CN106833713A - 油页岩或油砂下行循环床毫秒热解提炼装置 - Google Patents

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乔英云
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张金弘
田斌
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
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Abstract

本发明提供油页岩或油砂下行循环床毫秒热解提炼装置，将油页岩或油砂入口设置在烟气提升管下部，烟气提升管顶部设置气固二级分离器，一级分离器固体出口与下行热解反应器顶部连通；二级分离器烟气出口直接外排，固体出口与烧焦提升管底部相连；烧焦提升管底部设置气体分布器和进气管，顶部设置惯性气固分离器通过高温热灰返料控制器与下行热解反应器顶部连通，另设固体出口与流化态外取热器连通，冷却灰出口和热灰二级分离器与冷却料仓连通，气体出口通过废热锅炉和引风机与烟气提升管底部连通；下行热解反应器底部设置油气分离器，固体出口与烧焦提升管底部连通，气相出口与油气分馏塔相连，分馏塔从上到下设置热解干气、汽油、柴油和重油出口。

Description

油页岩或油砂下行循环床毫秒热解提炼装置
1.技术领域
本发明提供油页岩或油砂下行循环床毫秒热解提炼装置，属于石油加工领域。
2.背景技术
油页岩属于非常规油气资源，以资源丰富和开发利用的可行性而被列为21世纪非常重要的接替能源。我国油页岩资源丰富，技术可采资源量约2400亿吨，理论上可回收干馏油约100亿吨；中国油砂油地质资源量为59.7亿吨，可采资源量22.58亿吨，理论上可回收干馏油约10亿吨，产业化潜力巨大。
目前，世界上许多国家都对油页岩/油砂干馏方法进行了研究，有的已形成工业化生产规模。油页岩干馏工艺按加热方式可分为外热式和内热式两类：外热式热效率低，油页岩加热不均，挥发产物的二次分解严重，焦油产量低，装置难以大型化，因此这类技术一般只用于实验室，大型工业化油页岩热解过程很难实现；内热式工艺利用气体热载体或固体热载体把热量直接传递给油页岩，使油页岩发生热解反应，克服了外热式的缺点，具有热质传递速度快、加热均匀、挥发份二次分解少，焦油产量高，装置易于大型化等优势。
内热式工艺包括气体热载体热解工艺和固体热载体热解工艺，其中：气体热载体热解工艺通常是将燃料燃烧的烟气引入热解室，代表性的有美国的COED工艺、ENCOAL工艺和波兰的双沸腾床工艺等。固体热载体热解工艺则利用高温半焦或其他的高温固体物料与油页岩在热解室内混合，利用热载体的显热将油页岩热解。与气体热载体热解工艺相比，固体热载体热解避免了油页岩热解析出的挥发产物被烟气稀释，同时降低了冷却***的负荷，工艺优势明显。但现有油页岩固体热载体快速热解技术存在油中带灰、机械运动部件高温磨损、装置放大效应以及设备长周期稳定运行等难题，成为制约油页岩快速热解的技术瓶颈，急需依据油页岩热解反应特性开发能够消除油中带灰、热传递好、能量利用合理的油页岩热解液化技术和设备。
本发明人发明了油页岩/油砂下行循环流化床热解液化工艺，通过将热灰分级分离，大中颗粒热灰通过下行热解反应器热解、微小颗粒热灰外排，从源头上消除热灰造成的油中带灰难题。但油页岩/油砂颗粒干燥后未分级分离,其中的细小颗粒还会从源头上产生油中带灰现象。另外由于油页岩/油砂热解提炼会产生约90％左右的灰渣，必须大量外排，原专利中仅靠排放细热灰远远不够，还需要大量排放大中颗粒热灰，而这一部分热灰中残炭值又太高，必须考虑合理利用，这些均成为油页岩/油砂下行循环流化床热解液化工艺工业化的瓶颈。
3.发明内容
本发明的目的就是为了克服现有油页岩/油砂热解液化技术存在的不足而提出的一种油页岩或油砂下行循环流化床毫秒热解提炼装置，既彻底解决了油页岩/油砂流化床热解提质的油中带灰难题，又合理利用热解外排灰和热能，还得到了高附加值的不同焦油馏分和燃气。
本发明的技术方案：
本发明的目的是通过将油页岩或油砂原料颗粒和热灰实现分级分离，部分大中颗粒热灰和原料通过下行热解反应器热解、细原料颗粒直接送入提升管烧焦，部分大中颗粒热灰再次空气烧焦回收热量和细热灰一起直接外排，从源头上消除油中带灰和热灰利用难题的难题。其特征是将油页岩或油砂入口设置在烟气提升管下部，烟气提升管顶部设置气固二级分离器，一级分离器固体出口通过上部料仓和进料器与下行热解反应器顶部连通；二级分离器烟气出口直接外排，固体出口通过半焦返料器与烧焦提升管底部相连；烧焦提升管底部设置气体分布器和进气管，顶部设置惯性气固分离器通过高温热灰返料控制器与下行热解反应器顶部连通，惯性气固分离器另设一个固体出口与流化态外取热器连通，冷却灰出口与冷却料仓连通；热灰二级分离器的固体出口也与冷却料仓连通，气体出口通过废热锅炉和引风机与烟气提升管底部连通；下行热解反应器底部设置油气气固分离器，固体出口通过半焦返料阀与烧焦提升管底部连通，气相出口与油气分馏塔相连，分馏塔从上到下设置热解干气出口、汽油出口、柴油出口、重油出口。
烧焦提升管反应温度为850℃-1200℃。
高温热灰与油页岩/油砂粉的混合比例为2-8：1。
下行热解反应器出口反应温度为450℃-600℃。
外取热器是利用空气将850℃-1200℃的大中颗粒半焦在流化态外取热器中燃烧和换热生产高压蒸汽，热灰和空气经大颗粒热灰分离器回收固体颗粒；加热后的空气通过进水预热器预热流化态外取热器进水，冷却到300℃以下，利用循环风机送入流化态外取热器底部。
本发明将实施例来详细叙述本发明的特点。
4.附图说明
附图1为本发明的工艺示意图。附图1的图面设明如下：
1、烧焦提升管 2、气体分布器 3、进气管 4、惯性气固分离器 5、高温热灰返料控制器 6、热灰二级气固分离器 7、热灰冷却料仓 8、下行热解反应器 9、油气气固分离器10、油气分馏塔11、煤焦重油出口 12、柴油出口 13、汽油出口 14、引风机 15、烟气提升管16、烟气一级气固分离器 17、上部料仓 18、旋转进料器 19、烟气二级气固分离器 20、烟气出口 21、油页岩或油砂入口 22、干气出口 23、半焦返料阀 24、流化态外取热器 25、大颗粒热灰分离器 26、进水预热器 27、循环风机 28、废热锅炉。
下面结合附图和实施例来详述本发明的工艺特点。
5.具体实施方式
实施例1，将大量小于6mm的油页岩或油砂粉经油页岩或油砂入口21进入烟气提升管15干燥和提升，油页岩或油砂颗粒被烟气一级气固分离器16和烟气二级气固分离器(19)分级分离，烟气从烟气出口20外排，细颗粒油页岩或油砂通过半焦返料阀23进入烧焦提升管1，大中颗粒油页岩或油砂经旋转进料器18在下行热解反应器8顶端与通过高温热灰返料阀5下落的高温循环热灰迅速实现快速混合升温与毫秒热解，在下行热解反应器8立管下部油气与半焦和热灰在油气气固分离器9作用下快速分离；热解油气经分馏塔10获得汽油13、柴油12、重油11和热解干气22，半焦和热灰通过空气输送的半焦返料阀23进入烧焦提升管1与进气管3和气体分布器2来的空气混合、燃烧加热；加热后的高温热灰经惯性气固分离器4和热灰二级气固分离器6与烟气分离后，烟气经过废热锅炉28后被引风机14引到烟气提升管15底部提升和干燥从油页岩或油砂入口21加入的小于6mm的油页岩或油砂，部分大中颗粒热灰进入下行热解反应器8顶部作为高温循环灰，实现热灰循环供热，部分大中颗粒半焦流入流化态外取热器24空气燃烧取热降温，和降温后大中颗粒热灰和热灰二级气固分离器6的细热灰进入冷却料仓7后外排综合利用。
烧焦提升管1反应温度为850℃-1200℃。
高温半焦与大中颗粒低阶煤的混合比例为2-8：1。
下行热解反应器8出口反应温度为450℃-600℃。
热灰流化态外取热器24是利用空气将850℃-1200℃的大中颗粒半焦在流化态外取热器24中燃烧和换热生产高压蒸汽，热灰和空气经大颗粒热灰分离器25回收固体颗粒；加热后的空气通过进水预热器26预热外取热器进水，冷却到300℃以下，利用循环风机27送入流化态外取热器24底部。
本发明所提供的油页岩或油砂下行循环床毫秒热解提炼装置，通过将油页岩或油砂和热灰分级分离，部分大中颗粒热灰和原料通过下行热解反应器热解、细原料颗粒直接送入提升管烧焦，部分大中颗粒热灰回收热量和细热灰一起直接外排，从源头上彻底消除油中带灰和热灰利用难题的难题，焦油收率为理论出油率的90％-110％，油中杂质含量小于0.1％，热量利用合理，避免了油页岩或油砂热解灰渣的二次污染。

Claims (4)

1.油页岩或油砂下行循环床毫秒热解提炼装置，其特征是将油页岩或油砂入口设置在烟气提升管下部，烟气提升管顶部设置气固二级分离器，一级分离器固体出口通过上部料仓和进料器与下行热解反应器顶部连通；二级分离器烟气出口直接外排，固体出口通过半焦返料器与烧焦提升管底部相连；烧焦提升管底部设置气体分布器和进气管，顶部设置惯性气固分离器通过高温热灰返料控制器与下行热解反应器顶部连通，惯性气固分离器另设一个固体出口与流化态外取热器连通，冷却灰出口与冷却料仓连通；热灰二级分离器的固体出口也与冷却料仓连通，气体出口通过废热锅炉和引风机与烟气提升管底部连通；下行热解反应器底部设置油气气固分离器，固体出口通过半焦返料阀与烧焦提升管底部连通，气相出口与油气分馏塔相连，分馏塔从上到下设置热解干气出口、汽油出口、柴油出口、重油出口。
2.根据权利要求1所述的油页岩或油砂下行循环床毫秒热解提炼装置，其特征在于烧焦提升管反应温度为850℃-1200℃，高温热灰与大中颗粒油页岩或油砂的混合比例为2-8：1。
3.根据权利要求1所述的油页岩或油砂下行循环床毫秒热解提炼装置，其特征在于下行热解反应器出口反应温度为450℃-600℃。
4.根据权利要求1所述的油页岩或油砂下行循环床毫秒热解提炼装置，其特征在于外取热器是利用空气将850℃-1200℃的大中颗粒半焦在流化态外取热器中燃烧和换热生产高压蒸汽，空气经大颗粒热灰分离器回收固体热灰颗粒后通过进水预热器预热流化态外取热器进水，冷却到300℃以下，利用循环风机送入流化态外取热器底部。
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