專利名稱：油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收裝置與方法
油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收裝置與方法技術領域
本發(fā)明屬于石油化工與環(huán)保領域，進一步涉及一種油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁 巖油回收裝置，具體地說，涉及一種在油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段進行頁巖油提取和凈化 處理的裝置，以及通過該裝置所實施的方法。
背景技術：
油頁巖也稱油母頁巖，是可燃礦產之一。現在公認所有的可燃礦產包括煤、石 油、天然氣等都由有機物組成，堆積的植物和動物殘骸是可燃性礦產的重要來源。油頁 巖由有機物質和無機物質組成，其無機物質常見的有石英、粘土、碳酸鹽等，有時還含 有銅、鎳、鈷、鉬、鈦、釩等的化合物。油頁巖有機物質可分為兩類一類為油母，是 其主要成分，分析無素組成主要為C，H，N，S，O等；另一類為浙青，其含量一般在左右。一般認為油母是一種具有三維結構的大分子聚合物的混合物。油母中的碳主 要以脂族及環(huán)烷結構存在，也有部分芳香族。所以只要能把油頁巖中油母提煉出來，就 可得到類似石油原油，也即頁巖原油。油母中的氮在熱加工時，大部分可轉化成氨。油 頁巖一般含油率4 20%，最高可達30%，發(fā)熱量4.18 16.75X106焦耳/千克。
油頁巖遍布世界各地，其資源分布并不均衡，油頁巖儲量在某些國家，如美 國、愛沙尼亞、俄羅斯等已經作了較為詳細普查，但在很多國家油頁巖儲量尚未經詳細 普查，只是粗略估計。我國是油頁巖資源十分豐富的國家.目前已探明和預測油頁巖總 儲量約5000億噸，居世界第四位。若以每33噸至35噸油頁巖生產1噸頁巖油計算，可 生產約200億噸頁巖油.這接近我國目前為止累計探明的天然石油儲量的總和。我國近 20個省區(qū)都發(fā)現有這種礦藏，其中吉林探明可采貯量174億噸，居全國第一，廣東茂名 可采貯量51億噸，居全國第二位。
撫順式干餾爐，又名撫順內熱式干餾爐，簡稱撫順式爐。撫順油頁巖為非粘結 性貧礦，有機質含量低，一般為15%，含油率平均6%左右，灰分高。一般說，使用這 種低品位油頁巖進行工業(yè)化干餾和氣化是較困難的。但是干餾段下部連接有氣化段的撫 順式干餾爐，由于從爐底通入含有飽和水蒸氣的冷卻(主風)與頁巖半焦氣化，利用頁巖 半焦中的固定碳在氣化段進行氣化燃燒反應而供給了很多熱量。計每噸頁巖半焦在氣化 段所產生的氣體約300Nm3，它與主風中的蒸汽和灰皿蒸發(fā)共同作為熱載體，將氣化反應 過程中的顯熱帶至干餾段中，進行油頁巖的干餾。干餾后的頁巖半焦，又在500°C較高的 溫度中落入氣化段進行氧化與還原反應而供熱。
頁巖半焦在氣化段經過氧化和還原反應后，成為頁巖灰與通入的主風及蒸汽換 熱?；厥樟隧搸r灰的顯熱。但是，僅由氣化段氣所帶的顯熱作為油頁巖干燥、加熱和干 餾的熱源尚不夠用，故必須有爐外供給熱循環(huán)氣，以補足熱量。發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，克服現有技術中存在的問題，提供一種油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收裝置，以及采用此裝置的頁巖油回收方法，本裝置及方 法采用冷卻塔水洗工藝提取循環(huán)瓦斯中夾帶的頁巖油氣，隨后油水混合物進入冷卻塔脫 水器脫除其中的水分，凈化后的頁巖油和后續(xù)電捕塔收集的頁巖油進入油水分離罐進一 步脫水，最后作為成品油出裝置，而脫除的循環(huán)水返回冷卻塔繼續(xù)洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯。
為了解決上述問題本發(fā)明的技術方案是這樣的
油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收裝置，包括一連接循環(huán)瓦斯的冷卻塔，冷 卻塔用于洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯；
冷卻塔連接一冷卻塔脫水器，冷卻塔脫水器用于脫除從冷卻塔出來的油水混合 中的水分；
冷卻塔上部連接一油水分離罐，油水分離罐用于進一步提純用冷卻塔脫水器出 來的頁巖油；油水分離罐直接連接頁巖油的成品油出油裝置；
冷卻塔上部還連接一電捕塔，電捕塔采用靜電捕集從冷卻塔出來的循環(huán)瓦斯中 的頁巖油，電捕塔連接前述的油水分離罐。
冷卻塔和冷卻塔脫水器之間還串聯(lián)一用于增加管路壓力的冷卻塔底泵。
冷卻塔脫水器底部接入循環(huán)水管路，循環(huán)水管路另一端連接冷卻塔上端，冷卻 塔、冷卻塔底泵、冷卻塔脫水器構成循環(huán)水的回路。
油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收方法，
先采用冷卻塔水洗工藝提取循環(huán)瓦斯中夾帶的頁巖油氣；
隨后冷卻塔中出來的油水混合物進入冷卻塔脫水器脫除其中的水分，同時采用 電捕塔收集從冷卻塔中出來的循環(huán)瓦斯中的頁巖油；
從冷卻塔脫水器中出來的頁巖油和從電捕塔收集的頁巖油進入油水分離罐進一 步脫水，最后作為成品油導出。
在冷卻塔脫水器中脫除的循環(huán)水通過管路返回冷卻塔繼續(xù)洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯。
有益效果，油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段內采用水洗捕油和靜電捕油組合工藝回收 循環(huán)瓦斯中夾帶的頁巖油氣，水洗頁巖油氣后生成油水混合物，因此脫除油水混合物中 的水分成為重中之重。如果在冷卻塔的出口處增設冷卻塔脫水器，可以有效地脫除油水 混合物中所含的水分，脫除的水分返回冷卻塔繼續(xù)洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯，而凈化后的的 頁巖油和電捕塔收集的頁巖油進入油水分離罐進一步脫水，最后作為成品油出裝置，這 樣既降低了新鮮水耗，又制備出高純度的頁巖油，避免油氣對管道的腐蝕，節(jié)能減排效 果顯著，技術經濟效益明顯。


下面結合附圖和具體實施方式
來詳細說明本發(fā)明；
圖1為本發(fā)明所述的油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收流程圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
本裝置的主體設備為冷卻塔，冷卻塔采用瀑布式塔，塔內設有傘形和環(huán)形折流 板8 10對。塔內的傳熱是依靠水流在折流板上濺開所形成的水幕和水滴與氣流充分接 觸而進行。由于冷卻水量大，塔內氣液接觸較好，故很少發(fā)現短路現象，其冷卻效率較 高，容積傳熱系數為33500 M400kJ/(m3 · h · °C )。循環(huán)瓦斯經空氣塔后，由瓦斯 排送機排送至冷卻塔，由40°C左右的循環(huán)水淋洗冷卻，使循環(huán)瓦斯冷卻至42°C左右。循 環(huán)水從冷卻塔塔頂進入冷卻塔，以冷卻循環(huán)瓦斯并回收循環(huán)瓦斯所攜帶的部分熱量，同 時利用冷卻循環(huán)瓦斯脫除了循環(huán)瓦斯中夾帶的頁巖油氣。
從冷卻塔循環(huán)瓦斯出口流出的循環(huán)瓦斯進入電捕塔，在高壓直流電場作用下， 將循環(huán)瓦斯中殘留的頁巖油氣脫除。從冷卻塔塔底出口流出的油水混合物在冷卻塔底泵 的加壓下進入冷卻塔脫水器，利用空氣塔脫水器提純頁巖油，凈化后的頁巖油和電捕塔 回收的頁巖油進入油水分離罐進一步脫水，最后作為成品油出裝置，而脫除的循環(huán)水返 回冷卻塔繼續(xù)洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯。冷卻塔脫水器可選用旋流脫水器等各類高效脫水設 備。
參看圖1
油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收裝置，主要為設置于空氣塔和電捕塔5之 間的冷卻塔1，用于洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯；與所述冷卻塔循環(huán)瓦斯出口相連的電捕塔5， 用于靜電捕集頁巖油氣；與所述冷卻塔1塔底出口相連的冷卻塔底泵2，用于增加油水混 合物的壓力；與所述冷卻塔底泵2出口相連的冷卻塔脫水器3，用于脫除油水混合物中的 水分；設置于冷卻塔脫水器之后的油水分離罐4，用于進一步提純頁巖油。
冷卻塔1，冷卻塔底泵2，冷卻塔脫水器3與油水分離罐4組成串聯(lián)布置，共同 回收頁巖油。冷卻塔1，冷卻塔底泵2與冷卻塔脫水器3組成相對封閉的循環(huán)回路，使循 環(huán)水得到循環(huán)利用。冷卻塔脫水器3可選用旋流脫水器等各類高效脫水設備。
油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收方法，該方法包括先采用冷卻塔1水洗 工藝提取循環(huán)瓦斯中夾帶的頁巖油氣，隨后油水混合物進入冷卻塔脫水器3脫除其中的 水分，凈化后的頁巖油和后續(xù)電捕塔5收集的頁巖油進入油水分離罐4進一步脫水，最后 作為成品油出裝置，而脫除的循環(huán)水返回冷卻塔1繼續(xù)洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯。
采用水洗捕油和靜電捕油組合工藝高效回收循環(huán)瓦斯中夾帶的頁巖油氣，回收 率達到99.9%。
冷卻塔脫水器3作為預分離裝置，初步脫除油水混合物中的水分，減輕了油水 分離罐4的工作負荷，延長了整套裝置的運轉周期。
經冷卻塔脫水器3凈化處理后，油水混合物的含水量低于10%。
冷卻塔脫水器3脫除的循環(huán)水返回冷卻塔繼續(xù)洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯，降低了新 鮮水耗，節(jié)能效果十分顯著。
循環(huán)瓦斯經循環(huán)冷卻水洗滌冷卻后，溫度從87.3°C降為38°C，而循環(huán)水的溫度 則從38°C升為62.5°C。
本方案選用旋流脫水器來脫除油水混合物中的水分，下表為旋流脫水器的進口 液體(油水混合物)、溢流液體(頁巖油)和底流液體(循環(huán)水)的物性參數
權利要求
1.油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收裝置，其特征在于，包括一連接循環(huán)瓦斯的 冷卻塔，冷卻塔用于洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯；冷卻塔連接一冷卻塔脫水器，冷卻塔脫水器用于脫除從冷卻塔出來的油水混合中的 水分；冷卻塔上部連接一油水分離罐，油水分離罐用于進一步提純用冷卻塔脫水器出來的 頁巖油；油水分離罐直接連接頁巖油的成品油出油裝置；冷卻塔上部還連接一電捕塔，電捕塔采用靜電捕集從冷卻塔出來的循環(huán)瓦斯中的頁 巖油，電捕塔連接前述的油水分離罐。
2.根據權利要求1所述的油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收裝置，其特征在于，冷 卻塔和冷卻塔脫水器之間還串聯(lián)一用于增加管路壓力的冷卻塔底泵。
3.根據權利要求1所述的油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收裝置，其特征在于，冷 卻塔脫水器底部接入循環(huán)水管路，循環(huán)水管路另一端連接冷卻塔上端，冷卻塔、冷卻塔 底泵、冷卻塔脫水器構成循環(huán)水的回路。
4.油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收方法，其特征在于，先采用冷卻塔水洗工藝提取循環(huán)瓦斯中夾帶的頁巖油氣；隨后冷卻塔中出來的油水混合物進入冷卻塔脫水器脫除其中的水分，同時采用電捕 塔收集從冷卻塔中出來的循環(huán)瓦斯中的頁巖油；從冷卻塔脫水器中出來的頁巖油和從電捕塔收集的頁巖油進入油水分離罐進一步脫 水，最后作為成品油導出。
5.根據權利要求4所述的油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收方法，其特征在于，在 冷卻塔脫水器中脫除的循環(huán)水通過管路返回冷卻塔繼續(xù)洗滌和冷卻循環(huán)瓦斯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油頁巖干餾系統(tǒng)冷卻塔段頁巖油回收裝置及方法，主要是先采用冷卻塔水洗工藝提取循環(huán)瓦斯中夾帶的頁巖油氣，隨后油水混合物進入冷卻塔脫水器脫除其中的水分，凈化后的頁巖油和后續(xù)電捕塔回收的頁巖油進入油水分離罐進一步脫水，最后作為成品油出裝置。本裝置及方法工藝設備先進，連續(xù)運轉周期長，體積小，故障率低，能有效提取循環(huán)瓦斯中夾帶的頁巖油氣，制備出高純度的頁巖油，避免油氣對管道的腐蝕，節(jié)能減排效果顯著，技術經濟效益明顯。
文檔編號C10G5/00GK102021003SQ20101058803
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權日2010年12月14日
發(fā)明者星大松, 汪華林, 沈其松, 王劍剛, 趙大, 韓放, 高健, 鮑明福 申請人:上海華暢環(huán)保設備發(fā)展有限公司, 撫順礦業(yè)集團有限責任公司工程技術研究中心