国内外油页岩干馏技术与设备

国内外油页岩干馏技术与设备Ξ
刘建昌,陈金霞
(内蒙古伊泰集团)
摘　要:随着国际能源的日益趋紧,国际油价的不断飙升,油页岩作为一种非常规能源且储量巨大,是石油资源的有益补充和替代,因此目前世界各国对油页岩的开发和利用高度重视,本文介绍了国内外的几种干馏技术和设备,通过工艺的比对,提出建议使用的工艺和设备。

关键词:油页岩;干馏;半焦;固体热载体;气体热载体
世界上美国、俄罗斯、爱沙尼亚、中国、巴西、澳大利亚等国家对油页岩的利用进行过长期的研发工作,开发出多种多样的干馏工艺,从供热方法来分有两类,以气体为热载体的气体热载体工艺和以固体为热载体的固体热载体工艺,以气体为热载体的有抚顺式干馏炉、桦甸茂名气燃式方型炉、爱沙尼亚的基维特干馏炉、巴西的Petro six干馏炉、美国帕拉厚干馏炉等,使用固体做热载体的干馏炉有爱沙尼亚的Galo ter干馏炉、美国的To sco---‖干馏炉、加拿大和澳大利亚的A T P干馏炉等,炉型很多,但很多没有投入工业化生产。

1　国内主要干馏技术
111　抚顺式干馏炉的干馏技术
抚顺式干馏炉是一种直立的烟气内热式干馏炉,属于气体热载体法(块状油页岩加工技术)油页岩经破碎后,将12mm～75mm粒度油页岩运至下料口入干馏炉,在干馏炉的干馏段中进行干燥预热及干馏,页岩经干馏生成的半焦进入气化段(气体发生段),底部通入主风进行气化和燃烧反应,生成煤气进入混合室与中部通入的热循环煤气混合进入干馏段作为干馏热源,半焦经过燃烧气化后,生成页岩灰渣,经过水盆冷却后外排。

抚顺炉干馏技术具有内热式炉传热速度快和热效率高的优点,同时还具有如下特点:①、能处理低品位贫矿油页岩,应用粒经范围广。

油页岩含油率在
4.7%以上的均能处理,粒度范围为12mm—75mm。

②能利用固定碳。

抚顺炉在同一炉内同时进行干馏和气化两种作业,使干馏段有充足的干馏热量,页岩半焦固定碳利用率可达65%。

并能以其自产煤气补充干馏所需热量。

③、产品产率较高我国几种油页岩,经过抚顺炉干馏后,油收率可达75%—85%,最高可达90%,氨产率也较高。

同时干馏和气化所产的煤气量较多,除干馏炉自用外,还能剩余200标米3 吨油页岩左右,。

④结构简单,维修方便。

抚顺式干馏炉炉型结构较简单,炉内仅有拱台和混合室,其余均为直筒,故维修较方便,且主要传动设备均较简单,使用周期长,故障少。

⑤操作容易,能长期运转。

由于流程简单,操作参数少,故操作容易掌握单炉开工周期一般可达六个月以上,单元生产周期可达一年以上。

112　桦甸茂名气燃式方型炉干馏技术
气燃式方型炉是由加料设备、炉体和排灰设备三部分构成,气燃式方型炉是采用煤气燃烧供热以干馏油页岩的一种内热式低温干馏炉。

他由均匀混合的煤气和空气在高温的页岩办焦层中进行燃烧与还原反应,由反应所产生的高温气体热载体供给油页岩干馏所需的热量。

气燃供热方式,使炉内有充足的热量和较厚的高温层,从而保证油页岩能较充分地干馏。

气燃式方型炉的优点:①布气、布料均匀,②等温层平稳,③油收率较高,④结构简单。

气燃式方型炉干馏技术缺点是:干馏炉出口的煤气量大,冷凝回收系统的设备庞大,且由于气燃供热,降低了煤气热值而不利于使用,并稀释了煤气中副产品的浓度,不利于回收。

113　大工新法干馏技术
大工新法干馏也是利用自身灰渣做热载体的固体热载体干馏法,将预热到150—200度的页岩和3—5倍的的650℃的热载体一起进入混合器,页岩被迅速加热到490℃开始干馏反应,接着落入反应器,在反应器中完成干馏过程。

2　国外干馏技术简介
211　巴西Petro six(石油—6)干馏炉
巴西国家石油公司开发了油页岩制油Petro six 干馏技术,该技术属于气体热载体法。

此法从二十世纪五十年代开始小型实验研究,1972年一个半商业化的工厂在巴西投入运转。

其干馏炉直径为5.5米,
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　2007年第12期 内蒙古石油化工Ξ收稿日期:2007-09-15
单炉油页岩处理能力为2200吨 日,加工块经6. 4mm—76mm,采油率为90%。

1982年开始建立一个商业性的页岩油生产装置,其干馏炉直径为11米,每日可加工处理油页岩6000吨,该炉型一直应用至今。

Petro six干馏技术属于成熟技术。

缺点是不能利用小颗粒油页岩,且页岩半焦中的固定碳没有利用。

212　美国To sco- 干馏技术
美国To sco- 干馏技术,属于固体热载体法,它是使用转筒式干馏炉,用瓷球作为加热载体的一种干馏技术,能加工页岩的快经为12.7mm,油页岩通过干燥并预热后,与来自加热器的680℃的瓷球同时进入到转筒干馏炉,随着干馏炉的转动,页岩与瓷球混合,接触传热,油页岩被加热升温到480—500℃进行干馏,热解产物经分离器,除去夹带的固体,利用本身较高温度进分馏塔,分离出煤气、石脑油、馏分油等不同组分。

To sco- 干馏技术采油率虽然能达到95%以上,但缺点是没有利用页岩半焦中的固定碳,需烧掉一部分煤气及燃料油,且设备复杂,投资高,瓷球链式输送机等设备在高温下运转.维修费用也很高。

213　德国L R干馏技术
L R干馏技术是德国的L u rgi和R uh rgas两家公司联合开发的一种多用途干馏工艺,采用干馏灰为热载体,属固体热载体法。

L R干馏技术是一个以固体颗粒(煤半焦、油页岩灰渣或者沙子)作干馏热载体为基本特点的系统,他们的核心部分是固体热载体循环系统,其中包括:加热提升管、热载体收集槽、螺旋式混合器、干馏反应器、干馏产生的气体产物经旋风式除尘器的冷凝回收系统。

L R干馏技术的优点:①采油率高,②能耗教低,③设备结构较简单,存在的问题:反应除尘较差,粉尘带入回收系统教多。

214　澳大利亚A T P干馏技术
A T P(A lberta-T aciuk p rocesso r)干馏技术的基本思想是来自与矿物加工的回转炉(窑)技术。

它是一个放置的旋转容器,直径为8.2米,长62.5米,由:燃烧段、干馏段、预热段和冷却段四个部分组成。

破碎后的小于8mm的油页岩进入由五根等距排列的大管子,由燃烧后750度的页岩灰和烟气在管外间接加热,预热到250℃,进入干馏段(比外筒较小的密闭内筒),和燃烧后的750℃高温页岩灰混合,页岩被快速升温干馏,干馏后的半焦进入燃烧器,通入空气在750℃下燃烧,一部分高温页岩灰返回干馏段作固体热载体,另外的页岩灰及烟气沿筒壁流向预热段,最后分别排出炉外,页岩灰增湿后送回矿山,烟气则和预热段排出的气体一起经洗涤塔送烟囱高温燃烧后排放。

A T P干馏技术存在的问题:设备庞大、结构复杂、动力消耗大、维修费高,采油率平均在75%—80%。

215　爱沙尼亚基维特(K iviter)和Galo ter干馏技术K iviter技术属于气体热载体法。

基维特干馏炉为直立圆筒型气燃式干馏炉,炉上部为三个同心圆筒,中心圆筒是热循环瓦斯分配室,中间一层为环形油页岩层,而两边为百叶窗结构,最外层是干馏油、气的收集室。

热循环瓦斯进入中心分配室,经百叶窗横向流过页岩料层,实现薄层快速干燥。

炉中部外侧有环行燃烧室,通入干馏煤气及空气,补充热量。

炉下部通入冷却瓦斯,降低页岩半焦温度,回收半焦显热。

页岩半焦则落入底部水盆,排出炉外。

油气从炉上部侧面抽出,经洗涤塔,冷却塔回收页岩油,瓦斯经排送机送入瓦斯管网,供各处使用。

Galo ter固体热载体干馏炉是水平圆筒回转式干馏炉,加工页岩粒径<25mm,用页岩灰作固体热载体,油页岩经过预热后和高温页岩灰混合进入干馏炉,在500℃下进行干馏,停留约30分钟,干馏后的页岩半焦和页岩灰进入气流式燃烧炉,以空气作流化剂,油页岩半焦燃烧成700—800℃的页岩灰,在旋风分离器内页岩灰与烟气分离,烟气经废热锅炉后再去气流式原料页岩干燥器,干燥后的页岩与高温炉灰混合进干馏炉干馏,页岩灰循环使用,出干馏炉的油气经分段冷凝可得重油、轻油、汽油馏份及高热值煤气。

K iviter技术的缺点:①不能利用小颗粒页岩。

②页岩半焦中的固定碳没有利用。

而Galo ter技术存在机械运转、油气除尘及烟气除尘等问题,另外还存在运转率不高、重油所占比例大等缺点。

3　结论
油页岩生产页岩油工艺简单,国内外油页岩干馏技术和工艺也很多,技术属成熟技术,特别是抚顺炉工艺,通过近70年的生产,不断改进,不断完善,在处理低品位油页岩方面,是一种较为理想的工艺和设备。

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炭加工和综和利用,2003.
07内蒙古石油化工 2007年第12期　。