(yè)過程大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)、且直接生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。但此類方法也有 一些明顯的缺點(diǎn)，由于成分較為復(fù)雜，油砂在高溫作用下直接發(fā)生裂解或化學(xué)反應(yīng)的過程 和產(chǎn)物較為復(fù)雜，產(chǎn)出油氣中含有的雜質(zhì)較多，冷卻后所得的可燃?xì)怏w由于有大量的二氧 化碳、氮?dú)獾臒o法直接利用，同時整個生產(chǎn)過程中二氧化碳排放量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的間接方法， 難以適應(yīng)當(dāng)前二氧化碳減排的大趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
( — )要解決的技術(shù)問題 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是能夠工業(yè)化地從油砂及油田落地油砂、油泥提取烴 油、天然氣等，克服了傳統(tǒng)的間接方法的化學(xué)污染大、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，以及一體化高溫 煉油法的二氧化碳排放高、產(chǎn)品油或氣雜質(zhì)含量高的缺點(diǎn)。
( 二 )技術(shù)方案 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法， 所述利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法包括三個相對獨(dú)立的流程 高溫供熱流程，20(TC 30(TC惰性氣體經(jīng)氦風(fēng)機(jī)加壓后，流經(jīng)高溫氣冷堆堆芯加 熱到600°C 950°C，向蒸汽發(fā)生器供熱后，降溫至200°C 30(TC后再被所述氦風(fēng)機(jī)加壓后 進(jìn)入高溫氣冷堆堆芯； 蒸汽供應(yīng)流程，經(jīng)處理的水經(jīng)水泵加壓后，在所述蒸汽發(fā)生器中加熱成為200
400。C的過熱蒸汽或飽和蒸汽，然后所述過熱蒸汽或飽和蒸汽進(jìn)入油砂分離器； 煉油流程，將預(yù)處理后的油砂送入油砂分離器與所述過熱蒸汽或飽和蒸汽發(fā)生作
用，油砂中瀝青類物質(zhì)與砂分離并初步裂解為合成原油，合成原油類物質(zhì)經(jīng)過離心機(jī)分離
提純后，加熱至最高溫度500°C 70(TC而裂解為油氣和油渣，油氣通過分餾塔獲得烴油和
天然氣等可燃?xì)怏w。 優(yōu)選地，所述惰性氣體為氦氣。 優(yōu)選地，在所述高溫供熱流程中，流經(jīng)所述高溫氣冷堆堆芯加熱后的所述惰性氣 體，進(jìn)入所述熱解器并向其供熱，在所述熱解器中將經(jīng)過所述離心機(jī)提純后的合成石油加 熱，然后從所述熱解器流出的所述惰性氣體流入所述蒸汽發(fā)生器并向所述蒸汽發(fā)生器供 熱。 優(yōu)選地，在所述高溫供熱流程中，流經(jīng)所述高溫氣冷堆堆芯加熱后的所述惰性氣 體，進(jìn)入換熱器并向其供熱，然后從所述換熱器流出的惰性氣體流入所述蒸汽發(fā)生器并向 其供熱，在所述換熱器中被加熱的工質(zhì)流入所述熱解器，并在所述熱解器中將經(jīng)過所述離 心機(jī)提純后的合成石油加熱，從所述熱解器流出的工質(zhì)經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入所述換熱器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法 所用的專用設(shè)備，所述專用設(shè)備包括 利用高溫氣冷堆提供高溫?zé)崃康母邷毓嵯到y(tǒng)，包括高溫氣冷堆、氦風(fēng)機(jī)和熱氣 混合室； 蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，用于利用所述高溫供熱系統(tǒng)提供的高溫?zé)崃慨a(chǎn)生過熱蒸汽或飽和 蒸汽； 煉油系統(tǒng)，包括用于利用所述蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)提供的過熱蒸汽和飽和蒸汽分離油砂
的油砂分離子系統(tǒng)；用于對所述油砂分離子系統(tǒng)得到的合成原油利用所述高溫供熱系統(tǒng)提
供的高溫?zé)崃窟M(jìn)行熱解的、包括第一熱解塔的熱解子系統(tǒng)以及用于對所述熱解子系統(tǒng)得到
的油氣進(jìn)行分餾的、包括分餾塔的分餾子系統(tǒng)。 優(yōu)選地，所述蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)包括直流螺旋管蒸汽發(fā)生器。 優(yōu)選地，所述油砂分離子系統(tǒng)包括 輸送機(jī)，用于將預(yù)處理后的油砂輸送至濕式滾筒入口處；
濕式滾筒，具有蜂窩狀內(nèi)表面且設(shè)有螺旋槽； 供氣管，位于所述濕式滾筒中心，并與所述蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的過熱蒸汽或飽和蒸汽 出口連接，所述供氣管管壁設(shè)有供過熱蒸汽或飽和蒸汽噴出的孔道； 沉淀分離池，通過導(dǎo)料槽與所述濕式滾筒的出口連通，所述沉淀分離池底部設(shè)有 池底出口 ； 攪拌機(jī)，位于所述沉淀分離池中； 離心機(jī)，通過位于所述沉淀分離池上部的引流管與所述沉淀分離池連通；
油泵，通過導(dǎo)管連接所述離心機(jī)與所述第一熱解塔。
優(yōu)選地，所述油砂分離子系統(tǒng)包括 輸送機(jī)，用于將預(yù)處理后的油砂經(jīng)由第一導(dǎo)料槽輸送至第二熱解塔入口處；
第二熱解塔，其底部設(shè)有塔底出口 ；
第二攪拌機(jī)位于所述第二熱解塔中； 螺旋管式供氣管，位于所述第二熱解塔中，并與所述蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的過熱蒸汽或 飽和蒸汽出口連接，所述螺旋管式供氣管管壁設(shè)有供過熱蒸汽或飽和蒸汽噴出的孔道；
沉淀分離池，其底部設(shè)有池底出口 ； 泵，設(shè)置在所述第二熱解塔與沉淀分離池之間，通過第二導(dǎo)料槽連接所述第二熱
解塔與所述沉淀分離池； 攪拌機(jī)，位于所述沉淀分離池中； 離心機(jī)，通過位于所述沉淀分離池上部的引流管與所述沉淀分離池連通；
油泵，連接所述離心機(jī)與所述第一熱解塔。 優(yōu)選地，所述高溫供熱系統(tǒng)還包括換熱器和風(fēng)機(jī)，所述換熱器與所述高溫供熱系 統(tǒng)的惰性氣體出口連接，與所述第一熱解塔連接并向所述第一熱解塔供應(yīng)熱量，所述風(fēng)機(jī) 連接所述換熱器與所述第一熱解塔。
(三)有益效果 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，存在明顯的優(yōu)點(diǎn)在于 (1)、利用高溫氣冷堆為高溫?zé)嵩催M(jìn)行油砂熱解煉油，不需要進(jìn)行化石燃料的燃
燒，在經(jīng)濟(jì)成本明顯提高的同時，極大地降低了煉油過程中的二氧化碳排放量。 (2)、利用高溫氣冷堆為高溫?zé)嵩催M(jìn)行油砂熱解煉油，在油砂分離、瀝青類物質(zhì)的
改質(zhì)過程中基本不需要化學(xué)添加劑，環(huán)境污染較小。 (3)、由于采用油砂分離、瀝青改質(zhì)、煉油連續(xù)進(jìn)行的流程，節(jié)省了油砂、合成原油 在運(yùn)輸過程中的大量成本。 (4)、由于采用油砂分離、瀝青改質(zhì)與煉油兩步進(jìn)行的方法，避免了對砂石的直接 高溫加熱，與直接從油砂煉油的方法相比，二氧化碳排放少，產(chǎn)出油和產(chǎn)出氣的質(zhì)量較好。


圖1是利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的裝置實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的利用高溫氣冷堆進(jìn)行油砂煉油的裝置，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明 如下。 實(shí)施例1 參見圖l，本實(shí)施例的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的裝置包括高溫氣冷 堆堆芯1、熱氣混合室2、熱解器3、熱解塔4、螺旋管5、直流螺旋管蒸汽發(fā)生器6、氦風(fēng)機(jī)7、 水泵8、輸送機(jī)9、濕式滾筒10、供氣管11、油砂分離器12、攪拌機(jī)13、沉淀分離池14、離心機(jī) 15、油泵16，分餾塔17、油泵18、電機(jī)19、導(dǎo)料槽20。 輸送機(jī)9將經(jīng)預(yù)處理后的油砂輸送至濕式滾筒10入口處，油砂經(jīng)入口進(jìn)入到濕式 滾筒10中，電機(jī)19通過與濕式滾筒10的外表面的齒輪作用，帶動濕式滾筒10轉(zhuǎn)動，由于 濕式滾筒10的轉(zhuǎn)動，油砂在帶有螺旋槽的濕式滾筒10中緩慢地向出口運(yùn)動；同時，經(jīng)處理 過的水由水泵8輸送到直流螺旋管蒸汽發(fā)生器6的螺旋管中，被流經(jīng)直流螺旋管蒸汽發(fā)生 器6的高溫氦氣加熱成為過熱蒸汽，過熱蒸汽流出螺旋管后通過管道進(jìn)入到位于濕式滾筒 10中心的供汽管11，由供氣管11管壁的孔道噴出，與濕式滾筒10中的油砂在蜂窩狀的濕 式滾筒內(nèi)表面進(jìn)行作用，油砂中瀝青類物質(zhì)與砂分離并發(fā)生改質(zhì)成為合成原油，隨著濕式 滾筒10的轉(zhuǎn)動，砂、水、合成原油以及油砂的混合物在螺旋槽的作用下，向滾筒的出口即沉 淀分離池14的入口運(yùn)動，然后沿沉淀分離池14入口處的導(dǎo)料槽20進(jìn)入到沉淀分離池14， 在攪拌機(jī)13攪拌及浮力作用下，密度較高的砂石沉積于沉淀分離池14底部，并由池底出口 排出，合成原油與水、細(xì)小泥沙混合物由于密度較小，浮于沉淀分離池14混合液的上部；合 成原油、水以及部分細(xì)小泥沙通過沉淀分離池14上部的引流管流入到離心機(jī)15中，通過離 心機(jī)15的離心作用，合成原油與泥沙及水分離，得到合成原油；合成原油由油泵16輸送至 熱解器3的熱解塔4的合成原油入口 ，由該入口進(jìn)入熱解塔4，同時，氦氣在被氦風(fēng)機(jī)7加 壓后，流經(jīng)高溫氣冷堆堆芯1，并經(jīng)高溫氣冷堆堆芯1加熱后，高溫氦氣在熱氣混合室2內(nèi) 混合均勻后，進(jìn)入熱解塔4中的螺旋管5中，通過螺旋管5的管壁傳熱使熱解塔4中的合成 原油發(fā)生熱解成為油氣，油氣通過位于熱解塔4頂部的導(dǎo)氣管進(jìn)入分餾塔17，熱解塔4中 合成原油熱解后所剩下的油渣由熱解塔4底部排渣口排出；油氣進(jìn)入分餾塔17后，由分餾 塔17分餾得到天然氣、烴油等產(chǎn)品，少量渣油與合成原油的混合物由分餾塔17底部流出， 被油泵18再次送回至熱解塔4加工。 在本實(shí)施例中，惰性氣體氦氣在進(jìn)入高溫氣冷堆堆芯1前溫度為200°C 300°C， 壓力為1. 5MPa lOMPa，流經(jīng)高溫氣冷堆堆芯1后被加熱至600°C 80(TC，流入熱解塔4， 將熱解塔4中的合成原油加熱至50(TC 70(TC而使之發(fā)生裂解，氦氣初次降溫后再流經(jīng)直 流螺旋管蒸汽發(fā)生器6，將蒸汽發(fā)生器6中水加熱至200°C 400°C的過熱蒸汽，氦氣在蒸汽 發(fā)生器6中釋放熱量后降溫至200°C 300°C。
實(shí)施例2 參見圖2，本實(shí)施例的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的裝置包括高溫氣冷 堆堆芯1、熱氣混合室2、熱解器3、熱解塔4、螺旋管5、直流螺旋管蒸汽發(fā)生器6、氦風(fēng)機(jī)7、 水泵8、輸送機(jī)9、濕式滾筒10、供氣管11、油砂分離器12、攪拌機(jī)13、沉淀分離池14、離心機(jī) 15、油泵16，分餾塔17、油泵18、電機(jī)19、導(dǎo)料槽20、熱交換器21、風(fēng)機(jī)22。由于氦氣流經(jīng)高 溫氣冷堆堆芯，氦氣中有可能帶有放射性物質(zhì)，為了熱解器3對放射性物質(zhì)的安全等級，本實(shí)施例與實(shí)施例1相比，增加了換熱器21和風(fēng)機(jī)22。 輸送機(jī)9將經(jīng)預(yù)處理后的油砂輸送至濕式滾筒10入口處，油砂經(jīng)入口進(jìn)入到濕式 滾筒10中，電機(jī)19通過與濕式滾筒10的外表面的齒輪作用，帶動濕式滾筒10轉(zhuǎn)動，由于 濕式滾筒10的轉(zhuǎn)動，油砂在內(nèi)表面帶有螺旋槽的濕式滾筒10中緩慢向出口運(yùn)動；同時，經(jīng) 處理過的水由水泵8輸送到直流螺旋管蒸汽發(fā)生器6的螺旋管中，被流經(jīng)直流螺旋管蒸汽 發(fā)生器6的氦氣加熱為過熱蒸汽，過熱蒸汽流出螺旋管后通過管道進(jìn)入到位于濕式滾筒10 中心的供汽管11，由供氣管11管壁的孔道噴出，與濕式滾筒10中的油砂在蜂窩狀的內(nèi)表 面進(jìn)行作用，油砂中瀝青類物質(zhì)與砂分離并發(fā)生改質(zhì)成為合成原油，隨著濕式滾筒10的轉(zhuǎn) 動，砂、水、合成原油以及油砂的混合物在螺旋槽的作用下，向濕式滾筒10的出口即沉淀分 離池14的入口運(yùn)動，然后沿沉淀分離池14入口處的導(dǎo)料槽20進(jìn)入到沉淀分離池14，在攪 拌機(jī)13攪拌及浮力作用下，密度較高的砂石沉積于沉淀分離池14底部，并由池底的出口排 出，合成原油與水、細(xì)小泥沙的混合物由于密度較小，浮于沉淀分離池14中的混合液的上 部；合成原油、水以及部分細(xì)小泥沙通過沉淀分離池14上部的引流管流入到離心機(jī)15，通 過離心機(jī)離心作用，合成原油與泥沙和水分離，得到合成原油；合成原油由油泵16輸送至 熱解器3中的熱解塔4的合成原油入口 ，由該入口進(jìn)入熱解塔4，同時，氦氣在被氦風(fēng)機(jī)7加 壓后，流經(jīng)高溫氣冷堆堆芯1，被高溫氣冷堆堆芯1加熱后，高溫氦氣在熱氣混合室2內(nèi)混合 均勻后，進(jìn)入到熱交換器21中，將熱量傳給熱交換器21另一側(cè)的氮?dú)猓獨(dú)庠陲L(fēng)機(jī)22的驅(qū) 動下，進(jìn)入熱解塔4中的螺旋管5，通過螺旋管5的管壁傳熱使熱解塔4中的合成原油發(fā)生 熱解成為油氣，油氣通過位于熱解塔4頂部的導(dǎo)氣管進(jìn)入分餾塔17，熱解塔4中合成原油熱 解后所剩下的油渣由熱解塔底部排渣口排出；油氣進(jìn)入分餾塔17后，由分餾塔17分餾得到 天然氣、烴油等產(chǎn)品，少量渣油與合成原油的混合物由分餾塔17底部流出，被油泵18再次 送回至熱解塔4加工。 在本實(shí)施例中，惰性氣體氦氣在進(jìn)入高溫氣冷堆堆芯1前溫度為200°C 300°C， 壓力為1. 5MPa 10MPa，流經(jīng)高溫氣冷堆堆芯1后被加壓至700°C 95(TC，流經(jīng)熱交換器 21，將熱交換器21中的氮?dú)饧訜釣?0(TC 80(TC，加熱后的氮?dú)饬鹘?jīng)熱解塔4，將熱解塔4 中的合成原油加熱至500°C 70(TC而發(fā)生裂解；氦氣流經(jīng)熱交換器21而初次降溫后再流 經(jīng)蒸汽發(fā)生器6，將蒸汽發(fā)生器6水側(cè)的水加熱至200°C 400°C的過熱蒸汽，氦氣在蒸汽發(fā) 生器6中釋放熱量后降溫至200°C 300°C。
實(shí)施例3 參見圖3，本實(shí)施例的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的裝置包括高溫氣冷 堆堆芯1、熱氣混合室2、熱解器3、第一熱解塔4、螺旋管5、直流螺旋管蒸汽發(fā)生器6、氦風(fēng) 機(jī)7、水泵8、輸送機(jī)9、第二熱解塔30、螺旋管式供氣管31、油砂分離器12、第一攪拌機(jī)13、 沉淀分離池14、離心機(jī)15、油泵16，分餾塔17、油泵18、第一導(dǎo)料槽19、第二導(dǎo)料槽20、第二 攪拌機(jī)32、泵33。 輸送機(jī)9將經(jīng)預(yù)處理后的油砂輸送至第二熱解塔30入口處，油砂經(jīng)入口處的第一 導(dǎo)料槽19進(jìn)入到第二熱解塔30 ;同時，經(jīng)處理過的水由水泵8輸送到直流螺旋管蒸汽發(fā)生 器6的螺旋管中，被流經(jīng)直流螺旋管蒸汽發(fā)生器6的氦氣加熱成為過熱蒸汽，過熱蒸汽流出 直流螺旋管蒸汽發(fā)生器6后通過管道進(jìn)入到位于第二熱解塔30中的螺旋管式供氣管31，由 螺旋管式供氣管31管壁的孔道噴出，與第二熱解塔30中的油砂在第二熱解塔30中進(jìn)行作用，油砂中瀝青類物質(zhì)與砂分離并發(fā)生改質(zhì)成為合成原油，密度較高的砂石沉積于第二熱 解塔30底部，并由塔底出口排出，合成原油、部分砂、水以及油砂的混合物在第二攪拌機(jī)32 的作用下運(yùn)動到第二熱解塔30上部，在泵33的作用下，通過出口管道向沉淀分離池14的 入口運(yùn)動；合成原油、部分砂、水以及油砂的混合物沿沉淀分離池14入口處的第二導(dǎo)料槽 20進(jìn)入到沉淀分離池14，在攪拌機(jī)13攪拌及浮力作用下，密度較高的砂石及部分油砂沉積 于沉淀分離池14底部，并由池底出口排出至輸送機(jī)9與新鮮油砂混合，合成原油與細(xì)小泥 沙混合物由于密度較小，浮于沉淀分離池14混合液的上部；合成原油、水以及部分細(xì)小泥 沙通過沉淀分離池14上部的引流管流入到離心機(jī)15，通過離心機(jī)離心作用，合成原油與泥 沙和水分離，得到合成原油；合成原油由油泵16的輸送至熱解器3的熱解塔4的合成原油 入口 ，由該入口進(jìn)入熱解塔4，同時，氦氣在被氦風(fēng)機(jī)7加壓后，流經(jīng)高溫氣冷堆堆芯1 ，被高 溫氣冷堆堆芯1加熱后，高溫氦氣在熱氣混合室2內(nèi)混合均勻后，進(jìn)入熱解塔4中的螺旋管 5中，通過螺旋管5的管壁傳熱使熱解塔4中的合成原油發(fā)生熱解成為油氣，油氣通過位于 熱解塔4頂部的導(dǎo)氣管進(jìn)入分餾塔17，熱解塔4中合成原油熱解后所剩下的油渣由熱解塔 4底部排渣口排出；油氣進(jìn)入分餾塔17后，由分餾塔17分餾得到天然氣、烴油等產(chǎn)品，少量 渣油與合成原油的混合物由分餾塔17底部流出，被油泵18再次送回至熱解塔4加工。
在本實(shí)施例中，惰性氣體氦氣在進(jìn)入高溫氣冷堆堆芯1前溫度為200°C 300°C， 壓力為1. 5MPa lOMPa，流經(jīng)高溫氣冷堆堆芯1被加壓至600°C 80(TC后，流入熱解塔4， 將熱解塔4中的合成原油加熱至50(TC 70(TC而使之發(fā)生裂解，氦氣初次降溫后再流經(jīng)直 流螺旋管蒸汽發(fā)生器6，將蒸汽發(fā)生器6中水加熱至200°C 400°C的過熱蒸汽，氦氣在蒸汽 發(fā)生器6中釋放熱量后降溫至200°C 300°C。 以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
9
權(quán)利要求
一種利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法，其特征在于，所述利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法包括三個相對獨(dú)立的流程高溫供熱流程，200℃～300℃惰性氣體經(jīng)氦風(fēng)機(jī)加壓后，流經(jīng)高溫氣冷堆堆芯加熱到600℃～950℃，向蒸汽發(fā)生器供熱后，降溫至200℃～300℃后再被所述氦風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入高溫氣冷堆堆芯；蒸汽供應(yīng)流程，經(jīng)處理的水經(jīng)水泵加壓后，在所述蒸汽發(fā)生器中加熱成為200～400℃的過熱蒸汽或飽和蒸汽，然后所述過熱蒸汽或飽和蒸汽進(jìn)入油砂分離器；煉油流程，將預(yù)處理后的油砂送入油砂分離器與所述過熱蒸汽或飽和蒸汽發(fā)生作用，油砂中瀝青類物質(zhì)與砂分離并初步裂解為合成原油，合成原油類物質(zhì)經(jīng)過離心機(jī)分離提純后，加熱至最高溫度500℃～700℃而裂解為油氣和油渣，油氣通過分餾塔獲得烴油和天然氣等可燃?xì)怏w。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法，其中，所述惰性氣 體為氦氣。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法，其中，在所述高 溫供熱流程中，流經(jīng)所述高溫氣冷堆堆芯加熱后的所述惰性氣體，進(jìn)入所述熱解器并向其 供熱，在所述熱解器中將經(jīng)過所述離心機(jī)提純后的合成石油加熱，然后從所述熱解器流出 的所述惰性氣體流入所述蒸汽發(fā)生器并向所述蒸汽發(fā)生器供熱。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法，其中，在所述高 溫供熱流程中，流經(jīng)所述高溫氣冷堆堆芯加熱后的所述惰性氣體，進(jìn)入換熱器并向其供熱， 然后從所述換熱器流出的惰性氣體流入所述蒸汽發(fā)生器并向其供熱，在所述換熱器中被加 熱的工質(zhì)流入所述熱解器，并在所述熱解器中將經(jīng)過所述離心機(jī)提純后的合成石油加熱， 從所述熱解器流出的工質(zhì)經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入所述換熱器。
5. —種利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法所用的專用設(shè)備，其特征在于，所述 專用設(shè)備包括利用高溫氣冷堆提供高溫?zé)崃康母邷毓嵯到y(tǒng)，包括高溫氣冷堆、氦風(fēng)機(jī)和熱氣混合室；蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，用于利用所述高溫供熱系統(tǒng)提供的高溫?zé)崃慨a(chǎn)生過熱蒸汽或飽和蒸汽；煉油系統(tǒng)，包括用于利用所述蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)提供的過熱蒸汽和飽和蒸汽分離油砂的油 砂分離子系統(tǒng)；用于對所述油砂分離子系統(tǒng)得到的合成原油利用所述高溫供熱系統(tǒng)提供的 高溫?zé)崃窟M(jìn)行熱解的、包括第一熱解塔的熱解子系統(tǒng)以及用于對所述熱解子系統(tǒng)得到的油 氣進(jìn)行分餾的、包括分餾塔的分餾子系統(tǒng)。
6. 如權(quán)利要求5所述的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法所用的專用設(shè)備，其 中，所述蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)包括直流螺旋管蒸汽發(fā)生器。
7. 如權(quán)利要求6所述的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法所用的專用設(shè)備，其 中，所述油砂分離子系統(tǒng)包括輸送機(jī)，用于將預(yù)處理后的油砂輸送至濕式滾筒入口處； 濕式滾筒，具有蜂窩狀內(nèi)表面且設(shè)有螺旋槽；供氣管，位于所述濕式滾筒中心，并與所述蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的過熱蒸汽或飽和蒸汽出口連接，所述供氣管管壁設(shè)有供過熱蒸汽或飽和蒸汽噴出的孔道；沉淀分離池，通過導(dǎo)料槽與所述濕式滾筒的出口連通，所述沉淀分離池底部設(shè)有池底 出口 ；攪拌機(jī)，位于所述沉淀分離池中；離心機(jī)，通過位于所述沉淀分離池上部的引流管與所述沉淀分離池連通； 油泵，通過導(dǎo)管連接所述離心機(jī)與所述第一熱解塔。
8. 如權(quán)利要求5或6所述的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法所用的專用設(shè) 備，其中，所述油砂分離子系統(tǒng)包括輸送機(jī)，用于將預(yù)處理后的油砂經(jīng)由第一導(dǎo)料槽輸送至第二熱解塔入口處； 第二熱解塔，其底部設(shè)有塔底出口 ；第二攪拌機(jī)位于所述第二熱解塔中；螺旋管式供氣管，位于所述第二熱解塔中，并與所述蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的過熱蒸汽或飽和 蒸汽出口連接，所述螺旋管式供氣管管壁設(shè)有供過熱蒸汽或飽和蒸汽噴出的孔道； 沉淀分離池，其底部設(shè)有池底出口 ；泵，設(shè)置在所述第二熱解塔與沉淀分離池之間，通過第二導(dǎo)料槽連接所述第二熱解塔 與所述沉淀分離池；攪拌機(jī)，位于所述沉淀分離池中；離心機(jī)，通過位于所述沉淀分離池上部的引流管與所述沉淀分離池連通； 油泵，連接所述離心機(jī)與所述第一熱解塔。
9. 如權(quán)利要求5、6或7所述的利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法所用的專用設(shè) 備，其中，所述高溫供熱系統(tǒng)還包括換熱器和風(fēng)機(jī)，所述換熱器與所述高溫供熱系統(tǒng)的惰性 氣體出口連接，與所述第一熱解塔連接并向所述第一熱解塔供應(yīng)熱量，所述風(fēng)機(jī)連接所述 換熱器與所述第一熱解塔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用高溫氣冷反應(yīng)堆進(jìn)行油砂煉油的方法及其專用設(shè)備。該方法利用高溫氣冷核反應(yīng)堆的核反應(yīng)所提供的熱能，對油砂進(jìn)行熱解提取烴油和可燃?xì)怏w，包括三個相對獨(dú)立的流程高溫供熱流程，200℃～300℃惰性氣體流經(jīng)高溫氣冷堆堆芯被加熱到600℃～950℃，向熱解器和蒸汽發(fā)生器供熱后，再進(jìn)入高溫氣冷堆堆芯；過熱蒸汽供應(yīng)流程，經(jīng)處理的水被蒸汽發(fā)生器加熱成為200～400℃的蒸汽后流入油砂分離器；煉油流程，將處理后的油砂送入油砂分離器與蒸汽發(fā)生作用，油砂中瀝青類物質(zhì)與砂分離并發(fā)生改質(zhì)成為合成原油，對合成原油、水、細(xì)小砂石的混和物質(zhì)進(jìn)行分離，將得到的合成原油物質(zhì)加熱至最高溫度500℃～700℃而裂解為油氣和油渣，油氣通過分餾塔分餾獲得烴油和天然氣等可燃?xì)怏w。
文檔編號C10B53/06GK101775309SQ20101011583
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月1日
發(fā)明者吳宗鑫, 周楊平, 張作義, 李富, 馬遠(yuǎn)樂 申請人:清華大學(xué)